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超声心动图右心功能研究进展
作者:富华颖[1] 李广平[1] 
单位:天津医科大学第二医院[1]  
文章号:W113359  
2016-6-23 22:27:11    
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心力衰竭(心衰)是一种常见而复杂的进行性临床综合征,发病率和死亡率很高。运动耐力下降是心衰患者的主要症状,因此医师可以依据患者的日常活动情况及患者的症状,对患者的心功能进行评估。纽约心脏协会分级(NYHA)虽然不完美,但一直被用于的心力衰竭患者分级,这种分级方法提供了重要的预后信息。许多研究表明,所测量的心脏功能指标和疾病所产生的症状之间相关性很低。心衰患者的症状与静息状态下血流动力学状况不能相匹配。

心力衰竭(心衰)是一种常见而复杂的进行性临床综合征,发病率和死亡率很高。运动耐力下降是心衰患者的主要症状,因此医师可以依据患者的日常活动情况及患者的症状,对患者的心功能进行评估。纽约心脏协会分级(NYHA)虽然不完美,但一直被用于的心力衰竭患者分级,这种分级方法提供了重要的预后信息。许多研究表明,所测量的心脏功能指标和疾病所产生的症状之间相关性很低。心衰患者的症状与静息状态下血流动力学状况不能相匹配。具有非常低的左室射血分数(LVEF)患者可能无症状,而LVEF正常的患者可能有严重的心功能不全症状。LVEF和功能损害程度之间的明显不一致的原因尚未完全阐明,但可以部分由心室扩张、瓣膜反流、心包限制、心律失常和左心房或右心室功能异常解释。

近年来,RV功能已被发现是心衰和肺动脉高压(PH)的有力的预后因素,但是因为右心室的几何形态复杂、与左心室(LV)相互作用关系、右心室对容量负荷和肺动脉压力的改变非常敏感、以及对右心衰竭的机制了解有限等原因,使得右心功能评估成为很大挑战。超声心动图是用于评价右室大小和功能的首选影像学方法;然而尚没有一个被广泛接受和普遍适用的评价右心室功能的指标。

1. 右心室的解剖和病理生理

RV具有特征的三维解剖结构,被LV包绕,额面呈三角形、横切面呈新月形,由3部分组成,即“流入道”包括瓣膜、腱索和乳头肌、“心尖小梁部”和壁光滑的“流出道”(漏斗或圆锥),共同促进右心室整体收缩(图1)。

1. RV三维解剖结构

二维超声不可能做到在同一个二维切面显示所有的三个部分。另外,RV位于胸骨后,左室心尖部前。这样的位置阻碍了对RV的充分的评估,包括完整的三维数据的采集和影响图像质量。RVLV有更明显的小梁结构,从而降低了勾画心内膜轮廓的准确性,从而使RV定量分析计算的准确度和可重复性减低。RV壁很薄(RV质量约左心室质量的六分之一),意味着检测非肥厚的右心室心肌特征需要更高的空间分辨率。有三个机制促进右室的泵功能:1长轴方向的缩短:三尖瓣环向心尖运动;2右心室游离壁向内的运动;3 LV收缩牵拉右心室游离壁向室间隔运动时,同时室间隔(IVS)膨向右心室侧。为了实现对RV收缩功能和构成综合评价,成像方式应该能够评估这三个组成部分。

尽管RVLV有显著的胚胎学、形态学和生理学的差异,RVLV功能存在着密切的关系。值得注意的是,在RV内产生的压力大约三分之一是由LV收缩决定,所以影像学检查方法应提供关于LV功能状态的准确信息,室间隔的运动和心室间同步性。另外有一些数据表明,RV与左心室(LV)心肌有本质不同,RV在等容收缩期圆周方向的缩短由心外膜纤维控制,射血期纵向收缩由心内膜下纤维控制。右室流出道(RVOT)有浅环肌纤维,使右室流出道收缩期径向收缩。右室收缩开始于流入道部位的短暂收缩结束于RVOT持续时间较长的收缩。因为在RVOT部位的右室射血发生在流入道收缩后的2550 ms,使得右室收缩整体呈蠕动样心室运动。

