（本文作者：华中科技大学同济医学院附属同济医院超声科 伍玉晗等）
心肌由心内膜面及心外膜面的螺旋状肌束和中间大致呈水平排列的环形肌束组成, 心肌纤维的这种三维排列方式决定心脏的运动形式不仅是收缩和舒张运动, 还有立体空间的扭转、旋转、圆周运动等。心动周期中心脏扭转对正常心功能很重要, 已证明是评价心脏收缩及舒张功能的负荷非依赖性的重要指标, 因此对心脏扭转进行检测可以为临床定位诊断、疗效判断及预后评价等提供非常有价值的帮助。
超声斑点追踪技术（STI）, 利用高分辨率的二维灰阶图像分析声学斑点的运动轨迹, 因此该技术时间分辨率较高同时它又是由非多普勒技术发展而来, 不受心脏整体运动和角度的影响, 从而较组织多普勒（TDD）, 更真实、准确地反映心脏运动情况, 为评价心脏扭转变形提供一种全新的量化手段。
1 正常心脏扭转运动形式及传统评价心脏扭转运动的方法
1.1 正常心脏的扭转形式 心脏有内外两层螺旋形肌束, 心内膜下为右手螺旋走行, 心外膜下呈左手螺旋走行, 正是由于这种呈螺旋状排列的心肌纤维缩短, 直接导致心室的旋转和扭转从心尖向心底观察, 收缩期左室基底部呈顺时针方向旋转, 同时心尖部呈逆时针方向旋转, 使左室产生扭转变形而舒张期则表现为与上述相反的解旋转运动, 促使左室早期充盈。
1.2 传统评价心脏扭转运动的方法最早用来定量检测左室扭转的方法是X线电影成像技术, 研究人员在心脏移植患者心室壁内植人担丝, 再通过该技术追踪左室壁内担丝的运动变化轨迹来检测左心室的扭转角度, 但是由于此技术需要开胸, 不能广泛应用于临床。
目前临床上常用来测量左室扭转运动的是组织标记磁共振成像, 该技术能在三维空间无创测量左室心肌的变形, 并能对病理状态下左室扭转进行准确评价, 是目前测量心脏扭转运动的“ 金标准” 。国内外学者应用磁共振技术已经在心脏扭转方面做了多项研究, 并且揭示了大量心脏在生理及病理情况下扭转变化的规律。但是由于该技术获取图像时间长（8--10分钟）、帧频低（<24帧/S）及标记物易衰减等原因, 其临床应用受到限制。
超声心动图可无创、简便、重复测量心脏的扭转变形, 易被临床医生及患者接受。早期的二维超声心动图只能通过观察短轴切面的一些解剖标志二尖瓣、乳头肌等运动来评价左心室的旋转, 不能全面反映左心室心肌的整体运动。如Mirro。等川以左室乳头肌为标志点测量左室扭转, 结果发现该水平以很小的角度逆时针扭转, 平均角度为2.8度。
组织多普勒技术较MRI有更好的时间分辨率, 能较准确地反映整体和局部心肌的运动及形变, 但由于组织多普勒检测的是与声束方向平行的即轴向心肌组织的运动, 故其不可避免受角度依赖性的影响与声束夹角过大的组织, 如心尖部和短轴切面, 其检测失去真实性和可靠性。超声斑点追踪技术则可克服组织多普勒的角度依赖性影响, 能无创定量地检测心动周期中的心脏的旋转角度变化, 下面对该新技术的基本原理及其临床应用价值作一介绍。
2 斑点追踪成像的基本原理
二维灰阶图像中小于人射超声波长的细小结构产生散射、反射、干扰等现象, 形成心肌组织中所谓的“ 回声斑点” 。斑点追踪技术就是在高帧频二维灰阶超声图像的基础上, 采用最佳模式匹配技术追踪识别心肌内回声斑点的空间运动,并跟踪其在每一帧图像中的位置, 标测不同帧之间同一位置的心肌运动轨迹, 以此测算出心脏旋转的角度。由于斑点追踪技术与组织多普勒频移无关, 不受声束方向与室壁运动方向间夹角的影响, 且帧频较高, 故能更准确地定量检测心室扭转变形。
3 斑点追踪技术在评价心肌扭转中的应用价值
3.1 定量评价正常人左室扭转运动从心尖向心底方向观察, 正常人左室短轴二维切面, 收缩期左室旋转在二尖瓣水平是顺时针方向旋转在心尖部是逆时针方向旋转。目前常用的一般用正值表示逆时针旋转, 负值表示顺时针旋转。但在以往的研究中, 也有用正值表示顺时针旋转, 负值表示逆时针旋转。
Eelle-Velle等应用斑点追踪技术与磁共振技术测量正常人左室短轴旋转角度, 结果得出心尖部旋转角度为-10.9°±3.3°对-11.6°±3.8°，心底部旋转角度为4.6°±1.3°对4.8°±1.7°（从心尖向心底观察, 顺时针旋转为正值,逆时针旋转为负值）两种技术有良好的相关性（r=0.85，p<0.001）。由此说明斑点追踪技术能准确定量检测左室的扭转运动。
Akagawa等以同样的方法检测左室短轴同一水平心内膜及心外膜面心肌的旋转角度, 发现心尖部心内膜的旋转角度高于心外膜（7.8°±2.7°对-5.2°±1.5°）, 而基底部心内膜心外膜旋转角度无明显差异（2.6°±1.9°对2.4°±1.4°）, 左室扭转心内膜高于心外膜（9.5°±2.8°对7.2°±1.8°）, 这与应用磁共振技术所观测的结果相符。
