作者：何靖怡，夏娟，潘天浩，马小静，武汉科技大学附属亚洲心脏病医院超声科

超声心动图是临床上评估左心室功能最常用的方法，准确评价左心室心肌功能对心血管疾病的诊断、治疗和预后都至关重要。在缺血性心脏病、瓣膜病、心肌病等多种心脏病中，左心室收缩功能都是临床结果的有力预测因素。

左心室收缩功能的局部评估是基于视觉的壁运动分析，整体评估常通过Simpson法及面积-长度法测量左心室射血分数（LVEF）。然而，壁运动分析是主观的且再现性差，LVEF虽然是量化整体左心室功能最常用的参数，但在检测早期心功能障碍方面敏感性差。因此随着对心脏疾病认识的不断深入，常规超声心动图已不能满足需要，超声斑点追踪技术是近年来在临床上广泛应用的新技术，通过分析二维图像斑点的移动测量应变和应变率等值评估心肌功能。

二维斑点追踪超声心动图（Two-Dimensional Speckle Tracking Echocardiography,2D-STE）在识别左心室重构中发挥了重要作用，然而实时心脏运动的心肌力学复杂，且涉及多方向的运动轴，对于平面散斑的跟踪会受到平面外运动的影响，3D-STE克服了传统超声检查技术的角度依赖性和2D-STE的“失追踪”现象，能对左心室整体和局部的心肌功能进行客观而准确的评价。

1. 3D-STE的原理及可行性

超声斑点追踪技术是利用超声探头的入射波与人体组织内的散射粒子作用产生反射、散射，将回波信号处理后表现为亮度不同的散斑，左心室心肌排列形态影响着心脏运动状态，斑点追踪技术将其客观量化为应变参数。3D-STE是一种基于2 D-STE和实时全容积成像的新型非侵入性心肌变形评估技术，通过在心动周期期间通过特定算法在每个感兴趣区域内匹配和搜索具有特定3D模式的自然声学标记立方体，并运用后处理同时分析应变的多向分量，从而提供额外的变形参数和三维采集中心脏功能的综合评估。

3D-STE避免了心尖视图的缩短和散斑的平面外运动，同时缩短了图像采集和分析的时间，并克服多次采集引起的心率变异性的误差。尽管3D-STE是一项仍在发展中的技术，但相关研究已证实3D-STE在预测心肌收缩功能障碍方面的心肌变形指数优于室壁运动分析和LVEF，且具有预后价值，3D-STE的数据具有可重复性，与心脏磁共振有良好一致性。一项针对转诊接受超声心动图检查的住院患者的研究结果显示3D-GLS比3D-LVEF更好地预测心血管死亡率。

2. 3D-STE评价左心室功能的临床应用

2.1 3D-STE评价冠心病患者的严重程度及预后

冠状动脉粥样硬化性心脏病（Coronary artery disease,CAD）是临床最常见的心血管疾病，冠状动脉粥样硬化使管腔狭窄或闭塞，致心肌组织缺乏充足的血液供应而功能下降，其发病率逐年升高并呈逐渐年轻化。最新研究发现3D-STE是检测亚临床左心室功能障碍的一个无创技术，应变值与CAD严重程度显著相关，在运动试验或心肌灌注闪烁扫描中增加3D-STE会提高检测临界CAD的灵敏度。

大量研究表明左心室整体纵向应变（Global Longitudinal Strain,GLS）是CAD早期心功能障碍的敏感标志物，而整体径向应变（Global Radial Strain,GRS）和整体圆周应变（Global Circumferential Strain,GCS）与预后更密切相关。

BISWAS等在一项临床研究中，对60例非ST段抬高型急性冠状动脉综合征患者冠状动脉造影前行3D-STE，结果证实临界值为-13.50%的收缩期峰值纵向应变在预测严重狭窄方面表现出良好的敏感性和特异性。目前尚未就预测PCI术后心肌进一步恢复的临界3D-GLS值达成共识，但大多数研究者认为GLS低于12%～15%是不良结局的重要独立预测因子。

心肌梗死是冠心病的严重后果，其致残、致死率高，心肌梗死患者行PCI术后LV-GLS、GRS及GCS水平仍均显著低于健康体检者，IWAHASHI等在最新的一项研究中，对272例首次接受再灌注治疗的ST段抬高型心肌梗死患者入院后24h内行2D-STE和3D-STE检查并随访一年，结果证实3D-GLS是ST段抬高型心肌梗死患者再灌注治疗后1年预后的最强预测因素，其次是2D-GLS。赵亚西等对103例接受PCI治疗的急性心肌梗死患者均行2D-STE和3D-STE检查并随访一年，发现将二维、三维斑点两种技术联合检查预测价值更高，预测急性心肌梗死患者发生左心室重构的AUC为0.923，均高于单项参数检查。

