斑点追踪技术在心脏疾病中的应用原理和临床进展课件

斑点追踪技术在心脏中的应用斑点追踪技术在心脏中的应用传统的心脏收缩功能评价依赖左室射血分数（LVEF）对亚临床心肌功能异常检测的敏感性差操作者依赖性，观察者之间的差异局限性近年来，心肌形变成像技术发展（myocardialdeformationimaging）量化评估指标为应变（应变（strain,S）和应变率（应变率（strain rate,SR）优点：更准确、客观、可重复性高、定量评价优点：更准确、客观、可重复性高、定量评价心肌收缩和舒张的力学特性同时也弥补了传统舒张功能评估指标的前后负荷依赖的缺点应用范围：各种心脏疾病在亚临床阶段的早期症状（如冠心病、瓣膜病、心肌病，etal.），术中监测心肌的整体和局部运动功能，监测疾病的疗效及预后传统的心脏收缩功能评价依赖对亚临床心肌功能异常检测的敏感性差组织多普勒成像（tissue Doppler imaging，TDI）：具有角度依赖性，虽能获取左室（left ventricular，LV）心肌所有节段的纵向应变（longitudinal strain，LS），但只能获取部分节段的径向应变（radial strain，RS）和圆周应变（circumferential strain，CS）。斑点追踪成像（speckle tracking imaging，STI）：应用原始射频信号或模块匹配技术，无角度依赖性。其中，二维（two dimensional，2D）STI存在追踪斑点移出追踪平面（“out of plane”phenomenon）的缺憾，而三维（three dimensional，3D）STI在2D STI的基础上通过容积探头整体覆盖LV心肌而弥补了这一不足之处，具有更大的临床应用价值。以下将以以下将以3D STI3D STI为切入点，重点探讨其原理，应用，局限性和展望，同时覆为切入点，重点探讨其原理，应用，局限性和展望，同时覆盖盖2D STI2D STI的内容的内容心肌S和SR成像的具体技术组织多普勒成像（tissueDopplerimaging第一部分 STI的基本原理和操作方法第一部分STI的基本原理和操作方法一、原理简介：模块匹配方法（一、原理简介：模块匹配方法（block-matchingmethod）、弹性图像配准）、弹性图像配准方法（方法（elasticimageregistrationmethod）、基于模型的方法（）、基于模型的方法（model-basedapproach）模块匹配方法（模块匹配方法（目前唯一投入商业3D-STE仪器的方法）：对心肌感兴趣区域（ROI）内锁定的跟踪斑点，斑点追踪软件能从连续的帧频图像中跟踪到该斑点正确的运动轨迹，以矢量表示，通过跟踪每一个斑点的运动轨迹而定量分析心肌的机械形变。Jasaityte R et al.Current State of Three-Dimensional Myocardial Strain Estimation Using Echocardiography.J Am Soc Echocardiogr 2013;26:15-28.一、原理简介：模块匹配方法（block-matchingm1、位移（displacement，d)：心脏某一结构在2个连续帧频之间的移动距离（单位cm），速度（Velocity，v)：d/t（单位cm/s），表示这一结构的移动速度。2、心肌的运动可以分解成x,y,z三个轴面的成分，其中分别对应径向（radial）、圆周（circumferential）,纵向（longitudinal）成分。（右图）图引自图引自Ruta Jasaityte et al.Current State of Three-Dimensional Myocardial Strain Estimation Using Echocardiography.J Am Soc Echocardiogr 2013;26:15-28.二、重要概念和术语1、位移（displacement，d)：心脏某一结构在2个3、旋转（rotation）：心肌围绕LV长轴的运动（单位：/cm）。心尖和心底分别以不同的方向旋转。从心尖朝心底看，心底瞬时间方向选择，而心尖部呈逆时针方向旋转。(测值以心尖为视角心尖为视角)4、扭转（twist）:心尖与心底朝不同方向旋转而产生的角度差即为扭转（单位：/cm）。LV扭转模型：心内膜下心肌纤维右手螺旋，心外膜肌纤维左手螺旋，中间层肌纤维圆周走形。心尖部：心外膜下肌纤维主导逆时针旋转；心底部：心内膜下肌纤维主导顺时针旋转。“Reprintedwithpermission,ClevelandClinicCenterforMedicalArt&Photography2013.AllRightsReserved.”二、重要概念和术语3、旋转（rotation）：心肌围绕LV长轴的运动（单位：5、应变（Strain,S）：亦可用表示，定义为组织受到压力而产生的形变，大小为组织产生形变的大小占原始大小的百分比，无单位，正负号仅表示拉伸或者缩短 S=（L-L0）/L L为形变后终长度，L0为形变前原始长度e.g.一块弹力模板原始长度5cm，当拉伸2cm后，S=（7-5）/5=+40%；当压缩2cm后，S=（3-5）/5=-40%。因此，心肌的运动依x,y,z轴面可分解成三个成分，分别为径向应变（radialstrain，RS），圆周应变（circumferentialstrain，CS），纵向应变（longitudinalstrain，LS）6、应变率（Strain rate，SR）：Strain/time(单位s-1)二、重要概念和术语5、应变（Strain,S）：亦可用表示，定义为组织受到压斑点追踪技术在心脏疾病中的应用原理和临床进展课件图A：3DLV图像，蓝网表示心外膜，白网表示心内膜图B：舒张末期心肌追踪模块图C：收缩末期心肌追踪模块3D-RS:(RtR0)/R0,3D-CS:(CtC0)/C0,3D-LS:(LtL0)/L0;2D-RS:(RtR0)/R0,2D-CS:(CtC0)/C0.