三维斑点追踪成像是在实时三维超声心动图及斑点追踪技术基础上发展起来的一项新技术，可从三维立体空间上追踪心肌运动的斑点，能更准确地、真实地评价心脏功能，具有较高的临床应用价值。本文对斑点追踪技术的显像原理、临床应用及发展前景作一综述。
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心脏疾病发病率逐年增加，已成为人类致死病因之首，因此心脏功能的评估显得格外重要。目前临床上心功能的评价多应用M型超声心动图、单平面Simpson′s法及双平面Simpson′s法3种方法，这些方法对形态正常的左心室收缩功能评价及容积测量的准确性较高[1]。但他们均是基于对左心室进行一定的形态假设，对于一些心脏疾病已造成的心脏结构改变，上述方法评价左心室收缩功能就不够准确了[2]。三维斑点追踪成像(3-dimensional speckle tracking imaging，3D-STI)是近年来新发展的一项技术，利用对心肌组织的每一个回声斑点进行追踪，获得其运动的全方位信息，进而评价心脏整体及局部功能，弥补了2D-STI只能在二维平面上进行心肌斑点追踪的不足。
入射超声波与心肌组织之间发生散射、反射、干扰等现象，在图像上形成斑点回声，通过追踪这些斑点回声，从而获得心肌组织的运动信息[3]。3D-STI是一项重要的心肌组织多普勒衍生技术，通过对连续的心脏全容积图像进行分析，追踪心肌声学斑点在三维空间内的运动轨迹，可从多个角度、实时动态地显示心脏解剖结构，直接测量心室容量及心脏局部、整体功能，来实现对心肌组织的运动情况进行评价。
Torrent-Guasp等[4]研究发现，解剖学上心外膜下的心肌纤维在心室腔呈左手螺旋状，心内膜下心肌纤维呈右手螺旋状，而室壁中层心肌纤维呈环形走行。各种不同排列的心肌纤维决定了它的运动形式有长轴方向上的纵向运动(LS)、短轴方向上的径向运动(RS)和圆周运动(CS)及综合长轴应变和圆周应变的面积应变(AS)，立体空间的扭转和解旋[5]。纵向应变表示心室纵斜行走向的长轴方向上的应变，正常收缩期LS为负值，表示心肌在长轴观上缩短；圆周应变表示环形走形的心肌心室短轴切面上的应变，正常收缩期CS为负值，表示心室在短轴切面上周长减小；径向应变表示心肌在心室短轴切面上向心性运动的应变，正常收缩期RS为正值，表示室壁的增厚[6]。AS表示心内膜表面积的变化率。由于心内膜与心外膜心肌排列方向的不同，心室收缩时就如同扭毛巾时一样，心室的扭转、解旋反映心肌纤维的收缩功能，心室发生扭转，完成心脏射血；舒张期心室通过扭转完成解旋进而心室充盈。
近年来2D-STI成为了可定量分析心功能的一种方法。2D-STI测量心肌应变不依赖于多普勒频移，同时可对不同平面上的应变进行测量，应变值的改变也可反映室壁收缩功能。张鹏等[7]将正常组和单纯左前降支不同狭窄程度组对比研究发现，单纯左前降支狭窄率≥75%时，LS值可敏感地反映出左心室壁节段收缩功能的改变。Basaran等[8]通过对90例拟行冠状动脉旁路移植术(CABG)的冠心病患者和正常组对比研究发现，其中23例冠心病患者行CABG后并发心房颤动，并发心房颤动的患者LS受损，左室扭转及解旋率有所增加，所以2D-STI对CABG术后并发心房颤动是一种很好的预测方法。
2D-STI的应用也有一定的局限性：2D-STI的追踪信息来自于二维平面，心脏是一个立体三维结构，所以会造成追踪粒子可能扫描到平面以外或不能完全扫描到平面内，造成缺失不能完全反映心肌运动情况。Saio等[9]研究表明，3D-STI评价的是每个节段整体的应变，2D-STI评价各节段在某一平面的应变，所以这两种方法比较的结果有一定的差异性。Reant等[10]研究2D-STI和3D-STI对左室收缩功能评估，发现两种方法的LS之间的比较有很好的相关性，但3D-STI中的AS与左室射血分数评估有更好的相关性。所以3D-STI是评价左心功能一种更好的方法。
对于冠心病、急性心肌梗死患者的局部及整体心功能的评估对其临床诊断、治疗及预后意义重大。Crosby等[11]应用3D-STI对心肌缺血患者局部心肌功能的研究发现，发生心肌梗死区域的室壁应变值较正常心肌减低。然而3D-STI在心肌缺血发展过程中的应变值也有不同表现。早期的心肌缺血缺氧主要累及心内膜，心内膜心肌的形变主要表现在LS上；晚期冠状动脉中重度狭窄时主要累及中层及心外膜心肌，中层心肌及心外膜心肌的形变主要表现在CS和RS上，所以冠状动脉狭窄时首先影响的是LS，其次为CS、RS。同时，3D-STI的牛眼图对节段性心肌缺血的评估也有很好的指导作用。龚晓萍等[12]通过17节段牛眼图不同颜色编码反映各节段心肌运动幅度的变化，研究发现多支冠状动脉狭窄组较单支冠状动脉狭窄组累及心肌节段更多、颜色改变更明显，故该技术在评价局部收缩功能障碍的心肌室壁运动异常方面有更好的指导作用。还有研究发现，3D-STI测量的LS和M型超声心动图测量的左心室射血分数比较，其更有助于评估心脏手术患者的危险分级[13]。Maffessanti等[14]研究表明，心电图及心肌坏死标志物并不能量化地评估梗死的部位及大小，而三维斑点追踪技术却能准确地定位梗死部位，同时还可量化梗死面积，更好地为临床治疗提供指导作用。Luis等[15]和Altman等[16]的研究显示，3D-STI是一种能准确定量并且高效评估左室功能的新方法。这无疑对患者的临床诊断、治疗及预后都有着重要的指导作用。
