劉瑞瑛++陳冬冬++李虹++李自成

摘 要：超聲像素的空間相干、邊界追蹤及斑點追蹤等技術與速度向量成像技術相結合，可以準確的追蹤心肌運動。對心肌組織在多個平面運動的結構力學進行定量分析，也能對身體各大動脈的血管內(nèi)膜力學特點、管壁功能狀態(tài)及粥樣硬化斑塊穩(wěn)定性進行檢測，在臨床心血管檢查中扮演著越來越重要的角色。在臨床上主要用于冠心病、心力衰竭、高血壓、心肌病、心律失常、糖尿病心肌病和藥物性心肌損傷等心血管疾病的檢查。本文將對速度向量成像技術在臨床心血管疾病檢查中的應用作一簡單綜述。

關鍵詞：速度向量成像 心血管 臨床檢查

中圖分類號：R445 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）02（a）-0059-03

速度向量成像技術（Velocity Vector Imaging，VVI）是近期出現(xiàn)的分析局部心肌功能、研究心肌力學的新技術。它可以通過超聲像素的空間相干、斑點追蹤及邊界追蹤等技術，準確追蹤心肌運動，對心肌組織在多個平面運動的結構力學進行定量分析。通過采集原始二維圖像獲得空間相位信息，通過連續(xù)自動方式追蹤相鄰兩幀圖像的位置變化情況，避免多普勒的角度依賴性，從而檢測心肌多個方向的運動。VVI因同時具有不受超聲幀頻、信號噪聲、呼吸、心臟及血管搏動等因素影響的優(yōu)勢，能更準確地反映心肌的運動特征[1]。

1 VVI在評估血管方面的應用

血管病變不僅可以改變血流動力學及血管壁形態(tài)，也會改變血管壁的機械特性。近年來的血管病研究熱點之一，就是通過評價機械特性反映血管病變。正常人血管的力學性質主要由膠原纖維、彈性纖維和平滑肌纖維的性質、含量及空間構型決定。VVI由于其具有全方位地研究組織各個方向的運動及形變情況，并能根據(jù)描記點跟蹤血管內(nèi)膜，自動確定向心運動的中心，提高檢測可重復性，為全面評估血管粥樣硬化斑塊穩(wěn)定性、管壁功能狀態(tài)及內(nèi)膜力學特點等提供科學有效的方法。

1.1 在頸動脈中的應用

1.1.1 正常人頸動脈的力學特點的研究

王宇等[2]應用VVI對正常人頸總動脈管壁長軸進行測量，結果顯示正常人頸總動脈管壁長軸在應變、應變率及方向運動速度的特點，發(fā)現(xiàn)正常人頸總動脈前壁與后壁長軸應變、應變率、方向運動速度比較無明顯差異。白冰等[3] 應用VVI對正常人頸總動脈短軸方向管壁運動和彈性參數(shù)特點及其與影響因素間的關系進行分析，發(fā)現(xiàn)各側壁的彈性相關參數(shù)差異無統(tǒng)計學意義；運動相關參數(shù)外側壁和前壁明顯高于后壁和內(nèi)側壁。年齡及內(nèi)-中膜厚度與部分彈性參數(shù)及部分運動參數(shù)呈負相關。兩項研究為進一步研究頸總動脈病變提供了科學的對比依據(jù)。

1.1.2 研究動脈粥樣硬化及評估動脈粥樣硬化斑塊

許多研究結果表明動脈粥樣硬化（AS）是一種全身性疾病，它腦血管病、冠心病的發(fā)生存在著密切關系。心腦血管危險事件可通過早期檢測頸動脈的結構及功能預見。VVI可以通過檢測動脈壁的應變、速度及應變率來反應血管壁的機械力學特性，即心臟泵血后動脈壁的形變能力，早期評價全身血管脈粥樣硬化程度及血管功能變化。孫暉等[4]研究發(fā)現(xiàn)冠狀動脈粥樣硬化性心臟病組患者頸總動脈管壁周向收縮期峰值和縱向收縮期峰值的應變率均較低于對照組受檢者，即頸總動脈管壁形變能力減弱，彈性降低。王志蘊等[5]發(fā)現(xiàn)冠心病組頸動脈內(nèi)中膜厚度（IMT）高于正常組，而冠心病無斑塊部位收縮期徑向最大運動速度則低于正常對照組，表明VVI技術可用于早期檢測頸動脈粥樣硬化。

