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目的:近年来,二维/三维斑点追踪成像(speckle tracking imaging,STI)技术通过逐帧追踪局部心肌像素并计算其运动轨迹,用以观测心肌功能.大量实验研究与临床试用报告充分肯定了STI的作用.同时也应看到,STI技术在使用过程中有诸多不便之处,心脏科医生对STI测量结果的偏倚颇感疑惑;研究生们为应变数据的重复性犯难;超声医生却对个体病例抓取应变曲线的不易而发愁.为此,本文重点研究二维/三维STI技术存在的问题,从生物力学理论解释其适用性,为超声医生及临床医生正确掌握超声定量新技术提供依据.
方法:研究对象:总计1237例入选者参与本实验研究,最终能获得清晰STI相关曲线的患者仅为195例正常人与425例病例(含冠心病、心肌病、肥厚型心肌病、扩张型心肌病、糖尿病、高血压、甲状腺功能减退、乳腺癌术后化疗患者).使用应用东芝Artida S880CV型、GE Vivid E9型、飞利浦iE33型彩色多普勒超声显像诊断仪,获取左室壁16个节段的面积、纵向、径向和环向应变曲线和左室基底部和心尖水平的扭转角度.左室各整体应变以舒张末期面积加权后计算个应变的平均值,得到左心室收缩期整体面积应变(global area strain,GAS)、整体纵向应变(global longitudinal strain,GLS)和整体环向应变(global circumferential strain,GCS).测定左心室扭转指数(global longitudinal twist index,GLTI)=GLS×LVtw单位:％×°).收缩不同步指数(systolic dyssynchrony index,SDI),左室整体功能指数(global performance index,GPI)GPI=(G3DS×T)/SDI(单位:°/cm).
结果:STI技术测定心肌功能存在的问题:(1)受图像质量的影响;(2)采样成功率偏低;(3)重复率偏低;(4)非超声专业人员操作软件,对心肌范围定位欠精确;(5)受心肌厚度的影响,应变值可能仅在室壁均匀增厚时具有意义;(6)散斑追踪失落;(7)三维STI:泊松比(Poissons ratio)与理论上的心肌泊松比值0.5相差甚远;(8)散斑追踪心肌数据结果颠倒频繁出现;(9)帧频的影响.
结论:超声观察心肌病变的重要依据之一就是有无节段运动异常,而定量超声新技术是为解决诊断节段运动的工具而设计的.超声影像学自问世以来,开启了无创伤性诊断各种疾病的新纪元,却对冠心病等心肌病变的诊断仍然具有较大局限性.近年来国际超声设备的研发焦点多集中于节段运动软件,人们寄希望于STI技术,来突破超声对心肌节段运动分析的瓶颈.但是,应变和应变率不是心肌特有的力学性质.应变与应变率反映了心肌自身的粘弹性(viscoelasticity),影响心肌粘弹性的主要成分不是收缩蛋白,而是①肌联蛋白(Connectin);②微管(Myocardial microtubule);③胶原纤维.肌联蛋白是肌小节的骨架成分,为肌小节的组装提供了分子支架.聚合状态的微管浓度能增加心肌粘弹性.由心肌收缩造成的心肌体积周期性变化,与力学概念上牵拉所致的应变/应变率很不相同.STI所测应变/应变率实际上是心肌节段长度/面积分数,或是长度/面积变化速率,而不是力学意义上的应变/应变率.STI技术的实际作用是测定心肌节段运动,正确应用STI软件有助于普及与推广超声定量技术,单凭一种超声定量技术却难以判断个体病人的疾病状态;需要临床医生结合患者的临床变化全面分析病情,才能借助貌似千篇一律的计算机图像,探寻千变万化的人体复杂生理与病理状态.