在研究左室心肌形变特征与左室收缩及舒张功能的关系中,Kim等〕发现左室射血分数（LVEF）与左室收缩期扭转相关有统计学意义（r=0.56，p<0.01）其中LVEF主要与心尖部扭转相关（r=0.47，p<0.001），而舒张期基底部解旋运动随着年龄的增长逐渐减低, 并且与E峰和E峰减速时间（EDT）分别相关良好（r=0.44 r=-0.43）。因此心尖部旋转主要与左室收缩功能相关, 而基底部解旋主要与左室舒张早期充盈密切相关。
3.2 定量评价病理状态下心肌的扭转变化病理状态下, 局部心肌纤维收缩不一致时, 心脏的扭转运动形式就会发生改变。斑点追踪技术主要追踪感兴趣区的心肌变形, 而受周围组织运动影响较小, 因此能精确检测各种心脏疾病所致的心脏扭转运动的改变。Notomi等应用斑点追踪技术、磁共振技术、组织多普勒技术对名患者的左室扭转变化进行评价, 结果显示斑点追踪技术与磁共振技术呈强相关（r=0.93，p<0.0001）, 左室扭转速度与组织多普勒技术相关性良好（r=0.76，p<0.0001）。
心肌扭转变化能够较早地反映出心肌缺血时局部收缩功能改变。Takeuchi等对30例前壁心肌梗死的病人进行研究, 结果发现TVEF减低组（TVEF<45%）与正常人相比, 左室扭转峰值明显降低（5.6°±2.6°对9.8°±4.0°P<0.05）这主要是心尖扭转角度明显减小导致并且由于左室峰值负向扭转速度减低以及达峰时间延迟, 导致该组病人舒张期心肌解旋延迟, 时间缩短。
Akagawa等对扩张性心肌病患者的研究中发现, 健康者心尖部心内膜扭转角度较心外膜大（7.3°±2.5°对5.2°±1.5°P<0.05），而在扩张性心肌病患者, 心内膜与心外膜心尖扭转角度无显著差异（3.0°±1.2°对2.5°±1.0°P>0.05）,扩张性心肌病患者的左室旋转与健康者相比是降低的（心内膜：5.9°±2.1°对9.3°±2.7°P<0.01; 心外膜：4.3°±2.1°对7.2°±1.8°P<0.01）。上述结果可能与扩张性心肌病患者心内膜心肌纤维化有关。
国内罗安果等嘟〕评价心脏起搏和右束支传导阻滞（RBBB）的左心室旋转角度异常：①左心室各室壁基底与相应心尖水平旋转角度差的绝对值, 在不同组间呈现递减趋势（正常组>起搏组>RBBB组）。②起搏组中, 其前间隔、前壁的旋转角度最大值较正常组明显减小。由此可见心脏起搏和RBBB状态下左心室收缩期室壁旋转角度的异常改变是左心室血流动力学状态异常变化的力学基础之一。
3.3 影响左室扭转变形的因素随着年龄的增加, 心内膜下心肌纤维化、心肌重构等退变可导致心肌纤维运动减弱, 相对增强了心外膜下肌纤维的运动, 导致左室整体扭转角度也相应增加。据研究, 左室扭转运动不受心脏前后负荷的影响, 是评价左室功能的良好方法。Hansen等发现通过静脉输人液体增加前负荷及使用甲氧明增加后负荷对左室扭转均没有影响。Beyar等通过对犬模型的研究, 也证实了左室扭转不依赖于负荷改变这一观点。
3.4 与其他技术相结合进行广泛研究的前景斑点追踪技术与三维成像、造影超声心动图、经食道超声心动图等技术相结合, 可以开辟定量评价生理及病理情况下心肌扭转变形的新领域。目前已有应用斑点追踪技术对回声斑点进行三维追踪的报道, 应用三维斑点追踪技术测量左室的旋转, 无二维斑点追踪技术斑点脱失的缺陷, 从而能更真实准确地反映左心室运动。
4 斑点追踪技术的局限性及应用前景
超声斑点追踪技术的局限性①要求高清晰的二维灰阶图像, 图像质量影响其追踪测量, 在目前的条件下, 追踪的信号中还存在相当的噪声, 心率加快及图像质量差均可使噪声增加。②帧频越高, 时间分辨率越高, 因此只有较高的帧频斑点追踪技术才能准确反映局部心肌瞬时的运动信息嘟〕。③目前应用斑点追踪技术所得扭转角度测值的重复性还有待提高。④目前斑点跟踪技术仍局限在二维平面的观察, 不能对斑点本身的形态改变进行识别, 故不能完全跟踪斑点运动的空间位置, 其精确性欠佳。
应用前景斑点追踪技术以其无创、实时、定量地评价心肌运动变形和局域心功能的特点, 日益受到临床医师的关注。相信随着超声影像技术的不断发展、完善, 超声斑点追踪技术将取得突飞猛进的发展, 实时的二维、三维超声斑点追踪成像将为临床心血管病的定位诊断、疗效评价及预后判断提供一种全新的检测手段。
