第五节　组织多普勒技术

【概述及成像原理】

组织多普勒成像（tissue Doppler imaging，TDI）是一项在多普勒效应的基础上，通过滤波装置将心腔内血流信号滤掉而保留低频的心肌组织运动信号，从而分析心肌组织运动特征的新技术。

TDI的成像原理基于多普勒效应，心腔内血液、心肌组织和瓣环等都随着心动周期不断运动，均可产生多普勒效应。与血流多普勒成像相似，超声仪器可以在体外检测、处理、计算并显示由心肌组织和瓣环反射、散射的多普勒信号，根据多普勒方程检测心肌组织和瓣环的运动状况。心腔内血液与心肌组织和瓣环运动的多普勒频移和振幅不同，血流中的红细胞运动速度快（10～100cm/s），多普勒频移大，振幅较低；而心肌组织和瓣环的运动速度较慢（6～24cm/s），多普勒频移较小，振幅较高。

传统的血流多普勒成像是通过高通滤波器检测血流的高频低振幅频移信号，从而评价血流的运动状态。相反，TDI通过低通滤波器，滤去高频低振幅的血流信号而显示低频高振幅的心肌组织和瓣环的频移信号，然后通过数模转换、自相关技术和彩色编码等后处理，得到心肌组织和瓣环的运动信息（图1-2-46）。

TDI主要包括彩色组织多普勒成像和脉冲波组织多普勒成像。彩色组织多普勒成像可直观显示观察组织的运动特征；脉冲波组织多普勒成像可准确测量取样区内组织运动的瞬时速度等参数。

一、彩色组织多普勒成像

彩色组织多普勒成像系统包括二维灰阶成像和二维彩色组织多普勒成像两部分，是将二维彩色组织多普勒信息叠加到同一显示器的二维灰阶图像的相应部位。通常采用红蓝绿或红蓝黄三种基本色彩，并根据光学三原色原理呈现出不同颜色和不同亮度的信号来表示组织的运动状态。

彩色组织多普勒成像主要包括以下五种成像模式，可分别直观显示组织运动的速度、位移、应变、应变率和收缩同步性。

1.组织速度成像

组织速度成像（tissue velocity imaging，TVI）是将心肌组织的运动速度和方向进行颜色编码，并与二维灰阶图像叠加，形成彩色组织多普勒速度成像图，可实时、直观地显示心肌组织的运动速度和方向。通常将朝向探头运动的心肌组织显示为红色，背离探头运动的心肌组织显示为蓝色。用红蓝两种颜色的亮度表示心肌组织运动的速度大小，速度越快，颜色越鲜亮（图1-2-47A）。

2.组织位移成像

组织位移成像（tissue displacement imaging）反映单位时间内心肌组织运动距离，是在组织速度成像的基础上，对所获取的心肌运动速度进行积分，得到心肌运动的位移，用七种不同颜色表示心肌的收缩期位移大小，实时、直观地评价心肌收缩期运动的距离（图1-2-47B）。

3.组织应变成像

组织应变成像（tissue strain imaging，SI）反映心肌组织形变能力。与心肌初始长度比较，当心肌为伸长或增厚状态时，应变为正值；当心肌为缩短或变薄状态时，应变为负值；当心肌长度未发生变化时，应变为零（图1-2-47C）。

4.组织应变率成像

组织应变率成像（tissue strain rate imaging，SRI）反映心肌发生形变的速率，单位为1/s或s−1，可由心肌应变进行时间微分获得（图1-2-47D）。

5.组织同步成像

组织同步成像（tissue synchronization imaging，TSI）反映心肌组织收缩同步性，是在组织速度成像的基础上，通过测量不同节段心肌收缩期达峰速度的时间来计算（图1-2-47E）。

二、脉冲波组织多普勒成像

脉冲波组织多普勒成像是以频谱图显示超声束方向上取样容积范围内组织运动的速度和方向。在脉冲波组织多普勒成像频谱图中，横坐标表示时间，纵坐标表示组织运动的速度，频带的宽度代表了某一时刻取样容积内所有组织运动速度的瞬时空间分布范围。组织朝向探头运动时，速度为正值，位于频谱图基线的上方；组织背离探头运动时，速度为负值，位于频谱图基线的下方（图1-2-48）。

【图像采集及分析】

一、图像采集

连接体表心电图，在TDI模式下，分别采集心尖四腔心切面、二腔心切面和长轴切面连续3个心动周期的彩色组织多普勒动态图像。在彩色组织多普勒图像的基础上，采用脉冲波多普勒成像，将取样容积置于感兴趣区组织的部位，可直接在机显示脉冲波组织多普勒频谱图。

