衍生于组织多普勒超声的其他技术

第二节　衍生于组织多普勒超声的其他技术

在DTI基础上还开发了一些图像技术，包括了曲线M型超声、组织追踪法、应变与应变率成像等技术，其在超声波仪器上的商业名称为定量组织多普勒技术。研制定量组织多普勒技术的目的是希望它能对冠心病患者在负荷超声状态下，定位检测出心肌缺血。

一、曲线解剖M型超声

曲线解剖M型超声（color anatomic M-mode，CAMM）作为组织多普勒的衍生技术之一，利用彩色能量多普勒超声，曲线解剖M型超声呈圆弧形描绘心内膜面，并在心内膜设多个点采样之后，则以类似M型超声的模式，将曲线M型超声取样线沿心内膜面多点所取信息，组成形成x轴时间，y轴为沿心内膜面多个取样点的彩色多普勒能量图。曲线解剖M型超声心动图可根据操作医师的意图，在二维彩色能量多普勒超声图上以马蹄形（心尖部四腔或二腔观）或圆圈形（胸骨旁短轴观），选取所要观察的心肌区域，沿着心内膜面进行多点采样，用鼠标勾画完马蹄形或圆圈形以后，即可获得同步显示的曲线解剖M型超声心动图。形象地说，就是将弯曲的心内膜舒展开来，又铺展在时间坐标图上面，观察超声切面内整条采样心内膜在心动周期中的运动状态。它所提供的信息包括了采样点心肌收缩、舒张运动的方向与程度、运动的起步时间等，还能提供每一采样点的运动曲线，用于显示心肌的运动程度与时间顺序。

二、组织追踪显像

组织追踪法（tissue tracking imaging）是检测选定心肌各小区肌纤维散射点所组成的“斑点”连续追踪的信号，它主要用于形象地显示心肌的运动程度，用作自动分析心肌节段的工具。它既能描绘取样部位的速度曲线或直方图来表示心肌的位移幅度，又可以不同色彩编码在二维图像上显示位移的程度，比如将零位移设置为红色，把近似1cm的位移设置为蓝色，并且可以根据运动幅度的大小设置多种颜色。目的是让操作医师无需凭借临床经验，只要开启仪器上的组织追踪显像功能，就可以根据心肌图像的编码色彩立即了解患者心肌运动的状况，但是在实际临床诊断工作中，组织追踪显像显示心肌节段运动的能力仍然受到一定的限制。

三、跨壁速度梯度

左心室心肌收缩时在心脏的短轴方向呈向心性运动，通常心内膜心肌的运动速率高于心外膜心肌，因而产生了心肌运动速率阶差（myocardial velocity gradient，MVG）。由于心肌纤维为多层排列，心壁各层的运动速率有较大差别，呈现不均一的速度分布特征。这种跨心肌壁的速度阶差反映了心肌运动速率在空间移行上的改变，也反映了心内膜与心外膜之间心肌纤维长度应变的变化。心肌运动速率阶差（MVG）=（心内膜心肌运动速率-心外膜心肌运动速率）/室壁厚度。

