無創(chuàng)影像學(xué)檢查方法在先天性心臟病右心室功能評估中的應(yīng)用

郭張科綜述，李曉峰審校

很多先天性心臟?。ㄏ刃牟。┎∽兌紩奂坝倚氖?，盡管先先心病手術(shù)使得生命得以延續(xù)，但是患者右心室的病變有可能一直存在或加重，早期發(fā)現(xiàn)，早期干預(yù)，可大大降低右心衰竭的發(fā)生。然而醫(yī)學(xué)上對于右心室的關(guān)注度一直未得到重視，直到2006年美國國立心、肺、血液病研究所才將右心室的生理功能納入優(yōu)先研究領(lǐng)域[1]。準確的評估右心室功能，對于先心病患兒手術(shù)時間點的把握以及術(shù)后的隨訪等均十分重要。在過去數(shù)十年間，出現(xiàn)了很多種無創(chuàng)右心室影像學(xué)檢查手段，包括心臟磁共振（CMR），心臟彩超，心臟計算機斷層攝影術(shù)（CT）等。每一種檢查方法都有其優(yōu)點和不足。

1 心臟磁共振在右心室功能評估中的應(yīng)用

自上世紀80年代開始， CMR應(yīng)用于臨床以來，其顯像技術(shù)飛速發(fā)展，憑借高軟組織分辨率、時間分辨率以及大視野、無死角的特點，已經(jīng)成為評估心功能的主要手段[2，3]。由于右心室復(fù)雜的解剖結(jié)構(gòu)，使得精確評估右心室功能是比較困難的。二維超聲心動圖對于右心室容積的測定一直都是低估的，不能很好地評估右心室功能[4]。對于法樂四聯(lián)癥（TOF）等右心室受累的術(shù)后患者，右心室可能長期暴露于反流血液造成的增大的容量負荷之中，導(dǎo)致進行性的右心室擴張，使其發(fā)生心律失常及猝死的風險明顯增加[5]，而右心室容積及右心室收縮功能往往提示患者預(yù)后情況，指導(dǎo)治療，例如肺動脈瓣置換的時機[6]，CMR對于此類右心室受累先心病心臟功能的評估有其先進性。

心臟磁共振電影成像技術(shù)：CMR電影序列是目前評價右心功能的最常用序列。通過電影序列，將心室從三尖瓣瓣環(huán)至心尖分層掃描，得到心肌在不同時像的運動圖像，可以整體評估右心室心肌的宏觀舒縮能力。利用處理軟件對所采集的心臟電影序列進行分析。以短軸分析為例：分析時將同一層面最大右心室心腔面積確定為舒張末期圖像，最小時的右心室心室心腔面積確定為收縮末期圖像，從三尖瓣層面至心尖層面由軟件自動逐層勾畫出右心室心內(nèi)膜、心外膜輪廓，然后使用手動方式加以修正。 將右心室心肌運動的每個時像的心內(nèi)膜勾畫出來，軟件分析后可以得到右心室舒張容積曲線及舒張功能參數(shù)。主要的研究參數(shù)有舒張末期容積、收縮末期容積、左心室射血分數(shù)、最大充盈率及末期充盈率等，輸入患者身高、體重，軟件會計算出體表面積加權(quán)后的數(shù)值，使這些參數(shù)更加具體。目前，對于左心室的心功能評價除短軸法，還有長軸法，而對于解剖形態(tài)相對不規(guī)則的右心室，一般利用短軸法[7]。李雯等[8]對38例特發(fā)性或遺傳性肺動脈高壓患者，通過利用CMR測得右心室最大射血速度時間 / 心動周期（TPER/TCC）來反應(yīng)右心室功能，Kaplan-Meier 生存分析顯示，TPER/TCC ≥ 20.02 %與主要終點事件顯著相關(guān)（log rank，P=0.005） 。且通過CMR測得右心室最大射血速度（PER）與CMR測得右心室射血分數(shù)（RVEF，r=0.375，P=0.024）以及右心室心指數(shù)（RVCI，r=0.698，P＜0.001）均顯著相關(guān)，可以認為CMR檢測的右心室 TPER/TCC 可作為反映右心室早期收縮功能的無創(chuàng)性指標。