二、图像分析

目前，彩色组织多普勒成像可检测参数主要包括组织的运动速度、位移、应变和应变率。而脉冲波组织多普勒成像主要在机检测组织运动速度。脉冲波TDI速度参数主要包括：①收缩期峰值速度（systolic velocity，s′）；②舒张早期峰值速度（earlydiastolic velocity，e′）；③舒张晚期峰值速度（latediastolic velocity，a′）；④等容收缩时间（isovolumetric contraction time，IVCT）；⑤等容舒张时间（isovolumic relaxation time，IVRT）；⑥射血时间（ejection time，ET）（图1-2-49）。

三、注意事项

1.控制多普勒角度

TDI以多普勒效应为基础，具有角度依赖性。因此，在进行彩色组织多普勒成像检查时，应尽可能使超声束与被检测心肌组织的运动方向平行。在进行脉冲波组织多普勒检查时，多普勒取样线方向与组织运动方向之间夹角最好应小于20°。

2.优化二维图像质量

理想的二维图像是TDI的基础。可通过调节超声波发射频率、聚焦、增益、深度、扇区宽度以及避免超声伪像，清晰显示检测心肌的内膜和外膜。

3.调节彩色组织多普勒帧频

彩色组织多普勒成像要求足够的帧频。可通过调节取样线密度、减小探查深度和缩小取样框等方法，尽量使彩色组织多普勒成像的帧频达到100帧/s以上。

【临床应用】

TDI技术通过检测心肌运动的速度、位移、应变和应变率等参数，可定量评价心肌运动情况，但由于受多普勒角度依赖性和心肌被动牵拉运动的影响，多用于检测纵向运动，且对心尖部心肌运动评价准确性较差，因而评价心肌功能的临床应用受到极大限制。目前中华医学会超声医学分会和美国超声心动图学会指南推荐采用脉冲波组织多普勒成像检测瓣环运动速度，主要用于评价左心室舒张功能和右心室功能。

一、左心室舒张功能

二尖瓣环室间隔部位舒张早期峰值速度（septal e′）< 7cm/s和/或侧壁部位舒张早期峰值速度（lateral e′）< 10cm/s以及二尖瓣舒张早期峰值血流速度（mitral valve early-diastolic velocity，MV E）与septal e′和lateral e′平均值的比值（average E/e′）> 14可作为左心室舒张功能不全的诊断条件。

二、右心室功能

TDI能够测量右心室心肌和三尖瓣环运动速度及位移，无创定量评价右心室收缩及舒张功能。三尖瓣环侧壁部位收缩期峰值速度（tricuspid s′）< 9cm/s提示右心室收缩功能不全；三尖瓣舒张早期峰值血流速度（tricuspid valve early-diastolic velocity，TVE）与三尖瓣环侧壁部位舒张早期峰值速度（tricuspid e′）的比值TVE/e′ > 6提示可能右心室舒张功能减低。

右心室整体功能：

测量三尖瓣环脉冲波组织多普勒频谱相关参数，通过计算可得到右心室心肌工作指数（right ventricular index of myocardial performance，RIMP）=（IVCT + IVRT）/ET，用于反映右心室整体功能，RIMP > 0.55可提示右心室功能减低（图1-2-50）。但是，RIMP无法进一步区分右心室的收缩功能或者舒张功能，因而不能单独采用RIMP评价右心室功能。

三、其他应用

TDI可通过检测心肌的运动速度，观察心肌运动的先后顺序，评价室性心律失常、预激综合征和束支传导阻滞的电生理特点，发现心电活动的异常激动点、旁路预激区域和传导阻滞心肌的异常心电信号，用于心脏的电生理研究；TDI还可检测左心室不同节段心肌收缩期速度达峰时间差和标准差，评价左心室内及心室间收缩同步性，预测起搏器治疗的反应性、指导起搏器安装及评价起搏器的治疗效果；另外某些心脏疾病如肥厚型心肌病、扩张型心肌病和缩窄性心包炎等在组织多普勒成像上也有较特异的表现，有助于疾病的诊断。

【小结】

TDI在评价左心室舒张功能和右心室功能方面已经得到临床一致认可和广泛应用，具有不可替代的临床应用价值。但在评价心肌功能方面仍具有一定的局限性，临床应用时应关注。

（马春燕　庞　博　王雪琦）