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超聲心動圖對肺心病右心功能評價研究進展

來源:中華現代影像學雜志 作者:梁麗萍,鄭艷芬作者單位:014030 內蒙古包頭,包頭醫 2013-2-27
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摘要: 【關鍵詞】 肺心病。右心功能。超聲心動圖 肺源性心臟病(cor pulmonale,簡稱肺心病)是指由支氣管-肺組織、胸廓或肺血管病變致肺血管阻力增加,產生肺動脈高壓,繼而右心室結構或(和)功能改變的疾病。肺心病是我國呼吸系統的一種常見疾病,臨床上主要以慢性肺心病多見,病理上主要表現為肺動脈高壓形成及隨著病情的發......


【關鍵詞】  肺心病;右心功能;超聲心動圖

肺源性心臟病(cor pulmonale,簡稱肺心病)是指由支氣管-肺組織、胸廓或肺血管病變致肺血管阻力增加,產生肺動脈高壓,繼而右心室結構或(和)功能改變的疾病。肺心病是我國呼吸系統的一種常見疾病,臨床上主要以慢性肺心病多見,病理上主要表現為肺動脈高壓形成及隨著病情的發展,右心輸出量下降,右心室殘余血量增加,舒張末壓增高,致使右心擴大和右心功能衰竭[1]。肺心病患者右室收縮及舒張功能均減低,與肺動脈高壓有關。肺心病患者肺功能障礙致肺小動脈痙攣、狹窄、纖維化,血管床減少超過70%,引起肺動脈壓升高。長期持久的肺動脈高壓,使右室阻力負荷加重,右心室壁及室間隔增厚,進而右室擴大,右室舒張末容量增大,壓力升高,三尖瓣E峰流速降低,E/A<1,三尖瓣A峰流速明顯提高,右室舒張功能減低[2]。慢性肺心病是以右心受累為主的心臟疾病, 過去人們研究的焦點多集中在對其左心室功能的評價,而對其右心室在循環系統中的作用認識不足,加之右心室獨特的解剖和形態學特點,使得檢測相對困難些,所以對肺心病右心室功能及形態的研究并不是很深入。近幾年一些實驗室研究發現,右心室功能正常與否直接影響著整個循環系統的功能[3],故對右心室功能的研究又日益受到重視。在各種測定右心功能的技術中,右心導管檢查和X線右心造影最為可靠,是定量分析右心功能的“金標準”[4],但由于其創傷性而難以成為常規檢查。在右心功能的無創性檢查中,早期的心尖搏動圖、心機械圖、心阻抗圖、脈搏圖等雖能間接反映心功能,但不能反映右心室容積和射血分數(EF),且敏感性、特異性和重復性較低,在心功能評價中價值較小,已趨于淘汰地位。近年來核磁共振、高速CT、放射性核素心血池造影、多普勒超聲心動圖等影像技術的蓬勃發展使右心功能的無創檢查進入了新的發展時期。核磁共振和高速CT、放射性核素心血池造影具有最高的空間分辨力,可獲得一系列互相平行的心腔切面,是無創測定心室容積和EF最準確的技術[4],但由于其設備龐大、價格昂貴及不能進行床旁檢查等缺點,使其不能成為心功能檢查的常規方法。相比之下,超聲心動圖因其無創、無輻射、經濟、方便、快捷、可重復性強等諸多優點而成為臨床心臟功能評價的主要手段。因此應用超聲心動圖的方法評價心功能已經得到充分的肯定。既往超聲心動圖對肺心病病人多注重左心室結構和功能的研究, 由于右室極不規則的解剖形態和特殊性,給人們對右心室功能的檢測帶來了困難,故對其功能的研究甚少。并且由于慢阻肺疾病大多伴有肺氣腫,并伴年老、肥胖等因素,心臟超聲圖像常難以清晰顯示,且患者的呼吸困難增加了圖像的不穩定性,這也可能是文獻少見報道有關此疾病的原因。所以目前對肺心病右心功能的研究進展極慢,國內相關報道也很少見。然而右心室作為心臟整體的一部分,在肺心病病人中發生的變化不容忽視。超聲心動圖可簡便反復地評定右室功能且對病情分析、治療方案的制訂以及預后估計都有十分重要的意義。本文就超聲心動圖對肺心病右室功能研究進展作一綜述。

  1 傳統超聲心動圖與右心室

  1.1 右心室特點 右心室是容積泵,位于胸骨后方,壁薄呈倒三角形,右室肌小梁較發達,心內膜邊緣不規則,影響了其心內膜描畫的準確性[5]。因構成右室的流入道、小梁部和流出道三部分結構處于不同空間平面,所以其復雜的幾何形狀難以用固定的數學模型加以模擬。

