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超声心动图对肺心病右心功能评价研究进展

来源:中华现代影像学杂志 作者:梁丽萍,郑艳芬作者单位:014030 内蒙古包头,包头医 2013-2-27
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摘要: 【关键词】 肺心病。右心功能。超声心动图 肺源性心脏病(cor pulmonale,简称肺心病)是指由支气管-肺组织、胸廓或肺血管病变致肺血管阻力增加,产生肺动脉高压,继而右心室结构或(和)功能改变的疾病。肺心病是我国呼吸系统的一种常见疾病,临床上主要以慢性肺心病多见,病理上主要表现为肺动脉高压形成及随着病情的发......


【关键词】  肺心病;右心功能;超声心动图

肺源性心脏病(cor pulmonale,简称肺心病)是指由支气管-肺组织、胸廓或肺血管病变致肺血管阻力增加,产生肺动脉高压,继而右心室结构或(和)功能改变的疾病。肺心病是我国呼吸系统的一种常见疾病,临床上主要以慢性肺心病多见,病理上主要表现为肺动脉高压形成及随着病情的发展,右心输出量下降,右心室残余血量增加,舒张末压增高,致使右心扩大和右心功能衰竭[1]。肺心病患者右室收缩及舒张功能均减低,与肺动脉高压有关。肺心病患者肺功能障碍致肺小动脉痉挛、狭窄、纤维化,血管床减少超过70%,引起肺动脉压升高。长期持久的肺动脉高压,使右室阻力负荷加重,右心室壁及室间隔增厚,进而右室扩大,右室舒张末容量增大,压力升高,三尖瓣E峰流速降低,E/A<1,三尖瓣A峰流速明显提高,右室舒张功能减低[2]。慢性肺心病是以右心受累为主的心脏疾病, 过去人们研究的焦点多集中在对其左心室功能的评价,而对其右心室在循环系统中的作用认识不足,加之右心室独特的解剖和形态学特点,使得检测相对困难些,所以对肺心病右心室功能及形态的研究并不是很深入。近几年一些实验室研究发现,右心室功能正常与否直接影响着整个循环系统的功能[3],故对右心室功能的研究又日益受到重视。在各种测定右心功能的技术中,右心导管检查和X线右心造影最为可靠,是定量分析右心功能的“金标准”[4],但由于其创伤性而难以成为常规检查。在右心功能的无创性检查中,早期的心尖搏动图、心机械图、心阻抗图、脉搏图等虽能间接反映心功能,但不能反映右心室容积和射血分数(EF),且敏感性、特异性和重复性较低,在心功能评价中价值较小,已趋于淘汰地位。近年来核磁共振、高速CT、放射性核素心血池造影、多普勒超声心动图等影像技术的蓬勃发展使右心功能的无创检查进入了新的发展时期。核磁共振和高速CT、放射性核素心血池造影具有最高的空间分辨力,可获得一系列互相平行的心腔切面,是无创测定心室容积和EF最准确的技术[4],但由于其设备庞大、价格昂贵及不能进行床旁检查等缺点,使其不能成为心功能检查的常规方法。相比之下,超声心动图因其无创、无辐射、经济、方便、快捷、可重复性强等诸多优点而成为临床心脏功能评价的主要手段。因此应用超声心动图的方法评价心功能已经得到充分的肯定。既往超声心动图对肺心病病人多注重左心室结构和功能的研究, 由于右室极不规则的解剖形态和特殊性,给人们对右心室功能的检测带来了困难,故对其功能的研究甚少。并且由于慢阻肺疾病大多伴有肺气肿,并伴年老、肥胖等因素,心脏超声图像常难以清晰显示,且患者的呼吸困难增加了图像的不稳定性,这也可能是文献少见报道有关此疾病的原因。所以目前对肺心病右心功能的研究进展极慢,国内相关报道也很少见。然而右心室作为心脏整体的一部分,在肺心病病人中发生的变化不容忽视。超声心动图可简便反复地评定右室功能且对病情分析、治疗方案的制订以及预后估计都有十分重要的意义。本文就超声心动图对肺心病右室功能研究进展作一综述。

  1 传统超声心动图与右心室

  1.1 右心室特点 右心室是容积泵,位于胸骨后方,壁薄呈倒三角形,右室肌小梁较发达,心内膜边缘不规则,影响了其心内膜描画的准确性[5]。因构成右室的流入道、小梁部和流出道三部分结构处于不同空间平面,所以其复杂的几何形状难以用固定的数学模型加以模拟。

