超聲心動(dòng)圖技術(shù)評(píng)價(jià)心臟功能研究進(jìn)展

陳曉雨 柳茵

超聲心動(dòng)圖技術(shù)評(píng)價(jià)心臟功能研究進(jìn)展

陳曉雨 柳茵

超聲心動(dòng)圖;心臟功能;評(píng)價(jià)

超聲心動(dòng)圖(Echocardiography)是最近 50年發(fā)展起來(lái)的一種新型的非侵入性診斷技術(shù),它對(duì)人體相對(duì)無(wú)害,卻能為心臟病患者提供準(zhǔn)確的診斷信息,已被廣泛用于臨床,是臨床評(píng)價(jià)左心室結(jié)構(gòu)和功能的最主要的方法。從 20世紀(jì) 70年代首次在動(dòng)物心臟進(jìn)行超聲三維重建以來(lái),三維超聲診斷技術(shù)(3DE)發(fā)展迅速,已經(jīng)成為超聲領(lǐng)域里的一項(xiàng)重大技術(shù)突破。與二維超聲心動(dòng)圖(2DE)相比,三維超聲心動(dòng)圖不僅能夠隨心動(dòng)周期變化再現(xiàn)心臟的空間立體結(jié)構(gòu),還可以從任意角度進(jìn)行觀察和模擬手術(shù),具有直觀性、動(dòng)態(tài)性、連續(xù)性和立體性,可采用無(wú)創(chuàng)的方法準(zhǔn)確地觀察心臟的解剖圖譜和功能,在心臟疾病輔助診斷、治療等方面將發(fā)揮重大的作用。

1 超聲心動(dòng)圖分類(lèi)

1.1 M型超聲心動(dòng)圖M型超聲心動(dòng)圖大多采用立方法測(cè)量左心室容積：假定正常心臟左心室類(lèi)似橢圓體,兩條短軸徑相等,長(zhǎng)軸徑為短軸徑的一倍,經(jīng)超聲心動(dòng)圖測(cè)定左心室短軸徑,計(jì)算出左心室的容量。一般在檢查時(shí)要求患者平臥或左側(cè)臥,平靜呼吸,在胸骨左緣涂導(dǎo)電糊,探頭與胸壁垂直,如波型不清,略加轉(zhuǎn)動(dòng),從上而下,由內(nèi)而外逐肋間進(jìn),以獲得滿(mǎn)意圖形。掃描時(shí)通過(guò)集中探查身體部位某一點(diǎn),取樣點(diǎn)上信息量大,能在曲線上顯示出細(xì)微快速活動(dòng),對(duì)診斷具有重要意義。M型曲線能與心電圖、心內(nèi)壓力曲線、心尖與脈搏搏動(dòng)圖以及Doppler等同步記錄,故可進(jìn)行切面圖所不易進(jìn)行的波形分析、血液動(dòng)力學(xué)研究。由于 M型曲線連續(xù)記錄時(shí)可顯現(xiàn)多個(gè)心動(dòng)周期變化,較切面圖能更清晰、更方便地觀察舒縮兩期變化,觀察心壁與瓣膜的活動(dòng)規(guī)律、計(jì)測(cè)心腔的縮短分?jǐn)?shù)與射血分?jǐn)?shù)。進(jìn)行聲學(xué)造影時(shí),M型曲線能顯示造影劑反射光點(diǎn)所形成的流線,故能準(zhǔn)確地顯示造影起始時(shí)間、流線方向、血流速度等。所以M型超聲心動(dòng)圖仍有其不可替代的作用。但是,立方法是把心臟假想成一個(gè)橢圓體,估測(cè)時(shí)左心室內(nèi)徑變化 1 cm,經(jīng)過(guò)立方后誤差會(huì)幾何級(jí)數(shù)擴(kuò)大,這就會(huì)導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性差、圖像質(zhì)量欠佳和重復(fù)性差。且 M型超聲心動(dòng)圖只能提供心臟的一維圖像,定點(diǎn)地反映心臟情況,因此僅僅是一種位置、時(shí)間曲線,不能觀察心內(nèi)結(jié)構(gòu)的空間方位。

1.2 二維超聲心動(dòng)圖應(yīng)用 Simpson's法測(cè)量左心室容積,它能將心臟斷成許多平面,提供二維空間圖像,可形象、直觀地了解心內(nèi)結(jié)構(gòu)的空間方位,圖形與心臟解剖相似,很易辨認(rèn)理解,尤其對(duì)解剖異常,如間隔缺損、動(dòng)脈導(dǎo)管未閉,能直接顯示。以左心室長(zhǎng)軸、左心室二尖瓣短軸、四腔心、心底部大血管短軸、劍下右室流出道長(zhǎng)軸及鎖骨上主動(dòng)脈短軸、右肺動(dòng)脈短軸最常用?？膳cM型并用,互相對(duì)照,提供更多信息,并且不受固定幾何體模型的限制。但二維超聲心動(dòng)圖的測(cè)定和計(jì)算方法復(fù)雜,在有節(jié)段性室壁運(yùn)動(dòng)異?；蚴冶诹龅幕颊?測(cè)定數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性差,故其應(yīng)用受到一定限制。