1.2 在其他部位血管的應用

1.2.1 升主動脈

王蕾等[6]用VVI技術評估原發(fā)性高血壓患者的升主動脈壁運動特性發(fā)現(xiàn)原發(fā)性高血壓患者舒張期E波速度、收縮期S波、應變、應變率都小于正常組，并且與正常組相比升主動脈長軸前壁各點收縮期S波達峰時間提前，這表明VVI技術能夠準確、直觀地顯示升主動脈管壁的運動協(xié)調(diào)特性，可以為臨床了解高血壓患者的大動脈彈性異常提供具體依據(jù)。

1.2.2 足背動脈

陳明等[7]應用VVI研究2型糖尿病患者足背動脈的管壁長軸方向應變、運動速度及應變率，發(fā)現(xiàn)與正常人相比糖尿病足背動脈無形態(tài)改變組患者足背動脈常規(guī)超聲檢測指標（收縮期內(nèi)徑和收縮末期峰值流速、IMT）無顯著性差異，但與正常人相比VVI檢測指標（應變、應變率、最大速度）顯著減低，說明VVI技術可在動脈早期未發(fā)生形態(tài)學改變時提示血管功能病變。

1.2.3 股動脈

羅玉群等[8]利用VVI技術評價兔挫傷股動脈管壁短軸方向應變、應變率，發(fā)現(xiàn)與對照組相比動脈挫傷組損傷段股淺動脈各時間點最大切向應變均低于對照組，且最大切向應變隨著時間延長產(chǎn)生遞增趨勢，這說明挫傷血管運動形變能力降低，并且隨時間延長而改變。VVI技術可準確反映血管壁運動能力的異常改變，反映動脈損傷。

2 VVI在心臟疾病中的應用

2.1 在冠狀動脈粥樣硬化性心臟病的應用

2.1.1 評價心肌局部運動功能

冠心病患者供血冠狀動脈狹窄的節(jié)段由于產(chǎn)生不同程度的心肌缺血情況，從而引發(fā)節(jié)段性室壁運動異常。通常通過二維灰階顯像進行肉眼觀察和評價研究心肌局部室壁運動異常，受觀察者容易受熟練程度及經(jīng)驗水平等因素的影響。李趙歡等[9]利用速度向量成像技術對梗死心肌和缺血心肌長軸運動發(fā)現(xiàn)正常心肌前壁和前間隔的縱向收縮期峰值速度和峰值位移從基底段向心尖段遞減，梗死心肌各個節(jié)段的各項指標較正常心肌和缺血心肌減低，應變和應變率減低更明顯，缺血心肌僅前壁基底段和中間段的應變顯著低于正常心肌，提示應用VVI技術不僅可以作為一種無創(chuàng)、客觀評價局部心肌功能的新方法用于冠心病的早期診斷，還能區(qū)分冠心病患者梗死節(jié)段的局部心肌收縮功能異常。

2.1.2 評價心肌整體運動功能

1957年Torrent-Guasp提出一新的心臟解剖概念—心肌帶，提出整個心臟的心肌纖維被延展、分離后出現(xiàn)一條起點為肺動脈根部，終點為主動脈根部的帶狀形態(tài)，從空間上看，通過纏繞形成心底環(huán)和心尖環(huán)。心尖環(huán)的心肌纖維呈現(xiàn)斜向走行，心底環(huán)的心肌纖維呈現(xiàn)橫向走行，由心底向心尖的走行稱為降段，由心尖向心底的走行稱為升段，降段與升段的肌纖維斜向方向相反，宏觀上形成螺旋狀的心臟解剖結構。從微觀上看，心內(nèi)膜下心肌纖維呈現(xiàn)右手螺旋狀走行，心外膜下心肌纖維呈現(xiàn)左手螺旋狀走行，這二者幾乎垂直。因此在心動周期中，隨著心底環(huán)和心尖環(huán)的松弛、收縮，左室產(chǎn)生解旋轉、扭轉運動。這表明心臟不但具有徑向、圓周方向及縱向運動，同時還具有心臟的扭轉運動。心臟的扭轉運動形式與心功能有著密切關系，由于不受性別、心臟前后負荷及年齡別的影響，可以作為評定心功能的獨立指標。VVI克服了傳統(tǒng)多普勒存在的角度依賴性和幀頻依賴性，可量化心肌旋轉角度并顯示心肌旋轉速度。KnudtSon ML[10]利用VVI技術定量分析20例冠狀動脈前降支急性缺血患者的左室扭轉運動，研究發(fā)現(xiàn)心肌缺血早期舒張期的解旋和收縮期的扭轉都下降，在重度缺血時，會出現(xiàn)消失以及等容舒張期反向解旋或射血期的扭轉受限的下降。利用VVI技術對心肌扭轉功能的評價可以為臨床提供一種全新的診斷方法。endprint

