医学2010年5月鲜 1 5 ̄]Med J Chin PAPF, ̄ol,21,No.5,May,2010 437 超声心动图评价左心室功能的进展 崔振双综述智光审校 【关键词】 超声心动图;左心室舒张功能;左心室收缩功能 【中国图书分类号】 R540.45 超声心动图检测是临床最常用的无创检查方法,对各种 心血管疾病的诊断和治疗发挥着重要作用。本文对各种超 声技术评价心功能的价值及其临床应用作以综述。 1 常用于评价左心室收缩功能的超声技术 评价左心室收缩功能的参数主要有左心室舒张末内径 (LVDd)、左心室收缩末内径(LVDs)、左心室舒张末容积 (EDV)、左心室收缩末容积(ESV)、左心室射血分数 (LVEF)、左心室缩短分数(LVFS)。临床上LVEF是评价绝 大多数患者左心室收缩功能的首选指标。 1.1 二维超声(2D) 二维超声心动图可较全面地显示心 脏的形态结构(腔室大小、室壁厚度及其运动状态)。有经验 的超声医师往往可通过二维超声图像较准确地目测出心室 的收缩功能状态。临床上所有患者,均可应用双平面Simp- son方法,获得较准确的左心室收缩功能指标。但因该方法 较费时,所以多用在M型超声检查误差较大时,如存在节段 性室壁运动障碍者。 1.2 M型超声在胸骨旁长轴二维切面基础上,取M型图 像,可清晰显示LVDd、LVDs并计算出EDV、ESV、LVEF、 LVFS。该技术是目前超声评价左心室收缩功能最常用的方 法,简便、准确,但限于左心室形态结构变化较小的受检者。 2 常用于评价左心室舒张功能的超声技术 2.1血流多普勒超声 2.1.1 二尖瓣血流频谱从标准的二尖瓣舒张期血流频谱 上可获得参数:左室等容舒张时间(IVRT)、舒张早期血流速 度峰值(E)、舒张晚期血流速度峰值(A)、E/A、舒张早期血流 减速时间(DT)、舒张晚期血流持续时间(AT)等。通过观察 E/A可迅速将左心室舒张功能分类,所以长期以来得到广泛 应用。DT与IVRT平行,在实际检测中重复性很差。一般将 AT与肺静脉血流频谱参数结合评价左室舒张功能。虽然用 二尖瓣舒张期血流频谱评价左心室舒张功能还存在一些不 作者简介:崔振双,女,1971年出生。硕士,主治医师。主要从事冠心 病诊治研究。 作者单位:100853北京,总医院心内科 足,但该技术仍然是临床上评价左室舒张功能最常用、最基本 的方法。 2.1.2肺静脉血流频谱肺静脉血流频谱由4部分组成: PVsl、PVs2、PVd、PVa。左室舒张功能轻度受损时,PVd减 小;左室舒张功能继续减退,PVd>PVs,PVa及其问期(PVa —dur)均增加。结合二尖瓣E/A可鉴别左心室舒张功能正 常和伪正常。即E/A>1,AT>PVa—dur时左心室舒张功能 正常;E/A>1,AT<PVa—dur时左心室舒张功能伪正常。 肺静脉血流频谱受年龄、心率、腔室压力阶差等因素的影响, 只有提高对这项技术的认识,才能有效地用于临床 。 2.2彩色M型多普勒(CMD) 左室持续松弛引起的二尖 瓣口到左室心尖部的连续性压力阶差,使血流从二尖瓣口不 断向心尖部传播,形成左室舒张早期血流传播速度(flow propagation velocity,FPV)。心室舒张功能受损时,FPV减 慢,无伪正常表现,故可用于鉴别二尖瓣血流频谱正常与伪 正常。但由于CMD所用的测量方法及参数标准不统一,作 为一种不成熟的技术,在临床上没有得到广泛的应用。 3可同时评价左心室收缩及舒张功能的超声技术 3.1 组织多普勒成像组织多普勒成像(DTI)是随着评价 心肌运动技术的发展而产生的一门成像技术,能准确显示特 定部位的室壁运动情况。通常取心尖四腔及二腔心切面记 录二尖瓣环水平室间隔、侧壁、前壁、下壁沿长轴方向的运动 频谱,得到相应的参数Sa、Ea、Aa。Sa是反映心肌收缩运动 的指标,室壁运动受损时,Sa值降低。Ea、Aa可较准确地评 价局部心肌的舒张功能。舒张功能正常时Ea/Aa>1,舒张 功能减退时Ea/Aa<1,无伪正常表现。DTI开创了从局部检 测左心室收缩舒张功能的新手段,尤其在左心室整体收缩、 舒张功能尚未出现异常时便可检测出局部功能的减退,故比 LVEF、LVFS、E/A等指标更敏感。该技术相对不受心脏负荷 状态、心率的影响,但由于尚存在角度依赖性,使其临床使用 受到。 