  1.2 传统超声心动图评定右心功能局限性

  1.2.1 M型超声心动图 通过测量右室前壁的厚度及增厚率、右室舒张末前后内径及右室流出道宽度来评价右室功能。因右心特殊的几何形态,右室前壁超声图像清晰度不能保证,并且测量时受体位的影响而难于普及。

  1.2.2 多普勒血流频谱技术 对于肺心病可用三尖瓣反流频谱通过检测与右心活动有关的血流速度、压力阶差、收缩时间间期(STI)及血流量等参数推算出右室的功能[6],所测结果与右心导管测值高度相关[7]。近年来,有学者用脉冲多普勒记录三尖瓣舒张期血流频谱,测定舒张期各时相的峰值流速、充盈速率、各时相的充盈比率以评价右室舒张功能。但三尖瓣血流较二尖瓣流速低,声束与血流束角度较大,频谱不像二尖瓣血流频谱那样清晰,尤其是肺心病患者,多为老年人,并伴有肺气肿,声像图清晰度较差,三尖瓣血流的检测受心率、年龄、前后负荷的影响,测值在正常与异常者之间交叉范围很大,用作判断右室舒张功能必须持慎重态度。

  1.2.3 二维超声心动图(2-DE) (2-DE)常以RVEF(右室射血分数)来评价右室功能。Kaul等[8]在心尖四腔切面测定三尖瓣环的移动幅度,并与核素右室造影测得的RVEF比较,发现两者相关性良好(r=0.92)。还可以用三尖瓣环收缩期运动幅度(TAPSE)来估测右室功能,这样也不需右室几何假设,且操作时不需辨认心内膜。然而传统超声心动图无法在同一切面中同时显示右室流出道和流入道,心尖四腔观中所显示的仅是右室的流入道部分,故二维超声心动图所测的射血分数仅是右室功能的一部分。所以,找到一种可以全面评价右室功能的方法显得至关重要。

  2 超声心动图检测肺心病右心功能新进展

  2.1 组织多普勒成像(tissue Doppler imaging,TDI) 1992年,Mcdicken等[9]率先提出TDI技术,随后此技术被广泛应用于研究分析心功能,为临床心脏疾病的诊断与治疗提供了一种安全、简便、无创的监测手段[10]。

  2.1.1 TDI概论 组织多普勒成像(TDI)也称多普勒组织成像(doppler tissue imaging,DTI)技术和组织多普勒超声心动图(TDE),是一种新近开发的无创性室壁运动分析技术,它运用多普勒信号处理的原理,实时、定量检测心肌本身的运动速度,从而弥补了其他超声技术的不足,能更直接地反映心肌整体和局部功能的状态。

  2.1.2 TDI原理 由McDicken等于1992年通过对传统彩色多普勒技术的改革,采用标准自相关处理技术,通过改变多普勒滤波系统,即将高速度、低振幅的血流信号滤掉,只显示低速度、高振幅的心肌组织运动信号,从而获取具有高分辨率的组织多普勒运动图像。

  2.1.3 TDI应用 通过测定“感兴趣区”的心肌运动速度反映局部心肌收缩及舒张功能。临床上TDI可用于慢性阻塞性肺疾病以鉴别有无发生肺高压并可估测肺动脉收缩压水平。对于肺心病病人,通过测定三尖瓣环运动速度反映右心室的整体收缩和舒张功能。常用TDI-PW测量的三尖瓣环舒张早期峰值流速(Em)和舒张晚期峰值流速(Am)及Em/Am比值来评价右室舒张功能,也可以通过测量某点心肌的收缩及舒张时间间期来反映右心室的整体功能变化。Winereanu等实验研究也证实三尖瓣环处心肌运动的PW-TDI频谱与右室舒张功能有良好相关性。且该方法简便、无创、迅速,不受前负荷、呼吸、瓣口面积等影响,所以认为TDI检测三尖瓣环运动可以评价右心室舒张功能,尤其是肺心病患者,较三尖瓣口血流频谱准确[11]。Caso等[12]应用TDI技术对63例观察者(其中正常对照组20例,肺疾病组20例,具有肺疾病合并肺高压组23例)分别行右心室血流多普勒和三尖瓣环组织多普勒检测,结果显示三尖瓣环的舒张时间与肺动脉收缩压有显著相关性。虽然二维超声在测定右心室数据时存在局限性,但TDI采用检测三尖瓣环速度来评价右心室功能比二维容积测量更客观、更准确。

  2.1.4 TDI评价右心功能的特点 TDI是根据多普勒频移原理定量估测心室壁运动的一种技术,它不依赖于心室几何学形态,也不依赖于心内膜的勾画,通过定量测定右心室心肌运动速度、三尖瓣环运动速度和时间间期等常用指标来评价右心室局部和整体功能变化。由于TDI测量的是心肌组织多普勒频移信号,故其图像信息相对地不受组织衰减影响,而且它克服了既往传统超声目测分析室壁运动的主观局限性,可直观定量检测心肌运动的方向与速度以及局部心脏功能。且TDI所显示的组织运动速度未超过由脉冲重复频率所决定的尼奎速度极限,故不会出现色彩倒错现象,且无明显血池伪像。