心肌病患者容易猝死，发病趋于年轻化，而且临床上难以诊断。扩张型心肌病(dilated cardiomyopathy，DCM)是临床上一种比较多见的原发性心肌病，Duan等[17]通过3D-STI对DCM患者和正常人左室基底至心尖部的心肌形变功能进行对比分析发现，正常人左室收缩峰值应变在不同平面有一定的规律性，RS在左室中部最大、心尖部最小，LS和CS从基底至心尖逐渐减低，然而这种规律并不能应用到DCM患者，DCM患者的左室心肌形变功能均明显减低。而Matsumoto等[18]通过3D-STI研究注射多巴胺提高DCM患者的左室收缩功能时发现，3D-STI的GLS、GRS、GCS中GCS显著增加，GCS的增加对于帮助评估注射多巴胺提高DCM心功能的敏感度达83%，特异度达80%。
肥厚型心肌病(hypertrophic cardiomyopathy，HCM)早期收缩功能的损害却不易被发现。Domsik等[19]应用3D-STI对HCM患者左室心肌功能评价发现，与正常人相比，HCM患者左室LS、RS明显降低。在节段分析中，HCM心肌形变功能降低主要集中在室间隔、前壁和下壁的中间段、心尖段。Urbano Moral等[20]研究表明，由于HCM患者左室流出道梗阻心尖部扭转来增加左室射血，从而引起左室扭转峰值增加。3D-STI技术对于HCM患者是一种准确评估心功能的方法，同时重复性好，早期检测出HCM患者局部收缩功能及心肌力学改变，为临床早期诊治提供有价值的参考。
在心脏再同步化治疗(cardiac resynchronization th-erapy，CRT)中3D-STI也有一定的应用价值。AS在评价心力衰竭终末期患者左心室的变形严重程度及同步性方面起到重要作用，同时能够有效评估心力衰竭患者接受CRT治疗的预后[21]。Tatsumi等[22]对心力衰竭患者窄QRS波群、宽QRS波群与正常人比较发现，窄QRS波群患者的面积应变比宽QRS波群患者低，但比正常对照组高，总之窄QRS波群患者有左室不同步性，通过AS筛选出的窄QRS波群的心力衰竭患者更适合接受CRT治疗。3D-STI技术测量左心室内不同步是预测CRT治疗效果的一种很好指标。
随着人们生活水平的不断改善，糖尿病发病率不断增高，血糖控制不佳导致的心脏疾患也越来越多。Zhang等[23]通过对控制血糖的糖尿病患者和未控制血糖的糖尿病患者及健康对照组比较发现，未控制血糖的糖尿病患者较其他两组的收缩峰值应变明显减低，更显著表现在GLS、GCS和GRS上，另外对两组患者进行GLS对比发现，在糖尿病患者的LVEF表现异常之前，GLS就可以评估出糖尿病患者的左室收缩功能出现不同程度的减低。因此，LS是评估糖尿病患者早期左室收缩功能不全的一项敏感指标。糖化血红蛋白和LS、CS、AS有很好的相关性。Tadic等[24]研究发现，糖尿病患者的LS、CS、AS、RS与正常对照组比较显著减低，左室扭转糖尿病组与正常对照组差异不是很大，而左室解旋率在糖尿病组中明显增加。所以3D-STI对于早期糖尿病患者出现心功能不全的评估和对血糖的控制情况的评价都十分重要。
3D-STI对图像的质量要求高，清晰的二维图像才能对心内膜及心肌边界进行准确识别，心内膜边界的手动描记对操作者的经验要求很高，存在一定的主观性。Suffoletto等[27]认为，帧频降低也会影响应变率曲线的准确性，帧频提高使图像分辨率降低，因此帧频都有其一定的范围，同时心脏的扭转没有统一的标志，心脏扭转变形严重时，图像采集也会受限。
3D-STI技术是一种新发展的评价心功能方法，是一种无创便捷和有效的心肌形变评估方法，结合了多参数分析和动态立体图像显示等特点，使我们对心脏局部和整体功能的评价更全面、更直观，特别是对于轻微室壁运动异常的评估，可以更早地提供给临床医生更多的治疗指导信息，牛眼图的应用也可提示冠状动脉节段的缺血的位置、范围，有很好的指导价值，应变率的改变更早、更准确地提示心肌节段的运动异常，随着该技术的不断发展，有望在临床得到更好的应用，具有很广阔的应用前景。
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