1
1. ĐẶT VẤN ĐỀ:
Trong thực hành lâm sàng, một trong những vấn đề quan trọng mà các
nhà tim mạch học quan tâm là đánh giá chức năng tim, bởi vì đánh giá chức
năng tim không những liên quan đến việc lựa chọn chiến lược điều trị mà còn
góp phần vào tiên lượng sống còn của bệnh nhân. Trong những thập kỷ qua,
để đánh giá chức năng tim, siêu âm tim là phương pháp được lựa chọn đầu
tiên, đặc biệt là siêu âm tim qua thành ngực. Nhiều nghiên cứu đã chứng minh
vai trò của siêu âm tim qua thành ngực trong đánh giá chức năng tim. Trong
thực hành, phương pháp đánh giá chức năng tim, đặc biệt là chức năng thất
trái, thường được sử dụng là siêu âm M-mode và phương pháp Simpson. Các
phương pháp này đánh giá chức năng thất trái bằng một chỉ số có tính chất
định lượng là phân suất tống máu thất trái. Tuy nhiên thực tế nó chỉ là bán
định lượng, có sự thay đổi khá nhiều giữa người đánh giá này và người đánh
giá khác và giữa những lần đánh giá. Nó cung cấp một lượng giá chủ quan về
bề dày lớp nội mạc, tiêu tốn thời gian, và có độ nhạy tương đối thấp trong
việc phát hiện những bất thường kín đáo về co bóp cơ tim. Hơn nữa, đánh giá
phân suất tống máu thất trái chủ yếu dựa vào hoạt động xuyên tâm cơ tim, ít
cân nhắc đến biến dạng theo chiều dọc [41].
Gần đây, để khắc phục hạn chế của siêu âm M-mode và siêu âm 2D
theo phương pháp Simpson trong đánh giá chức năng thất trái, siêu âm
Doppler mô đã được đưa vào thực hành lâm sàng. Nó nhạy cảm hơn phân suất
tống máu để phát hiện những bất thường kín đáo về chức năng thất trái, nhưng
nó bị hạn chế với sự đo lường theo trục dọc và biến dạng theo hình nan hoa
[33]. Mặt khác, phương pháp này phụ thuộc góc. Trong khi cơ tim biến dạng
đồng thời theo ba chiều, và chỉ có biến dạng dọc theo chùm tia siêu âm mới
có thể được đánh giá bằng hình ảnh Doppler mô [15]. Nếu góc âm thanh lớn
hơn 20 độ, sự biến dạng xuất phát từ Doppler mô bị giới hạn một cách đáng
2
2. LỊCH SỬ:
Hình ảnh tốc độ biến dạng bằng Doppler mô được phát triễn ở Đại học
khoa học và kỹ thuật Norwegian, Trondheim, Norway là luận án tiến sĩ, một
về kỹ thuật, một về y khoa, và là kết quả của sự hợp tác nghiên cứu thành
công giữa kỹ thuật và y khoa trong đánh giá chức năng thất trái (TT). Một
trong những điểm quan trọng về chức năng trục dọc là hình ảnh tốc độ biến
dạng theo trục dọc của thất trái. Nó làm phương pháp thô cho tất cả các đoạn
của thất được đưa vào phân tích. Phương pháp có giá trị nguyên bản là mô
hình cơ chế phối hợp với đại học Leuven, Belgium và được mô tả trong một
bài báo từ Trondheim vào năm 1998 và năn 2000. Bài báo cơ bản bàn về độ
tin cậy (1998), thông qua lâm sàng bằng cách so sánh với siêu âm tim và chụp
động mạch vành. Giá trị của đo lường biến dạng (strain) từ tích phân tốc độ
biến dạng (strain rate) được thực hiện ở Rikshospitalet, Oslo, Norway bằng
cách so sánh với trắc vi âm thanh (ultrasonomicrometry) cho dù cơ bản nó chỉ
là trung bình, với sự đồng thuận chưa cao chỉ khoảng 10% nhưng thực tế có
mối tương quan tốt giữa hai phương pháp khi làm nghiên cứu. Nghiên cứu về
sự biến dạng cơ tim trong nhồi máu cơ tim đầu tiên được thực hiện ở đại học
Linköping và sau này ở Leuven [2].