2.2 3D-STE评价心力衰竭患者早期左心室功能及区别病因

心力衰竭（Heart failure,HF）是各种心血管疾病的终末期，其特征是心脏泵血能力下降，导致心输出量不足以满足机体的需求。3D-STE技术已被证明可用于检测早期心力衰竭患者的亚临床左心室功能障碍，其中3D-GLS是HF结局的独立预测因子。缺血性心脏病是心衰的最常见病因，与非缺血性病因患者相比，预后较差。因此，考虑到缺血性心力衰竭的特异性治疗策略，将这两种病因区分开来很重要。

VACHALCOVA等研究发现，3D-STE有助于无创鉴别缺血性和非缺血性两种病因的心力衰竭，其中缺血性心肌病患者的心尖旋转明显更高，且以3.28°为区分的临界值，敏感性为80%，特异性为75%。对于射血分数保持的心力衰竭患者的症状和体征是非特异性的，3D-STE也可以在LVEF降低之前识别早期心肌功能障碍。

2.3 3D-STE评价瓣膜病患者左心室功能及术后疗效

2.3.1 主动脉瓣疾病

主动脉瓣反流中的压力和容积超负荷导致左心室重塑，糜素霖等研究发现重度主动脉瓣反流患者的3D-STE的左心室扭转和旋转指标均可反映心肌功能的受损程度，其中心尖旋转可能是左心室整体扭转的主要决定因素。LVEF正常的主动脉瓣狭窄患者的LV-GLS、GRS和整体区域应变（Global Area Strain,GAS）均降低，其中压力过载对LV-GLS的影响更大，但可通过高于正常水平的GCS、心尖旋转和扭转来代偿，以维持LVEF在正常范围。

一项包括1067例具有显著主动脉瓣狭窄和LVEF>50%的无症状患者的数据荟萃分析证实，GLS与死亡率密切相关，GLS<14.7%患者的死亡风险增加>2.5倍，而GLS>18%患者则预后良好。3D-STE对心脏疾病术后的治疗及预后的评估同样有较大帮助，文献研究对182例接受心脏手术的患者在术前后进行3D-STE检查，发现接受二尖瓣修复或置换术的患者大多数心肌节段功能下降，接受主动脉瓣置换术的患者仅局限于心尖节段功能下降，且在所有类型的心脏手术后，心尖段比基底段功能降低更多。结果证实3D应变测量的心肌功能因外科手术和应变类型而异，3D-STE应变与术后1年无事件生存率降低有关。

2.3.2 二尖瓣疾病

左心室应变能够识别接受手术或药物治疗的原发性二尖瓣反流患者的亚临床左心室功能障碍，并能预测术后左心室功能障碍情况，在严重的原发性二尖瓣反流中，容量超负荷的增加可能诱发细胞外基质的变化，尽管射血分数正常，但GLS的降低可反映这些变化。

在最近的一项临床研究结果表明二尖瓣重度关闭不全的患者3D-STE应变值均比健康受试者低，其中3D-GAS是HF事件的唯一独立预测因子，3D-GAS值>41.6%在预测HF事件的敏感性和特异性分别为93%和78%。此外，在接受二尖瓣修复的中度至重度器质性二尖瓣反流患者队列中，3D-GLS>-19.9%是长期术后左心室功能障碍最强的独立预测因子。有学者发现通过3D-STE还能有效评估风湿性心脏病患者经二尖瓣置换术后的治疗效果，结果显示二尖瓣置换术可有效改善风湿性心脏病患者左心室心肌整体峰值应变及左心室部分节段的应变值。

2.4 3D-STE评价心肌病或其他原因所致心肌损伤

2.4.1 扩张型心肌病

扩张型心肌病（Dilated cardiomyopathy,DCM）是指在没有异常负荷条件或冠状动脉疾病的情况下存在左心室或双心室扩张和收缩功能障碍。WANG等对75例DCM合并晚期HF患者在心脏移植前进行超声心动图检查，研究发现3D应变值的价值优于2D，其中3D-GLS是反映DCM伴晚期HF患者心肌纤维化的最佳替代标志物（r=0.72,P<0.001）。