图D：剪切应变3D-strain:(R3DR0)/R0图E-F：面积应变 Area-strain:(AtA0)/A0.SeoY,IshizuT,AtsumiA,KawamuraR,AonumaK.Three-dimensionalspeckletrackingechocardiography.CircJ2014;78:1290-1301.图A：3DLV图像，蓝网表示心外膜，白网表示心内膜Seo由左图可知，收缩期：LS与CS缩短，用“-”表示；RS伸长，用“+”表示；舒张期：反之。Adrian Chong et al.Perioperative Applications of Deformation(Myocardial Strain)Imaging WithSpeckle-Tracking Echocardiography.Journal of Cardiothoracic and Vascular Anesthesia,Vol 28,No 1(February),2014:pp 128140由左图可知，AdrianChongetal.Peri补充小知识心内膜下心肌纤维呈纵行走向-LS中层肌纤维逐渐水平走向-CS心外膜肌纤维呈斜行走向，与心内膜反向故，以心内膜下心肌受损为主的疾病早期主要累积LS；透壁性心肌损伤往往累及左室CS和Tosion.SeoY,IshizuT,AtsumiA,KawamuraR,AonumaK.Three-dimensionalspeckletrackingechocardiography.CircJ2014;78:1290-1301.补充小知识SeoY,IshizuT,AtsumiA三、STI数据的采集方法与过程目前常用的STI技术的超声诊断仪器主要有：GEhealthcare、ToshibaMedicalSystems、PhilipsMedicalSystems 2D STI：（1）Raw data获取：2D灰阶超声，LV心尖两腔、三腔、四腔心切面评估LS，LV短轴二尖瓣水平、乳头肌水平、心尖水平三切面评估RS、CS。检查时,左侧卧位，记录胸导联心电图，调节深度、增益，帧频一般需要较高（一般70帧/s），嘱患者屏住呼吸，存储每个切面至少连续三个心动周期的动态图像。（2）动态图像存盘，脱机分析。3D STI：（1）Raw data获取：3D灰阶超声，心尖部四腔心切面，调节深度、增益、帧频（一般大于30帧/s），嘱患者屏住呼吸，采集并存储连续6个心动周期的全容积图像。（2）脱机分析。脱机分析：不同厂家的软件平台操作有略微差异，大致过程为：手工或者自动勾勒出心内膜和心外膜的轮廓，手工取感兴趣区域（ROI），软件自己分析心肌16/17节段的应变以及整体应变。三、STI数据的采集方法与过程目前常用的STI技术的超声诊断Step 3Step 4Step 1Step 2Jasaityte R et al.Current State of Three-Dimensional Myocardial Strain Estimation Using Echocardiography.J Am Soc Echocardiogr 2013;26:15-28.Step3Step4Step1Step2Jasait例一2DLS研究，心肌运动定量分析软件（CMQ），philipsMedicalSystemA.食管中段两腔心切面，LV心肌分为六个节段，每一节段LS值如图所示。B.LS曲线，与图A标记的各节段颜色标识符一致，X轴表示时间，Y轴表示S。收缩期各节段心肌缩短远离基线，舒张末期回归基线水平。黄点代表各节段收缩期峰值LS。中间的白线代表整体LS。AndraE.Duncanetal.PerioperativeAssessmentofMyocardialDeformation.Anesth Analg.2014March;118(3):525544.例一例一2DCS研究，心肌运动定量分析软件（CMQ），philipsMedicalSystemA.经胃左室乳头肌水平短轴切面，心肌分为六节段B.B.各节段以及整体（白色虚线）的CS曲线C.AndraE.Duncanetal.PerioperativeAssessmentD.ofMyocardialDeformation.Anesth Analg.2014E.March;118(3):525544.例一例二经食道中段LV心肌2DSR分析，EchoPAC(GE,Healthcare)图B显示每一节段纵向应变率（longitudinalstrainrate，LSR）曲线，分别对于图A的每一心肌节段。在图B中，梅红色点代表收缩期峰值应变率（LSR），橘红色点代表舒张早期峰值应变率(LSRE)，黄色点代表舒张晚期峰值应变率（LSRA），可见舒张早期与晚期之间平台期，SR近似于0。AVC=aorticvalveclosure,主动脉瓣关闭MVO=mitralvalveopening,二尖瓣开放Andra E.Duncan et al.Perioperative Assessment of Myocardial Deformation.Anesth Analg.2014 March;118(3):525544.例二经食道中段LV心肌2DSR分析，EchoPAC例三 3D STI利用LV全容积3D数据多平面重建图像（一般同2D LV心尖两腔、四腔心，三个短轴切面），不同厂家自带的应变分析软件通过手工或者自动方式勾勒每一重建平面的追踪边界和ROI，最终产生LS曲线和LV心肌16/17节段极图（polar map）Seo Y,Ishizu T,Atsumi A,Kawamura R,Aonuma K.Three-dimensional speckle tracking echocardiography.Circ J 2014;78:1290-1301.