胸部放射治疗在乳腺癌，肺癌，食管癌和淋巴瘤等的治疗中发挥重要作用。在胸部放射治疗中，伴随的心脏部位照射会增加所谓“放射性心脏病”的风险。胸部放射治疗后心脏并发症包括心包炎，冠状动脉疾病，心肌梗死，瓣膜性心脏病，心律失常，非缺血性心肌病和心脏传导系统损害等，统称为放射性心脏病（radiation-induced heart disease，RIHD）。
放射心脏病的危险因素包括受辐射暴露的年龄小、伴随心血管危险因素或已患心肺疾病、放射总剂量>30Gy或放射单次剂量>2Gy、合并心脏肿瘤或化疗，左侧胸部放疗等。由于RIHD表现多样性和放疗技术的改进，目前很难确定RIHD的确切患病率。但是有数据表明在放射治疗中，心血管疾病是最常见的非肿瘤性死亡原因。因此不能早期识别潜在的放射性心脏病，会影响患者的生存率和生活质量。
若能在放疗后早期及时识别心肌功能变化，并预测长期的心脏毒性反应，对高危人群全面筛查，进行个体化治疗，就能降低死亡率，产生最大的放疗效益。超声心动图具有非侵入性、廉价、快速、可重复性等优点，已成为筛查、诊断、监测RIHD的首选影像检查方法，特别是新涌现的超声新技术，如组织多普勒成像（tissue
doppler imaging，TDI），应变/应变率成像（strain and strain rate imaging，S/SR），斑点追踪超声心动图（speckle tracking echocardiography），实时三维超声心动图（real-time 3-dimensional echocardiography，RT-3DE），负荷超声心动图（stress echo cardiography）等，在放射性心脏病的早期监测等方面显示出优越性。
1. RIHD的分类
1.1 放射性心包炎（Post-radiation pericardial disease）
放射性心包炎是放疗后常见的心脏并发症，患病率大约为6%-30%；放射性心包炎的临床过程分为急性、慢性、纤维素性、缩窄性心包炎四个阶段；急性心包炎组织学改变为心包膜表面不同程度的纤维性渗出及心包纤维化、炎细胞浸润；慢性心包炎的机制还需进一步研究，可能与微血管损伤相关。临床上心脏放射治疗后数天或数月出现急性心包炎，大多数具有自限性，少数情况下，心包积液快速积聚导致心包填塞，出现致命风险，然而在当代的放疗技术下，急性心包炎是少见的；8%-30%的患者在放射治疗十年后发展为慢性心包炎，导致心包增厚、僵硬、钙化，其发病率与心脏受照射剂量密切相关。
1.2 放射性心肌病（Radiation-induced cardiomyopathy）
放射性心肌病通常无症状，潜伏期长，临床诊断率较低，仅为10%左右。放疗对心肌的影响主要表现为微血管密度减低、内皮细胞受损、vWF因子表达增加，从而导致心肌弥漫性纤维化；心肌广泛纤维化与左心室舒张功能障碍有关，其严重程度与使用化疗药物及平均心脏辐射剂量相关。Saiki等研究170例进行当代放疗的乳腺癌患者，结果表明左心室射血分数保留的心力衰竭（EFpHF）比收缩功能障碍更常见，EFpHF的风险与心脏辐射剂量有显著相关性。
1.3 放射性冠状动脉疾病（Post-radiation coronary disease）
缺血性心脏病是放疗患者心源性死亡最常见原因，通常在放疗后10年左右发现冠状动脉病变，发病率大约为85%，与放疗剂量，位置，时间等因素密切相关；Nilsson等的研究表明接受放疗的左侧乳腺癌患者，冠状动脉狭窄多累及左冠状动脉前降支中远端、对角支远端，这可能与心尖部接受高剂量辐射有关。放疗后冠状动脉病变与动脉粥样硬化性心脏病基本相同，难以根据形态学改变区分。放疗后冠状动脉病变组织学表现为动脉管壁全层纤维化，中层平滑肌细胞减少，脂质沉积少。
1.4 放射性瓣膜病（Post-radiation valvular disease）