RADY等通过对91例DCM患者进行3D-STE评估并随访12个月发现，左心室扭转降低与DCM患者的疾病严重程度呈正比，随访期间左心室扭转降低（<0.59°/cm）的患者比旋转力学相对完好的患者更经常因HF而住院。心房颤动常见于DCM患者，IOVANESCU等用3D-STE评估41例DCM伴心房颤动患者以及47例窦性心律的DCM患者，发现在左心室容积相似的情况下，DCM伴心房颤动患者的3D-GLS降低更明显。

2.4.2 肥厚型心肌病

肥厚型心肌病（HCM）是一种由心肌肌节基因遗传突变引起的常染色体显性遗传疾病，HCM患者可表现出心肌功能受损，且与发病率和死亡率增加有关。CARDOSO等对74例肥厚型心肌病患者进行3D-STE和心肺运动测试，证实3D-GLS与由摄氧量独立相关，且在NYHA等级较高的患者中3D-GLS也显著降低。

2.4.3 其他类型的心肌病

心脏淀粉样变性是一种由于错误折叠的异常蛋白形成纤维样物质沉积在间质间隙，导致以心衰及相关症状为主的的心肌浸润性疾病。除了“颗粒状闪光”的心肌纹理、右心室肥大和限制性左心室充盈等特点外，左心室GLS也显著降低，特别是以基底和中间段明显，而心尖段则会保留。

FOLDERK等对28例淀粉样变性患者进行3D-STE检查研究发现，LV-GLS≥11.8%和左心室舒张末期内径是未来心血管事件的独立预测因子（敏感性65%，特异性64%,AUC0.71,P=0.05），与LV-GLS≥11.8%的患者相比，LV-GLS<11.8%的患者左心室射血分数更低。同时3D-GAS降低是AL淀粉样变性心脏受累的独立预测因素，但在早期检测左心室心肌损伤方面，其诊断准确性弱于3D-GLS,3D-GLS≤14.78%，心肌肌钙蛋白T≥0.049 mg/l是预测死亡的最佳临界值。

糖尿病性心肌病发生在独立于冠状动脉疾病、高血压、瓣膜病或先天性心脏病的糖尿病患者中。陈峥等对35例初诊为2型糖尿病的患者行3D-STE检查发现，3D-STE有助于发现2型糖尿病患者心脏功能的早期损伤，可表现为心室各方向的应变值均较健康对照组降低，即使在LVEF正常的早期2型糖尿病患者的左心室局部室壁收缩功能也可能存在不同程度地降低。

一项关于糖尿病性心肌病的三维应变荟萃分析显示，3D-GLS是检测糖尿病患者亚临床左心室功能障碍最敏感标志，其中较高的高血压患病率是导致3D-GLS降低的重要因素，升高的血红蛋白A1c是3D-GCS较差的主要原因。

2.4.4 癌症药物治疗所致心肌损伤

蒽环类药物的心脏毒性是该药物治疗最常见的并发症，因此对该类患者心肌损害的早期诊断和保护性干预有助于减低癌症复发和死亡的风险。COUTINHO等在105例接受蒽环类药物治疗的癌症患者中行3D-STE检查研究发现，出现癌症治疗相关心功能不全患者的所有3D应变参数均显著恶化，主要累及间壁、前壁和下壁，3D-GRS和3D-GCS的变化与较高的癌症治疗相关心功能不全的发生率相关，3D-GCS的最佳临界值为-34.2%,3D-GRS为-34.4%，其中3D-GRS的变化是癌症治疗相关心功能不全的独立预测因素。有研究证实使用低剂量阿霉素（120 mg/m2）后3 D-GAS的变化是心脏毒性的早期标志，3 D-GAS降低是随访期间与LVEF下降相关的唯一参数。

3. 3D-STE技术的局限性及发展前景

3 D-STE能在心脏疾病早期对左心室心肌功能从整体到局部进行准确定量评价，有助于心血管疾病的临床诊断、治疗及预后。但是3D-STE仍有一定局限性：1)3D-STE为拼接的全容积图像，当出现心律不齐时会影响追踪结果；2)3D-STE对图像质量及帧频要求较高，帧频过低会降低准确性，且需手动优化心内膜边界，具有部分主观性并依赖操作者的临床经验。

综上所述，3D-STE能实时追踪在三维空间内心脏实际运动轨迹，评估常见心脏疾病的心肌功能，但目前3D-STE应用仍有限，相信随着成像技术的不断发展以及对三维应变标准值的进一步探索。

来源：何靖怡,夏娟,潘天浩,等.超声三维斑点追踪技术评价左心室心肌功能的研究进展[J].医学影像学杂志,2024,34(07):131-135.

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