3.2定量组织速度成像技术、声学定量技术、彩色室壁运动 技术定量组织速度成像(quantitative tissue velocity ima— ging,QTVI)技术是发展于组织多普勒显像基础上的一种超 声心动图技术,仍存在角度依赖性等局限。声学定量(AQ) 技术对增益依赖较大。彩色室壁运动(CK)技术是AQ技 438 医学2010年5月第2l卷第5期Med J Chin PAPF.V0I_21.N0.5.May.2010 术的延伸。此三项技术因存在明显不足而未能在临床上广 泛使用。 3.3应用斑点追踪技术、速度向量技术测量左心室扭转与 研究,其优点是可以在同一时相测量多个平面的心脏旋转, 因而为心脏扭转的研究提供了一种更好的方法 。VVI技 术和STI技术均对图像清晰度要求较高,帧频低,瞬时信息 有可能缺失,而且尚缺乏统一的参考标准,有待于进一步研 究。虽然这两项技术还存在不完善之处,但因其能全面、真 实地评价心脏运动,且无角度依赖,将为心血管疾病诊断与 治疗开辟新的途径,具有广阔的发展前景。 解旋运动及心肌应变与应变率,评价左心室收缩舒张功能 以往临床上常用的测量心功能的方法多基于从单纯的左室 长轴和短轴的运动进行评价。近年来对心功能的研究已转 向从力学角度分析心室空间变形的能力。心脏有内外两层 螺旋形肌束,由于这种螺旋状排列的心肌纤维缩短,直接导 3 4实时三维超声心动图 实时三维超声心动图(real— 致心室的扭转和旋转:从心尖向心底观察,收缩期左室基底 部呈顺时针方向旋转,心尖部呈逆时针方向旋转,左室产生 扭转变形;舒张期表现与上述相反的解旋转运动。大量研究 证实心脏扭转与解旋运动为更准确地定量评价左室收缩和 舒张功能开拓了新的空间 。应变和应变率是准确反映心 肌形变的参数,不受心脏整体运动和相邻节段牵拉影响,能 真实地反映局部心肌舒缩运动 。应变反映的是形变发生 的程度,应变率反映的是形变发生的速度。正向应变表示心 肌纤维的伸长或增厚;负向应变表示心肌纤维的缩短或 变薄。 目前,临床上测量左室扭转的“金标准”是组织标记磁共 振成像,但由于该技术获取图像时间长、帧频低及标记物易 衰减等原因,临床应用受到 。速度向量技术(velocity vector imaging.gvI)和应用斑点追踪技术(speckle-tracking im ng,STI)的出现为临床评价左室扭转开辟了新的视角。 VVI技术应用像素的空间相干及追踪技术,采用实时心肌运 动跟踪运算法。跟踪每帧图像上的像素点,在二维高帧频灰 阶图像上得到心肌运动速度和方向的综合向量曲线,以线长 度显示速度梯度,用箭头显示速度向量。该技术无声束角度 依赖性,能够定量分析心肌组织在多个平面的结构力学变 化,真实反映局部心室的运动,有效地评价心脏的扭转、解 旋、应变及应变率 。 Jurcut等 用VVI技术对32例经磁共振和冠脉造影证 实的急性心肌梗死患者和20例健康志愿者的心肌收缩功能 进行对比研究,结果显示收缩期峰值应变及应变率能有效 评价节段性收缩功能不全。Vannan等 曾应用VVI技术研 究射血分数正常的高血压左室肥厚患者的心尖部解旋转运 动与左室充盈之间的关系,结果显示解旋转速度的减低是心 肌肥厚患者早期心肌舒张功能异常的一个敏感指标,心尖部 的解旋转运动对心肌舒张功能异常的分级具有一定辅助判 定作用。STI技术通过区块匹配法和自相关搜索法在连续帧 中追踪每个斑点标记并计算出运动轨迹,定量显示心肌运动 速度、位移和旋转角度,从而反映心肌组织实时运动和变形。 Notomi等 应用STI选取心底短轴和心尖短轴测量了包括 冠心病、主动脉病变、心肌病等在内的15例患者的左室扭转 运动,并与MR[对比,发现STI测量的左室扭转、解旋与MRI 有高度的相关性。该技术无角度依赖性,不受声束方向和 组织运动夹角的影响,可较准确测量心室扭转角度、应变和 应变率,是一项可以快速、无创性评价左心室收缩舒张的临 床新技术。现已有报道应用4D—STI技术对心室扭转进行 time three—dimensional echoeardiography,RT~3DE)采用全 容积成像模式进行在线容积定量分析,自动内膜勾划及手工 调整后,即可得出EDV、ESV、LVEF等指标,具有较二维超 声测量更高的准确性,并从三维甚至四维空间真实展现心脏 的结构和功能。