Hình 2: Hai hình tốc độ biến dạng đầu tiên: bên trái là từ người bình thường,
bên phải là từ bệnh nhân nhồi máu cơ tim thành dưới (inferior). Thang màu
nguyên bản được chuyển đổi, strain rate dương tính cho màu đỏ, âm tính cho
màu xanh da trời (nguồn: A. Støylen).
4
3. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG [52]:
Nguyên lý cơ bản của việc ước tính tốc độ trên hình siêu âm tim hai
chiều (2D) dựa trên cơ sở của đánh dấu mô rất đơn giản: một đoạn nào đó của
mô cơ tim thể hiện trên hình ảnh siêu âm như một mẫu gồm những phần tử có
màu xám (hình 3.1).
này sẽ thay đổi theo, duy trì khá ổn định (hình 3.3b). Vì vậy, nếu một vùng
được định nghĩa như một hình, thuật toán tìm kiếm sẽ có thể nhận ra vùng tìm
kiếm đó (hình 3.3c), và vì vậy, tìm kiếm một điểm mới của vùng [7].
Hình 3.3a. Cấu trúc đốm
điển hình ở cơ tim. Hai vùng
lớn cho biết mẫu đốm hoàn
toàn khác nhau, do tính ngẫu
nhiên của sự tương tác. Điều
này tạo ra sự đặc trung mẫu
đốm ứng với vùng được lựa
chọn.
b. Khi mẫu đốm ở thành
tim được trình bày bằng
M-mode, những điểm
sáng, tối thay đổi là
những đường sáng tối.
Những đường này duy
trì độ lớn không bị gián
đoạn, thể hiện mẫu
tương đối ổn định, các
đốm di chuyển dọc theo
chuyển động thật của
cơ tim, và vì vậy sự
chuyển động của cơ tim
được đánh dấu bằng
các đốm.
c. Đánh dấu mô. Việc xác
định một vùng trong cơ tim
sẽ được định nghĩa như một
riêng lẻ xảy ra ở những tán xạ riêng lẻ (hình 3.4). Vì khoảng cách từ đầu dò
đến mỗi tán xạ khác nhau nên sự phản hồi sóng siêu âm sẽ đến ở nhưng thời
điểm khác nhau (hình 3.4).
Tín hiệu nhận được được gọi là tín hiệu tần số radio (RF) và được sử
dụng để xây dựng một hình ảnh siêu âm. Trên hình 3.5 đường viền bao bên
ngoài của tín hiệu RF được ghi nhận và màu sắc được mã hóa như sau: sóng
phản hồi có điện thế cao được thể hiện biểu diễn là những điểm ảnh có màu
sáng, sóng phản hồi điện thế thấp cho màu tối (hình 3.5).
8 Hình 3.4: Sự tán xạ: Mỗi vị trí tán xạ (vòng tròn nhỏ) trong một phân đoạn
mô cơ tim (hình vuông) sẽ phản chiếu thành sóng được đầu dò truyền qua khi
nó nhận, nhưng ở biên độ thấp hơn. Do có sự khác biệt nhỏ trong khoảng
cách từ đầu dò đến vị trí tán xạ, những sóng phản hồi riêng lẻ (S1-S6) đến ở
những mốc thời gian hơi khác nhau. Tín hiệu RF nhận được (S1 + + S6) là
tổng (thí dụ: sự giao thoa) của mỗi tán xạ riêng lẻ.
9
Hình 3.5: Mô hình tín hiệu RF: vỏ bao (phía trên: đường đậm), tín hiệu RF
(phía trên: đường nét đứt), sóng phản hồi có điện thế cao được mã màu sáng,
điện thế thấp cho màu tối (dưới).