CMR評價心功能是依據(jù)辛普森原理（即任意形狀物體的體積等于一定層厚的切面體積之和），依據(jù)此原理能夠獲得極為可靠的心腔信息，即使是心腔明顯變形或者是不規(guī)則的右心室，也可以準確評估[7]。2010年心血管磁共振專家共識解讀[9]中也明確指出，CMR應(yīng)作為無創(chuàng)評估心臟結(jié)構(gòu)和功能的金標準,然而，CMR費用較高，檢查時間長，對鎮(zhèn)靜要求高，因而開展并不廣泛。但不可否認的是，就先心病患者來說，CMR對于右心室結(jié)構(gòu)和功能上的評價有其獨有的優(yōu)勢[10]，其“金標準”的地位在業(yè)內(nèi)也已達成共識。目前，對于評估右心室功能的其他無創(chuàng)影像學(xué)檢查方法，均以CMR測得的右心室功能參數(shù)作為參考標準，與之進行相關(guān)性的對比。

2 超聲心動圖在右心室功能評估中的應(yīng)用

超聲心動圖在右心室收縮功能的評價可較大程度地保證質(zhì)量，通過在四腔心層面上，視覺評估三尖瓣環(huán)的縱向運動，以及右心室游離壁和心尖部的內(nèi)向運動。但在對于右心室功能的定量評估上，此類方法與CMR相比局限性很大[11]。2010年由美國超聲心動圖學(xué)會發(fā)布的一項成人右心超聲心動圖評估指南[12]中提出了成人的超聲心動圖定量評估右心室功能的標準，即二維容積和非容積法評估右心室功能的標準，使得超聲心動圖醫(yī)師在右心室容積測量的能力得到了革命性的提升。我們回顧其中一些參數(shù)的應(yīng)用，其與MRI相比均有較好的相關(guān)性。

2.1 右心室形狀

右心室的幾何形狀與左心室相比要復(fù)雜的多，右心室環(huán)繞左心室，形似新月，由三部分組成：流入道，包含右心室主體和心尖的小梁部，以及通常沒有小梁的流出道（或漏斗部），其復(fù)雜的幾何形態(tài)限制了二維超聲心動圖對右心室容積的測定。盡管二維超聲心動圖應(yīng)用廣泛，單純的二維線性超聲心動圖與CMR在右心室的評估上相關(guān)性并不好[13]。

對于較常使用的二維超聲心動圖，Greutmann等[14]制作了簡單的數(shù)學(xué)模型，利用二維超聲心動圖在心尖四腔心切面測得的右心室面積/體表面積（AreaDi） [CMR 右心室舒張末期容積指數(shù)（RVEDVi） = 11.5 + [7×體表面積]，表明應(yīng)用超聲來定量評價RVEDVi是可行的，并且與CMR測得的成人TOF患者術(shù)后的RVEDVi具有強相關(guān)性。其中有8%的患者顯示沒能收集到較好的聲窗，重要的是，在以CMR RVEDVi為基線進行對比的過程中發(fā)現(xiàn)，二維超聲心動圖的計算結(jié)果有時較CMR測得數(shù)值偏高，有時偏低，但在之后的隨訪研究中，二維超聲心動圖仍能展現(xiàn)出相同程度的偏高或偏低，表示超聲心動圖可以用作右心室功能的隨訪，從經(jīng)濟角度考慮，可以使需要常規(guī)行CMR的患者對CMR的檢查間隔增加。Jorstig等[15]將右心室看作橢圓形的一部分，來制作便于計算右心室容積的模型，利用經(jīng)胸廓二維超聲心動圖測得25例患者的右心室射血分數(shù)（RVEF），與CMR測得的RVEF對比，相關(guān)性較高（r=0.80，P＜0.001）。

三維超聲心動圖的應(yīng)用使得右心室的容積通過超聲心動圖技術(shù)獲得更為精確的評估，右心室舒張末期容積與其收縮末期容積的誤差更小，和二維超聲心動圖相比，每次檢測到右心室容積變化的精細程度也更為顯著。在先心病患者右心室評估的一項研究中顯示，三維超聲心動圖不管在兒童還是成人，其測得數(shù)值與CMR測得相比具有明顯的相關(guān)性[16]。Grewal等[17]表示，三維超聲心動圖在TOF術(shù)后以及嚴重肺動脈反流的成人患者中，對右心室的評估同CMR相比具有較高的相關(guān)性， 其中25例患者，不論從收縮末期容積還是舒張末期容積，三維超聲心動圖同CMR之間均有較強的相關(guān)性。van der Zwaan等[18]，得出類似結(jié)論，在先心病術(shù)后成年患者心臟舒張末期容積的評估中，三維超聲心動圖與CMR有較好的相關(guān)性（r=0.93）。盡管三維超聲心動圖有其同二維超聲心動圖相比的優(yōu)勢，但其也有較為顯著的局限性[19]，包括（1）高質(zhì)量的容積描記很耗費時間；（2）不理想的圖像有可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)收集不全，從而降低了在某些患者施行檢查的可行性；（3）對檢查醫(yī)師的依賴性較強，需要特殊的后處理軟件且需要專門培訓(xùn)。