例三3DSTI利用LV全容积3D数据多平面重建图像（一小结小结2D/3D STI用于临床评价LV心肌形变的主要参数2D/3D STI评价LV心肌应变的参数：整体纵向应变（global longitudinal strain，GLS），整体圆周应变（global circumferential strain，GCS），整体径向应变（global radial strain，GRS），以及16/17节段的各节段局部应变LS，CS，RS。3D STI新增的新增的LV心肌应变参数：(1)3D-应变：在同一条RS线上一组追踪斑点收缩和扩张的运动。3D-应变与RS的区别：RS是心内膜边界上的追踪斑点反映在室壁厚度上的变化。如果心内膜边界与心外膜边界之间的剪切力（shear stress）等于0时，3D-应变则等同于RS。然而，由于存在一系列的剪切应变，故3D-应变实际上大于RS。由于剪切应变包括纵向和圆周方向的成分，故3D-3D-应变可能等同于应变可能等同于RS+CS+LSRS+CS+LS。(2)面积应变（area strain，AS）：又称面积变化率（areachangeratio，ACR）。追踪的ROI在心内膜面。AS等同于CS+LS两个成分。Seo Y et al.Currentstatusof3dimensionalspeckletrackingechocardiography:Currentstatusof3dimensionalspeckletrackingechocardiography:areviewfrom ourexperiences.areviewfrom ourexperiences.J Cardiovasc Ultrasound.2014 Jun;22(2):49-57.小结2D/3DSTI用于临床评价LV心肌形变的主要参2D STI：旋转（rotation）和扭转（twist）3D STI：除2D STI的两个参数以外，应变分析软件对LV每个短轴旋转参数的测量以及平面之间的距离检测可以进一步得出扭矩（torsion）参数。因此，3D STI可获得新的局部扭矩（torsion）参数，它代表的意义是扭转参数的空间分布状况。用于评估LV舒张功能的参数如下：Untwist(%)=(Peak LV twist Twist1)/(Peak LV twist)100Untwist Rate(/sec)=(Twist1 Peak LV twist)/(t1 tpeakLVtwist)/1000)Untwist Velocities(/sec)=(Twist1 Twist0)/(t1 t0)/1000)其中，舒张早期峰值untwist rate已经被报道可作为LV舒张功能的标志物。小结小结2D/3DSTI用于临床评价LV心肌形变的主要参数2DSTI：旋转（rotation）和扭转（twist）小第二部分 STI在临床中的应用进展第二部分STI在临床中的应用进展一、2D/3DSTI投入临床应用前的可行性研究2D/3D STE 的可行性在体内和体外实验中已得到验证和肯定1。(1)其中，Amundsen et al报道在心肌缺血和前负荷改变的情况下，2D STE测得收缩期应变分别与诊断金标准声纳微测量法(sonomicrometry)和心脏磁共振(CMR)具有良好的相关性(r=0.87,p 0.001;-9.1%to 8.0%)2。(2)2D/3D STE 检测的LV心肌GLS与CMR测得的左室射血分数（LVEF）具有良好相关性3。(3)3D STE与声纳微测量法对LV心肌应变具有良好相关性(LS:r=0.89,RS:r=0.84,CS:r=0.90，AS:r=0.87)4，5。3D STI检测LV心肌局部应变时，AS与LS，CS 具有良好相关性(LS:r=0.73,CS:r=0.79)，且AS较LS与CS有更高的敏感性和信噪比，AS=LSCS+(LS+CS)6。此外，心肌缺血时，心内膜相对心外膜更敏感，AS追踪在心内膜面，因此AS可能成为LV心肌形变诊断的一个稳定参数。LS与CS因为追踪斑点在内膜面，而RS追踪斑点在心内膜和心外膜面，且RS形变幅度通常较LS,CS小，所以RS更容易产生追踪误差6。对于LV旋转研究，体外实验显示2D/3D STI均会高估旋转参数，但3D STI的误差小于2D STI7。1.Korinek J,et al:Two-dimensional strain-A Doppler-independent ultrasound method for quantitation of regional deformation:Validation in vitro and in vivo.J Am Soc Echocardiogr 18:1247-1253,20052.Amundsen BH,et al:Noninvasive myocardial strain measurement by speckle tracking echocardiography.J Am Coll Cardiol 47:789-793,20063.Brown J,et al:Use of myocardial strain to assess global left ventricular function:A comparison with cardiac magnetic resonance and 3-dimensional echocardiography.Am Heart J 157:102.e1-102.e5,20094.Seo Y,et al.Validation of 3-dimensional speckle tracking imaging to quantify regional