Sự phân bố trong không gian của các giá trị màu xám trên hình ảnh siêu
âm (mô hình đốm) tượng trưng cho sự giao thoa kết cấu và hủy kết cấu của
các phản hồi âm thanh từ những tán xạ riêng lẻ trong cơ tim. Vị trí chính xác
của mỗi tán xạ đối với đầu dò sẽ quyết định cách thức mà những phản hồi
tương tác.
(B) chuyển động vuông góc với hướng của truyền sóng kết quả là mất tín hiệu
phản hồi, vì vị trí phân tán không còn trong chùm tia siêu âm và các vị trí tán
xạ không còn. Đường đứt nét đại diện cho sự phản hồi và thiết lập của chuyển
động trước đó.
(C) chuyển động của đầu dò (T), nghĩa là, chùm tia siêu âm có thể khôi phục
lại tình trạng ban đầu và tái tạo các tín hiệu. Điều này cho thấy các tín hiệu
được chuyển sang một dòng hình ảnh lân cận. Đường đứt nét đại diện cho
sóng phản hồi của chuyển động trước đó. T- đầu dò.
4. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ CÁC THÔNG SỐ ĐÁNH
GIÁ:
STE đánh giá chức năng tim thông qua các thông số: sự biến dạng
(strain) (S) và tốc độ biến dạng (strain rate) (SR).
.
4.1. Sự dịch chuyển (displacement):
Sự dịch chuyển, d, là một tham số xác định khoảng cách mà một điểm,
chẳng hạn như một đốm hoặc cấu trúc tim, di chuyển giữa hai khung hình liên
tiếp. Sự dịch chuyển được đo bằng cm [53].
4.2. Vận tốc (velocity):
Vận tốc, v, phản ánh sự dịch chuyển trên một đơn vị thời gian, có nghĩa
là, vị trí của một điểm thay đổi nhanh như thế nào, và được đo bằng
cm/giây[53].
4.3. Sự chuyển động (motion) và sự biến dạng (deformation) [2]:
Phân biệt giữa sự chuyển động và sự biến dạng là quan trọng. Sự dịch
chuyển (displacement) và vận tốc (velocity) là sự di chuyển, trong khi strain
13
và strain rate là sự biến dạng. Một chủ thể không có sự biến dạng khi mỗi
phần của chủ thể đó di chuyển với cùng vận tốc. Chủ thể đó được gọi là có
15
Ɛ là sự biến dạng, L
0
= độ dài ban đầu, L = độ dài ngay tại thời điểm
đo.
Hình 4.3: Ví dụ về biến dạng của một chủ thể. L
0
là chiều dài ban đầu, L=
chiều dài sau, dài hơn chiều dài ban đầu 25%.Vì vậy,theo công thức
Lagrangian biến dạng này theo chiều dương 25% hoặc 0.25.
4.5.Tốc độ biến dạng (strain rate) (SR)
Tốc độ biến dạng (SR) là tốc độ của sự thay đổi về biến dạng và được
tính bằng 1/sec hoặc sec
-1
. Sự dịch chuyển và vận tốc là những vector, có
nghĩa là thêm vào độ lớn, chúng có phương hướng. Do đó, có thể kiểm tra
những thành phần khác nhau trong không gian của chúng dọc theo hướng x,
y, z, hoặc theo tọa độ giải phẫu của buồng tim, theo chiều dọc, xuyên tâm, và
xoắn. Nó liên quan đến đặc tính của cơ tim. Lợi thế của sự biến dạng là phản
ánh vùng độc lập với chuyển động tịnh tiến của tim. Thuật ngữ sự biến dạng
toàn thể nói lên trung bình biến dạng của tất cả các đoạn [53].