应用常规二维超声或组织多普勒（tissue Doppler image，TDI）检测心室壁节段运动，较易受心脏移位（translational motion）的影响，尤其在负荷超声试验时，因心脏的移位运动加大，极易掩盖缺血心肌与非缺血心肌之间的运动幅度差别，造成识别室壁心肌节段运动的困难，而应用左心室跨壁压力梯度技术则相对不受心脏移位的影响。左心室跨壁压力梯度可以避免心脏过度移动引起的误差，而且左心室跨壁压力梯度不受左心室前负荷的影响。无论伴或不伴二尖瓣反流，左心室跨壁压力梯度都能够反映心肌损害的程度。左心室跨壁压力梯度能敏感地检测出缺血心肌，甚至能检出常规二维超声探测不清的异常运动室壁节段。该类室壁运动用节段分析法无法辨认，左心室跨壁压力梯度则能敏感辨认常规方法无法确认的异常运动节段，也为左心室跨壁压力梯度的实际应用提供了依据。因此，左心室跨壁压力梯度广泛应用于负荷超声、评估心肌活性及动物实验等领域。在犬中度心肌缺血实验中，已经证实反映中层环状心肌纤维的室壁增厚率与节段运动幅度无变化，而反映心内膜下纵向心肌纤维的运动速度与心内膜运动速度明显降低。心肌发生严重持续性缺血导致心肌坏死时，其坏死首先累及心内膜下，然后逐渐向外扩展，左心室跨壁压力梯度能较敏感地探测出心内膜下心肌缺血。文献报道了不同心脏疾病时，心内膜运动应变与心外膜应变差别的存在。斯坦福大学Cheng等在动物心肌壁上植入金属珠，观察造影室壁金属珠的三维动态运动。发现局部左心室心肌纤维的排列角度从心外膜下心肌的-37°至心内膜下的+18°。心肌薄片的增厚对室壁增厚的贡献以心内膜下心肌最大、心外膜下心肌最小。可能的机制是心外膜下心肌细胞之间的间质僵硬度（intercellular matrix stiffness）抵消了跨心室壁的应变阶差。在室壁所有的层面上，心肌薄片的切应力也参与了室壁的增厚。心肌薄片的伸展对室壁增厚贡献在心外膜下最大，而在心内膜下心肌最小。应用心肌超声背向散射方法对于了解心肌纤维的三维排列特征也是有用的方法。

我们曾设计了应用组织多普勒成像快速获取左心室短轴多个采样点的心内外膜心肌运动速率，以曲线解剖M型超声方式描绘心内膜或心外膜面的运动，在左心室短轴组织多普勒图像上，自动计算每个心肌节段采样点心内膜运动速率与心外膜速率，并自动计算出心肌运动速率阶差。用曲线解剖M型超声图像方式自动计测左心室跨壁压力梯度方法操作简便易行、重复性较好，使复杂的左心室跨壁压力梯度测定过程经简化后易于在临床中应用。不过，心肌运动速率阶差测定仍属简便粗略的力学测定方法。

四、组织多普勒测定应变与应变率

组织多普勒超声测定心肌应变（应变，ε）及应变率（strain rate，SR），成为组织多普勒技术的主要贡献，应变是指心肌发生变形的能力，即心肌长度的变化值占心肌原长度的百分数，而应变率则反映了心肌发生变形的速度。应变和应变率获取的是相邻两点心肌之间发生形变的信息。组织多普勒超声采用近似计算法计算SR，SR=（V₁-V₂）/L，单位是s^-1。由于组织多普勒探测到的不是长度，故在计算应变过程中把速度粗略折算为长度，组织多普勒由其衍生技术实现了在人体推算出组织的应变与应变率数值的应用。

曾有文献以为组织多普勒超声测定心肌应变及应变率能判断局部心肌的变形能力，且不易受周围心肌组织的牵拉和心脏整体运动的影响，克服了心脏整体运动（如旋转运动）和相邻心肌节段的被动牵拉对室壁运动速度的影响，相对的不受呼吸、心脏搏动的影响，故在分析节段性室壁运动时就能排除心脏的整体运动及非缺血室壁节段对缺血室壁节段运动的影响。可以识别不同节段之间心肌变形在空间和时间相分布上的细微差别，得到该节段相邻心肌在声束方向上相对运动的准确信息，从而反映左心室局部的收缩和舒张功能，能客观评价局部心肌的收缩和舒张功能。

组织多普勒超声在应变及应变率的测量中易受到噪声干扰、帧频限制和声束角度的影响，致使其重复性检测不理想。因此，多数作者认为，在研究心肌的样本中应尽量选择具有清晰二维图像者，减小取样点运动方向和声束间的角度以提高测量准确性。