myocardial deformation.Circ Cardiovasc Imaging 2009;2:2:451459.5.Seo Y,et al.Endocardial surface area tracking for assessment of regional LV wall deformation with 3D speckle tracking imaging.JACC Cardiovasc Imaging 2011;4:4:358365.6.Seo Y,et al.Three-dimensional speckle tracking echocardiography.Circ J 2014;78:1290-1301.7.18.Ashraf M,et al.Apex to base left ventricular twist mechanics computed from high frame rate two-dimensional and three-dimensional echocardiography:A comparison study.J Am Soc Echocardiogr 2012;25:25:121128.一、2D/3DSTI投入临床应用前的可行性研究2D/3D一、2D/3DSTI投入临床应用前的可行性研究JasaityteRetal.CurrentStateofThree-DimensionalMyocardialStrainEstimationUsingEchocardiography.JAmSocEchocardiogr2013;26:15-28.一、2D/3DSTI投入临床应用前的可行性研究Jasait二、2D/3D STI的可重复性研究STI技术的可重复性主要从观察者内和观察者间的差异性来评价。大样本研究已经证实2D STI的可重复性，尤其对于GLS和GCS测值1。大宗文献报道3D STI测得的RS可重复性较LS,CS,AS低，RS的两次重复检测的绝对值差异大于10%；而LS,CS,and ACR 变异 10%.，其中可重复性最好的为参数AS2。可重复性比较：3D STI 等同于/优于 2D STI。1.ChengS,etal.Reproducibilityofspeckle-tracking-basedstrainmeasuresofleftventricularfunctioninacommunity-basedstudy.JAmSocEchocardiogr.2013;26(11):125866.2.Seo Y,Ishizu T,Atsumi A,Kawamura R,Aonuma K.Three-dimensional speckle tracking echocardiography.Circ J 2014;78:1290-1301.二、2D/3DSTI的可重复性研究STI技术的可重复性主要三、2D/3D STI的正常值范畴2015年版ASE成人超声心动图心腔定量测量指南指出健康人LV心肌2D GLS在0到-20%之间1。2D GLS以外的其他2D/3D STI应变参数正常值范围目前没有指南规范。Lang RM et al.Recommendations for Cardiac Chamber Quantification by Echocardiography in Adults:An Update from the American Society of Echocardiography and the European Association of Cardiovascular Imaging.J Am Soc Echocardiogr 2015;28:1-39.三、2D/3DSTI的正常值范畴2015年版ASE成人超声三、2D/3D STI的正常值范畴2013年Yingchoncharoen T et al.1对2,597例健康人的LV心肌经胸2D-STI应变进行meta分析，得出LV心肌整体应变的正常值(绝对值)范围如下：GLS：15.9%to 22.1%(mean，19.7%;95%CI，20.4%to 18.9%).GCS：20.9%to 27.8%(mean，23.3%;95%CI，24.6%to 22.1%).GRS：35.1%to 59.0%(mean,47.3%;95%CI,43.6%to 51.0%).其中，GLS正常值范围受到血压影响，而不受年龄，性别，仪器帧频，斑点追踪软件厂家来源的影响。另据报道，健康人群扭转的正常值是7.73.5，且随着年龄增加而增大。心尖部室壁运动异常会显著损害LV扭转功能2,3。1.Yingchoncharoen T et al.Normal Ranges of Left Ventricular Strain:A Meta-Analysis.J Am Soc Echocardiogr 2013;26:185-91.2.Mor-AviV,etal.Currentandevolvingechocardiographictechniquesforthequantitativeevaluationofcardiacmechanics:ASE/EAEconsensusstatementonmethodologyandindicationsendorsedbytheJapaneseSocietyofEchocardiography.EurJEchocardiogr.2011;12:167205.3.Mor-AviV,etal.Currentandevolvingechocardiographictechniquesforthequantitativeevaluationofcardiacmechanics:ASE/EAEconsensusstatementonmethodologyandindicationsendorsedbytheJapaneseSocietyofEchocardiography.JAmSocEchocardiogr.2011;24:277313.