2.2 在高血壓病的應用

高血壓是最常見的心血管疾病，早期整體心功能未發(fā)生明顯變化時，由于局部心肌舒縮功能已發(fā)生異常，常發(fā)生血壓升高會引起左心室重構現(xiàn)象。因此，預防和逆轉心臟重構、降低高血壓心臟危害及防止嚴重并發(fā)癥重要的方式，就是早期無創(chuàng)檢測高血壓患者局部心功能。劉海濤等[11]對原發(fā)性高血壓患者左心室舒縮功能早期變化進行測量發(fā)現(xiàn)向心性重構高血壓患者組局部心肌收縮期峰值應變、應變率及舒張早期局部心肌應變率均低于正常組和正常構型高血壓患者組，向心性重構高血壓患者組舒張早期局部心肌應變率低于正常構型高血壓患者組，表明VVI技術可以定量評價左心室的局部功能，發(fā)現(xiàn)早期高血壓患者局部心肌的舒張及收縮功能障礙，高血壓患者心功能的較早期改變可能石油舒張早期局部心肌應變率減低引起的。楊麗玲等[12]通過研究發(fā)現(xiàn)高血壓病組左室解旋速度峰值增大，解旋速度達峰時間延遲，等容舒張期解旋百分比下降，提示VVI技術可以對高血壓病患者的心功能變化進行早期敏感評估。研究結果顯示，高血壓患者不僅有左心室功能改變，早期也可出現(xiàn)左心房功能及構型變化，VVI技術通過直觀準確評價左心房運動特性，可以為臨床探討高血壓患者左心房舒張運動異常提供全新科學有效的方法[13]。

2.3 在慢性心力衰竭中的應用

慢性心力衰竭患者會出現(xiàn)心肌收縮功能明顯降低情況，主要表現(xiàn)在短軸和長軸方向都下降，同時心肌旋轉運動也出現(xiàn)異常，導致心排出量降低。VVI技術能夠同時顯示局部和整體心肌運動力學改變，可從徑向、環(huán)向和縱向上定量分析局部心肌運動隨時間變化的力學改變，已達到評價心臟的收縮功能及同步性的目標。再同步化治療（CRT）是目前治療心力衰竭的有效方法，但療效不佳的患者約有30%[14]，與同步化治療只改善左室心肌縱向運動，而環(huán)向和徑向運動沒有得到改善有關，由于TDI具有角度依賴性，因此無法客觀評價這一信息。Maxime Cannesson等[15]通過對接受同步化治療的23例心衰患者和11例正常對照組進行研究，證實VVI量化研究心室不同步性可預測心臟再同步化治療療效，心肌不同步運動≥75ms其敏感度為85%，特異度為80%。因此，VVI可作為未來替代TDI作為評價CRT治療療效的新方法。

2.4 在心肌病的應用

心肌病是一類病因不明，具有心肌功能障礙的心肌疾病。擴張型心肌病的主要病理改變是變性及不同程度纖維化、非特異性心肌細胞肥大，出現(xiàn)心腔明顯擴大、室壁變薄、心肌收縮力降低等現(xiàn)象。張曉娟等[16]應用VVI技術對15例擴張型心肌病患者及15例正常對照組左心室收縮功能研究，證實擴張型心肌病患者左室各節(jié)段應變及應變率明顯低于正常組。肥厚型心肌病的特征主要是心室腔縮小，心肌纖維排列不對稱性肥大紊亂，左室心肌不對稱性肥厚。江鴻等[17]采用VVI技術對20例肥厚型心肌病患者左室心肌收縮期應變率的研究顯示：與正常組對比，肥厚型心肌病組左室肥厚部位、非肥厚部位心肌各節(jié)段收縮期應變率均減低了。應用VVI技術，劉曉偉[18]對肥厚型心肌病患者心臟扭轉運動進行初步分析，發(fā)現(xiàn)與正常人相比，肥厚型心肌病患者心臟整體扭轉角度和速度要高，局部心肌圓周方向形變能力降低，下降明顯的是心外膜下的心肌。由此說明VVI技術能準確、無創(chuàng)、客觀地定量評價心肌病患者左室壁各節(jié)段收縮、扭轉功能。

