超聲心動圖在肺動脈高壓患者中的應(yīng)用

周貴明 綜述，黃燦亮 審校

（天津醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院心內(nèi)科，天津 300052）

肺動脈高壓（pulmonaryartery hypertension，PAH）是指孤立的肺動脈血壓增高，而肺靜脈壓力正常，主要原因是肺小動脈原發(fā)病變或其他的原發(fā)疾病而導(dǎo)致的肺動脈阻力增加，目前被劃分為肺高壓的第一大類[1]。PAH可分為原發(fā)性PAH和由其它疾病包括慢性阻塞性肺疾?。–OPD）、膠原血管性疾病、左向右分流的先天性心臟病、門脈高壓和人免疫缺陷病毒（HIV）感染等引起的繼發(fā)性PAH。PAH是一種進(jìn)展性的疾病，這些疾病最終都與導(dǎo)致右心衰竭和死亡的進(jìn)行性肺血管阻力增加有關(guān)。右心衰竭是所有類型肺動脈高壓患者致殘、致死的共同途徑，而PAH是右心衰竭的最主要原因，其病因復(fù)雜、診斷治療棘手，致使該領(lǐng)域長期發(fā)展緩慢。然而，右心衰竭的防治也是心血管科醫(yī)師無法回避，且越來越重要的衛(wèi)生保健問題[2-3]。PAH患者的存活期與血流動力學(xué)損害，心功能分級，6min步行運(yùn)動量和原發(fā)病因相關(guān)[4-5]。對PAH的診斷分級和心功能的評估關(guān)系著治療方案的選擇。一直以來，右心導(dǎo)管是臨床診斷PAH的主要參考標(biāo)準(zhǔn)。但右心導(dǎo)管為有創(chuàng)檢查，且費(fèi)用較高，不利于普查及隨診復(fù)查。探索無創(chuàng)診斷PAH的超聲心動圖方法以及對PAH患者右心功能準(zhǔn)確快速的評估，無論對臨床還是對科學(xué)研究都具有非同尋常的意義。

1 研究背景與歷史

PAH主要表現(xiàn)為肺血管阻力和壓力的進(jìn)行性升高，導(dǎo)致呼吸困難、乏力、暈厥甚至右心衰竭。在西方國家，隨著研究的進(jìn)展，PAH已逐漸成為備受重視的一大類心血管疾病。2004年美國胸科醫(yī)師學(xué)院（ACCP）及歐洲心臟病學(xué)會（ESC）分別依據(jù)循證醫(yī)學(xué)證據(jù)制定了各自的肺動脈高壓診斷治療指南，規(guī)范了臨床的診斷和治療行為，提出了標(biāo)準(zhǔn)的診斷和治療流程，使患者預(yù)后得到很大改善[6]。對于PAH如能早期診斷及時治療，可望阻抑病情的發(fā)展，提高生活質(zhì)量和生存率。超聲心動圖對肺動脈高壓的研究源于70年代，從相控陣探頭超聲系統(tǒng)進(jìn)入臨床應(yīng)用后便已開始。80年代以后，隨著多普勒技術(shù)應(yīng)用的展開，對PAH的研究也圍繞著對頻譜多普勒（PW）及跨瓣壓差的研究而廣泛開展。1983年Mahan及Atbatake先后報道了應(yīng)用PW評估PAH的方法。此后一系列的相關(guān)研究均證明了應(yīng)用PW測量時間間期、連續(xù)多普勒（CW）測量三尖瓣返流和肺動脈返流壓差以及分流壓差，能夠定性及定量診斷PAH[7-10]。90年代以后隨著對PAH的認(rèn)識及治療方法的改進(jìn)，超聲研究也由對PAH的診斷轉(zhuǎn)到對PAH治療效果及預(yù)后評價。綜上所述，超聲對PAH的研究進(jìn)程是伴隨著基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)及臨床醫(yī)學(xué)對PAH認(rèn)識的不斷深入而進(jìn)展的，基礎(chǔ)研究對PAH病因?qū)W不斷揭秘，推動著臨床治療方法不斷創(chuàng)新，同時也對檢查方法提出了更新的要求和啟示，檢查手段不斷進(jìn)步和創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)也促進(jìn)臨床和基礎(chǔ)科研發(fā)展。

