二维斑点追踪评价右心功能的进展

Advances in Right Ventricular Function Assessment Using Two-Dimensional Speckle Tracking

摘要: 右心功能的评估在心血管疾病的诊断、治疗和预后判断中具有重要意义。近年来，随着影像学技术的不断发展，尤其是二维斑点追踪(2D Speckle Tracking Imaging, 2D-STE)技术的应用，右心功能的评价方法得到了显著的提升。二维斑点追踪通过分析心脏超声图像中的斑点运动，能够提供更为精确的右心功能评估，尤其是在传统方法难以准确评估的区域，如右心房、右心室的扭转、应变和应变率等方面。本文旨在综述二维斑点追踪技术在右心功能评估中的最新研究进展，探讨其在右心室和右心房功能、右心舒张功能以及与右心功能相关的临床应用中的潜力。文章还将讨论二维斑点追踪技术的局限性和未来发展方向，期望为临床实践提供参考，并促进这一领域的进一步研究。

Abstract: The assessment of right ventricular function plays a significant role in the diagnosis, treatment, and prognosis of cardiovascular diseases. In recent years, with the continuous development of imaging techniques, especially the application of two-dimensional speckle tracking (2D Speckle Tracking Imaging, 2D-STE) technology, the methods for evaluating right ventricular function have been significantly improved. Two-dimensional speckle tracking analyzes the motion of speckles in cardiac ultrasound images, providing a more accurate assessment of right ventricular function, particularly in areas where traditional methods struggle to provide accurate evaluations, such as right atrial and right ventricular torsion, strain, and strain rate. This article aims to review the latest research progress in the application of two-dimensional speckle tracking technology in the assessment of right ventricular function, exploring its potential in the evaluation of right ventricular and right atrial function, right ventricular diastolic function, and its clinical applications related to right ventricular function. The article will also discuss the limitations of two-dimensional speckle tracking technology and its future development directions, with the hope of providing a reference for clinical practice and promoting further research in this field.

1. 引言

右心功能的评估一直是临床心脏病学中的一个挑战。与左心室相比，右心的解剖和生理特点使其功能评价更加复杂。传统的右心功能评估方法，如右心室射血分数(RV-EF)、右心室舒张末期容积(RVEDV)、右心房面积等，虽然在一定程度上提供了重要的信息，但其精确度和敏感性存在局限性。此外，右心功能的变化常常在临床上难以通过传统影像学方法发现，因此，对右心功能的早期、敏感评估显得尤为重要。

二维斑点追踪(2D-STE)技术作为一种非侵入性、无需造影剂的超声成像方法，凭借其较高的空间分辨率和对心脏组织运动的准确追踪，已经成为评估心脏功能的重要手段。尤其在左心室的功能评估中，二维斑点追踪已被广泛应用并获得良好的临床效果。近年来，随着对右心功能理解的深入，二维斑点追踪技术在右心功能的评价中得到了越来越广泛的应用。

本综述将系统总结二维斑点追踪技术在右心功能评估中的应用进展，包括右心室功能评估、右心房功能评估、舒张功能的评价等，并探讨其在临床实践中的潜力和挑战。

2. 二维斑点追踪技术概述

二维斑点追踪超声心动图(two-dimensional speckle tracking echocardiography, 2D-STE)是最近20年来发展起来的一种很有前途的超声新成像方式，它可以允许离线计算心肌速度和变形参数，如应变和应变率(strain stae, ST)。这些参数为心脏的收缩及舒张功能、心肌缺血、心肌力学和许多其他病理生理过程提供了重要的临床依据，显示了良好的应用前景[1]。应变是用来描述心脏组织形变的程度的参数，通常分为纵向应变、径向应变和圆周应变[2]。应变率则表示单位时间内组织形变的速度。这些指标可以为右心功能提供定量评估，特别是在难以通过传统方法进行量化的右心功能区域。