2. 肺高压与右心室功能

正常人右冠状动脉在收缩期和舒张期均处于充盈状态,因为右心室收缩压较低,当右室压力负荷过重时,主动脉收缩压与右心室收缩压差减小(收缩灌注压差),减少收缩期右冠状动脉血流。主动脉与右心室舒张压差(舒张充盈压)同样减小,右冠脉血流舒张期减少。当右冠脉灌注压低于50mmHg时,右室收缩功能减低。 

3. 显示右心室的超声标准切面:

综合评价RV右心室的不同部分有六个标准化的二维切面(图2)。根据临床情况和诊断任务可能需要额外的非标准切面以准确评估特殊的感兴趣区域。不同切面中获得的RV的结构和功能参数有差异的病例,医生应该考虑和整合超声心动图中所有信息进行RV整体评估。三维超声没有2DE的局限性、允许在一个RV的数据中评估RV所有三个结构(流入、流出和心尖)的几何信息,容积和功能而不需要进行RV腔形状的几何假设。

2. 右心室的超声标准切面

4. 定性评估:

RV的定性评估包括评估右室的形状、位置和IVS的运动、目测RV的大小(与LV比较)和室壁运动异常评价。正常右心室在负荷过重状态下因室间隔变平新月形状发生改变LV呈字母“D”的形状,如果室间隔受压变平仅出现在舒张期提示右室容量负荷过重,室间隔变平持续到收缩期提示右室压力负荷过重。在疾病的晚期阶段,RV形状的改变可能持续整个心动周期。建议偏心指数(EI)作为LV的形状变化的定量评估指标。正常人偏心指数为1提示在收缩期和舒张期左心室横截面为圆形。舒张末期EI高于1高度提示RV容量负荷过重和收缩末期或整个心动周期大于1提示RV压力负荷过重。RV的大小的视觉评估可以使用在心尖四腔心切面近似正常的RV的面积不应超过左室的2/3。值得注意的是,这种假设在左室扩张的患者可能会被误导。

右心室壁的结构和运动的评价在临床上很重要,因为一些病理状态以是RV局部收缩呈现的特殊状态为特征的。RV局灶性运动障碍或室壁瘤是致心律失常性右室心肌病的重要诊断标准(图3)。右心室压力负荷过重,右室心尖部运动正常或运动过度,右室游离壁其余部分运动低下或消失(McConnell 征)是急性肺栓塞的典型表现. 右心室壁运动异常也可见于右室心肌梗死、慢性肺动脉高压和先天性心脏病。然而,只凭视觉进行超声心动图评估的基础上识别壁运动异常,可能是不准确的。

3.致心律失常性右室心肌病

5定量评价:

5.1右心室大小

应用二维超声评估右心室大小依赖于舒张末期不同超声切面获得的几个内径。目前的指南说明了如何进行建议使用的RV线性内径和面积测量,右室流出道远端直径测量可重复性最好。尽管RV直径是很容易测量和快速获得,但轻微的旋转或倾斜探头可能使RV直径测值发生显著变化,应该在推荐的标准切面下进行测量。RV面积在舒张末期和收缩末期手动描画右心室心内膜边界得到。确保包括心尖部和游离壁的整个RV在收缩期和舒张期均包括在成像区域中是非常重要的。描画RV面积时,肌小梁必须包络在右心室腔内。RV二维线性和面积正常值列于表1

1.右心室及常规切面正常值

引自Surkova E, Peluso D, Kasprzak JD, Badano LP. Use of novel echocardiographic techniques to assess right ventricular geometry and function. Kardiol Pol. 2016;74(6):507-22. doi: 10.5603/KP.a2016.0041. Epub 2016 Apr 4.

缺乏精确地解剖标记定义右心室标准切面引起右心室大小的低估或高估。需要注意获得真实的右心室,心尖四腔心切面左心室要心尖位于扫描扇角中央,此时展示最大右心室基底段内径避免短视。当右室游离壁显示不清时右心室测量准确性欠佳。调整增益一伙的更好的成像质量。一些病理状态常常出现右心室扩张,此时二维超声评价右室欠准确,在特殊疾病下有些RV的内径的测量具有特殊重要性,如近端右室流出道直径诊断致心律失常性右室心肌病和远端RVOT内径是心内存在分流时计算Qp/Qs所需。

