超声新技术评估化学治疗乳腺癌致左心室功能损伤研究进展

张哲元，冉洪玲，袁新春

(南昌大学第一附属医院超声医学科，江西 南昌 330006)

化学治疗(简称化疗)是乳腺癌常规治疗手段之一，而化疗所致心肌损伤是乳腺癌患者死亡的危险因素，且影响远期预后[1]。乳腺癌最常用化疗药物为蒽环类及紫杉类，联合化疗时多采用环磷酰胺、氨甲蝶呤及顺铂等，均能不同程度影响心脏功能，导致心电传导阻滞、心肌缺血及充血性心力衰竭等心血管事件。化疗所致心脏受损的最直接表现是左心室收缩功能减低。目前临床评价左心室功能最常用方法为超声测量左心室射血分数(left ventricular ejection fraction, LVEF)，然而LVEF只有在心肌严重损伤情况下才会明显下降[2]，此时已错过最佳干预时机。随着超声技术的进步，一系列超声新技术用于临床，有助于早期发现心功能异常。本文对超声新技术评价乳腺癌化疗所致左心室功能损伤研究进展进行综述。

1 三维超声心动图

三维成像无需对心室几何形态进行假设，且不因切面变化而引起图像失调，可快速、精准测量心室容积和收缩功能，具有准确、重复性好等优点[3]。WALKER等[4]对50例女性乳腺癌患者于化疗前后行二维超声、实时三维超声心动图(real-time three-dimensional echocardiography, RT-3DE)及心脏MR检查，以心脏MRI结果为金标准，对比RT-3DE与常规超声所测参数，发现化疗前及化疗12个月后RT-3DE所测左心室舒张末期容积及LVEF与心脏MRI结果显著相关。伍婷婷等[5]采用RT-3DE对接受化疗的乳腺癌患者进行心脏检查，发现LVEF仍处于正常范围时，化疗药物已致左心室部分心肌节段收缩与整体收缩不一致。KHOURI等[6]报道，RT-3DE可发现阿霉素化疗乳腺癌患者常规二维超声未能检出的亚临床心功能障碍。三维Heart Model技术(three-dimensional heart model, 3D-HM)是更为新颖的心脏三维超声技术，可准确地实时、定量分析左心室容积及LVEF，相比RT-3DE更加简便、快捷[7]。黄微等[8]利用3D-HM观察50例接受规律化疗的乳腺癌患者，发现3D-HM可较常规二维超声更早发现化疗后左心室收缩能力减低。目前关于3D-HM评估化疗致心功能变化的研究仍较少，其应用价值有待进一步探索。

2 斑点追踪成像技术

2.1 二维斑点追踪成像(two-dimensional speckle tracking imaging, 2D-STI) 2D-STI基于常规灰阶超声图像，采用斑点示踪手段将图像感兴趣区心肌组织细分为大量声学点加以识别，并实时追踪其运动，经整合分析ROI所有声学点的位移而获得心肌形变参数，克服了常规超声心动图的角度依赖性，且具有无创、快捷等优点[9]，其临床价值已得到认可[10]。一项纳入16篇文献、1 146例乳腺癌化疗患者的荟萃分析[11]结果显示，化疗期间D-STI所测应变值下降早于LVEF变化，其中以左心室整体纵向应变(global longitudinal strain, GLS)反映早期心肌损伤的效能更佳。SAWAYA等[12]观察81例乳腺癌患者，以>-19%为截断值，GLS预测心脏毒性高风险的敏感度为74%、特异度为73%。化疗期间，在LVEF尚处于正常范围时，GLS已较化疗前降低10%～15%，故GLS可作为化疗早期相关心脏损伤的标志物[13-14]。

2.2 三维斑点追踪成像(three-dimensional speckle tracking imaging, 3D-STI) 3D-STI原理与2D-STI相似，将斑点示踪方法融入三维成像中，对ROI心肌形变进行立体分析，可较2D-STI更准确地反映心脏各节段及整体结构及功能[15]。张艳等[16]研究显示，化疗2个疗程后，以3D-STI获得的左心室扭转角度(left ventricular twist angle, LVtw)及心肌综合指数(myocardial composite index, MCI)较化疗前减低，受试者工作特征(receiver operating characteristic， ROC)曲线显示LVtw、MCI对化疗致心肌损伤具有较高诊断价值。CHEN等[17]发现通过3D-STI获取的左心室整体面积应变(global area strain, GAS)能评估乳腺癌化疗患者左心室收缩功能细微改变，可作为心肌运动功能综合分析指标，且对评估化疗药物导致心肌损伤更敏感。