2.1. 二维斑点追踪技术的基本原理

二维斑点追踪技术(Two dimensional speckle tracking technologyimaging, 2D-STI)即2D-STI，是通过在二维灰阶超声平面上逐帧比较感兴趣区内心肌声学斑点，通过追踪斑点的位置变化和位移情况，可以获得整个心动周期中心肌的收缩及舒张的动态变化情况，监测各节段及整体的心肌应变(纵向、径向、周向)及应变率等情况[3]。传统上，右心室分为六个标准节段——在右心室游离壁和室间隔的基底段、中间段和心尖段。但“整体”这个词目前的定义有些模糊，部分研究的右心室整体纵向应变是指四腔心切面上包括室间隔的六段心肌，而有的研究中则只是指右心室的游离壁的整体纵向应变。实际上整体RVLS不是字面意思上的“整体”，因为它没有反映整个心室的性能，它忽略了右室流出道和其他壁对收缩功能的评价作用。目前公认的两种参数[4]可以反映右心室整体收缩功能，是右心室整体纵向应变(right ventricle global longitudinal strain, RVGLS)和右心室游离壁纵向应变(right ventricle free wall longitudinal strain, RVFWLS)，RVGLS是右心室心肌6个节段(游离壁和室间隔)的平均值，RVFWLS是右心室游离壁3个节段的平均值。不同年龄和性别间的RVGLS、RVFWLS是存在差异的[5]，评估时需要斟酌。目前，美国超声心动图协会(ASE)、欧洲心血管影像协会(EACVI)、及部分设备厂家发表的共识文件里建议[6]将RVFWLS作为默认参数，RVGLS作为选择，同时，2015年成人心腔定量指南推荐：RVFWS正常参考值范围为−29% ± 4.5%，截断值 > −20%为异常。虽然RVGLS、RVFWLS都可作为定量评估右心室整体收缩功能的参数，但是在不同临床条件下，二者提供的临床参考价值不同。

2.2. 二维斑点追踪的优点与局限性

二维斑点追踪技术在临床应用中具有以下几个显著优点：

① 高精度：通过对心脏组织的精确追踪，能够提供比传统方法更为细致和准确的功能参数[7]。

② 非侵入性：作为一种无创的检查方法，不需要造影剂或辐射，避免了患者的不适和风险。

③ 实时性：二维斑点追踪可以实时显示心脏功能，便于快速评估和动态监测。

④ 适应性强：除了常见的左心功能，二维斑点追踪还能够应用于右心室、右心房等部位的功能评估[8]。

然而，二维斑点追踪技术也存在一些局限性：

① 选择合适的帧频是二维斑点追踪是否准确的前提条件，帧频不够必然会导致图像分辨率的欠佳，影响心内膜的瞄记。

② 心脏是一个三维立体器官，而且在不断运动变化着。这就造成在二维不同的切面间转换时追踪的斑点可能会发生丢失，或者造成追踪的斑点发生变化，对心脏整体功能的评估出现误差。

③ 斑点追踪需要准确的瞄记心内膜边界，对图像质量比如分辨率和清晰度都要求较高，因此肥胖患者或其他原因导致的透声条件差的患者因不能获得清晰的心内膜而影响最终参数的测量[9]。心脏负荷的大小也会影响的测量[10]。

④ 人为因素和技术因素也会导致部分误差，不同医师对心内膜瞄记有主观性上的差异性，厂家之间的软件算法之间也存在一定差异[11]，这些都可导致结果存在一定误差。

3. 二维斑点追踪在右心功能评估中的应用

3.1. 右心室功能评估

右心室功能的评估在临床中尤为重要，尤其是在肺动脉高压、右心衰竭等疾病的诊断和治疗中[12]。传统的右心室功能评估方法，如右心室射血分数(RV-EF)和右心室舒张末期容积(RVEDV)，虽然能够提供一定的信息，但在某些情况下其敏感性不足，尤其是在右心室功能受损的早期阶段，二维斑点追踪技术可以提供右心室更为精确的功能评价[13]。例如，右心室的应变参数能够反映右心室的肌肉收缩能力，并能揭示右心室不同区域的功能差异。通过对右心室不同部位的应变分析，二维斑点追踪能够揭示右心室的局部功能受损，甚至在临床症状出现之前就能检测到右心功能的变化。

纵向应变是二维斑点追踪技术中最常用的指标之一。研究发现，右心室的纵向应变变化可以反映右心室的收缩功能。特别是在早期右心室功能受损时[14]，纵向应变的下降往往是首个显现的改变。与传统的右心室射血分数相比，纵向应变更为敏感，能够在右心功能受损的早期阶段提供警示信号。

3.1.1. 右心房纵向应变

右心房的纵向应变变化与右心房的舒张功能密切相关[15]。研究表明，右心房纵向应变的降低往往意味着右心房的舒张功能受损，尤其是在右心房扩张的情况下，这一变化更为显著。因此，右心房应变的监测对于右心功能的早期评估具有重要价值。