1.3 組織多普勒 采用脈沖多普勒檢測(cè)血流的方法,測(cè)定心肌做功指數(shù)(Tei指數(shù)),即等容收縮期間期與等容舒張期間期之和與心室射血間期的比值,作為綜合評(píng)價(jià)心臟整體功能的多普勒指標(biāo)。傳統(tǒng) Tei指數(shù)多應(yīng)用血流脈沖多普勒技術(shù)來(lái)測(cè)量,在兩個(gè)切面分別采集二尖瓣口和主動(dòng)脈瓣口的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算,因而,其時(shí)間間隔的測(cè)量不在同一心動(dòng)周期內(nèi),不僅測(cè)量煩瑣,且受影響因素較多。若在心尖五腔圖將取樣容積置于左室流人道與流出道交界處,可同時(shí)獲取二尖瓣血流頻譜和主動(dòng)脈血流頻譜,但此種方法頻譜的起止點(diǎn)不夠清晰,可能導(dǎo)致測(cè)量誤差。定量組織多普勒技術(shù)(TDI)測(cè)定 Tei指數(shù)為脈沖多普勒技術(shù)的拓展。通過(guò)顯示每一個(gè)心動(dòng)周期的收縮期 Sa波、舒張?jiān)缙?Ea波、舒張晚期 Aa波、等容收縮波和等容舒張波等 5種波,以及它們相應(yīng)的間期來(lái)計(jì)算Tei指數(shù)。TDI頻譜圖的一個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)包含著測(cè)算 Tei指數(shù)的所有參數(shù),起始點(diǎn)清晰且容易獲取,故TDI技術(shù)較脈沖多普勒技術(shù)更簡(jiǎn)便也更準(zhǔn)確。但由于這兩種方法都是通過(guò)多普勒原理來(lái)反映室壁運(yùn)動(dòng)速度和方向,因而會(huì)受到室壁運(yùn)動(dòng)方向和聲束夾角的影響,并且不能排除呼吸和心臟轉(zhuǎn)位的影響。

1.4 三維超聲心動(dòng)圖自 1974年世界上首例心臟三維超聲重建成功以來(lái),三維超聲目前已發(fā)展到實(shí)時(shí)三維成像階段[1],超聲三維重建技術(shù)曾經(jīng)將心臟的二維切面進(jìn)行重組為立體結(jié)構(gòu),顯示了常規(guī)二維超聲所無(wú)法顯示的部分信息[2]。三維超聲心動(dòng)圖測(cè)量左心室容積按照左心室的實(shí)際形狀,可以在左心室表面的心內(nèi)膜采集多點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算,測(cè)定數(shù)據(jù)準(zhǔn)確,重復(fù)性好。但三維重建心臟結(jié)構(gòu)較耗時(shí)費(fèi)力,而且在圖像處理過(guò)程中容易丟失許多重要信息影響疾病的診斷,因此較難推廣應(yīng)用。近年來(lái),實(shí)時(shí)三維成像理論使心臟超聲診斷技術(shù)史上又增添了新的一頁(yè)[3]。實(shí)時(shí)三維超聲心動(dòng)圖能全面地反映冠心病心肌缺血時(shí)整體和局部心室容積、室壁運(yùn)動(dòng)及心室功能的動(dòng)態(tài)變化情況,不僅能準(zhǔn)確評(píng)價(jià)心臟的整體功能,還能準(zhǔn)確評(píng)價(jià)心臟的局部功能,為冠心病心肌缺血的診斷與治療提供了更完整可靠的定量信息,且無(wú)創(chuàng)、價(jià)格低廉、重復(fù)性好,具有重要的臨床意義,值得在臨床廣泛應(yīng)用。