刘晓丽等[18]将化疗乳腺癌患者按照年龄分为Ⅰ组(≤45岁)和Ⅱ组(>45岁)，对比组间3D-STI应变参数，结果显示Ⅱ组化疗期间发生心肌毒性损伤事件概率更高，且以3D-STI随访发现Ⅰ组化疗引起的心脏损伤具有一定可逆性。

2.3 分层应变成像(layer-specific strain imaging, LSI) LSI与2D-STI原理相同，通过对左心室心肌逐层进行斑点追踪分析，分别得到左心室心肌内、中、外膜的应变值及应变曲线，可精准评估抗肿瘤药物对各层心肌的影响[19]。崔洪岩等[20]研究显示乳腺癌化疗患者与正常人左心室心肌内膜纵向应变结果差异有统计学意义，而中膜、外膜纵向应变差异无统计学意义；何璇等[21]也得到相似结果；提示化疗药物对心肌的影响主要发生在心内膜。马勇等[22]发现化疗后乳腺癌患者各层心肌GLS均显著减低，且化疗所致心肌受损并不均匀，化疗后左心室基底段和中间段各层心肌GLS较正常对照组减低，而心尖段各层心肌GLS则与正常对照组无明显差异。谭娅等[23]将乳腺癌化疗患者按其存在心血管危险因素数目分为不同亚组进行分层应变分析，结果显示化疗后心血管危险因素数量与分层应变参数显著相关。以上结果提示，分层应变可更准确地反映各层心肌损伤程度，内层心肌受化疗药物的影响最大。

3 斑点追踪成像衍生技术

3.1 左心室压力-应变环(pressure-strain loops, PSL) PSL是由RUSSELL等[24]提出的基于2D-STI估测左心室心肌做功情况的方法，通过将二维应变参数GLS与肱动脉袖带测压法所测收缩压进行综合分析而得到PSL，从而获得左心室心肌做功参数，包括整体做功指数(global work index, GWI)、整体有用功(global constructive work, GCW)、整体无用功(global wasted work, GWW)及整体做功效率(global work efficiency, GWE)等。 PSL计算心肌做功时将心脏后负荷(血压)考虑在内，有效消除了后负荷对心肌应变的影响，可真实反映左心室心肌功能[25]。柴玉娇等[26]对比观察乳腺癌患者化疗前与化疗3个疗程后的应变及心肌做功参数，发现化疗后GLS、GWI、GCW及GWE较化疗前降低而GWW升高，GLS与GWI、GCW呈正相关。苗爱雨等[27]报道，乳腺癌患者化疗2个疗程后GWW、GWE与化疗前差异均有统计学意义，GWW、GWE变化早于GLS、GCW及GWI等参数，说明GWW及GWE较其他参数更敏感。通过PSL获取左心室心肌做功参数，与斑点追踪应变参数结合，能更有效地识别乳腺癌化疗后早期亚临床心肌损伤。

3.2 速度向量成像(velocity vector imaging, VVI) VVI是在2D-STI基础上融入二维像素空间相干、边界追踪等新技术，随图像变化而逐帧跟踪心肌运动，克服了传统二维超声测量参数时具有的角度依赖性，且能不受心脏搏动引发的摆动影响而定量获得心肌在心脏收缩及舒张过程中的运动速率、应变及应变率等参数，准确反映心肌功能情况[28]。蒋映丰等[29]对化疗患者进行VVI检查，发现化疗2个疗程后舒张早期峰值应变率(diastolic maximum strain rate, DSR)已较化疗前显著减低，左心室游离壁舒张期峰值速率亦较治疗前明显减低。尹海军等[30]按化疗方案将乳腺癌患者分为联合化疗组与联合化疗+赫赛汀组进行VVI分析，发现化疗开始后常规超声所测左心室心肌参数差异尚无统计学意义时，左心室各心肌节段收缩期峰值应变率(systolic maximum strain rate, SSR)及DSR已较化疗前明显减低，且加用赫赛汀患者化疗后期SSR、DSR均较常规联合化疗患者明显减低，提示VVI可于常规超声更敏感地显示左心室心肌损伤。

4 小结与展望

超声心动图无创、经济、快捷，长期以来一直是恶性肿瘤化疗期间监测心功能的首选影像学方法；而常规超声对早期亚临床心功能变化的敏感性较低，限制了其临床使用价值。超声新技术的出现很好地弥补了常规二维超声的不足。超声新技术与其他影像学手段如心肌核素显像、心脏MRI相结合，辅以血清标记物等生化指标，可显著提高临床早期识别乳腺癌化疗患者心功能变化的能力。由于不同厂商所售超声诊断设备存在差异，且不同医师图像采集及数据分析习惯不一，可能造成各项参数结果存在一定偏差。今后需更多研究来完善和规范新技术的使用及确定相关参数的正常参考值范围。