2 目前超聲心動圖測量肺動脈壓的方法

2.1 瓣膜返流或心內(nèi)分流的速度 應(yīng)用頻譜多普勒超聲技術(shù)可準(zhǔn)確測得心內(nèi)分流或瓣膜返流速度，根據(jù)簡化Bemoulli方程可定量估測心腔間壓差或跨瓣壓差，從而估測肺動脈壓力。

2.1.1 三尖瓣返流、肺動脈瓣返流 測得三尖瓣返流最高流速，根據(jù)簡化Bernoulli方程（ΔP=4V2，V為最大返流速度）可求得右心室與右心房之間壓差。若無右室流出道梗阻，肺動脈收縮壓（PASP）與右心室收縮壓（RVSP）相似，即：PASP=RVSP=右房壓（RAP）+三尖瓣跨瓣壓差（ΔP）。其中右房壓估計為5mmHg，若三尖瓣返流明顯，下腔靜脈擴(kuò)張，估計為10mmHg；右心衰竭時為15mmHg。Berger等為簡化運(yùn)算，認(rèn)為可應(yīng)用PASP=4V2×1.23mmHg估算PASP（V為最大返流速度）。根據(jù)肺動脈瓣返流速度可算出肺動脈瓣跨瓣壓差，從而可估測肺動脈舒張壓（PADP），即PADP=肺動脈跨瓣壓差+右室舒張早期壓（RVDP）。無右心衰竭時右室舒張早期壓為零，則PADP=肺動脈瓣跨瓣壓差。Tanabe等[11]對25例PAH患者與心導(dǎo)管測壓進(jìn)行對比研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)超聲估測的PADP與心導(dǎo)管實(shí)測值高度相關(guān)（r=0.93），輕微返流和偏心返流時不易獲得清晰血流頻譜及最高流速，可影響估測準(zhǔn)確性。

2.1.2 動脈導(dǎo)管未閉 根據(jù)動脈導(dǎo)管未閉分流速度可計算出主動脈與肺動脈間收縮期最大壓差（SPPG）及舒張期最大壓差（DPPG），并可估測肺動脈收縮壓及舒張壓[12-13]。一般用肱動脈壓代替主動脈壓，其收縮壓及舒張壓與收縮期及舒張期最大壓差的差值，即為肺動脈收縮壓及舒張壓。

2.1.3 室間隔缺損 根據(jù)經(jīng)過室間隔缺損分流的最大速度（VMAX）可計算左、右心室間壓差（ΔP），若無左心室流出道梗阻，可用肱動脈收縮壓替代左心室收縮壓。肱動脈收縮壓與最大壓差的差值為右心室收縮壓。應(yīng)從多切面仔細(xì)測量室間隔缺損的最大分流速度。應(yīng)用多普勒超聲技術(shù)測量左、右心室間壓差，估測肺動脈壓力，其與心導(dǎo)管實(shí)測值高度相關(guān)[14]。

2.2 肺動脈血流頻譜時間間期參數(shù) PAH時，右心室收縮需較長時間才能克服肺動脈壓使肺動脈瓣開放，因此右心室射血前期時間（PEP）延長。一般認(rèn)為射血時間（ET）與心率有關(guān)，肺動脈壓力升高時ET正常或略有縮短。肺動脈瓣提前關(guān)閉，因此加速時間（AT）縮短。肺動脈血流頻譜由對稱圓頂狀演變?yōu)榉逯登耙茍D形，并且這種圖形的異常程度與肺動脈高壓程度有關(guān)[15]。Kitabatake等研究發(fā)現(xiàn)肺動脈平均壓（PAMP）小于 20mmHg時，AT 為（137±24）ms，PAMP大于 20mmHg時，AT 為（97±20）ms，兩者間有顯著性差異。AT、AT/ET與PAMP呈高度負(fù)相關(guān)（r=-0.90、-0.88）[16]。Hatle 等研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng) PEP/AT<0.34、AT/ET>0.36時無PAH。研究發(fā)現(xiàn)應(yīng)用胸骨旁右心室流出道長軸切面，取樣容積為0.22 cm，置于肺動脈瓣口時，超聲束與血流方向的夾角（θ）小于20度，PASP、PAMP與肺動脈血流曲線加速度相關(guān)性較好（r=0.72、0.65），與PEP/AT相關(guān)性較差（r=0.53）。由于肺動脈血流頻譜時間參數(shù)受檢查切面、取樣容積位置及大小、超聲束與血流方向夾角等因素影響，根據(jù)這些參數(shù)估測肺動脈壓的研究結(jié)果差異較大。

