超声评价右心功能的优势与挑战

   右心是整个循环系统的重要组成部分,先天性心脏病、心脏瓣膜病、冠状动脉粥样硬化性心脏病、肺动脉高压及心力衰竭患者合并右心功能障碍时,死亡率明显增加,其对预后的影响更是独立于左心功能之外的[1-3]。因此,右心功能的评价对于患者病情评估、治疗策略确定,以及预后判断等具有重要价值。

心脏磁共振扫描(cardiac magnetic resonance,CMR)、心导管检查以及放射性核素显像等技术都可用于评价右心功能,但因费用昂贵、有创伤性等缺点无法广泛应用于临床。相反地,超声心动图无创伤、无辐射、方便、操作相对简单、检查费用较低,是评价心脏功能的常用技术。

一、右心室的解剖及生理特征

右心室和左心室在结构和功能上存在较大差异。右心室位于胸骨后,使得超声观察右心室时的声窗受到影响。右心室的几何构型复杂,呈U型包绕于左心室前面。这种复杂的构型难以进行标准几何模型的假设,因此极大地限制了二维超声心动图在右心室容积和功能评估方面的应用。在解剖上,右心室可分为流入道、心尖部、流出道(漏斗部)三个部分。与左心室心肌的三层结构不同,右心室的心肌呈两层,内层心肌为主要的心肌,呈长轴方向排列,外层心肌较薄,呈环状排列,因此右心室的收缩主要是长轴方向的运动。右心室壁较薄,心肌组织较少,因此右心室壁顺应性好,对容量负荷的承受力较好,而对压力负荷的承受力较差,右心室功能受容量负荷影响小,而受压力负荷影响大。由于肺循环为低压和低阻力系统,右心室的压力负荷较轻,但随着肺动脉压力的升高,右心室的压力负荷也增加[4]

二、超声心动图评价右心形态及功能

超声可通过胸骨旁、心尖部、剑突下等声窗位置对右心进行扫描。扫描的超声切面包括胸骨左缘长轴切面、胸骨左缘短轴切面、胸骨左缘右心室流入道长轴切面、心尖四腔心切面、心尖五腔心切面及剑突下四腔心切面等。由于任何一个超声切面都无法同时观察到右心室的全部结构,因此在对右心形态及功能进行评价时要注意联合应用多个切面进行观察并综合评估。

超声对右心的评估主要包括下面几个方面:右心室有无扩大,右心室有无肥厚、右心室功能是否受损,右房压及肺动脉压的评估。

(一) 右心室大小形态的评估

右心室增大多见于长期容量或压力负荷过重。由于右心室的几何构型复杂、定量评估困难,目前临床上多采用右心室的面积、内径等指标与左心室对比来作出定性评价。在心尖四腔心切面,可分别测量右心室的舒张末期面积以及长径和短径,正常人的右心室舒张末期面积应小于其左室舒张末期面积的2/3。若右心室舒张末期面积大于其左室舒张末期面积的2/3但仍小于其左室舒张末期面积,则为轻度扩大;若右心室舒张末期面积等于其左室舒张末期面积,则为中度扩大;若右心室舒张末期面积大于其左室舒张末期面积,则为中度扩大。研究发现,经体表面积校正后的右心室舒张末期内径是慢性阻塞性肺病患者死亡的预测因素[5],而右心室与左室舒张末期内径之比是急性肺栓塞患者不良临床事件的预测因素[3]。值得注意的是,在容量或压力负荷增加的情况下,右心室内径与右心室舒张末期容积的相关性降低[6]

右心室肥厚多见于肺动脉高压,右心室流出道梗阻或肺动脉瓣狭窄等引起右心室压力负荷增加的情况。此外,也可见于肥厚型心肌病和浸润性心肌病。右心室游离壁的厚度超过5mm即为右心室肥厚。右心室壁的厚度可采用二维或M-型超声心动图的方法于舒张期进行测量,测量的切面可选择剑突下四腔心切面,胸骨左缘长轴切面及心尖切面。研究表明经剑突下四腔心切面所测量得到的右心室壁厚度,其重复性和与右心室收缩压的相关性较好[7]。但在合并心包增厚时,超声测量右心室壁的厚度则会遇到困难。此外,目前尚缺乏右心室壁厚度与预后的相关研究证据。

(二) 右心室收缩功能的评估

1.右心室面积变化百分比(fractional area change,FAC)

