Biến dạng cơ tim là gì? Các nghiên cứu khoa học liên quan

Giới thiệu về biến dạng cơ tim

Biến dạng cơ tim (myocardial strain) là một chỉ số sinh lý phản ánh mức độ thay đổi chiều dài của sợi cơ tim trong suốt chu kỳ tim, bao gồm cả giai đoạn co và giãn. Nó cung cấp cái nhìn sâu sắc về khả năng co bóp của cơ tim mà không chỉ dựa vào phân suất tống máu (Ejection Fraction - EF), vốn có thể duy trì bình thường ngay cả khi chức năng cơ tim đã suy giảm đáng kể.

Khác với EF, vốn chỉ đo lường thể tích máu được tống ra khỏi tâm thất trái mỗi chu kỳ, strain là phép đo tương đối của sự biến đổi cơ học trực tiếp trên mô tim. Do đó, biến dạng cơ tim có thể phát hiện các bất thường chức năng ở giai đoạn rất sớm của các bệnh lý như suy tim tiềm ẩn, bệnh cơ tim hóa trị, hoặc tổn thương do thiếu máu cục bộ mà chưa biểu hiện rõ trên các chỉ số truyền thống.

Trong lâm sàng, strain ngày càng được công nhận là một chỉ số nhạy và có giá trị tiên lượng, đặc biệt trong việc phát hiện rối loạn chức năng tâm thất trái tiềm ẩn. Nhiều hiệp hội tim mạch quốc tế như ASE và ESC đã khuyến nghị đưa strain vào thực hành lâm sàng tiêu chuẩn trong đánh giá chức năng tim.

Các dạng biến dạng cơ tim

Biến dạng cơ tim được phân loại dựa trên hướng thay đổi của sợi cơ tim trong không gian ba chiều. Mỗi hướng biến dạng phản ánh một chức năng cơ học riêng biệt của tim, đóng góp tổng thể vào hiệu suất bơm máu của thất trái. Có ba dạng biến dạng chính:

• Biến dạng dọc (Longitudinal strain): phản ánh sự rút ngắn của cơ tim theo trục dài từ đáy tim đến mỏm tim.
• Biến dạng vòng (Circumferential strain): biểu thị sự thu hẹp theo chu vi vòng tròn của tim, thường ở mặt cắt ngang của thất trái.
• Biến dạng xuyên tâm (Radial strain): mô tả sự dày lên của thành tim từ trong ra ngoài, tức là theo hướng xuyên tâm.

Mỗi dạng strain có giá trị khác nhau tùy theo bệnh cảnh. Ví dụ, biến dạng dọc thường bị ảnh hưởng đầu tiên trong suy tim có phân suất tống máu bảo tồn (HFpEF), trong khi biến dạng vòng và xuyên tâm thường vẫn còn nguyên vẹn ở giai đoạn đầu.

Dưới đây là bảng tóm tắt ba dạng strain và đặc điểm điển hình:

Dạng strain	Hướng biến dạng	Giá trị bình thường (ước lượng)	Ý nghĩa lâm sàng
Longitudinal	Dọc trục tim (đáy → mỏm)	-18% đến -22%	Nhạy nhất, ảnh hưởng sớm
Circumferential	Chu vi vòng ngang	-20% đến -30%	Bổ sung đánh giá vòng co thất
Radial	Xuyên tâm (dày thành)	+35% đến +60%	Thường bảo tồn đến giai đoạn muộn

Nguyên lý đo biến dạng cơ tim

Biến dạng là sự thay đổi tương đối về chiều dài giữa hai thời điểm, thường là giữa tâm trương cuối và tâm thu. Công thức chuẩn để tính strain là:

$Strain = \frac{L_{final} - L_{initial}}{L_{initial}}$

Trong đó, $L_{initial}$ là chiều dài ban đầu của đoạn cơ tim ở thì tâm trương, và $L_{final}$ là chiều dài tại thì tâm thu. Kết quả thường biểu diễn dưới dạng phần trăm. Giá trị strain dọc và vòng là số âm vì chiều dài cơ tim giảm khi co bóp. Trong khi đó, strain xuyên tâm là dương do thành tim dày lên.

Ý nghĩa của dấu âm hay dương trong strain không phải là tích cực hay tiêu cực về mặt sinh lý học, mà chỉ phản ánh hướng thay đổi chiều dài. Do đó, việc hiểu đúng bản chất vector không gian và thay đổi thể tích là rất quan trọng khi giải thích các kết quả lâm sàng.

Các kỹ thuật đánh giá biến dạng cơ tim

Hai phương pháp chính hiện nay được dùng để đo strain là siêu âm tim theo dõi điểm ảnh (Speckle Tracking Echocardiography - STE) và cộng hưởng từ tim (Cardiac Magnetic Resonance - CMR) sử dụng tagging hoặc feature tracking.