除了线性和面积测量,右室壁厚度是评估RV形态另一个2DE常规测量的参数,在右心室压力超负荷、双心室肥厚性心肌病和贮积病的患者中尤为重要。推荐舒张期,厚度测量使用Zoom模式的缩放图像,在剑突下四腔观测量三尖瓣下区域的右心室游离壁,其重复性较高。使用标准二维经胸超声心动图时RV的某些部分,如流出道(对右室的容积贡献高达25-30%)的功能可能被忽略。经食管超声心动图(TEE)食道中部流入道和流出道切面可以评估右室流出道,具有更高的精度。非心脏手术围手术期和术中TEE是对右心功能的连续监测必不可少的设置。除了标准TEE切面,推荐5个经胃切面获得额外的右室流入道、游离壁和流出道和右心瓣膜的信息。目前指南28切面综合TEE检查包含这些切面以优化RV视图。

2DE不同,三维超声心动图(3DE)可获得多平面成像和来自于一个单心动周期或连续多心动周期窄角以更高时间和空间分辨率拟合在一起全容积数据。三维超声心动图的数据可以使用专用软件包分析获得RV心内膜表面图像和右室容积的测量分析。3DE无论成人和儿童右室容积测量与心脏核磁成像和心导管检查密中体积热稀释法测量相关(但略有低估)。最近已有基于健康志愿者的大型队列研究的包括年龄、体重和性别特异性3DE RV容积和EF正常参考值。最近腔室量化指南首次建议3D分析右心室,指定RV舒张末期容积为男性87 ml/m2,女性74 ml/m2,和RV收缩末期容积男性44 ml/m2和女性36 ml/m2作为正常上限值(Table 3)。然而,三维超声有特定的局限性:RV的容积分析高度依赖于图像的质量,尤其是在冠状切面心内膜面的识别由现有的软件包识别。最近实施RV容量的分析的新方法,消除从3D数据集提取冠状切面的需要。不同的RV的大小和功能大的患者队列研究中被证明是快速和高度可重复的,其结果与CMR很好的相关性。该技术的其他局限性包括, RV前壁不能包络,右室严重扩张不完全显示,需要稳定的心律和患者配合。然而,与其他现代影像学检查技术比较三维超声具有独特的优势,包括其便携、无辐射、适于植入了起搏器和除颤器病人检查,使3DE成为评估RV最通用的和重要的技术之一。

5.2右心室功能

5.2.1右心室收缩功能

RV EF是在疾病状态下心血管疾病的发病率和死亡率的独立预测因子,由于欠准确不推荐使用2DE评估RV EF 。在缺乏应用常规超声心动图单一可靠测量右心室收缩功能的方法的情况下,一些替代的超声参数(RV面积变化分数,三尖瓣环收缩期位移,组织多普勒成像(TDI)三尖瓣侧环S波峰值速度,和右心室心肌做功指数)已经推荐在临床应用。值得强调的是只有RV EF提供真实的整体的RV泵功能评估,三维超声技术仍然是能够从收缩末期和舒张末期容积测量的一个可靠的RV EF计算唯一的超声技术。最近的研究证实,3DE测量RV EF准确,重复性高,在成人和儿童与CMR均有很好的相关性。最近的荟萃分析目的是探讨不同成像方式测量RV EF的准确性(2DE3DE、放射性核素心室造影、计算机断层扫描(CT)、门控单光子发射CT,和侵入性心脏造影),RV EF使用CMR作为参考方法,三维超声技术已被证明是最可靠的方法,仅高估了RV EF 1.16%。重要的是由于RV的总体构架使得RV EFRV负荷特别敏感不能作为右心室容量-或压力负荷过重患者的RV心肌收缩力的可靠参数。最近已有大样本健康志愿者中3DE RV EF参考值。目前的指南建议在三维平台和一定经验技术的实验室,3DE衍生的RV EF应作为量化RV收缩功能异常所选择的方法,以< 45%作为异常切点值。

右室流出道缩短分数:二维切面下胸骨旁主动脉根部大动脉短轴观获得右室流出道内径和右室流出道缩短分数(fractional shortening (RVOT-FS)),M型记录RVOT,测量舒张末期(R波顶点)和收缩末期(T波末)内径。RVOT-FS计算使用Lindqvist等人的方法,在相同的M型图像中,测量舒张期与收缩RVOT内径差值与舒张期RVOT内径百分比。