FAC反映了舒张末期到收缩末期右心室面积变化的百分比,是用于评价右心室整体收缩功能的指标,已被证实与CMR测量的右心室射血分数具有良好的相关性[6, 8]。其测量方法如下:在心尖四腔心切面描记右心室心内膜的边界,测定右心室舒张末期面积(end-diastolic area,EDA)和收缩末期面积(end-systolic area,ESA),通过公式:FAC=(EDA-ESA)/EDA*100%可计算出FAC(图1)。FAC<35%提示右心室收缩功能降低。研究发现,在心肌梗死患者中,FAC可作为心力衰竭、猝死、中风以及死亡风险的独立预测因子[9]。测量该指标时必须注意在收缩期和舒张期显示完整的右心室,右心室心尖部的肌小梁对心内膜描记有一定影响,另外检查者的经验也会影响到测量的准确性,因此该指标的重复性较差。

2.三尖瓣环收缩期位移(tricuspid annular plane systolic excursion,TAPSE)

TAPSE代表了三尖瓣侧瓣环在长轴方向收缩期向心尖部运动的幅度,反映右心室长轴方向的整体收缩功能。最早的验证性研究证实[10],TAPSE与放射性核素显像的测值相关性良好,目前已有超过40个研究在2000多名正常个体中验证了TAPSE的效用。TAPSE的测量方法为:取心尖四腔心切面,将M-型超声取样线置于三尖瓣侧瓣环与右心室游离壁交界处,获取三尖瓣环运动的M-型曲线,曲线上三尖瓣环舒张末期至收缩末期的纵向位移即为TAPSE(图2)。TASPE<16mm提示右心室收缩功能降低,在心力衰竭和心肌梗死等疾病中对预后的预测价值较高。TAPSE测量方法简便,对仪器和二维图像质量的要求不高,重复性较好。但该指标是用单一节段的运动信息来代表右心室整个三维立体结构的功能,此外还受左心功能及心室负荷的影响,有一定的角度依赖性。

3.组织多普勒成像(tissue Doppler imaging,TDI)

TDI是一种应用多普勒效应显示心肌运动的技术。该技术通过滤除血流产生的高频低振幅信号,保留心肌组织运动的低频高振幅信号,以不同模式来显示心肌各节段在整个心动周期中的运动信息。

(1)三尖瓣环收缩期峰值速度(tricuspid annular peak systolic velocity, S’)

三尖瓣环收缩期峰值速度用于评价右心室的局部收缩功能。测量时取心尖四腔心切面,将脉冲多普勒取样容积置于三尖瓣侧瓣环处,所得频谱图上的收缩期S波的峰值速度即为S’(图3)。S’<10cm/s提示右心室收缩功能降低。多项验证性研究证明三尖瓣环收缩期峰值速度与放射性核素显像及CMR测定的右心室射血分数相关性良好[11]。提示三尖瓣环收缩期峰值速度<11.5cm/s能预测右心室收缩功能不全(放射性核素心室造影获得的右心室射血分数<45%),其敏感性为90%,特异性为85%。Dokainkish H等也在研究中发现,三尖瓣环收缩期峰值速度(9cm/s)是心力衰竭病人心源性死亡或心力衰竭再入院的独立预测因子[12]。采用彩色编码的TDI图像通过软件进行离线分析后也可获得三尖瓣环收缩期峰值速度,但由于这样得到的是平均速度,因此测值较脉冲多普勒测值低一些。TDI方法简便易行,可靠性和重复性较好,但具有角度依赖性,且不适用于右心室心肌梗死、肺栓塞等存在右心室室壁节段性运动异常的患者。

(2)右心室等容收缩期心肌加速度(isovolumic acceleration,IVA)

IVA是反映右心室整体收缩功能的指标。在三尖瓣侧瓣环的TDI频谱图上测定等容收缩期峰值速度(isovolumic velocity,IVV)和达到该峰值速度的时间(acceleration time,AT),二者的比值(IVV/AT)则为IVA。IVA<2.2/s2提示右心室收缩功能受损。该指标与MRI测定的右心室射血分数具有良好的相关性,IVA>1.1/s2预测CMR测定的右心室射血分数>45%,其敏感性和特异性均为90%[13]。IVA不受心脏前后负荷影响。在麻醉情况下,不论是经胸超声心动图还是经食管超声心动图测定的IVA均是最稳定的TDI指标[14]。在睡眠呼吸暂停综合征、二尖瓣狭窄、法洛四联症矫治术后合并肺动脉反流等影响右心功能疾病患者,IVA的测值与病情严重程度密切相关[15-18]。但该指标受心率和年龄影响较明显,其重复性尚需进一步研究验证。