• Speckle Tracking Echocardiography (STE): sử dụng các điểm ảnh siêu âm tự nhiên (speckles) để theo dõi sự di chuyển của mô cơ tim trong suốt chu kỳ tim. Đây là kỹ thuật phổ biến nhất hiện nay vì không cần tiêm cản quang, không xâm lấn, thời gian thực hiện nhanh và có độ tái lập cao.
• Cardiac MRI Tagging/Feature Tracking: sử dụng kỹ thuật đánh dấu mô (tagging) hoặc theo dõi cấu trúc (feature tracking) trên hình ảnh cộng hưởng từ để đo strain chính xác hơn. Tuy nhiên, chi phí cao, thời gian dài và yêu cầu máy móc hiện đại khiến phương pháp này thường giới hạn trong nghiên cứu hoặc các trung tâm tim mạch lớn.

Một số phần mềm STE hiện nay được tích hợp sẵn trong các máy siêu âm cao cấp của các hãng như GE, Philips, Siemens, Toshiba. Tuy nhiên, sự khác biệt thuật toán xử lý giữa các hãng là một trong các thách thức trong việc tiêu chuẩn hóa kết quả.

Hiệp hội Siêu âm Tim Hoa Kỳ (ASE) đã ban hành hướng dẫn cụ thể để đồng nhất quy trình đo strain, trong đó khuyến khích sử dụng GLS như một thông số chuẩn để đánh giá chức năng thất trái trong thực hành hàng ngày.

Ý nghĩa lâm sàng của biến dạng cơ tim

Biến dạng cơ tim, đặc biệt là biến dạng dọc toàn bộ (Global Longitudinal Strain - GLS), đóng vai trò ngày càng quan trọng trong đánh giá sớm các rối loạn chức năng thất trái ngay cả khi phân suất tống máu (EF) vẫn trong giới hạn bình thường. Điều này giúp lâm sàng nhận diện bệnh sớm hơn, từ đó đưa ra can thiệp kịp thời.

Ở những bệnh nhân có nguy cơ cao như đái tháo đường, tăng huyết áp, ung thư đang điều trị hóa trị liệu, strain là công cụ hữu hiệu để tầm soát tổn thương cơ tim tiềm ẩn. Nghiên cứu cho thấy giảm GLS là dấu hiệu sớm báo trước sự xuất hiện của suy tim, thậm chí trước khi có biểu hiện triệu chứng hoặc thay đổi EF rõ rệt.

Một số tình huống lâm sàng tiêu biểu áp dụng đo strain:

• Phát hiện sớm độc tính tim do hóa trị (anthracycline, trastuzumab)
• Theo dõi tiến triển bệnh cơ tim giãn hoặc phì đại
• Đánh giá rối loạn chức năng thất trái dưới lâm sàng trong tăng huyết áp lâu năm
• Chẩn đoán suy tim với phân suất tống máu bảo tồn (HFpEF)

Biến dạng dọc toàn bộ (Global Longitudinal Strain - GLS)

GLS là chỉ số strain phổ biến và dễ tái lập nhất trong thực hành lâm sàng. Nó phản ánh mức độ co rút theo trục dài của toàn bộ cơ tim thất trái. Giá trị GLS được lấy trung bình từ ba mặt cắt siêu âm tim (bốn buồng, hai buồng và trục dài cạnh ức) và được tính bằng phần mềm tự động hoặc bán tự động.

Giá trị GLS bình thường ở người trưởng thành dao động từ -18% đến -22%. Giá trị càng âm thì co bóp cơ tim càng tốt. Khi giá trị này tiến dần về 0 (ví dụ -16%, -14%), điều đó thể hiện tình trạng giảm chức năng cơ tim ngay cả khi EF vẫn bình thường.

Bảng dưới đây minh họa ý nghĩa lâm sàng của các mức độ GLS:

GLS (%)	Đánh giá chức năng thất trái
< -18%	Bình thường
-16% đến -18%	Giảm nhẹ chức năng
-12% đến -16%	Giảm vừa
> -12%	Giảm nặng

Theo ASE và Cardio-Oncology Journal, nếu bệnh nhân có giảm >15% giá trị GLS so với nền tảng trước đó trong quá trình hóa trị, nên xem xét ngừng hoặc điều chỉnh phác đồ điều trị do nguy cơ độc tính tim mạch.

So sánh giữa GLS và EF

EF từ lâu đã là chỉ số tiêu chuẩn trong đánh giá chức năng tâm thu thất trái. Tuy nhiên, EF chỉ đo lường tổng thể thể tích máu được bơm ra và không nhạy trong phát hiện các thay đổi mô học sớm ở cơ tim. Ngược lại, GLS cho phép phát hiện suy chức năng cơ tim ở giai đoạn tiền lâm sàng – một lợi thế lớn trong quản lý bệnh nhân tim mạch.

