超声评价心脏机械同步性的方法及进展-李治安

超声评价心脏机械同步性的方法及进展李治安张烨首都医科大学附属北京安贞医院[摘要] 心力衰竭患者普遍存在不同程度的心室内或心室间的不同步化运动, 超声心动图尤其是各种新技术在准确评估心脏机械不同步运动的部位、范围及程度方面均具有重大作用。

本文详细介绍了二维、M 型及脉冲多普勒三种传统超声心动图技术和组织多普勒、二维应变、三维全容积和速度向量成像等新技术如何评价房室同步性、室间同步性以及左室内同步性。

超声心动图在为心脏再同步化治疗（CRT）筛选合适的患者，预测和评价CRT疗效，CRT术后随访观察，AV和VV间期的优化等方面具有重要临床意义。

[关键词]超声心动图；心脏机械同步性；心脏再同步化治疗正常心脏的机械收缩和舒张是协调有节律的，机械运动的同步性是实现其泵血功能的必要条件。

慢性充血性心力衰竭（congestive severe heart failure, CHF）患者普遍存在不同程度房室传导或心室内传导延迟，导致心脏机械不同步运动，心脏泵血功能减低。

心脏机械不同步运动包括房室间、左右室间和左室内运动不同步。

心脏再同步化治疗（cardiac resynchronization therapy, CRT）是通过双室起搏来实现心室运动再同步化的一项新技术，是近年来的研究热点问题。

多中心研究结果显示，CRT可使众多心衰患者从中获益，生活质量提高而病死率降低[1，2]，但是大约有20%-30%宽QRS波的心衰患者并未从CRT中获益，提示宽大QRS波代表的电活动不同步与心脏的机械不同步无明显相关性。

因此，如何重新确定CRT的入选标准，寻求评价心脏机械同步性的最佳指标，为心衰患者提供最佳的个性化的治疗方案等问题是目前研究的重点。

研究显示，超声心动图尤其是组织多普勒等新技术是目前评价心室同步性的较好方法，并可应用于为CRT筛选合适的患者，预测和评价CRT疗效，CRT术后随访观察，A V和VV间期的优化等[3，4]。

1 传统超声心动图方法评价心脏机械同步性1.1 二维超声心动图二维观察心室不同步运动仅仅依靠目测来主观判断,敏感性差且无法量化。

1.2 M型超声心动图应用M型超声心动图观察的心脏不同步运动只局限于室间隔和左心室后壁节段之间的相对延迟，可应用胸骨旁左心室长轴切面或短轴切面(腱索水平)引导的M型超声,检测室间隔和左心室后壁之间的运动延迟( septal to posterior wall motion delay, SPWMD) ,以SPWMD切断值≥130 ms作为存在心室内不同步的标志。

目前解剖M型超声虽然能够解决M型取样线受局限、不能垂直室壁等问题，但因其是后处理图像，时间分辨率低，图像清晰度差而临床应用较少。

1.3 脉冲多普勒(pulsed wave, PW)1.3.1 评价房室同步性房室不同步指心房和心室之间有电－机械延迟，可能与窦房结和房室结功能紊乱有关，表现为P- R间期延长，左室充盈时间缩短，二尖瓣功能障碍导致舒张晚期二尖瓣反流，左室充盈减少。

可以采用二尖瓣口脉冲血流频谱测量二尖瓣血流持续时间来评价。

房室不同步的超声心动图表现为二尖瓣血流频谱E峰与A峰融合，左室充盈时间缩短。

1.3.2 评价左右室间同步性室间不同步可应用脉冲多普勒频谱，测量主、肺动脉射血前期时间（QRS起始分别至主、肺动脉血流频谱起始的时间）之差作为心室间机械延迟时间（Interventricular Mechanical Delay，IVMD），延迟时间≥40 ms认为存在室间不同步,但两个流出道的测量不能同时完成，所以每次测量间有很高的可变性。

2．超声心动图新技术评价心脏机械同步性近年来，超声心动图新技术如雨后春笋般涌现出来，为心室机械同步性的评价提供了更多的选择。

超声新技术包括组织多普勒成像(tissue velocity imaging, TDI)及其衍生技术、三维全容积测定、二维斑点追踪成像和速度向量成像(VVI)等。

2.1 组织多普勒显像技术(Tissue Doppler Imaging, TDI)组织多普勒技术近年来被广泛应用于临床分析心肌活动的功能，为临床心脏疾病的诊断和治疗提供了一种安全简便、无创的检测手段，随着应用技术的不断发展和完善，基于组织速度显像技术（Tissue velocity imaging ，TVI）又衍生出以下几种新技术应用于临床。

2.1.1 定量组织速度图(Quantitative tissue velocity imaging, Q-TVI)是以定量扫描、原始数据存储和超高帧频技术为基础，融合了速度信息和组织灰阶信息，可同时自动定量分析2～8个心肌节段同步组织多普勒曲线的速度和时相等信息。

根据这些信息可以准确的评估左室内和室间不同步运动。

应用DTI，电-机械延迟（Electromechanical Delay，EMD）可定义为体表心电图上QRS波起点与DTI在相应的心肌节段收缩波起点之间的延迟。

目前，针对DTI 评价左室内不同步运动提出几个参数，其中心脏收缩同步指数、Ts最大差值等可作为评价左室收缩同步性的指标，Te最大差值可作为评价左室舒张同步性的指标[1]。