(3)右心室心肌做功指数(myocardial performance index,MPI)

MPI是反映右心室整体功能(包括收缩功能和舒张功能)的参数。右心室MPI定义为右心室等容舒张期(isovolumic relaxation time,IVRT)与右心室等容收缩期(isovolumic contraction time,IVCT)之和与右心室射血时间(ejection time,ET)的比值:MPI=(IVRT + IVCT)/ET。MPI可通过TDI和血流频谱多普勒两种方法测定,但血流频谱多普勒方法至少需要2个心动周期来测定相关指标,受心率影响大,而TDI方法可在同一心动周期内测定所有相关指标,避免了心率的影响(图4)。两种方法所得的MPI测值呈中度相关,二者的正常值范围不同。TDI测定的MPI>0.55,频谱多普勒测定的MP1>0.40提示右心室功能障碍。研究发现右心室MPI与放射性核素现象测得的右心室射血分数高度相关[19],与心导管所测的右心室射血分数、右心搏出量、中心静脉压和混合静脉血氧饱和度等指标的相关性也较好[20, 21]。肺动脉高压患者与正常对照相比,其右心室MPI明显增大,且在肺动脉高压患者中,右心室MPI与右心功能障碍的临床症状密切相关[22]。肺动脉高压患者经治疗后右心功能改善,其右心室MPI也较治疗前显著降低[23]。该参数测量简便、重复性好,不受右心室几何形态和三尖瓣反流的影响。但该参数反映的是右心室的整体功能,不能区分收缩功能异常和舒张功能异常。

4.应变及应变率(strain/strain rate,S/SR)

S/SR是近年发展的一种评估心肌功能的新技术,能够无创、定量地评价心肌整体或局部功能。应变反映了张力作用下心肌发生变形的能力,应变率指单位时间内的应变,反映心肌发生变形的速度。S/SR可通过TDI或二维斑点追踪成像技术获得。TDI有角度依赖性,主要用于检测心肌的纵向应变。二维斑点追踪成像不受声束方向与室壁运动方向夹角的影响,可对整体心室应变(包括纵向应变、径向应变、圆周应变及旋转)进行评价。S/SR能够在一定程度上预测肺动脉高压患者的生存率。纵向S<12.5%、介于12.5%至20%之间、>20%的肺动脉高压患者进行比较时,各组间的生存率均具有统计学差异[24],S越低者越差。右心室游离壁的S与CMR所测的右心室射血分数、右心室收缩期末期容积和6分钟步行距离的相关性较好,右心室游离壁的S可以作为右心室收缩和舒张功能的独立预测因子[25]。但目前尚缺乏右心室S/SR的正常值范围。

5.实时三维超声心动图(real-time 3-dimensional echocardiography,RT-3DE)

RT-3DE根据心脏的实际形状,无需几何假设,利用计算机技术可实时、全面地观察心脏的立体解剖结构,可对右心室容积和右心室质量进行定量分析。有研究标明,采用RT-3DE测量右心室质量优于二维超声心动图,RT-3DE测量的右心室质量、容积及射血分数等指标与CMR具有较高的相关性[23, 26]。来自几项小型研究和一项大型研究的数据显示右心室舒张末期指数的上限为89ml/m2,右心室收缩末期指数的上限为45ml/m2,女性右心室容积测值较男性低10-15%,右心室射血分数的参考值为44%。

(三) 右房压的评估

由于右房压与中心静脉压密切相关,所以常通过下腔静脉宽度以及呼吸时下腔静脉内径的变化来评估右房压力。下腔静脉内径应于呼气末,在剑突下切面肝静脉入口近端、距下腔静脉-右房入口0.5-3.0cm处进行测量。下腔静脉内径<21mm且下腔静脉吸气时内径塌陷>50%,提示右房压力为3mmHg(0~5mmHg);下腔静脉内径>21mm且内径塌陷<50%,提示右房压力为15mmHg(10~20mmHg);下腔静脉内径>21mm且内径塌陷>50%或下腔静脉内径<21mm且内径塌陷<50%,提示右房压力为8mmHg(5~10mmHg)。此方法在右房压增高或降低时较可靠,但在右房压正常的情况下不太可靠[27]。另外,此方法不适用年轻运动员和呼吸机治疗患者中评价右房压。除了上述方法以外,还可通过观察肝静脉血流、右房大小,房间隔有无左偏等征象来帮助综合判断右房压。