Các nghiên cứu cho thấy ở bệnh nhân bị đái tháo đường, tăng huyết áp hoặc đang điều trị ung thư, GLS có thể giảm đáng kể trong khi EF vẫn bình thường. Điều này giúp phát hiện sớm tổn thương và cải thiện chiến lược điều trị.

• EF không thay đổi trong giai đoạn đầu tổn thương cơ tim
• GLS thay đổi sớm, có giá trị tiên lượng nhập viện và tử vong tim mạch
• GLS có khả năng tái lập tốt hơn EF giữa các lần đo khác nhau

Giới hạn và yếu tố ảnh hưởng đến đo strain

Dù nhiều ưu điểm, kỹ thuật đo strain vẫn còn những hạn chế cần lưu ý. Các yếu tố ảnh hưởng bao gồm:

• Chất lượng hình ảnh siêu âm kém: do béo phì, phổi tăng cản âm, hoặc hạn chế cửa sổ siêu âm
• Khác biệt phần mềm giữa các hãng máy: thuật toán phân tích khác nhau dẫn đến khó so sánh kết quả
• Nhịp tim nhanh, rung nhĩ hoặc block nhĩ-thất: gây sai số trong theo dõi điểm ảnh

Các hướng dẫn mới khuyến khích sử dụng cùng một thiết bị và phần mềm trong suốt quá trình theo dõi để tránh sai lệch kết quả theo thời gian.

Ứng dụng thực tế và nghiên cứu gần đây

Biến dạng cơ tim đang được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực tim mạch, ung bướu và nội tiết. Các nghiên cứu lớn đã chứng minh giá trị tiên lượng của GLS trong suy tim, bệnh cơ tim thiếu máu, và độc tính tim do hóa trị.

Ví dụ, nghiên cứu SUCCOUR (JACC, 2021) chỉ ra rằng việc điều chỉnh phác đồ hóa trị dựa trên thay đổi GLS giúp giảm tỷ lệ suy tim có EF giảm ở bệnh nhân ung thư vú. Ngoài ra, nghiên cứu ECHO-SOL ở bệnh nhân gốc Mỹ Latin cho thấy giảm GLS có liên quan mật thiết với nguy cơ nhập viện vì suy tim trong vòng 12 tháng.

Các trung tâm y tế lớn như Mayo Clinic và Cleveland Clinic hiện đã tích hợp đo strain trong quy trình tầm soát và theo dõi bệnh nhân tim mạch nguy cơ cao, đặc biệt trong chương trình cardio-oncology và bệnh nhân hậu COVID-19 có tổn thương cơ tim kéo dài.

Kết luận

Biến dạng cơ tim, đặc biệt là thông số GLS, đã chứng minh là công cụ mạnh mẽ và nhạy trong đánh giá sớm chức năng thất trái. So với phân suất tống máu truyền thống, strain cho thấy giá trị vượt trội trong phát hiện rối loạn chức năng cơ tim tiền lâm sàng và tiên lượng bệnh. Ứng dụng strain trong thực hành lâm sàng góp phần nâng cao hiệu quả chẩn đoán, điều trị và theo dõi bệnh nhân tim mạch, nhất là trong bối cảnh gia tăng các yếu tố nguy cơ mạn tính và biến chứng tim do điều trị ung thư.

Tài liệu tham khảo

1. Lang RM et al. "Recommendations for Cardiac Chamber Quantification by Echocardiography in Adults." Journal of the American Society of Echocardiography (JASE), 2015. DOI:10.1016/j.echo.2014.10.003.
2. Voigt JU et al. "Definitions for a common standard for 2D speckle tracking echocardiography." European Heart Journal – Cardiovascular Imaging, 2015. DOI:10.1093/ehjci/jev164.
3. Plana JC et al. "Expert Consensus for Multimodality Imaging Evaluation of Adult Patients During and After Cancer Therapy." JACC: Cardiovascular Imaging, 2014. DOI:10.1016/j.jcmg.2014.02.006.
4. Thavendiranathan P et al. "Strain-Guided Management of Potential Cardiotoxicity During Chemotherapy." JACC, 2021. DOI:10.1016/j.jacc.2020.11.060.
5. Smiseth OA et al. "Assessment of Left Ventricular Function by Echocardiography: Role of Myocardial Strain Imaging." European Heart Journal, 2016. DOI:10.1093/eurheartj/ehv529.
6. Sengupta PP et al. "Clinical Applications of Strain Imaging in Cardiology." JACC: Cardiovascular Imaging, 2008. DOI:10.1016/j.jcmg.2008.03.005.