  1.2 傳統超聲心動圖評定右心功能局限性

  1.2.1 M型超聲心動圖 通過測量右室前壁的厚度及增厚率、右室舒張末前后內徑及右室流出道寬度來評價右室功能。因右心特殊的幾何形態,右室前壁超聲圖像清晰度不能保證,并且測量時受體位的影響而難于普及。

  1.2.2 多普勒血流頻譜技術 對于肺心病可用三尖瓣反流頻譜通過檢測與右心活動有關的血流速度、壓力階差、收縮時間間期(STI)及血流量等參數推算出右室的功能[6],所測結果與右心導管測值高度相關[7]。近年來,有學者用脈沖多普勒記錄三尖瓣舒張期血流頻譜,測定舒張期各時相的峰值流速、充盈速率、各時相的充盈比率以評價右室舒張功能。但三尖瓣血流較二尖瓣流速低,聲束與血流束角度較大,頻譜不像二尖瓣血流頻譜那樣清晰,尤其是肺心病患者,多為老年人,并伴有肺氣腫,聲像圖清晰度較差,三尖瓣血流的檢測受心率、年齡、前后負荷的影響,測值在正常與異常者之間交叉范圍很大,用作判斷右室舒張功能必須持慎重態度。

  1.2.3 二維超聲心動圖(2-DE) (2-DE)常以RVEF(右室射血分數)來評價右室功能。Kaul等[8]在心尖四腔切面測定三尖瓣環的移動幅度,并與核素右室造影測得的RVEF比較,發現兩者相關性良好(r=0.92)。還可以用三尖瓣環收縮期運動幅度(TAPSE)來估測右室功能,這樣也不需右室幾何假設,且操作時不需辨認心內膜。然而傳統超聲心動圖無法在同一切面中同時顯示右室流出道和流入道,心尖四腔觀中所顯示的僅是右室的流入道部分,故二維超聲心動圖所測的射血分數僅是右室功能的一部分。所以,找到一種可以全面評價右室功能的方法顯得至關重要。

  2 超聲心動圖檢測肺心病右心功能新進展

  2.1 組織多普勒成像(tissue Doppler imaging,TDI) 1992年,Mcdicken等[9]率先提出TDI技術,隨后此技術被廣泛應用于研究分析心功能,為臨床心臟疾病的診斷與治療提供了一種安全、簡便、無創的監測手段[10]。

  2.1.1 TDI概論 組織多普勒成像(TDI)也稱多普勒組織成像(doppler tissue imaging,DTI)技術和組織多普勒超聲心動圖(TDE),是一種新近開發的無創性室壁運動分析技術,它運用多普勒信號處理的原理,實時、定量檢測心肌本身的運動速度,從而彌補了其他超聲技術的不足,能更直接地反映心肌整體和局部功能的狀態。

  2.1.2 TDI原理 由McDicken等于1992年通過對傳統彩色多普勒技術的改革,采用標準自相關處理技術,通過改變多普勒濾波系統,即將高速度、低振幅的血流信號濾掉,只顯示低速度、高振幅的心肌組織運動信號,從而獲取具有高分辨率的組織多普勒運動圖像。

  2.1.3 TDI應用 通過測定“感興趣區”的心肌運動速度反映局部心肌收縮及舒張功能。臨床上TDI可用于慢性阻塞性肺疾病以鑒別有無發生肺高壓并可估測肺動脈收縮壓水平。對于肺心病病人,通過測定三尖瓣環運動速度反映右心室的整體收縮和舒張功能。常用TDI-PW測量的三尖瓣環舒張早期峰值流速(Em)和舒張晚期峰值流速(Am)及Em/Am比值來評價右室舒張功能,也可以通過測量某點心肌的收縮及舒張時間間期來反映右心室的整體功能變化。Winereanu等實驗研究也證實三尖瓣環處心肌運動的PW-TDI頻譜與右室舒張功能有良好相關性。且該方法簡便、無創、迅速,不受前負荷、呼吸、瓣口面積等影響,所以認為TDI檢測三尖瓣環運動可以評價右心室舒張功能,尤其是肺心病患者,較三尖瓣口血流頻譜準確[11]。Caso等[12]應用TDI技術對63例觀察者(其中正常對照組20例,肺疾病組20例,具有肺疾病合并肺高壓組23例)分別行右心室血流多普勒和三尖瓣環組織多普勒檢測,結果顯示三尖瓣環的舒張時間與肺動脈收縮壓有顯著相關性。雖然二維超聲在測定右心室數據時存在局限性,但TDI采用檢測三尖瓣環速度來評價右心室功能比二維容積測量更客觀、更準確。

  2.1.4 TDI評價右心功能的特點 TDI是根據多普勒頻移原理定量估測心室壁運動的一種技術,它不依賴于心室幾何學形態,也不依賴于心內膜的勾畫,通過定量測定右心室心肌運動速度、三尖瓣環運動速度和時間間期等常用指標來評價右心室局部和整體功能變化。由于TDI測量的是心肌組織多普勒頻移信號,故其圖像信息相對地不受組織衰減影響,而且它克服了既往傳統超聲目測分析室壁運動的主觀局限性,可直觀定量檢測心肌運動的方向與速度以及局部心臟功能。且TDI所顯示的組織運動速度未超過由脈沖重復頻率所決定的尼奎速度極限,故不會出現色彩倒錯現象,且無明顯血池偽像。