①心脏收缩同步指数（也称为不同步指数）：取心尖四腔、两腔、长轴切面各室壁的基底段和中间段，总共12个节段进行评估。

计算所有12节段的达到收缩峰值速度的时间的标准差（Ts-SD），室内不同步定义为标准差大于33ms。

收缩同步指数越低，提示同步性越好。

② Ts最大差值：同法取12节段中任意两个节段达峰值收缩速度的时间之差，最大差值大于100ms定义为室内收缩不同步（systolic dyssynchrony）。

③Te最大差值：同法取12节段中任意两个节段自Q波至E波峰值的时间之差，最大差值大于100ms定义为室内舒张不同步（diastolic dyssynchrony）。

2.1.2 组织追踪成像（Tissue tracking imaging, TTI）可清晰呈现和测量任何一心肌节段在心动周期不同时相的纵向运动的距离，以2mm为间距转换颜色，共有7种不同颜色色带显示不同的运动位移。

从左室心尖切面分析，最小运动距离位于心尖部，最大运动距离位于二尖瓣瓣环处。

Sogaard等[5]观察发现，心衰患者不同步运动，局部心肌出现长轴延迟收缩（Delayed Longitudinal Contraction，DLC）,即主动脉瓣关闭后的左室收缩。

TTI表现为同一切面某一室壁开始着色时，对应室壁仍为灰色，且着色延迟。

研究发现，心衰合并LBBB者，尽管QRS波形相似，但出现DLC的心肌节段并不同，在扩张型心肌病（Dilated Cardiomyopathy，DCM）常出现在左室侧壁和后壁；而在缺血性心肌病（Ischemic Cardiomyopathy, ICM）多出现于室间隔和左室侧壁。

2.1.3 应变和应变率成像（Tissue strain rate imaging, SRI）心肌应变（ε）是指心脏在外力作用下，心肌长度的变化率，ε是一较小的数值,负值表示缩短,正值表示延长。

应变率（strain rate，SR）是指形变发生的速度,是单位时间内的应变,也等于单位长度的速度差别变化。

SR相对地不受心脏摆动和牵拉的影响，能较好地反应心肌局部功能的变化。

应变分析可以直接估计心肌收缩变形程度，用百分数来表示各节段相对于原始长度的缩短和拉长；它还能提供关于心肌收缩起点和峰值的时间等重要信息，测量同步或不同步。

相对于Q-TVI来说，应变率成像技术最大的好处在于能更好的区别主动收缩和被动收缩，收缩后收缩（post systolic shortening，PSS）指发生于主动脉关闭之后的主动收缩运动，这对于有瘢痕组织的心肌缺血病人是特别重要的，因为PSS不仅仅是不同步的一个表现，而且是心肌存活的标志[6]。

2.1.4 组织同步显像（Tissue synchronization imaging, TSI）是由组织速度显像发展而来的一种新技术，它是对达峰值流速时间来进行彩色编码，通过将这些实时运动数据重叠添加在2D超声图象上，实现了快速、实时、直观显示不同步运动的节段，可同时定性、定量分析心肌室壁运动的同步性。

TSI中彩色编码为绿色提示达峰时间正常（20–150 ms）, 黄色提示达峰时间轻度延长（150–300 ms），红色提示达峰时间中重度延长(300–500 ms)。

在一个心动周期的收缩期中，当室壁运动无异常时整个左室（同步）运动显示为均一的绿色；有室壁运动延迟（异步性）时相应的室壁节段显示为黄色或红色。

Gorcsan等[7]应用超声心动图对29例心衰患者在BVP装置置入术前及术后48 h 的每搏量的进行对比观察，结果显示心尖左心室长轴前间隔和后壁节段的达峰值时间差值大于65 ms对于预示CRT术后短期疗效的敏感性为87%，特异性100%。

我们应用TSI对34例心衰患者的心脏同步性进行观察发现，仅就评价心肌机械收缩同步性来说，TSI技术较QTVI具有快速实时、直观简便等优点，本研究病例组中伴LBBB者中80％有左室内不同步，而不伴LBBB者中也有65％存在左室内不同步，与其他学者研究结果一致[8]。

目前，通过三维探头来实现的三平面TSI已应用于临床，其较二维TSI的优势在与可以在同一个心动周期内对十二个节段同时进行定量分析，自动生成十二节段牛眼图，来评价左室内的同步性，可使结果更加精确，使用更加便捷。

另外，TSI 表面三维成像是判断左室内不同步节段范围和部位的一种快速定性工具。

2.2 实时三维全容积测定应用实时三维提供的容积测量功能,无须对心室腔进行模拟几何假设,系统可准确测量心室整体和局部的容积变化，且能同步显示17节段的局部容积变化曲线，通过比较自QRS波起点到左室各节段最小容积的时间间期，应用曲线离散度可以对室内不同步进行评估，原理可靠。

Kapetanakis等[9]研究发现，应用三维容积测得的收缩不同步指数（SDI）随左室EF值降低而增高，因此认为心脏功能与心室不同步密切相关，同时指出这种相关与QRS宽度无关。

国内舒先红等[10]研究显示，实时三维容积曲线可以通过各室壁节段的容积变化曲线来评价同步性，其最大优点是同时显示左室各节段的容积－时间曲线，其中31例健康志愿者的16条节段容积曲线排列有序，步调一致，各节段几乎是同时达到最小容积，各节段达到容积最小值的时间的标准差（Tmsv16-SD）7.6 ±3.2ms，最大差值（Tmsv16-Dif）31.8± 29.8ms；而29例心衰患者的16条节段容积曲线排列紊乱，各节段在不同时间达到最大容积和最小容积，同步性较差。

各节段Tmsv16-SD 为53.6± 29.1ms，最大相差Tmsv16-Dif为202.4± 134.5ms，均较正常组显著延长（p<0.001）。