2.2 右心室的面積變化分數(shù)和三維超聲心動圖測得的右心室射血分數(shù)（3DRVEF）

右心室的面積變化分數(shù)是一個簡單測量右心室收縮功能的方法，但只包括右心室主體和心尖部[20]。面積變化分數(shù)與CMR測得的RVEF相比在正常人群中具有良好的相關(guān)性（r=0.8），然而在先心病的患者人群中相關(guān)性并不理想[21]。就右心室復(fù)雜的幾何形態(tài)來說，3DRVEF可以對RVEF提供更為精確的評估[22]，最近一項研究對30例TOF患者的3DRVEF與CMR測得的RVEF相比有很好的相關(guān)性（r=0.93；P＜0.001）。

2.3 三尖瓣環(huán)平面收縮期偏移（TAPSE）

右心室收縮模式同左心室相比并不相同，右心室的收縮主要依賴其長軸的縮短，而左心室則是環(huán)形縮窄。TAPSE是在標準四腔心層面沿右心室長軸通過測量收縮期右心室環(huán)面收縮的距離來評估右心室在其長軸上的功能。重要的是，當右心室收縮功能的其他指標可通過正常人群中得到時，TAPSE則是唯一用來預(yù)測遠期生存的右心室功能參數(shù)[23]。TAPSE的優(yōu)點有：簡單，對于圖像質(zhì)量依賴性小，可重復(fù)性好，用二維心臟彩超就可以達到目的，且不需要復(fù)雜的設(shè)備和后處理軟件。目前美國超聲心動圖學(xué)會發(fā)布的指南推薦常規(guī)應(yīng)用這一簡單方法來評估右心室功能，其標準為TAPSE＜16 mm則認為已有相應(yīng)心功能損害[10]。最近一項研究發(fā)現(xiàn)，在有肺動脈高壓或右心室容量負荷增大的TOF患者中，TAPSE同CMR 測得的 RVEF 的相關(guān)性很好（0.81和 0.65；P＜0.001）[22]，表明TAPSE在壓力和容量負荷過重的先心病的患者中同樣適用。

2.4 基于多普勒效應(yīng)的方法

組織多普勒成像技術(shù)（TDI）：TDI可以觀察整體或局部心肌的收縮和舒張功能[24]。心肌收縮速度可以在心動周期中測量出來，在心肌的不同區(qū)域、不同時相分別測得心肌組織多普勒速度，從而評估局部心肌的功能。TDI可以在同一心動周期中同步展示出不同部位心肌的組織多普勒速度。有研究表明，在健康部位TDI對右心室功能評估是可行的，通過彩色TDI測量三尖瓣環(huán)、右心室游離壁的基底部、中部以及心尖部的局部組織速度[25]。脈沖TDI下在三尖瓣環(huán)周圍測得的右心室心肌收縮速度最大值為S’。在一項研究中，CMR測得RVEF＜50%, 由TDI測得的S’＜11 cm/s[26]，另一項研究S’＜8.8 cm/s預(yù)測得RVEF＜45%[27]。TDI的優(yōu)勢在于其不依賴于心腔形態(tài)學(xué)的幾何假設(shè)。重要的是，TDI在某些患者身上發(fā)現(xiàn)右心室損害，而通過其他超聲心動圖參數(shù)測得該患者右心功能完全正常。一項關(guān)于40例成年TOF術(shù)后患者的評估中，右心室早期舒張速率減低似乎可以提示早期異常，且這一現(xiàn)象常與心律失常事件發(fā)生相關(guān)，這對于以后心功能的危險分級或許有幫助[28]。TDI的局限性在于在不同負荷情況下其測得的速率可信度不確切，對檢查角度依賴性強，以及其用一個局部的功能來代表整個右心室功能假說的合理性，目前仍缺乏文獻支持。