大量试验证明 ,运用该技术测量的容积 和心功能指标与磁共振所测的结果相关性良好。尤其随着 VVI、STI等一些新技术的使用及三维超声空间分辨力、时间 分辨力的不断提高,将为超声对心功能的评价掀开崭新的 一页。 3.5速度波强对左心室收缩舒张功能的评价速度波强 (wave intensity,wi)是由Paker等 1990年提出的无创评 价心血管功能的血液动力学新技术。wI是指在动脉系统任 意点的压力变化(dP/dt)与速度变化(dU/dt)的乘积,即:wI =(dWdt)(dU/dt)。当左室收缩时,产生一个波在循环系 统内传播,虽然该波的特点是由左室功能状态决定的,但当 它离开左室在脉管内传播时,定会受到血管的影响和调整, 所以对于人体而言,心脏和血管是一个有机的整体。目前日 本ALOKA公司ProSound cd0彩色多普勒超声诊断仪可十分 便捷地将体现心脏、血管功能状态及其相互作用的众多信息 以曲线的形式记录下来。该曲线即标准的WI曲线由W1、 NA、W23部分组成,其中W1为第一峰,发生在收缩早期(紧 随等容收缩期),可反映心室的收缩功能。W2为第二峰,出 现在收缩末期。由于左室舒张早期的驰张是一个主动过程, 所以左室收缩末期积聚的能量直接影响着其在舒张早期甚 至舒张中晚期的功能状态,故可推断W2与左室舒张功能有 关。2003年Ohte等 对66名冠心病患者进行了研究,发 现在人体中,W1与左心室+dp/dtmax呈明显正相关;W2与 左心室心肌松弛时间常数显著负相关。WI对心功能的评价 尚处于探索阶段,虽然尚存在一些不足,如要求受检者状态 相对恒定,WI测值范围较大造成不同功能状态问数值有一 定交叉等,但该技术的出现把对心功能的评价延伸到了外周 血管水平,能够更加真实地呈现心功能在机体的最终表现, 开创了超声评价心功能的新视野。 4 Toi指数对左心室整体功能的评价 超声心动图评价左心室收缩、舒张功能的指标较多,但 尚无评价左心室整体功能的参数。Tei指数是近几年来出现 的一种简单可靠的定量综合评价心脏收缩和舒张功能的新 指标 。它不受心脏几何形态、心率、二维图像质量及角度 的影响,具有较好的可靠性和重复性。Tel指数=(ICT+ 2010年5月第21卷第5期Med J Chin PAPF,Vo1.21。No.5,May,2010 439 IRT)/ET。ICT为等容收缩时间,IRT为等容舒张时间,ET 为射血时间 14]。心脏收缩功能障碍时ICT延长、ET缩短; 舒张功能不全时IRT延长、ET缩短,均可引起Tei指数的增 加。研究结果显示,正常人的Tei指数的正常值参考范围为 0.36~0.39 l 。ular Filling in Patients With Hypertens ive Left Ventricualr Hyper- trophy and Preserved Ejection Fraction:Evaluationg of Left Ven— tricualr Torsional Dynamics Using Velocity Vector Imaging[J].J Am Soc Echocardiogr,2007,20(5):571. 尹燕和孙纬善 通过对47例原发性高血 [8] Notomi Y,Lysyansky P,Shiota T,et a1.Measurement of ventrie- ular torsion by two~dimensional ultrasound speckle tracking ima- 压病患者的研究证实,Tei指数能够简单、准确、敏感地评价 左心室整体功能,是评价心脏功能的综合性指标,不同于以 上任何一种方法,具有重要临床价值。 随着临床上的需求及技术的不断进步,作为最常用、最 简便、无创的评价心功能的方法,超声心动图将长期发挥着 不可替代的作用。 【参考文献】 [1] 谭瑶,吴棘.超声评价高血压不同左室构型与心功能关系 ging[J].J Am Coll Cardiol,2005,45(12):2034—2041. 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