3 超聲測量肺循環(huán)阻力

肺血管阻力（PVR）是指肺循環(huán)血液流經(jīng)肺血管床阻力，與肺循環(huán)血流量（QP）、PAMP及肺小動脈楔壓（PAWP）有關(guān)，PVR=（PAMP-PAWP）/QP×體表面積（BSA）。左向右分流型先心病主要是高血流量導(dǎo)致肺小動脈病變，肺阻力增高，肺靜脈無病變或病變較輕，故可以用全肺阻力（TPR）代替PVR。TPR=PAMP/QP×BSA。

3.1 超聲測量QP 近年來國內(nèi)外報道應(yīng)用多普勒超聲測量心排量（CO），與右心導(dǎo)管測量結(jié)果高度相關(guān)。此后多項研究表明運(yùn)用流速時間積分法測量的CO與有創(chuàng)的右心導(dǎo)管測量結(jié)果有很好的相關(guān)性[17]。在動脈水平?jīng)]有分流的情況下，右心排血量等于肺循環(huán)血流量。QP=肺動脈瓣口表面積（PVA）×肺動脈瓣口血流流速時間積分（PVVTI）×心率（HR）。在肺動脈瓣發(fā)育正常時，PVA=π×[肺動脈瓣環(huán)內(nèi)徑（PVD）/2]2，QP 單位是 L/min，PVA 單位是 cm2，PVVTI單位是cm，故計算時需要換算單位，這樣QP=π×（PVD/2）2×PVVTI× HR× 0.001。動脈導(dǎo)管未閉時，由于動脈水平分流，主動脈瓣口血流量等于肺循環(huán)血流量，QP=π×（AVD/2）2×AVVTI×HR×0.001（AVD 為主動脈瓣環(huán)內(nèi)經(jīng)，AVVTI為主動脈瓣口血流流速時間積分）。

3.2 用QP測量TPR 根據(jù)公式TPR=PAMP/QP×BSA，PAMP=PPR+PRA，QP按照上述流速時間積分法測量。有研究者對室間隔缺損（VSD）和動脈導(dǎo)管未閉（PDA）合并PAH患者，運(yùn)用上述公式測量TPR與右心導(dǎo)管測量結(jié)果高度相關(guān)，r=0.97。缺點(diǎn)是對于無肺動脈瓣返流或肺動脈瓣返流過少的患者無法使用。中量以上肺動脈瓣返流時，QP會被低估，用上述方法測量需要矯正。

3.3 用三尖瓣返流速度測量TPR Abbas[18]運(yùn)用多普勒超聲心動圖研究無創(chuàng)測量TPR的方法，發(fā)現(xiàn)三尖瓣返流速度 (TRV）與右室流出道速度時間積分VTI(VROT）比值與PVR高度相關(guān)，r=0.929，回歸分析得出相關(guān)公式PVR=TRV/TVI(RVOT）×10+0.16，與右心導(dǎo)管測值比較，一致性較好（平均數(shù)0+/-0.41）。