16 SR có giá trị âm khi ngắn lại (tâm thu), có giá trị dương khi dài ra (tâm
trương). Ví dụ tốc độ của sự dài ra hoặc mỏng đi sẽ cho giá trị dương trong
thời kỳ tâm trương.Vì vậy, hai chủ thể có thể có cùng sự biến dạng nhưng có
0
đến L. Tuy nhiên cùng lúc với sự ngắn lại là sự dày lên hoặc
sự giãn nở ra theo hai hướng ngang. Nếu hình trụ là không nén lại được, thì
tổng biến dạng theo trục dọc và hai biến dạng ngang sẽ là zero. Ba hướng
trên cho thấy sự biến dạng theo ba chiều. Ở tim, hướng thường sử dụng là
trục dọc, xuyên thành và xoắn. Trong thì tâm thu, có sự ngắn lại theo trục
dọc, dày lên theo hướng ngang và ngắn lại theo chiều xoắn. Đây là hệ thống
18
giao nhau theo trục tung, nhưng hướng của các trục tiếp tuyến với cơ tim, và
vì vậy nó thay đổi từ điểm này đến điểm khác. Khi sợi cơ tim nói chung được
xem như không thể nén lại, sự dày lên theo hướng ngang phải được cân bằng
bởi sự dày lên theo trục dọc và xoắn.
4.7.So sánh sự di chuyển, vận tốc, sự biến dạng và tốc độ biến dạng:
Hình 4.6: Vận tốc, sự dịch chuyển, tốc độ biến dạng và sự biến dạng từ ba điểm khác nhau,
mỏm tim, giữa và đáy ở vách liên thất của người bình thường. Bên trái, đường cong vận
tốc. Bằng cách lấy tích phân thời gian của vận tốc có sự dịch chuyển, lấy đạo hàm vận tốc
có tốc độ biến dạng,lấy tích phân thời gian của tốc độ biến dạng có sự biến dạng. Tất cả
các đường cong này mô tả bộ dữ liệu giống nhau. Đó là bằng chứng cho thấy vận tốc và sự
dịch chuyển tăng lên từ mỏm đến đáy tim, thể hiện bằng gradient, trong khi sự biến dạng
và tốc độ biến dạng thì hằng định hơn[46].
19
Hình 4.8: Hình ảnh các thông số (màu) từ vách liên thất của người bình
thường. Nó chứng tỏ rằng có sự kéo dài ra ở giữa vách, kết quả là tốc độ trở
nên âm lúc đầu ở vách giữa và vách vùng đáy trước khi đóng van động mạch
chủ.
Đánh giá sự biến dạng 2D bằng STE là một phương pháp bán tự động,
nó đòi hỏi phải xác định cơ tim bằng tay. Hơn nữa, việc lấy mẫu cần được
điều chỉnh để đảm bảo cho hầu hết độ dày thành tim được hợp nhất vào phân
tích, loại bỏ màng ngoài tim. Khi việc theo dõi tự động không phù hợp với
hình ảnh vận động thành tim, vùng đánh giá cần được điều chỉnh bằng tay cho
đến khi việc theo dõi tối ưu đạt được. Đối với TT, vì cuối tâm thu có thể được
xác định bởi sự đóng của van động mạch chủ ở mặt cắt trục dọc ở mỏm tim,
mặt cắt này sẽ được phân tích đầu tiên. Nếu khó nhận ra lúc van động mạch
chủ đóng (như trường hợp xơ hóa van động mạch chủ), có thể sử dụng
Doppler xác định dòng máu tống ra khỏi TT.
Đánh giá sự biến dạng trên 2D bằng STE có thể được áp dụng cho cả
tâm nhĩ và thất phải.
S tối đa đo được là S tâm thu tối đa, S tối đa ở cuối tâm thu (lúc van động
mạch chủ đóng) hoặc S tối đa ở bất kể thời gian nào (tâm thu hoặc đầu tâm
trương). Mốc thời gian được sử dụng để đo S tối đa trong đánh giá chức năng
tâm thu tùy thuộc vào mong muốn của người đánh giá [53].
Trong thực tế, sau khi hoạt hóa điện học, S tâm thu xảy ra không gian
ba chiều: sự ngắn lại theo trục dọc và xoắn và sự dày lên theo hình nan hoa
21
(xuyên tâm). Vì vậy, S theo trục dọc (hình 5.1A) và xoắn (hình 5.1B) cho kết
quả biến dạng âm tính, trong khi sự dày lên cho S dương tính [51]. Trong thực
hành lâm sàng, chúng ta có thể đo S theo trục dọc ở mặt cắt 4 buồng với chùm
tia dọc theo trục thất trái chính, trong khi S xoắn có thể được tính từ mặt cắt
trục ngắn. S xuyên tâm có thể được đánh giá ở cả hai cửa sổ 22
Hình 5.1: Biến dạng tâm thu sau hoạt hóa điện học.
mới chính xác [53].