可供参考可供参考三、2D/3DSTI的正常值范畴2013年Yingchon四、2D/3D STI在临床中的具体应用STISTI评价评价LVLV收缩和舒张功能收缩和舒张功能-缺血性心脏病缺血性心脏病 冠心病患者早期可出现2D LS下降，提示心内膜下缺血1，而局部2D LS截断值为-14.1%和-6.65%分别提示该区域缺血或心梗的发生2.2D GLS和GLSR（global longitudinal strain rate）截断值分别为-21%和-0.9s-1是检测心梗后LV收缩功能异常的敏感度和特异度很高的指标3,4。对于心梗患者，2D GCS是否正常，可以鉴别心内膜下心梗（50%室壁厚度）和透壁性心梗，这对血管再通治疗的疗效监测有意义5,6。另外，心肌缺血患者LV舒张功能异常往往早于收缩期室壁运动异常，舒张功能检测参数可能早期诊断心肌缺血。比如，心肌缺血节段的舒张早期2D SR显著下降，稳定性心绞痛患者运动负荷状态下出现舒张早期2D RS异常，提示舒张功能异常7,8。1.ReantP,etal.Experimentalvalidationofcircumferential,longitudinal,andradial2-dimensionalstrainduringdobutaminestressechocardiographyinischemicconditions.JAmCollCardiol.2008;51:14957.2.YangZR,etal.QuantitativeAssessmentofLeftVentricularSystolicFunctioninPatientswithCoronaryHeartDiseasebyVelocityVectorImaging.Echocardiography.3.ReisnerSAetal:Globallongitudinalstrain:Anovelindexofleftventricularsystolicfunction.JAmSocEchocardiogr17:630-633,20044.Mor-AviVetal:Currentandevolvingechocardiographictechniquesforthequantitativeevaluationofcardiacmechanics:ASE/EAEconsensusstatementonmethodologyandindications.JAmSocEchocardiogr24:277-313,20115.ChanJetal:Differentiationofsubendocardialandtransmuralinfarctionusingtwo-dimensionalstrainrateimagingtoassessshort-axisandlong-axismyocardialfunction.JAmCollCardiol48:2026-2033,20066.KimRJetal:Theuseofcontrast-enhancedmagneticresonanceimagingtoidentifyreversiblemyocardialdysfunction.NEnglJMed343:1445-1453,20007.Mor-AviV,etal.Detectionofregionaltemporalabnormalitiesinleftventricularfunctionduringacutemyocardialischemia.AmJPhysiolHeartCircPhysiol.2001;280:H177081.8.IshiiK,etal.Exercise-inducedpostischemicleftventriculardelayedrelaxationordiastolicstunning:isitareliablemarkerindetectingcoronaryarterydisease?JAmCollCardiol.2009;53:698705.四、2D/3DSTI在临床中的具体应用STI评价LV收缩和四、2D/3D STI在临床中的具体应用STISTI评价评价LVLV收缩和舒张功能收缩和舒张功能-缺血性心脏病缺血性心脏病传统的室壁运动评分法（wallmotionscoringindex，WMSI）通过目测法定性评估心肌局部运动异常本身就相当主观，需要观者相当的经验1。而目前心肌应变成像技术因其客观定量的优势在缺血性心脏病中应用最为广泛，2DGLS作为LV收缩功能评价指标，优于WMSI和LVEF。但目前3DSTI获得的局部应变参数是否同2DSTI或者TDI获取的应变参数一样可靠，有待论证。Hayat et al.以增强MRI为心肌疤痕，结果显示在透壁性心肌疤痕区域，3D及2D STI获取的LS，CS，RS均显著下降2。另外，3D STI测得的LS，CS与2D STI测值相关性较差（r=0.41-0.63），可能受局部室壁运动异常的影响。1.Picano E,Lattanzi F,Orlandini A,Marini C,LAbbate A.Stress echocardiography and the human factor:the importance of being expert.J Am Coll Cardiol 1991;17:666-9.2.Hayat D,Kloeckner M,Nahum J,Ecochard-Dugelay E,Dubois-Rande JL,Jean-Francois D,et al.Comparison of real-time three dimensional speckle tracking to magnetic resonance imaging in patients with coronary heart disease.Am J Cardiol 2012;109:180-6.