2 臨床應(yīng)用

2.1 心臟結(jié)構(gòu)或形態(tài)異常 對(duì)于心臟結(jié)構(gòu)或形態(tài)異常,目前廣泛用于評(píng)價(jià)心功能的方法是二維超聲心動(dòng)圖(two-dimensional echocard-iography,2DE),二維超聲心動(dòng)圖結(jié)合聲學(xué)造影及多普勒血流成像術(shù)基本上可以提供心臟形態(tài)結(jié)構(gòu)變化,觀察復(fù)雜畸形中的部分血流方向、時(shí)相及性質(zhì)改變等,是目前主要的診斷手段。但心臟是復(fù)雜的立體空腔器官,傳統(tǒng)的 2DE難以顯示完整的心臟解剖結(jié)構(gòu)。在測(cè)量既定指標(biāo)時(shí)存在依靠既定公式計(jì)算心室容積和 LVEF的缺點(diǎn),尤其當(dāng)心室形狀不規(guī)則或呈球形增大時(shí)計(jì)算誤差率較高。為此人們希望通過(guò)三維超聲對(duì)心臟功能進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)價(jià)。在 20世紀(jì) 80～90年代,國(guó)內(nèi)外許多研究機(jī)構(gòu)應(yīng)用多種三維超聲技術(shù)包括靜態(tài)三維超聲心動(dòng)圖、四維超聲心動(dòng)圖、經(jīng)胸及經(jīng)食管重建三維超聲心動(dòng)圖等進(jìn)行了臨床研究。特別是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的實(shí)時(shí)三維超聲心動(dòng)圖能真實(shí)準(zhǔn)確的反映心臟結(jié)構(gòu)與功能。這已被國(guó)內(nèi)外多項(xiàng)研究所證明。在三維重建的基礎(chǔ)上,Kardon等[4]發(fā)現(xiàn) VSD的一些解剖特點(diǎn),如所有膜部或膜周部缺損均為圓形或卵圓形,而肌部缺損則呈三角形或新月形。然而其他研究也證實(shí)一些小的或高位的室缺無(wú)法顯示[5,6]。實(shí)時(shí)三維超聲心動(dòng)圖計(jì)算出的球形指數(shù)是早期的、更精確的預(yù)示急性心肌梗死后左心室重構(gòu)的指標(biāo),優(yōu)于心電圖及超聲心動(dòng)圖的其他指標(biāo)[7]。Marx等[8]認(rèn)為3DE還能改善對(duì)解剖結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)上的觀察,如從三維重建圖像上,能看到右心室粗大的肌小梁,并能清晰地與左心室側(cè)細(xì)小的肌小梁和光滑的室間隔鑒別開(kāi)來(lái),還能看到正常連接關(guān)系的主動(dòng)脈瓣與二尖瓣的纖維連接以及完全性大動(dòng)脈轉(zhuǎn)位患者肺動(dòng)脈瓣與二尖瓣的纖維連續(xù)。研究表明實(shí)時(shí)三維超聲心動(dòng)圖測(cè)量先天性心臟病患者的左心室質(zhì)量有較高的準(zhǔn)確性和重復(fù)性,適合危險(xiǎn)分層及隨訪[9]。而 M型超聲心動(dòng)圖測(cè)量的左心室質(zhì)量因患者左心室形狀改變導(dǎo)致精確性降低。二維超聲和三維超聲心動(dòng)圖實(shí)時(shí)結(jié)合可以指導(dǎo)心動(dòng)過(guò)速手術(shù)治療[10]。

2.2 左心室質(zhì)量 左心室形態(tài)與左心室功能相關(guān)密切,心臟病患者左心室趨于球形。二維超聲心動(dòng)圖用球形指數(shù)來(lái)描述左心室,但是三維超聲心動(dòng)圖計(jì)算出的球形指數(shù)更符合實(shí)際情況。實(shí)時(shí)三維超聲心動(dòng)圖計(jì)算出的球形指數(shù)是早期的、更精確的預(yù)示急性心肌梗死后左心室重構(gòu)的指標(biāo),優(yōu)于心電圖及超聲心動(dòng)圖的其他指標(biāo)[8],即使在左心室肥厚和左心室形狀不規(guī)則的患者,三維超聲心動(dòng)圖也顯示出了準(zhǔn)確性和良好重復(fù)性[11]。在臨床流行病學(xué)調(diào)查和臨床藥物實(shí)驗(yàn)工作中,超聲心動(dòng)圖檢查應(yīng)用最多的指標(biāo)是左心室質(zhì)量的計(jì)算,特別是在高血壓的治療效果判斷中,左心室質(zhì)量是一個(gè)非常重要的指標(biāo)。M型和二維超聲心動(dòng)圖測(cè)量計(jì)算出的左心室質(zhì)量的誤差超出了藥物治療以后可以引起的左心室質(zhì)量的變化,但是,實(shí)時(shí)三維超聲心動(dòng)圖可以勾畫(huà)心肌的心外膜和心內(nèi)膜[12],通過(guò)計(jì)算機(jī)自動(dòng)計(jì)算出心肌的體積,乘以心肌的密度,計(jì)算出心肌的質(zhì)量,其與核磁共振計(jì)算出的左心室質(zhì)量有良好的相關(guān)性和準(zhǔn)確性,優(yōu)于 M型和二維超聲心動(dòng)圖測(cè)量左心室質(zhì)量[13]。Poutanen等[14]用3DTTE估測(cè) 30名健康兒童和 169例年齡在 2～27歲健康人左心房容積的動(dòng)態(tài)改變,并將結(jié)果與MRI所測(cè)進(jìn)行對(duì)比。研究表明：3DE和 MRI在研究?jī)和笮姆康男膭?dòng)周期生理容積改變時(shí),都具有十分重要的意義。