5.2.Biến dạng theo trục dọc và biến dạng xuyên tâm thất trái:
Khi sự biến dạng cơ tim biểu hiện như đồ họa đường cong thời gian,
các giai đoạn chu kỳ tim có thể được ghi nhận như sau: trong thì tâm thu,
chúng ta quan sát sóng âm tính mà đỉnh của nó ngay lúc đóng van động mạch
chủ, nó đại diện cho sự ngắn tối đa của cơ tim theo chiều dọc khi co bóp.
Trong thì tâm trương, giá trị biến dạng tăng dần lên hướng tới chiều dài ban
đầu. Gầy đây, tính hữu ích của STE đã được báo cáo để phát hiện các bất
thường về chức năng đầu tâm thu ở bệnh nhân bệnh cơ tim phì đại [37] và để
định lượng sự mất đồng bộ thất trái [28].
STE cần hình ảnh thang xám có chất lượng cao với tỉ lệ khung hình tối
ưu từ 50-70 frames/s. Amundsen và cộng sự [1] đã chứng minh rằng STE có
thể xác định sự biến dạng cơ tim theo vùng một cách độc lập với góc âm
thanh và vì vậy lượng giá đồng thời biến dạng theo trục dọc và xuyên tâm thì
tâm thu. Kết quả nghiên cứu cũng xác định tính chính xác của STE bằng trắc
vi âm thanh (sonomicrometry) và cộng hưởng từ (CMR).
Cơ chế của biến dạng xuyên tâm:
Trong thì tâm thu, khi cơ tim ngắn lại theo trục dọc và theo hướng chu
vi thì sẽ dày lên theo hướng xuyên tâm (theo bề dày) do định luật bảo tồn khối
lượng. Tuy nhiên, thành TT dày lên không phải chỉ đơn giản do sự rút ngắn
của tế bào cơ tim mà còn có sự góp mặt của các nhóm tế bào cơ bắt chéo
khác. Kết quả của biến dạng xuyên tâm là khuếch đại sự ngắn lại 15% của tế
bào cơ tim làm cho thành TT dày lên>40% và tạo nên EF>60% ở người bình
thường [13].
24
Các ứng dụng lâm sàng của STE là sự đánh giá có tính định lượng về
chức năng vùng của cơ tim ở bệnh thiếu máu cục bộ. Bojork Ingul và cộng
sự [6] mô tả giá trị tiên lượng về sự biến dạng kết hợp với phân tích vận động
thành tim bằng siêu âm tim gắng sức dobutamin. Như phát hiện bởi Choi và
Một ứng dụng đánh chú ý của STE là đánh giá S xoắn trong phân tích
chi tiết về sự co bóp cơ tim. Ngoài sự rút ngắn theo trục dọc và trục ngang,
gần đây sự xoắn TT đã được đánh giá [9]. Chức năng xoắn TT là một thông
số chưa được đo lường thường qui trong thực hành lâm sàng. Ngày càng
ngày chức năng xoắn của thất trái dần dần được quan tâm hơn. Sự xoắn của
thất TT trong thời kỳ tâm thu, thời kỳ năng lượng tiềm tàng được lưu giữ và
tháo xoắn trong thời kỳ tâm trương, thời kỳ phóng thích năng lượng. Xoắn hỗ
trợ cho tống máu thất trái, và tháo xoắn trợ giúp cho thư giản và đổ đầy thất
[38]. Gần 50 % đến 70% của sự tháo xoắn của TT xảy ra trong khoảng thời
gian thư giãn đồng thể tích, trong khi phần còn lại được hoàn tất trong thời
kỳ đổ đầy đầu tâm trương. Trong thì tâm thu, sự xoắn xảy ra đồng thời với sự
Copyright: Tài liệu đại học ©