3.1.2. 右心房负荷与功能关系

通过二维斑点追踪技术，研究人员可以定量分析右心房的功能与压力负荷的关系。例如，在肺动脉高压的患者中，右心房的应变值往往显著低于正常值，反映了右心房对高压负荷的适应性受限[16]。

3.2. 右心舒张功能评估

右心舒张功能的评估对于心血管疾病的诊断和预后判断同样至关重要。二维斑点追踪技术能够提供右心室的舒张期应变和应变率参数，反映右心室在舒张过程中的变形情况。在高血压、心肌肥厚等疾病中，右心室的舒张功能可能会受到影响，二维斑点追踪技术能够更准确地检测到这些变化，帮助临床医生评估右心室的顺应性和舒张功能[17]。

4. 二维斑点追踪技术的临床应用进展

4.1. 在心力衰竭中的应用

心力衰竭是心血管疾病中的常见病和多发病，右心功能的评估对于心力衰竭的诊断和治疗具有重要意义。研究表明，右心室的应变参数与心力衰竭患者的预后密切相关[18]。在急性心力衰竭患者中，右心室的应变降低提示右心室功能受损，可能需要更积极的治疗措施。在慢性心力衰竭患者中，右心室应变的持续降低可能预示着病情的恶化，提示需要调整治疗方案[19]。此外，二维斑点追踪技术还可以用于评估心力衰竭患者对治疗的反应，通过监测右心室应变的变化，判断治疗效果。

4.2. 在肺动脉高压中的应用

肺动脉高压是一种以肺动脉压力升高为特征的心血管疾病，右心功能的评估对于其诊断和预后判断具有重要作用[4]。二维斑点追踪技术能够准确评估右心室在肺动脉高压状态下的功能变化。研究表明，右心室的应变参数与肺动脉高压患者的预后密切相关，右心室应变的降低提示右心室功能受损，可能预示着病情的进展[20]。此外，二维斑点追踪技术还可以用于评估肺动脉高压患者对治疗的反应，通过监测右心室应变的变化，判断治疗效果。

4.3. 在其他心血管疾病中的应用

除了心力衰竭和肺动脉高压，二维斑点追踪技术还广泛应用于其他心血管疾病的右心功能评估中。例如，在先天性心脏病患者中，二维斑点追踪技术能够准确评估右心室的发育情况和功能状态，为手术治疗和术后随访提供依据[21]。在冠心病患者中[22]，二维斑点追踪技术可以用于评估右心室在心肌缺血状态下的功能变化，帮助临床医生制定治疗方案。此外，二维斑点追踪技术还应用于心脏瓣膜病[23]、心肌病等疾病的右心功能评估中，为疾病的诊断和治疗提供了重要的参考信息。

5. 二维斑点追踪技术的局限性

尽管二维斑点追踪技术在右心功能评估中具有诸多优势，但也存在一些局限性。首先，二维斑点追踪技术对图像质量要求较高，图像噪声和伪影等因素可能影响应变参数的准确性。其次，该技术的测量结果可能受到患者心率、呼吸等因素的影响，需要在标准化的条件下进行测量[24]。此外，二维斑点追踪技术的参数解读和临床应用尚需进一步的临床研究和经验积累。

6. 未来发展方向

未来，二维斑点追踪技术在右心功能评估中的应用将朝着更精准、更便捷的方向发展。一方面，随着超声成像技术的不断进步，图像质量和分辨率将不断提高，进一步提高二维斑点追踪技术的测量精度和可靠性。另一方面，结合人工智能和机器学习等先进技术，可以实现对二维斑点追踪数据的自动化分析和解读，提高临床应用的效率。此外，未来的研究将更加关注二维斑点追踪技术在不同心血管疾病中的临床应用价值和预后评估能力，为临床实践提供更多的参考依据。

7. 结论

二维斑点追踪技术作为一种先进的超声心动图成像技术，在右心功能评估中展现出广阔的应用前景。其能够提供更为精确和全面的右心功能参数，为心血管疾病的诊断、治疗和预后判断提供了重要的参考依据。然而，该技术也存在一定的局限性，未来的研究和应用需要不断克服这些局限性，进一步提高其临床应用的价值和效果。