  2.2 Tei指數 Tei指數不受心率、右室壓力、右室擴張、三尖瓣反流等因素的明顯影響,已有報道證實Tei指數可用于多種先心病、肺心病、高血壓冠心病的右室功能評價[13~15]。作為一個將收縮功能和舒張功能結合在一起的多普勒心功能指標,近來引起國內外學者廣泛關注,但其要排除生理情況下心率波動帶來的不準確性。

  2.3 經食管超聲心動圖 由于在肺心病患者經胸壁超聲心動圖的圖像分辨力較差,右室心內膜顯示不清楚,且經胸超聲心動圖所顯示右室的全部結構易造成容量計算誤差。而食管超聲心動圖特別是雙平面或多平面連續多普勒超聲心動圖,提高了評價心臟血流動力學和心室功能的準確性。故近年來食管超聲心動圖在評價右室心功能方面得到了廣泛的關注[16]。但因食管插管具有一定的創傷性和并發癥,使經食管超聲心動圖的臨床應用受到一定程度的限制。

  2.4 聲學定量(acoustic quantification,AQ)技術 趙麗榮、劉彬等應用智能聲學定量(AQi)技術對39例慢性肺心病患者和20例正常人右室功能進行了測定。結果發現,慢性肺心病代償期右室收縮功能就已經受損,并且隨著病情的進展,損害進一步加重。而舒張功能在心功能失代償期才出現明顯損害,慢性肺心病右室收縮功能受損早于舒張功能。AQi技術能夠準確、實時地反應右室功能。比傳統二維超聲人工勾畫心內膜更可靠[17,18],但其最大的臨床限制是受二維圖像質量的影響,精確的結果依賴于高質量的二維圖像。

  2.5 彩色室壁運動技術(color kinesis,CK) 是AQ技術的進一步發展,它在AQ的基礎上對檢出的心內膜邊界加上彩色編碼,不僅使測出的心內膜位移更準確,還可以同時全方位觀察室壁運動。國內多用于左心功能的評價,而對右心功能的研究報道較少[19]。和AQ一樣, CK最大的臨床限制也是受二維圖像質量的影響,精確的結果也依賴于高質量的二維圖像。

  2.6 超聲造影技術(contrast ultrasound,CUS) 在心功能測定方面,造影主要用于改善心內邊界的勾畫,它和諧波技術結合效果更顯著。但因操作復雜,費時,費用昂貴且要接觸射線而難于普及。

  2.7 實時三維超聲心動圖技術(real-time or live 3-dementional echocardiogranhy,RT3DE) RT3DE用三維矩陣容積探頭,實時、全面地觀察立體解剖結構,還可以快速地進行定量分析,特別是在容積測量上不再依賴于形狀假設,快速、簡便,其準確性甚至可與MRI的三維成像媲美[20]。所以說三維超聲的出現是超聲領域一個劃時代的重大技術突破。但分析耗時,遠未達到臨床應用階段。

  2.8 心室壓力變化速率(dp/dt) dp/dt指心室內壓力隨時間的變化率,即心室壓力變化速率,在心室壓力曲線的上升支,其時間點位于主動脈瓣開放之前(等容收縮期),可反映心肌的收縮能力。dp/dt 越大心肌收縮力越強。研究表明,在三尖瓣反流的患者中,應用連續多普勒與心導管技術同步測量的反流壓差具有高度的一致性,在三尖瓣反流頻譜的加速支測得的反流壓差最大上升速率與心導管測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壓力上升速率。dp/dt和dp/dtmax一樣為等容收縮期指標,反映心室心肌收縮力。1991年我國首先開展了連續多普勒無創性估測右室dp/dtmax方法學研究,通過連續多普勒測得三尖瓣反流壓差上升速率來加以估測。在33例三尖瓣反流的患者中,計算的結果與心導管同步測量的dp/dtmax高度相關(r=0.87),且均數間差異無顯著性。該指標可敏感地反映右室心肌收縮力的變化,是可靠的右室收縮功能指標。它們不受右室后負荷的影響,不受2D圖像質量影響,不受階段性運動異常影響,但易受右室前負荷的影響,同時又局限于有三尖瓣反流患者的評價[21]。但dp/dtmax測值需插心導管,操作復雜而又費時、繁瑣,故不作為常規使用。而dp/dt不需插管且測值相對準確,使用簡便,測量快捷。所以可以用來正確評價右心室收縮功能。

  3 展望

  隨著現代超聲技術的快速發展,2種或2種以上新技術的聯合使用成為可能。TDI超聲心動圖作為有前途的檢測心室功能的無創技術,由于它不依賴于心室幾何學形態,也不依賴于心內膜的勾畫,不受呼吸、瓣口面積及前、后負荷影響,且評價右室收縮和舒張功能實用、易行、可重復進行,從而成為評價右心室功能良好的指標。而dp/dt不受心臟后負荷影響,不受2D圖像質量影響,不受階段性運動異常影響,測值相對準確,使用簡便 ,測量快捷。所以二者的聯合使用可以作為評價肺心病患者右心室收縮和舒張功能簡便、易行、準確的方法。

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