放射性相关瓣膜病的潜伏期较长，可达10-20年，多累及左侧瓣膜，常见于二尖瓣和主动脉瓣；目前文献表明与10年前接受放疗的患者相比，20年前接受放疗的患者出现主动脉瓣关闭不全的风险显著增加（60% VS 26%）。放射性瓣膜病病理改变为瓣叶增厚、钙化，从而导致进行性瓣膜关闭不全或狭窄。
1.5 传导系统功能障碍（Conduction system dysfunction）
放疗可导致传导通路纤维化，主要表现为房室传导阻滞、病态窦房结综合征、房颤、室性心动过速等，发生率约达5%。
2.超声心动图在放射性心脏病中的应用
2.1 常规超声心动图
超声心动图是评估RIHD最常用的方法，对心包积液、心包填塞、缩窄性心包炎、左室收缩功能和瓣膜病变的评估有重要价值。二维超声上二尖瓣前叶基底部和主动脉根部结合处增厚钙化是以往放射的标志，Desai等研究了173例进行心胸手术的RIHD患者，结果表明二尖瓣前叶和主动脉根部结合处增厚>6mm 是高死亡率的独立预测因子。
左室射血分数（LVEF）是监测左室收缩功能最常用的指标，在2014年美国超声心动图学会/欧洲心血管影像协会（ASE/EACVI）共识将放射相关性心功能障碍定义为:与治疗前比较，LVEF 下降幅度>10%，并且LVEF<50%-53%。根据ASE 建议，对于左室容积分析和LVEF的计算，首选二维超声双平面辛普森法。然而，LVEF预测心脏毒性有很多局限性，RIHD患者多伴左室射血分数保留，并且LVEF明显降低多发生于RIHD晚期，所以LVEF不易检出RIHD细微变化，对放射性心脏毒性的早期监测不敏感，特异性也不高。同时，常规多普勒超声多普勒能够根据二尖瓣口流量、肺静脉频谱结合组织多普勒评估心室舒张功能；然而，值得注意的是，这些舒张功能参数对负荷变化高度敏感。
2.2 多普勒组织成像（tissue Doppler imaging，TDI）
TDI是鉴别缩窄性心包炎与限制性心肌病敏感性和特异性均较高的指标，二者的二尖瓣环运动模式明显不同；在缩窄性心包炎中，二尖瓣环间隔侧E’>二尖瓣环侧壁侧E’，Palka等提出组织多普勒E’峰值速度>8cm/s可用来排除限制性心肌病。同时，TDI通过测量二尖瓣环收缩期峰值速度（S’）、二尖瓣环舒张早期峰值速度（E’）、二尖瓣环舒张晚期峰值速度（A’）进行左室收缩和舒张功能的定量分析。杨菲等研究放疗后食管癌病人二尖瓣环S’、E’、E’/A’降低，A’升高，而传统脉冲多普勒参数LVEF、E、E/A 放疗前后无差别，提示TDI技术能更敏感、更早发现RIHD。但组织多普勒存在角度依赖性，仅能评价心肌的纵向运动，且受图像质量影响较大。
2.3 二维斑点追踪技术（2D-speckle tracking imaging，2D-STI）
二维斑点追踪超声心动图是一项可靠的、无角度依赖性的技术，它通过自动追踪心肌组织中自然声学斑点，定量分析心肌的整体长轴应变/应变率、整体圆周应变、整体径向应变、左室扭转，左室旋转/解旋速度等，更准确地评估左心室整体及局部的心肌功能，在早期监测放疗相关性心脏毒性方面发挥重要作用。在Armstrong等对1820例接受放化疗的儿童期癌症幸存者的随访中（中位时间23年），在31.8%的患者中发现2D-STI整体长轴应变值减低，而仅仅5.8% 的患者出现3D-LVEF 减低。
由此可见，基于2D-STI的LVGLS、LVGCS能早于3D-LVEF发现心功能减退。然而Yu等随访了了47例之前接受化疗的乳腺癌患者（放疗平均心脏剂量<3Gy，中位时间6个月），结果表明2DGLS在放疗前后没有统计学差异。
2.4 三维斑点追踪技术（3D-speckle tracking imaging，3D-STI）