4 超聲心動圖在右室功能評價中的應(yīng)用

4.1 Tei指數(shù) Tei指數(shù)即 (右室等容收縮時間+右室等容舒張時間）/右室射血時間[19]。Tei等首先將這一指數(shù)應(yīng)用于評價右室整體功能，發(fā)現(xiàn)原發(fā)性肺動脈高壓患者與正常對照組相比右室等容收縮時間、右室等容舒張時間明顯延長[(135±43）msυs(85±41）ms，（49±9）ms υs（38±7）ms，P 均<0.001]，右室射血時間明顯縮短[（241±43）msυs（322±21）ms，P<0.001]，而Tei指數(shù)的差別則更為明顯[（0.93±0.34）υs（0.28±0.04），P<0.001]。Tei指數(shù)不受心率、右室壓力、右室擴(kuò)張、三尖瓣返流等因素的明顯影響，因此被認(rèn)為是一種實(shí)用且簡便的評價右室功能方法。Ishii等[20]在觀察了健康和先天性心臟病的兒童后發(fā)現(xiàn)，Tei指數(shù)在兒童的右室評價中也有很好的應(yīng)用價值。

4.2 二維應(yīng)變和二維應(yīng)變率 心肌的解剖排列決定了其收縮形變（應(yīng)變）。心肌運(yùn)動發(fā)生在3個空間方向上：長軸（心底-心尖方向）、徑向（輻射狀向心方向）與軸向（以收縮“重心”為中心的圓周旋轉(zhuǎn)方向）。理論上，應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系要比壓力-容積關(guān)系更能敏感地反映組織的功能特征，因而心肌應(yīng)變是反映心肌收縮性的直接而客觀的指標(biāo)。在健康人中，不論是收縮期還是舒張期，應(yīng)變、應(yīng)變率在整個心室的分布和傳播是協(xié)調(diào)有序的。心肌的徑向應(yīng)變/應(yīng)變率要高于縱向，右室縱向應(yīng)變／應(yīng)變率高于左室。室間隔和左室各個室壁，在長軸方向上的應(yīng)變，應(yīng)變率在各個節(jié)段上是均勻一致的。但也有人認(rèn)為，左室基底段的應(yīng)變率高于中間段和心尖段。二維應(yīng)變與在組織多普勒上心肌應(yīng)變分析結(jié)果一致性良好。研究結(jié)果顯示，二維應(yīng)變的測值與組織多普勒測值之間高度一致（應(yīng)變r=0.94；應(yīng)變率r=0.96）；在臨床上，二維應(yīng)變對心肌形變能力的分析是可行的，可作為心臟的常規(guī)檢查[21]。

二維應(yīng)變是近年全新的超聲定量分析工具，追蹤心肌斑點(diǎn)的運(yùn)動并計算速度與應(yīng)變。其優(yōu)勢：它排除了心臟整體移動和周圍組織牽拉對心肌運(yùn)動速度的影響，反映局部心肌本身的變形速率，準(zhǔn)確評價局部心肌的收縮和舒張功能的同時，也解決了組織多普勒應(yīng)變成像、應(yīng)變率成像受角度和應(yīng)變長度影響。這種新方法提供了一種詳細(xì)客觀的檢查右室局部收縮功能的方法，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)二維超聲與組織多普勒的不足[22]。近年國外Borges等[23]對37名肺動脈高壓患者和38名健康人用二維應(yīng)變與基于組織多普勒的應(yīng)變分析右心室整體和局部收縮功能，右心室中度或者重度功能障礙，右室游離壁基底段收縮期長軸二維應(yīng)變[R=（-8.8±-4.1）%]比正常[R=（-24.3±-4.7）%，P<0.001]或經(jīng)擴(kuò)血管治療后的PAH患者 [R=（-13.3±-6.2）%，P<0.001]有明顯的減低。國內(nèi)學(xué)者高繼康等[24]應(yīng)用二維應(yīng)變和應(yīng)變率技術(shù)對肺心病患者右室功能研究，發(fā)現(xiàn)峰值應(yīng)變和峰值應(yīng)變率分別對所有9個節(jié)段和其中3個節(jié)段評估收縮功能方面有一定的意義，并且對這12個參數(shù)進(jìn)行了診斷試驗，發(fā)現(xiàn)它們的特異性都較高（最低為前壁中段PSTR，61.53），說明利用二維應(yīng)變和應(yīng)變率對篩選出正常節(jié)段心肌是有幫助的，峰值S是一個很好的指標(biāo)，它能對所有右室壁節(jié)段的局部收縮功能分析具有意義，對其中部分節(jié)段還可作出較為明確的判斷；峰值SR對部分節(jié)段也有很好的診斷價值。