四、2D/3DSTI在临床中的具体应用STI评价LV收缩和四、2D/3D STI在临床中的具体应用STISTI评价评价LVLV收缩和舒张功能收缩和舒张功能-缺血性心脏病缺血性心脏病 3D STI在缺血性心脏病的研究目前报道较少。其中，Jasaityte R et al.指出缺血性心脏病患者3D GLS和GCS较健康对照组均显著下降1。另有研究对比冠心病组与健康对照组患者的3D GLS，GCS，GRS，GAS收缩期峰值和对应的达峰时间(T-GLS,T-GCS,T-GRS and T-GAS)。ROC曲线分析显示T-GLS，GLS联合T-GLS，GCS联合T-GCS，GAS联合T-GAS对冠心病具有早期诊断价值，对应的曲线下面积分别为0.667,0.692,0.621 and 0.672(P0.005)。其中，GLS联合T-GLS具有最高的诊断价值，敏感度和特异度分别为62%和76%2。（如下图）1.JasaityteR,etal.Comparisonofanewmethodologyfortheassessmentof3Dmyocardialstrainfromvolumetricultrasoundwith2Dspeckletracking.IntJCardiovascImaging2012;28:1049-60.2.SUNYJetal.Incrementalvalueofrestingthree-dimensionalspeckle-trackingechocardiographyindetectingcoronaryarterydisease.ExpTherMed.2015Jun;9(6):2043-2046.四、2D/3DSTI在临床中的具体应用STI评价LV收缩和四、2D/3D STI在临床中的具体应用STISTI评价评价LVLV收缩和舒张功能收缩和舒张功能-瓣膜病瓣膜病 受慢性压力/容量负荷的影响，瓣膜病患者随着疾病的进展会经历心室重构，代偿期心室重构可逆，LVEF尚正常，失代偿期心室重构不可逆，LVEF下降。对于瓣膜病，恰当的介入或手术治疗时机选择很重要。而传统的LVEF在疾病代偿期往往正常，晚期才出现异常，所以诊断缺乏敏感性。STI不受心脏前后负荷的影响，在疾病早期可以检测出异常。（1）二尖瓣关闭不全（mitral regurgitation，MR）MR患者早期往往无症状，且LVEF代偿性正常，此时STI相关的应变参数已经降低：LS和RS，LSRCSR和RSR，LV解扭转运动时间1。STI可以预测术后结局：对于重度MR患者，术前GLS绝对值18%与术后LV功能异常相关2。而异常的LSR和RSR则提示患者术后发生不可逆心肌损害的风险增加3。另有最近研究表明，二尖瓣修复术后，GLS绝对值19.9%则预示术后远期LV功能降低4。过去20多年，对于慢性重度MR且LVEF正常，LV收缩末内径40mm的患者，手术时间选择一直存在争议。早期研究认为负荷超声心动图显示LV收缩功能储备消失则预示患者术后LVEF会恶化且产生充血性心衰。近年来研究表明，室间隔2D GLSR-0.90 s-1是患者术后早期(6天)出现LVEF下降10%的独立危险因素5,6。1.Florescu M,et al.Myocardial systolic velocities and deformation assessed by speckle tracking for early detection of left ventricular dysfunction in asymptomatic patients with severe primary Mitral regurgitation.Echocardiography.2012;29:32633.2.Mascle S,et al.Predictive value of global longitudinal strain in a surgical population of organic mitral regurgitation.J Am Soc Echocardiogr.2012;25:76672.3.Marciniak A,et al.Changes in systolic left ventricular function in isolated mitral regurgitation.A strain rate imaging study.Eur Heart J.2007;28:262736.4.Witkowski TG,et al.Global longitudinal strain predicts left ventricular dysfunction after mitral valve repair.Eur Heart J Cardiovasc Imaging.2013;14:6976.5.Lee R,Marwick TH:Assessment of subclinical left ventricular dysfunction in asymptomatic mitral regurgitation.Eur J Echocardiogr 8:175-184,20076.De Isla LP et al:Chronic mitral regurgitation:A pilot study to assess preoperative left ventricular contractile function using speckle-tracking echocardiography.J Am Soc Echocardiogr 22:831-838,2009四、2D/3DSTI在临床中的具体应用STI评价LV收缩和四、2D/3D STI在临床中的具体应用STISTI评价评价LVLV收缩和舒张功能收缩和舒张功能-瓣膜病瓣膜病 （2）主动脉瓣关闭不全（aortic regurgitation，AR）AR导致LV重构和LV舒张末期容量增加，这将掩盖早期LVEF降低。