三维斑点追踪技术是一种基于二维斑点追踪成像基础上发展起来的新型超声诊断技术。它通过对心肌声学斑点的追踪来分析心肌组织在三维空间内发生的形变，并获取整体长轴应变/应变率、整体圆周应变、整体径向应变、左室扭转、左室旋转、整体面积应变（3D-GAS）、收缩不同步指数（SDI）、整体功能指数（GPI）等参数，更加精准地反映心肌整体收缩和舒张功能。研究显示，在RIHD患者中，表现为左室舒张功能减退为主的限制性心肌病多于表现为左室收缩功能减退为主的扩张性心肌病，在Zhang等对放化疗患者的研究中，线性回归分析显示3DGCS应变参数与随后的舒张功能障碍相关；未来我们应该致力于大样本的研究证实3D GCS 在放疗患者中指导临床决策的价值。
Yu等采用3D-STI回顾性研究了53例儿童癌症幸存者的左室力学改变，发现多参数联合得出的整体功能指数（GPI）比左室扭转等参数更敏感地检测亚临床心肌损伤。但未来仍需要大量的前瞻性、多中心的研究证实GPI在RIHD 中的价值。因此，GPI有望成为早期检测RIHD的有力工具。
2.5 实时三维超声心动图（real-time 3D echocardiography，RT-3DE）
三维成像技术可以克服双平面方法计算左心室容积的几何假设的复杂性问题，可准确计算容积，反映左室收缩功能的细微变化。2014年美国超声心动图学会（ASE）和欧洲心血管影像协会专家共识认为采用3DE测量的LVEF与心脏MRI测量值的相关性较2DE 测量值好。同时，RT-3DE还具有更小的时间变异性、观察者内部和观察者之间变异性，重复性更好。由于LVEF参数固有的局限性，其预测RIHD价值有待进一步验证。经食管实时三维超声心动图可准确、有效地评估RIHD患者二尖瓣前叶和主动脉根部结合处增厚、钙化，与风湿性心脏病瓣膜病变进行鉴别，但鉴于放射相关性食管损伤，应尽量减少检查时间。
2.6 负荷超声心动图及声学造影（stress echocardiography and contrast echocardiography）
负荷超声心动图主要用来评估放疗引起的亚临床心肌损伤和心脏储备功能。Heidenreich等研究了294例接受放疗（≥35Gy）的无症状霍奇金病患者，负荷心动图发现12例有负荷诱导的节段性室壁运动异常，经过平均时间6.5年的随访，23例患者发展成典型的冠心病。因此，负荷超声心动图可以识别有急性心肌梗死和心脏猝死风险的个体，进而对其早期干预，以最大限度的保护患者的心功能。对于胸壁放疗后的乳腺癌患者，心内膜回声往往中断不能清晰显示，超声心动图检查会影响左室容积及LVEF的测定，心室造影可以提高其精确度。虽然目前为止相关RIHD 的研究中没有明确超声造影的指征，但是根据2017年EACVI对心肌造影剂的指南，对超声图像质量不佳的患者合理使用此技术，可以改善图像质量。
3.展望
心血管疾病和肿瘤是造成人类死亡的两大最主要因素。放疗技术的发展使肿瘤患者的生存率提高，同时也潜在地造成照射野内心脏损伤，心血管并发症是癌症幸存者死亡的主要原因；当前，规范心血管并发症的诊疗流程对于肿瘤患者有重大意义。超声心动图具有简单、安全、无创、可重复等优点，应作为放疗患者评估心肌损伤的一种无创性常规筛选方法。在放疗前心血管危险分层中，采用3DE测量的LVEF和2D-STI是常用的监测方法。
目前，基于3DE的LVEF被认为是与MRI测量值相关性最好的指标。在放疗中监测及放疗后的随访中，STI技术和负荷超声心动图是放疗患者心血管疾病二级预防的重要组成部分。未来超声技术的发展将侧重于采用3D-STI技术以早期发现放疗后亚临床心肌损伤。心脏平均照射剂量、左心室平均照射剂量、左心室照射体积百分比和心脏结构之间的关系还有很多未解之谜，相信未来STI技术会给我们带来答案，使更多肿瘤放疗患者受益。
来源：毛丽娟,赵怡璇,吕冬梅.放射性心脏病的超声心动图研究进展[J].中国实验诊断学,2020,24(02):332-335. |