5 未來展望

現(xiàn)在超聲測量肺動脈壓及心排血量的方法多數(shù)已存在了十幾年以上，反復(fù)的臨床及實(shí)驗室試驗證明了這些方法的實(shí)用性和有效性。由壓力和血流量計算出來的阻力參數(shù)也應(yīng)該同樣可靠和實(shí)用。新的二維、M型、多普勒技術(shù)的不斷發(fā)展會進(jìn)一步改善超聲無創(chuàng)評估心臟血流動力學(xué)的能力。聲學(xué)造影可以增強(qiáng)瓣膜返流頻譜，對于肺動脈瓣返流量少難以測量PR的患者可以幫助準(zhǔn)確測量。三維超聲的飛速發(fā)展瞬間，有望成為另一種準(zhǔn)確測量心排量的無創(chuàng)方法。二維應(yīng)變成像技術(shù)與其他新技術(shù)一樣，也需要不斷完善。動物實(shí)驗及臨床均表明二維應(yīng)變成像技術(shù)有廣闊的應(yīng)用前景。隨著自動定量分析技術(shù)的進(jìn)一步完善，可以提供實(shí)時動態(tài)心室壁各部位和各層次運(yùn)動信息；一維到動態(tài)三維顯示方法的逐漸完善，有助于揭示局部心肌運(yùn)動與心肌結(jié)構(gòu)之間動態(tài)和立體的關(guān)系；與心肌聲學(xué)造影、負(fù)荷超聲等技術(shù)相結(jié)合，將有助于心肌灌注的評價及存活心肌的識別。

另外，相對于右心導(dǎo)管，超聲心動圖的一大優(yōu)勢是其圖像顯示功能。對心臟結(jié)構(gòu)變化的分析，心功能的評估可以幫助對PAH程度及階段乃至預(yù)后的判斷。一些治療手段的效果也可以通過心內(nèi)結(jié)構(gòu)及血流動力學(xué)的改變做出評價，發(fā)揮超聲心動圖的無創(chuàng)監(jiān)測功能。目前，國外在PAH的治療方面已經(jīng)取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展，出現(xiàn)了一些新型的治療PAH的藥物如前列環(huán)素類似物、內(nèi)皮素受體拮抗劑等，并且依據(jù)多中心臨床試驗制定了循證醫(yī)學(xué)治療策略。今后隨著超聲心動圖新技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，一定會為PAH的治療提供更多客觀可靠的證據(jù)支持。

[1]Proceedingof3ndWorld Symposium on Pulmonary ArterialHypertension（Venice,Italy）[J].JAm CollCardiol,2004,43（2SupplS）:1S

[2]Diagnosis andmanagementof pulmonary arterial hypertension ACCPevidence-based clinicalpracticeguidelines[J].Chest,2004,126（Suppl1）:3S

[3]Galie N,Torbicki A,Barst A,et al.Guidelines on diagnosis and treatmentof pulmonary arterial hypertension.The task force on diagnosisand treatmentofpulmonary arterialhypertension of the European societyofcardiology[J].Eur Heart J,2004,25（24）:2243

[4]荊志成.六分鐘步行試驗的臨床應(yīng)用 [J].中華心血管病雜志，2007，34（4）:381

[5]HumbertM,Sitbon O,Chaouat A,et al.Pulmonary arterial hypertension in France:results from a national registry[J].Am JRespir CritCareMed,2006,173（9）:1023

[6]Simonneau G,GalièN,Rubin LJ,et al.Clinical classification of pulmonaryhypertension[J].JAm CollCardiol,2004,43（12）:5S