2.3 左心室收縮、舒張功能 收縮末期容量(ESV)、舒張末期容量(EDV)、每搏量(SV)、左心室射血分?jǐn)?shù)(LVEF)及心肌做功指數(shù)(Tei指數(shù))等是評(píng)價(jià)左心室整體收縮功能和舒張功能的參數(shù),對(duì)于心臟疾病的診斷、治療及隨訪有著非常重要的作用。在目前的臨床實(shí)踐中,整體舒張功能的評(píng)價(jià)指標(biāo)常應(yīng)用M型或二維超聲心動(dòng)圖的方法獲得,但誤差大。二維超聲心動(dòng)圖低估左心室容量,而三維超聲心動(dòng)圖測(cè)得的LVEF要比二維超聲心動(dòng)圖準(zhǔn)確[15]。亦可應(yīng)用組織多普勒方法獲得,此法易受到室壁運(yùn)動(dòng)方向、聲束夾角等因素的影響,而影響各指標(biāo)的測(cè)量。有關(guān)研究表明采用三維超聲心動(dòng)圖測(cè)得EDV、ESV、LVEF,容量-時(shí)間曲線可以顯示出整個(gè)心動(dòng)周期中容量隨時(shí)間的連續(xù)變化情況,分析左心室的收縮和舒張功能[16]。左心室容量和LVEF的準(zhǔn)確測(cè)量對(duì)左心室收縮功能的判斷尤其是心肌梗死(MI)后左心室重構(gòu)、室壁瘤切除及預(yù)后的評(píng)估有重要的意義[17]。Schmidt等[18]對(duì) 4例正常人和 21例 MI患者在同一天內(nèi)進(jìn)行磁共振(MRI)和 3DE檢查,結(jié)果顯示：兩種方法測(cè)量的左室容量明顯相關(guān)。Poutanen等[19]用經(jīng)胸壁三維超聲心動(dòng)圖(3DTTE)來(lái)估測(cè) 30名健康兒童左室容積的動(dòng)態(tài)改變,并將其結(jié)果與 MRI所測(cè)進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果認(rèn)為：對(duì)于左心室舒張末期容量(LVEDV),左心室收縮末期容量(LVESV),3DE有與 MRI相同的價(jià)值,二者所測(cè)結(jié)果高度相關(guān)。應(yīng)用實(shí)時(shí)三維超聲心動(dòng)圖評(píng)價(jià)左心室收縮功能正?；虿徽５幕颊叩淖笮氖沂湛s不同步情況時(shí),我們可以看到,左心室收縮不同步,且左心室收縮功能有很大的差別。左心室整體收縮功能變化主要與左心室收縮不同步性相關(guān)。實(shí)時(shí)三維超聲心動(dòng)圖不僅能評(píng)價(jià)左心室收縮同步性,還可以識(shí)別對(duì)左心室再同步化治療反應(yīng)欠佳者。應(yīng)用實(shí)時(shí)三維超聲心動(dòng)圖評(píng)價(jià)左心室收縮同步性及左心室功能臨床容易操作,重復(fù)性好,變異性小。

綜上所述,三維超聲心動(dòng)圖已應(yīng)用在臨床,發(fā)揮了重大作用,三維重建技術(shù)也日趨成熟。當(dāng)前,超聲心動(dòng)圖的發(fā)展已到實(shí)時(shí)三維超聲心動(dòng)圖時(shí)代,在不久的將來(lái),實(shí)時(shí)三維超聲心動(dòng)圖將隨著計(jì)算機(jī)和超聲技術(shù)的發(fā)展發(fā)揮出巨大的診斷潛能,將代表今后超聲心動(dòng)圖的發(fā)展方向,成為研究和日常臨床實(shí)踐的重要工具[20]。

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R 656.9

A

1002-7386(2010)05-0609-03

100071 西寧市,青海大學(xué)醫(yī)學(xué)院 2007級(jí)碩士研究生(陳曉雨);青海大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院心內(nèi)科(柳茵)

柳茵,050071 青海大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院心內(nèi)科;E-mail：liuyin2@yahoo.com.cn

2009-12-27)