(四) 肺动脉收缩压的评估

无右室流出道梗阻时,肺动脉收缩压与右心室收缩压相等。因此可以通过多普勒超声心动图测量三尖瓣反流的峰值速度,运用简化的伯努力方程计算右房室之间的压力阶差,结合右房压力即可较可靠地估测右室收缩压(肺动脉收缩压)。具体计算方法如下:右室收缩压(肺动脉收缩压)=4V2+右房压。其中V为三尖瓣反流的速度,测量时需保证三尖瓣反流束与超声声束平行,若三尖瓣反流束与超声声束不平行则可能低估肺动脉压。超声测量肺动脉收缩压的正常值为35-36mmHg(三尖瓣反流的峰值速度≤2.8-2.9m/s,假设右房压介于3-5mmHg之间)[28]。但这一测值会随年龄和体表面积的增加而增大[29],因此当测值为正常值上限时要注意考虑这些因素的影响。该方法自1984年创立以来已通过一些研究的验证,但进一步的研究对该方法在肺动脉收缩压增高情况下的评估准确性有所质疑[30]。此外,在合并重度三尖瓣反流的患者,由于右房室之间的压力阶差消失早,导致三尖瓣反流频谱被“截断”,此时采用简化伯努力方程评估肺动脉收缩压会低估肺动脉收缩压。


参考文献

[1].Matthews JC, Dardas TF, Dorsch MP, et al. Right-sided heart failure: diagnosis and treatment strategies. Curr Treat Options Cardiovasc Med 2008,10(4)329-341.

[2].Simonneau G, Robbins IM, Beghetti M, et al. Updated clinical classification of pulmonary hypertension. J Am Coll Cardiol 2009,54(1 Suppl)S43-S54.

[3]. Fremont B, Pacouret G, Jacobi D, et al. Prognostic value of echocardiographic right/left ventricular end-diastolic diameter ratio in patients with acute pulmonary embolism: results from a monocenter registry of 1,416 patients. Chest 2008,133(2)358-362.

[4] Haddad F, Hunt SA, Rosenthal DN,et al . Right ventricular function in cardiovascular disease, part I: Anatomy, physiology, aging, and functional assessment of the right ventricle. Circulation 2008,117(11)1436-1448.

[5].Burgess MI, Mogulkoc N, Bright-Thomas RJ, et al. Comparison of echocardiographic markers of right ventricular function in determining prognosis in chronic pulmonary disease. J Am Soc Echocardiogr 2002,15(6)633-639.

[6]. Lai WW, Gauvreau K, Rivera ES, et al, Geva T. Accuracy of guideline recommendations for two-dimensional quantification of the right ventricle by echocardiography. Int J Cardiovasc Imaging 2008,24(7)691-698.

[7]. Lang RM, Bierig M, Devereux RB, et al. Recommendations for chamber quantification: a report from the American Society of Echocardiography´s Guidelines and Standards Committee and the Chamber Quantification Writing Group, developed in conjunction with the European Association of Echocardiography, a branch of the European Society of Cardiology. J Am Soc Echocardiogr 2005,18(12)1440-1463.

[8]. Anavekar NS, Gerson D, Skali H, et al. Two-dimensional assessment of right ventricular function: an echocardiographic-MRI correlative study. Echocardiography 2007,24(5)452-456.

[9].Anavekar NS, Skali H, Bourgoun M,et al. Usefulness of right ventricular fractional area change to predict death, heart failure, and stroke following myocardial infarction (from the VALIANT ECHO Study). Am J Cardiol 2008,101(5)607-612.

[10]. Kaul S, Tei C, Hopkins JM, et al. Assessment of right ventricular function using two-dimensional echocardiography. Am Heart J 1984,107(3)526-531.

[11]. Wang J, Prakasa K, Bomma C, et al. Comparison of novel echocardiographic parameters of right ventricular function with ejection fraction by cardiac magnetic resonance. J Am Soc Echocardiogr 2007,20(9)1058-1064.

[12]. Dokainish H, Sengupta R, Patel R, et al. Usefulness of right ventricular tissue Doppler imaging to predict outcome in left ventricular heart failure independent of left ventricular diastolic function. Am J Cardiol 2007,99(7)961-965.

[13]. Jurcut R, Giusca S, La GA, et al. The echocardiographic assessment of the right ventricle: what to do in 2010? Eur J Echocardiogr 2010,11(2)81-96.