而对于中度AR，STI可以早期检测出LV心肌LS下降，在疾病晚期阶段，RS和CS同样下降1.术前检测的异常应变参数可能可以提高在AR患者的恰当的手术时机选择，从而提高心功能和术后结局。研究表明，术前心肌应变参数的降低预示主动脉瓣置换术后患者出现心衰、LV扩大，和LVEF降低的风险增加2.其中，术前GRSR1.82sec-1对预测术后LVEF50%具有高敏感性和特异性3.1.Marciniak A,et al.Myocardial deformation abnormalities in patients with aortic regurgitation:a strain rate imaging study.Eur J Echocardiogr.2009;10:1129.2.Olsen NT,et al.Speckle-Tracking Echocardiography for Predicting Outcome in Chronic Aortic Regurgitation During Conservative Management and After Surgery.JACC:Cardiovasc Imaging.2011;4:22330.3.Onishi T,et al.Preoperative Systolic Strain Rate Predicts Postoperative Left Ventricular Dysfunction in Patients With Chronic Aortic Regurgitation.Circ Cardiovasc Imaging.2010;3:13441.四、2D/3DSTI在临床中的具体应用STI评价LV收缩和四、2D/3D STI在临床中的具体应用STISTI评价评价LVLV收缩和舒张收缩和舒张功能功能-瓣膜病瓣膜病 （3）主动脉狭窄（aortic stenosis，AS）AS导致LV进展性肥厚，慢性后负荷增加，但是LVEF直到晚期才显示出异常。LV收缩期LS和SR则因为心肌间质纤维化而出现早期的降低，且这些受损的应变参数可以预测患者的不良结局。比如，无症状的AS患者被检出LS下降，尤其是基底段LS，且基底段LS绝对值13%会增加患者术后再住院和死亡的几率1。随着AS进展，晚期患者LV心肌GLS，GCS，GRS以及对应的SR均下降2,3.主动脉瓣修复术后，早期病变患者的各方向上的应变可以逆转。1.Lafitte S,et al.Impact of impaired myocardial deformations on exercise tolerance and prognosis in patients with asymptomatic aortic stenosis.Eur J Echocardiogr.2009;10:41419.2.Delgado V,et al.Strain analysis in patients with severe aortic stenosis and preserved left ventricular ejection fraction undergoing surgical valve replacement.Eur Heart J.2009;30:303747.3.Lindqvist P,et al.Valve replacement for aortic stenosis normalizes subendocardial function in patients with normal ejection fraction.Eur J Echocardiogr.2010;11:60813.四、2D/3DSTI在临床中的具体应用STI评价LV收缩和四、2D/3D STI在临床中的具体应用STISTI评价评价LVLV收缩和舒张收缩和舒张功能功能-心肌病心肌病 高血压心脏病患者的3D GLS较健康对照组显著下降。而在其早期阶段，圆周应变仍保持正常或轻度增加，当出现LV向心性肥厚时，所有方向的应变和应变率均下降1。糖尿病心肌病患者各方向的应变值均不同程度下降，而血糖控制不良（HbA1c7%）糖尿病组应变值下降更为显著2。扩张型心肌病（DCM）表现为所有方向的收缩期应变和应变率均降低。舒张期应变参数，如舒张率峰值和旋转运动同样降低。GLS较LVEF更能预测心律失常事件的发生3。肥厚性心肌病（HCM）表现为心肌纤维排列杂乱，最终导致LV收缩和舒张功能障碍。疾病早期阶段患者可以检出亚临床型心肌收缩功能障碍，具体表现为GLS，GCS降低，降低程度与心室纤维化程度和心功能状况一致4。与健康对照组相比，HCM组收缩期和舒张期的GLSR也同样降低，而LV扭转仍保持正常，LV解旋运动变慢4。Vitarelli et al.将无右心衰症状的致右室心律失常心肌病（ARVC）患者与健康对照组对比，结果表明负荷状态下RV游离壁的2D/3D 应变轻微增加有助于联合常规超声心动图来预测ARVD5。Quarta et al.研究表现LVEF正常的心肌淀粉样变性(CA)患者，其2D GLS已严重受损，且LV功能降低程度与室壁厚度呈正比，降低的GLS与严重的NYHA心功能分级是患者不良预后的危险因素6。