2.5 心肌做工指數(shù)（MPI）

MPI是另一種測量右心室收縮和舒張功能的方法，基于心臟射血期與非射血期的關(guān)系。主要測量心室等容舒張期+等容收縮期時間/心室射血期時間（IVRT+IVCT/ET）的比率[29]。當心室功能受損時，這一比率增加。在一項對于200多例右心功能不全的患者的研究中，當MPI＞0.50時所代表右心室功能受損情況，同CMR測得的RVEF≤30%所代表的右心功能受損情況具有良好的相關(guān)性（敏感度95%，特異度85%）[26]。側(cè)面反映該方法在患有先心病患者人群中右心室功能評價是一個有用的指標[30]。TDI-MPI同傳統(tǒng)的MPI不同之處在于它能夠在單個心動周期中測量，從而提高準確性。這一方法曾經(jīng)用于MPI同CMR測得的RVEF線性相關(guān)性差的TOF術(shù)后患者右心功能的評價中（r=0.73；P＜0.001）[31]。MPI的優(yōu)勢在于：其不依賴于心室的幾何形態(tài)，被檢查患者組間和組內(nèi)變異率均不高，大多患者能夠?qū)嵤┰摍z查，可重復(fù)性好。缺點包括：該方法對心室負荷有依賴性，在有心房顫動和右房壓力升高的患者中可信度低等。

2.6 應(yīng)變率

應(yīng)變率表示心肌隨時間變形的應(yīng)變速率。在體外和體內(nèi)實驗條件下，應(yīng)變率與心肌收縮力密切相關(guān)。在心室長軸心臟收縮峰值，應(yīng)變率或許會在RVEF變化之前發(fā)生，表明在心室長軸心肌收縮峰值時，對應(yīng)變率的測量或許是提示心功能不全的一個早期指標[32]。超聲心動圖斑點追蹤應(yīng)變分析在右心室功能退化的測量中是一個敏感性較高的方法，通過斑點追蹤超聲心動圖技術(shù)得到的游離室壁的應(yīng)力同CMR測得的RVEF相比有相關(guān)性[33]。該方法的優(yōu)點在于不依賴于心室負荷狀態(tài)，且能夠應(yīng)用于廣泛的病理狀態(tài)。缺點在于需要專門的分析軟件、缺乏大數(shù)據(jù)、測量復(fù)雜、變異率高等。角度依賴性是基于多普勒效應(yīng)檢測方法的一個共同問題，但斑點追蹤不存在該問題。

2.7 運動狀態(tài)下的右心室功能評價

有研究表明，運動能力同先心病患者的預(yù)后有很強的相關(guān)性[34，35]。但是不論是CMR還是超聲心動圖，先心病患者在劇烈運動下測得的右心室舒縮功能相關(guān)數(shù)據(jù)均鮮有報道，這將來可能會是一個熱門研究領(lǐng)域。

3 小結(jié)

對于累及右心室的先心病術(shù)后的患者需要持續(xù)監(jiān)測其右心功能變化，來決定是否需要再次干預(yù)。CMR依賴其良好的空間展示能力和極高的可重復(fù)性，在復(fù)雜先心病解剖和心室功能的診斷評估上被譽為“金標準”。而超聲心動圖則是應(yīng)用最廣泛的無創(chuàng)影像學(xué)檢查方法，不論是在常規(guī)診斷，還是術(shù)后隨訪，均扮演極其重要的角色。但是由于聲窗的局限性，圖像質(zhì)量有可能受到影響，從而在評估右心室功能時敏感性會下降。傳統(tǒng)的利用超聲心動圖來評估右心室功能的方法明顯無法滿足先心病術(shù)后需要持續(xù)隨訪的需要。正如以上所討論，近些年來涌現(xiàn)出的新的超聲心動圖檢測方法明顯提高了對右心室功能評估的準確性，提高了與CMR測得的RVEF的相關(guān)程度。在對于右心室病變或存在心功能不全風險的患者，最好在就診初期同時行超聲心動圖和CMR檢查，明確二項檢查的相關(guān)程度及明確病變的解剖改變，在需要長期隨訪的患者中可以利用超聲心動圖中的一些右心室功能參數(shù)進行評估，但當懷疑發(fā)生明顯病變時，及時再行CMR進行確認。合理的應(yīng)用超聲心動圖右心室功能參數(shù)與CMR測得RVEF的相關(guān)性或可以使需要連續(xù)行CMR檢查患者的檢查費用最小化；通過這兩種檢查方法的優(yōu)勢互補，使得醫(yī)療資源利用的最大化。