组织多普勒的争议

第三节　组织多普勒的争议

组织多普勒技术的显示方式较多，速度、加速度、运动幅度、时间延迟、应变率成像等。自1998年Heimdial等报道了组织多普勒技术测定心肌应变后，人们对应用组织多普勒技术分析左心室节段运动局部心肌运动寄予较大的期望，研制组织多普勒的初始愿望就是期盼应变与应变率对室壁节段运动异常的检出率能达到与经验丰富医师相等的水平，使节段运动分析结果能在各医院之间进行比较，并作为各个心超室间质量控制的手段。但在实际工作中，还是遇到了组织多普勒应变、应变率重复性欠缺的问题。从理论上来说，组织多普勒应当是检出心肌病变或心肌缺血的心肌节段运动异常的有效工具。比如坏死心肌不发生变形，心肌收缩和舒张运动消失（akinesis），甚至出现矛盾运动曲线，应变率可为零。在运动异常的心肌节段（hypokinesis），其应变与应变率均降低，反映局部心肌功能的异常。但在实际应用中心肌应变与应变率的显示并不理想，而且在实际操作中组织多普勒应变、应变率图像尚存一些技术困难，使人们对组织多普勒技术的实用价值提出了疑问。持否定意见的人认为，因组织多普勒所包含的低频信号不止是心肌组织，故认为将组织多普勒冠以“组织”的字头是一种误导，应称为“低频多普勒”；甚至提出将组织多普勒应用于评价心肌组织的运动是“超声技术的倒退”。

一般认为，组织多普勒及其衍生技术较二维超声心动图的节段运动幅度和室壁增厚率分析更准确、更敏感。但是组织多普勒衍生技术测定应变、应变率有一定的误差，两次重复测量的误差有时高达17%。过去的文献均认为，组织多普勒衍生的技术可用于鉴别心肌的运动是由于主动收缩或是被动运动，但最终未能证实此作用。也曾试图用该技术鉴别“心肌顿抑”和“心肌冬眠”，但也未获得成功。实践经验证实，组织多普勒应变及应变率仍然受操作者经验因素的影响，仍然需要经验丰富的医师来使用，尚未达到组织多普勒设计者要把应变及应变率变成一种客观评价手段的初衷。尽管组织多普勒有上述的缺点，但是组织多普勒在评价节段运动异常患者的心肌节段中，仍具有一定的临床应用价值。目前，组织多普勒在以下情况的应用仍然得到了业内的认可，这包括了组织多普勒检测心脏机械运动不同步、指导同步化治疗。组织多普勒测定左心室功能，尤其使用二尖瓣运动曲线测定左心室舒张功能，也用于分析右心室功能；可用于心肌运动严重降低或消失情况下的局部心肌功能分析；用于评价房颤预测心脏转复的治疗效果；可用于鉴别诊断限制性心肌病和缩窄性心包炎等。采用磁共振技术为验证手段，对组织多普勒衍生技术所做的应变进行的临床研究发现，使用组织多普勒超声与磁共振测得的应变之间相关性低于实验研究的报道（r值仅为0.40～0.50）。因此，组织多普勒技术的临床作用尚需要今后做大规模的人群随机盲法研究，对其临床应用价值做出公正的评价。

一、从力学角度看组织多普勒存在的问题

目前应用应变与应变率测量生物体心脏仍存在一定的误差，这是因为测定任何在体心脏的应变时，均不可能对零应力状态的心肌初始构形进行测定。在应用组织多普勒原理计算Lagrangian应变或Cauchy应变公式里，由于心肌初始长度不是在零应力状态下获得，其应变的计算错误也难以避免。应变计算的另一个错误来源于力学理论假设心肌组织是不可压缩的，实际上，心肌在心动周期中的血液灌流压变化很大，力学计算未将心壁厚度变化考虑在内，也造成计算的误差。