  2.2 Tei指数 Tei指数不受心率、右室压力、右室扩张、三尖瓣反流等因素的明显影响,已有报道证实Tei指数可用于多种先心病、肺心病、高血压冠心病的右室功能评价[13~15]。作为一个将收缩功能和舒张功能结合在一起的多普勒心功能指标,近来引起国内外学者广泛关注,但其要排除生理情况下心率波动带来的不准确性。

  2.3 经食管超声心动图 由于在肺心病患者经胸壁超声心动图的图像分辨力较差,右室心内膜显示不清楚,且经胸超声心动图所显示右室的全部结构易造成容量计算误差。而食管超声心动图特别是双平面或多平面连续多普勒超声心动图,提高了评价心脏血流动力学和心室功能的准确性。故近年来食管超声心动图在评价右室心功能方面得到了广泛的关注[16]。但因食管插管具有一定的创伤性和并发症,使经食管超声心动图的临床应用受到一定程度的限制。

  2.4 声学定量(acoustic quantification,AQ)技术 赵丽荣、刘彬等应用智能声学定量(AQi)技术对39例慢性肺心病患者和20例正常人右室功能进行了测定。结果发现,慢性肺心病代偿期右室收缩功能就已经受损,并且随着病情的进展,损害进一步加重。而舒张功能在心功能失代偿期才出现明显损害,慢性肺心病右室收缩功能受损早于舒张功能。AQi技术能够准确、实时地反应右室功能。比传统二维超声人工勾画心内膜更可靠[17,18],但其最大的临床限制是受二维图像质量的影响,精确的结果依赖于高质量的二维图像。

  2.5 彩色室壁运动技术(color kinesis,CK) 是AQ技术的进一步发展,它在AQ的基础上对检出的心内膜边界加上彩色编码,不仅使测出的心内膜位移更准确,还可以同时全方位观察室壁运动。国内多用于左心功能的评价,而对右心功能的研究报道较少[19]。和AQ一样, CK最大的临床限制也是受二维图像质量的影响,精确的结果也依赖于高质量的二维图像。

  2.6 超声造影技术(contrast ultrasound,CUS) 在心功能测定方面,造影主要用于改善心内边界的勾画,它和谐波技术结合效果更显著。但因操作复杂,费时,费用昂贵且要接触射线而难于普及。

  2.7 实时三维超声心动图技术(real-time or live 3-dementional echocardiogranhy,RT3DE) RT3DE用三维矩阵容积探头,实时、全面地观察立体解剖结构,还可以快速地进行定量分析,特别是在容积测量上不再依赖于形状假设,快速、简便,其准确性甚至可与MRI的三维成像媲美[20]。所以说三维超声的出现是超声领域一个划时代的重大技术突破。但分析耗时,远未达到临床应用阶段。

  2.8 心室压力变化速率(dp/dt) dp/dt指心室内压力随时间的变化率,即心室压力变化速率,在心室压力曲线的上升支,其时间点位于主动脉瓣开放之前(等容收缩期),可反映心肌的收缩能力。dp/dt 越大心肌收缩力越强。研究表明,在三尖瓣反流的患者中,应用连续多普勒与心导管技术同步测量的反流压差具有高度的一致性,在三尖瓣反流频谱的加速支测得的反流压差最大上升速率与心导管测量的右室力最大上升速率也高度一致;故反流速率可代表心室压力上升速率。dp/dt和dp/dtmax一样为等容收缩期指标,反映心室心肌收缩力。1991年我国首先开展了连续多普勒无创性估测右室dp/dtmax方法学研究,通过连续多普勒测得三尖瓣反流压差上升速率来加以估测。在33例三尖瓣反流的患者中,计算的结果与心导管同步测量的dp/dtmax高度相关(r=0.87),且均数间差异无显著性。该指标可敏感地反映右室心肌收缩力的变化,是可靠的右室收缩功能指标。它们不受右室后负荷的影响,不受2D图像质量影响,不受阶段性运动异常影响,但易受右室前负荷的影响,同时又局限于有三尖瓣反流患者的评价[21]。但dp/dtmax测值需插心导管,操作复杂而又费时、繁琐,故不作为常规使用。而dp/dt不需插管且测值相对准确,使用简便,测量快捷。所以可以用来正确评价右心室收缩功能。

  3 展望

  随着现代超声技术的快速发展,2种或2种以上新技术的联合使用成为可能。TDI超声心动图作为有前途的检测心室功能的无创技术,由于它不依赖于心室几何学形态,也不依赖于心内膜的勾画,不受呼吸、瓣口面积及前、后负荷影响,且评价右室收缩和舒张功能实用、易行、可重复进行,从而成为评价右心室功能良好的指标。而dp/dt不受心脏后负荷影响,不受2D图像质量影响,不受阶段性运动异常影响,测值相对准确,使用简便 ,测量快捷。所以二者的联合使用可以作为评价肺心病患者右心室收缩和舒张功能简便、易行、准确的方法。

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