1.GalderisiM,etal.Correlatesofglobalareastraininnativehypertensivepatients:athree-dimensionalspeckle-trackingechocardiographystudy.EurHeartJCardiovascImaging2012;13:730-8.2.ZhangXL,etal.DifferentialChangesofLeftVentricularMyocardialDeformationinDiabeticPatientswithControlledandUncontrolledBloodGlucose:AThree-DimensionalSpeckle-TrackingEchocardiographyBasedStudy.JAmSocEchocardiogr2013;26:499-506.3.MeluzinJ，etal.Leftventricularmechanicsinidiopathicdilatedcardiomyopathy:systolicdiastoliccouplingandtorsion.JAmSocEchocardiogr.2009;22:48693.4.CarassoS,etal.Systolicmyocardialmechanicsinhypertrophiccardiomyopathy:novelconceptsandimplicationsforclinicalstatus.JAmSocEchocardiogr.2008;21:67583.5.VitarelliA,etal.Utilityofstrainechocardiographyatrestandafterstresstestinginarrhythmogenicrightventriculardysplasia.AmJCardiol.2013;111(9):134450.6.QuartaCC,etal.Leftventricularstructureandfunctionintransthyretin-relatedversuslight-chaincardiacamyloidosis.Circulation.2014;129(18):18409.四、2D/3DSTI在临床中的具体应用STI评价LV收缩和STISTI评价评价LVLV收缩和舒张功能收缩和舒张功能-心肌病心肌病 另有Baccouche et al报道1例应激性心肌病（takotsubo cardiomyopathy）患者，并指出3D-STI能快速、有效地评估室壁运动异常以及对病情的随访。右图示：75岁，女性，脓毒血症继发的应激性心肌病，上两幅图为起病时的舒张末期（左上）和收缩末期（右上）RS，下两幅图为1个月后舒张末期（左下）和收缩末期（右下）RS。Baccouche H,Maunz M,Beck T,Fogarassy P,Beyer M.Echocardiographic assessment and monitoring of the clinical course in a patient with Tako-Tsubo cardiomyopathy by a novel 3D-speckle-trackingstrain analysis.Eur J Echocardiogr 2009;10:10:729731.四、2D/3DSTI在临床中的具体应用STI评价LV收缩和舒张功能-心肌病四、2D/3DS四、2D/3D STI在临床中的具体应用STISTI评价评价LVLV收缩和舒张功能收缩和舒张功能-心衰心衰 收缩期心衰：LV心肌LS，CS，扭转峰值和解扭转率降低。其中，LV心肌CS和扭转峰值的降低与LV功能损害晚期相关。异常的LS预测心衰患者死亡较LVEF更精准。对于急性心衰患者，GLS，GCS降低是预测心衰再住院和死亡并发症的独立危险因素1,2。舒张型心衰：LVEF正常的心衰患者。这类心衰患者静息状态下收缩期和舒张期均存在LV运动异常，负荷状态下情况加重。舒张型心衰患者早期LVEF可保持正常，而收缩期LS则已经下降，此时LV心肌扭转和CS可代偿性保持正常。而CS下降则反映了疾病的进展，且与不良的预后（再住院和死亡）相关3,4。1.VinereanuD,etal.“Pure”diastolicdysfunctionisassociatedwithlong-axissystolicdysfunction.Implicationsforthediagnosisandclassificationofheartfailure.EurJHeartFail.2005;7:8208.2.BertiniM,etal.Leftventricularrotationalmechanicsinacutemyocardialinfarctionandinchronic(ischemicandnonischemic)heartfailurepatients.AmJCardiol.2009;103:150612.3.TanYT,etal.Thepathophysiologyofheartfailurewithnormalejectionfraction:exerciseechocardiographyrevealscomplexabnormalitiesofbothsystolicanddiastolicventricularfunctioninvolvingtorsion,untwist,andlongitudinalmotion.JAmCollCardiol.2009;54:3646.4.WangJ,etal.Preservedleftventriculartwistandcircumferentialdeformation,butdepressedlongitudinalandradialdeformationinpatientswithdiastolicheartfailure.EurHeartJ.2008;29:12839.四、2D/3DSTI在临床中的具体应用STI评价LV收缩和四、2D/3D STI在临床中的