[7]Takemoto Y,Pellikka PA,Wang JM,etal.Analysis of the interaction between segmental relaxation patterns and global diastolic function by strain echocardiography[J].JAm Soc Echocardiogr,2005,18（9）:901

[8]蔡志雄，藍(lán)斌，陳平，等.先天性心臟病合并肺動脈高壓患兒心導(dǎo)管與連續(xù)波多普勒法測定對比分析[J].廣東醫(yī)學(xué)，2006，27（1）:58

[9]Wang XX,Zhang FR,Shang YP,etal.Transplantation ofautologous endothelialprogenitor cellsmay bebeneficial in patientswith idiopathic pulmonaryarterialhypertension[J].JAm CollCardiol,2007,49（14）:1561

[10]GarciaMJ,AresMA,Asher C,etal.An index ofearly left ventricular filling that combined with pulsed Doppler peak E velocitymay estimate capillarywedge pressure[J].JACC,2007,29（11）:448

[11]TanabeK,Asanuma T,YoshitomiH,etal.Dopplerestimationofpulmonary artery end diastolic pressure using contrastenhancementof pulmonary regurgitantsignals[J].Am JCardiol,2006,78（4）:1145

[12]HoeperMM,Schwarze M,Ehlerding S,etal.Long-term treatment of primary pulmonary hypertention with aerosolized iloprost,a prostacyclin analogue[J].NEngl JMed,2006,342（12）:1866

[13]TurnalahtiMl,Laitnien PO,Sarna SJ,et al.Nitrie oxide,xoygen,and prostacyclin in childrenwith pulmonaryhypertension[J].Heart,2008,79（12）:169

[14]Hndierhter AL,Willis PW,LongWA,etal.Frequeney and severity of trieuspid regurgitation detemnied by Doppler echocardiography in primary pulmonaryhypertension[J].Am JCardiol,2008,91（15）:1033

[15]DabestaniA,Mahan G,Gardin JM,et al.Evaluation of pulmonary artery pressure and resistance by pulsed Doppler echocardiography[J].Am JCardiol,2009,59（13）:662

[16]Kitabatake A,Imoue M,Asao M,et al.Non invasive evaluation of pulmonary hypertension by a pulsed Doppler tecm lique[J].Circulation,2004,68（10）:302

[17]Siegel J,DePetro M,Fontanilla L,et al.Doppler ultrasound as a non-invasivemeans to determine stroke volume and cardiac output[J].Acad EmergMed,2009,10（10）:427

[18]Abbas AE,Fortuin FD,Schiller NB,etal.A simplemethed fornoninvasive estimation of pulmmary vascular resistance[J].JAm Coll Cardiol,2009,4（3）:1021

[19]TeiC,Dujardin KS,Hodge DO,etal.Doppler echocardiographic index forassessmentofglobal right ventricular function[J].JAm Soc Echocardiogr,1996,9（6）:838

[20]IshiiM,Eto G,TelC,etal.Quantitation of the global right ventricular function in children with normal heart and congenital heart disease:a right ventricularmyocardial performance index[J].Pediatr Cardiol,2009,21（5）:416

[21]王建文，李治安.聲學(xué)定量技術(shù)的應(yīng)用[J].中國醫(yī)學(xué)影像技術(shù)，2007，13（3）:170

[22]楊穎，陳峰，齊麗彤，等.二維應(yīng)變與組織多普勒評價心肌應(yīng)變的對比研究 [J].中國超聲醫(yī)學(xué)雜志，2006，22（5）:834

[23]Borges AC,Knebel F,Eddicks S,et a1.Right ventricular function assessed by two-dimentionalstrain and tissue Dopplerechocardiography in patientswith pulmonary arterial hypertension and efectof vasodilator therapy[J].Am JCardiol,2006,98（5）:530

[24]高繼康，鄭哲嵐，戴曉艇，等.應(yīng)變率成像系統(tǒng)對肺心病右室壁功能的研究[J].中國超聲醫(yī)學(xué)雜志，2007，23（9）:678