[14]. Tousignant CP, Bowry R, Levesque S, et al. Regional differences in color tissue Doppler-derived measures of longitudinal right ventricular function using transesophageal and transthoracic echocardiography. J Cardiothorac Vasc Anesth 2008,22(3)400-405.

[15]. Sade LE, Ozin B, Ulus T, et al. Right ventricular contractile reserve in mitral stenosis: implications on hemodynamic burden and clinical outcome. Int J Cardiol 2009,135(2)193-201.

[16]. Toyono M, Harada K, Tamura M, et al. Myocardial acceleration during isovolumic contraction as a new index of right ventricular contractile function and its relation to pulmonary regurgitation in patients after repair of tetralogy of Fallot. J Am Soc Echocardiogr 2004,17(4)332-337.

[17].Tugcu A, Guzel D, Yildirimturk O, et al. Evaluation of right ventricular systolic and diastolic function in patients with newly diagnosed obstructive sleep apnea syndrome without hypertension. Cardiology 2009,113(3)184-192.

[18]. Tayyareci Y, Nisanci Y, Umman B, et al. Early detection of right ventricular systolic dysfunction by using myocardial acceleration during isovolumic contraction in patients with mitral stenosis. Eur J Echocardiogr 2008,9(4)516-521.

[19]. Karnati PK, El-Hajjar M, Torosoff M,et al. Myocardial performance index correlates with right ventricular ejection fraction measured by nuclear ventriculography. Echocardiography 2008,25(4)381-385.

[20]. Vonk MC, Sander MH, van den Hoogen FH, et al. Right ventricle Tei-index: a tool to increase the accuracy of non-invasive detection of pulmonary arterial hypertension in connective tissue diseases. Eur J Echocardiogr 2007,8(5)317-321.

[21]. Seyfarth HJ, Pankau H, Winkler J, et al. [Correlation of TEI Index and invasive parameters of rightheart function in PAH]. Pneumologie 2004,58(4)217-221.

[22]. Sebbag I, Rudski LG, Therrien J, et al. Effect of chronic infusion of epoprostenol on echocardiographic right ventricular myocardial performance index and its relation to clinical outcome in patients with primary pulmonary hypertension. Am J Cardiol 2001,88(9)1060-1063.

[23]. Grapsa I, Pavlopoulos H, Dawson D, et al. Retrospective study of pulmonary hypertensive patients: is right ventricular myocardial performance index a vital prognostic factor? Hellenic J Cardiol 2007,48(3)152-160.

[24]. Sachdev A, Villarraga HR, Frantz RP, et al. Right ventricular strain for prediction of survival in patients with pulmonary arterial hypertension. Chest 2011,139(6)1299-1309.

[25]. Fukuda Y, Tanaka H, Sugiyama D,et al. Utility of right ventricular free wall speckle-tracking strain for evaluation of right ventricular performance in patients with pulmonary hypertension. J Am Soc Echocardiogr 2011,24(10)1101-1108.

[26]. Shiota T. 3D echocardiography: evaluation of the right ventricle. Curr Opin Cardiol 2009,24(5)410-414.

[27]. Brennan JM, Blair JE, Goonewardena S, et al. Reappraisal of the use of inferior vena cava for estimating right atrial pressure. J Am Soc Echocardiogr 2007,20(7)857-861.

[28]. Badesch DB, Champion HC, Sanchez MA,et al. Diagnosis and assessment of pulmonary arterial hypertension. J Am Coll Cardiol 2009,54(1 Suppl)S55-S66.

[29]. Lam CS, Borlaug BA, Kane GC, et al. Age-associated increases in pulmonary artery systolic pressure in the general population. Circulation 2009,119(20)2663-2670.

[30]. Fisher MR, Forfia PR, Chamera E, et al. Accuracy of Doppler echocardiography in the hemodynamic assessment of pulmonary hypertension. Am J Respir Crit Care Med 2009,179(7)615-621.


    2014/6/6 13:07:31     访问数:2282
    转载请注明:内容转载自365医学网

大家都在说       发表留言

客服中心 4000680365  service@365yixue.com
编辑部   editor@365yixue.com

365医学网 版权所有 © 365heart All Rights Reserved.

京ICP备12009013号-1
京卫网审[2013]第0056号
京公网安备110106006462号
京ICP证041347号
互联网药品信息服务资格证书(京)-经营性-2018-0016  
搜专家
搜医院
搜会议
搜资源
 
先点击
再选择添加到主屏