2.5 在心律失常的應用

方凌云等[19]應用VVI技術評價室性心律失常異位起搏點及其局部心肌運動協(xié)調(diào)性的研究發(fā)現(xiàn)，正常竇性心律時患者有協(xié)調(diào)的心肌組織速度向量運動，長度差不多，局部心肌組織速度向量異位起搏時收縮提前，比其他室壁明顯要早，有不協(xié)調(diào)的局部心肌運動。VVI技術能對室性心律失常時異常起搏點部位和其局部心肌運動特征有直觀反映，提供新的方法進行臨床無創(chuàng)診斷室性心律失常、監(jiān)測治療和評價預后。多項研究亦證實VVI能夠形象、直觀并準確標測顯性預激綜合征患者旁道位置。王鴻等[20]通過VVI技術在胎兒心律失常診斷及治療研究發(fā)現(xiàn)室上性心動過速發(fā)作時VVI速度向量示心肌運動向量幅度減低，發(fā)作持續(xù)48h的胎兒心肌運動向量幅度、應變及應變率與正常對照組對比均降低，提示VVI技術可實時動態(tài)分析胎兒心動過速時的快速心率，通過檢測心律失常時胎兒心肌運動向量及應變與應變率改變解析胎兒心律失常。

2.6 在其他心臟疾病的應用

2.6.1 用于評價糖尿病心肌病

糖尿病以血糖升高為特點，并使心臟和全身血管受牽連，容易并發(fā)心血管疾病。自Rubler[21]首次提出糖尿病心肌?。―CM）概念，隨不斷研究的深入，當前認為糖尿病心肌病與冠狀動脈粥樣硬化、高血壓等沒關系，是獨立病變，心臟舒張功能不全和心肌順應性降低為DCM早期表現(xiàn)，之后有收縮功能障礙，充血性心力衰竭則是晚期表現(xiàn)。因此早期發(fā)現(xiàn)糖尿病性心肌病左室舒張及收縮功能不全具有重要意義。Zhangrui Wei[22]應用VVI結合負荷超聲對糖尿病大鼠的左室室壁運動進行研究，發(fā)現(xiàn)糖尿病組舒張期環(huán)向應變率和收縮期低于正常組。潘生丁負荷試驗后糖尿病組所有VVI監(jiān)測指標（收縮期和舒張期峰值速度、徑向及圓周向應變、應變率）均明顯下降，表明VVI可以檢測出糖尿病早期潛在的局部心肌損害。秦靜[23]對21例2型糖尿病患者及22例正常人的左室心肌運動改變，發(fā)現(xiàn)糖尿病組心肌各節(jié)段最大切向應變、應變率較對照組明顯減低，表明VVI技術對2型糖尿病患者心肌運動功能進行評價。謝峰等[24]觀察60名單純成人隱匿性自身糖尿?。↙ADA）患者，發(fā)現(xiàn)與對照組比較，LADA組舒張期心肌速度和收縮期、舒張早期心肌應變、應變率及收縮期明顯要低。VVI技術可對糖尿病者心肌舒張、收縮功能進行無創(chuàng)性定量分析，為糖尿病患者心肌運動功能異常早期評價提供了一種新的可靠的工具。

2.6.2 用于評價藥物性心肌損傷

運用VVI評價阿霉素對兔早期心肌損害的研究表明阿霉素致兔早期心臟損害可導致左心室收縮不同步，縱向心肌運動速度、應變率均較正常組下降[25]。蔣映豐[26]研究表明VVI技術可評價蒽環(huán)類藥物早期導致的心肌損害，比常規(guī)超聲心電圖更加敏感。因此，VVI可無創(chuàng)、有效地評價藥物致早期左心室運動功能的變化。endprint

3 結語

VVI作為一種臨床評價心臟、血管功能的新手段，具有無創(chuàng)、無角度依賴、可重復性好等特點，從徑向、縱向、環(huán)向全面、準確、定量評價心肌和血管力學、結構改變，并能夠在結構出現(xiàn)改變前早期發(fā)現(xiàn)血管、心肌功能變化。所以，VVI可作為臨床早期診斷及治療預后療效的有效手段，在未來具有廣闊應用前景。

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