有学者应用组织多普勒肺动脉瓣环速度作为新的评价右室流出道功能的新指标。

5.2.2右心室舒张功能

虽然右室舒张功能的评价是常规超声检查很少考虑的一部分,但可以提供有价值的诊断信息。急性右心室压力超负荷时,右心室舒张功能不受影响,而慢性RV压力超负荷影响RV舒张功能,导致长期舒张松弛时间延长和增加右心室舒张僵硬度增加。右室舒张功能的评估包括取样容积放置在三尖瓣瓣尖采集RV流入道脉冲多普勒、在右室游离壁侧三尖瓣环TDI速度测量、右心房的评价、下腔静脉及肝静脉的大小和功能。虽然三尖瓣E/E´比值依赖于前负荷,但仍然是评价肺动脉高压患者的RV舒张功能障碍和RV充盈压的很好指标;E/E´> 6检出右心房压力大于10mmHg的敏感性为79%,特异性为73%。建议使用以下的RV舒张功能障碍分级:三尖瓣E/A0.8提示松弛受损;三尖瓣E/A 0.82.1并且E/E´> 6或肝静脉舒张期血流优势提示充盈假性正常化;三尖瓣E/A2.1并且减速时间<120 ms提示限制性充盈障碍。关于RV舒张功能障碍对患者预后影响的数据较少。有研究结果表明,存在左心衰竭和异常充盈表现的RV舒张功能不全的患者出现不稳定型心绞痛和由于心衰恶化而再入院的风险增加。

5.2.3右心室机械功能

心肌应变显像是用来评价右室心肌机械功能相对较新的超声技术。RV应变在肺动脉高压、心力衰竭和应用左心室辅助装置、先天性心脏病、贮积病和心肌病合并恶性室性心律失常患者中均显现出临床与预后价值。组织多普勒和二维斑点追踪技术衍生的RV纵向应变中度相关,但两种技术在区分生理和病理状态都足够可行和精确。虽然TDI应变评价RV功能不依赖于特定的几何假设,但存在一系列的问题,包括多普勒技术角度依赖性、大的收缩期纵向和横向偏移的薄壁心肌、需要高帧频和容易出现应变曲线漂移、年龄和心率会显著影响TDI应变和应变率测量的精度与可重复性。二维斑点追踪是非角度依赖技术,但比TDI更依赖于图像质量。二者均局限于心尖四腔心切面,仅能评估RV纵向应变。最新的腔室量化指南右室游离壁纵向应变异常的阈值为低-20%。在最近的对116名没有心肺疾病和/或危险因素受试者的前瞻性研究,右心室游离壁纵向收缩应变值为-26±4%,与纳入10项研究共486名健康人的荟萃分析得到的-27± 2% 结果一致。

RV节段纵向应变正常值很有必要,因为局部应变减低值的信息可能在特定的RV病理诊断中发挥重要的作用,如致心律失常性右室心肌病。除了参考值的缺乏,二维斑点追踪技术测量RV纵向应变的主要局限性包括右室侧壁过度运动使斑点缺失、测量者之间存在差异并且应变测量和参数报告缺乏标准。3DE的发展可以评价RV各方向机械功能(纵向、环向、面积应变、结合纵向和周向的缩短),类似于CMR,有良好的观察者内和观察者间的可重复性。局部应变与RV EF相关,是一个强有力的死亡预测因素。

5.2.4右心室同步性

除了RV局部收缩功能和心肌机械功能,应变和应变率还可用于评估RV不同步。应变和应变率可以作为一个新的有前途的方法,评价不同的心脏病患者的右心室功能不全。在肺动脉高压者显示左右心室间和右心室内不同步,RV不同步指标与RV功能障碍程度、肺动脉压力和不良RV重构呈强相关。由于RV复杂几何形状,唯一可行的不同步评估是通过TDI或二维斑点追踪技术测量计算室间隔 -右室游离壁延迟时间。一项队列研究提出右心室不同步的切点值为18ms

 小结

右心室解剖结构特殊,系统的分析右心室结构功能难度较大,新的超声心动图技术可能给临床提供更多更详细的右心室结构和功能方面的数据。

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作者简介
富华颖
单位:天津医科大学第二医院
简介:医学博士,硕士研究生导师,副主任医师,曾在美国留学进修。天津心脏病学研究所心血管超声及影像学研究室副
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