常规彩色多普勒超声图像是在滤除了各种低速杂波、消除了高振幅低频率的心肌组织运动和其他的“噪声”信号后获得的。组织多普勒则采用消除高频率的血流信号，保留低频率的心肌组织和其他“噪声”信号的技术。大多数操作医师体会到，一旦开启了超声仪器上的组织多普勒功能键，超声图像质量立即变差。组织多普勒应变与应变率测定的误差还来源于噪声干扰，导致图像上出现多余且失真的应变曲线。除了组织多普勒的角度依赖性外，组织多普勒图像质量还受采样帧频的影响，并受心脏的运动与周围组织牵拉及呼吸、心脏的移位的影响。比如组织多普勒技术在无收缩运动的房间隔，也会记录到由牵拉所致的应变或应变率曲线。据文献分析，组织多普勒的计算误差主要成因是缘于组织多普勒的成像原理，组织多普勒从超声图像上像素的移动来推算像素运动速度，并将其假设为心肌组织的运动，其实像素的速度尚不能等同于组织的运动。组织多普勒技术的空间分辨力也较差，无法准确测定特点位置的心肌。因此，有作者认为组织多普勒应变与应变率存在明显的设计错误，应变及应变率只能通过局部心肌长度的变化来计算，组织多普勒的设计者人为将速度替换为长度，使用应变=采样点之间运动速率之差/采样点之间距离的公式来计算，在数学上属于错误计算，这些均是组织多普勒技术的内在缺陷。心脏的运动包含了运动（motion）、移动（translation）与扭动（torsion）等因素，并含切应力成分。组织多普勒技术测定的应变及应变率，忽略了心脏三维方向的运动，不能精确反映局部心肌的运动速率。相比之下，速度向量成像技术在反映心脏运动的综合矢量方面的能力则更佳。

据文献报道，经过组织多普勒技术的应用实践，人们逐渐认识到组织多普勒技术虽然在测定左心室舒张功能、评估心室同步化方面具有确切的效果，但是实践经验证实，组织多普勒应变及应变率仍然受操作人经验因素的影响，仍然需要经验丰富的医师来使用，尚未达到组织多普勒设计者要把应变及应变率变成一种客观评价手段的初衷。由此使人对组织多普勒技术的实用价值产生了疑问，甚至出现了负面评价组织多普勒的观点。

经斑点成像技术对比研究证实，组织多普勒应变率在评价节段运动异常患者的心肌节段中，尚有一定的临床应用价值，但是重复性相对较差；组织多普勒应变的测量结果不够准确，组织多普勒应变及应变率的测量误差均较速度向量成像测量结果要大。由于各个研究病例数及方法学的局限，尚需进一步深入评价组织多普勒应变、应变率在心脏病的临床实用价值。

二、组织多普勒的再评价与临床应用价值

组织多普勒超声是经过大量离体模拟实验、声纳微测量法、磁共振法和各种动物实验验证的，并且通过大量临床研究证实了它的有效性。但是组织多普勒方法的测量误差也为文献所证实。笔者曾试用速度向量成像技术（velocity vector imaging，VVI）对组织多普勒应变与应变率在节段运动辨认与定量分析中的作用进行评价。选用速度向量成像技术的理由是它通过采集高帧频二维超声灰阶图像，将心肌组织对超声能量的散射及反射形成的斑点，通过逐帧追踪超声图像的像素点，计算获得应变与应变率。从成像理论上来说，它较组织多普勒方法更为准确。将速度向量成像与组织多普勒所测结果相比较，观察到组织多普勒应变除了心底节段外，均未见正常与异常节段运动组间的显著性差异（P>0.05），测量数据与速度向量成像所见相差较大，提示可能存在一定的测量误差。组织多普勒应变率除了左心室侧壁心尖段外，均观察到正常与异常节段运动组间的显著性差异（P<0.05～0.01），与速度向量成像的结果比较接近，提示应用组织多普勒应变率分析异常节段运动仍然有其实用价值。组织多普勒应变率对左心室侧壁心尖段检出能力欠佳的原因，可能与组织多普勒显示左心室心尖部图像相对较差有关。不过，组织多普勒应变除了室间隔及左心室侧壁的基底段外，均未见显著性差异（P>0.05）。笔者曾观察到同一操作者间测定组织多普勒应变及应变率的误差为6.70%～15.52%，两个操作者间的测量误差在3.84%～16.50%。采用速度向量成像技术作为组织多普勒的验证手段，除了因速度向量成像技术的取样部位、计算数据的单位均与组织多普勒方法相似，也是由于速度向量成像应变及应变率在同一操作者间或两个操作者间的测量误差均比较小，重复性相对较好。将速度向量成像技术作为组织多普勒的比较手段是较为合理的。

尽管组织多普勒超声在实际应用中存在一些问题，但是组织多普勒在以下情况的应用仍然得到了业内的认可：检测心脏机械运动不同步、指导同步化治疗；测定左心室收缩功能与舒张功能；测定右心室功能；对冠心病患者测量分析局部心肌功能；评价房颤预测心脏转复的治疗效果；鉴别诊断限制性心肌病和缩窄性心包炎等。

（陈　明　刘　怡）

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