右心室功能影像學技術評價的進展

張磊 武志芳 薛 及弟 衛(wèi)華

山西醫(yī)科大學第一醫(yī)院核醫(yī)學科，太原 030001

右心功能管理在心肺疾病患者的監(jiān)測、評估和治療中均是關鍵環(huán)節(jié)[1]，《重癥右心功能管理專家共識》中指出，右心功能的管理已受到臨床醫(yī)師的廣泛關注[2]，隨著醫(yī)學影像學技術的發(fā)展，右心室功能的評價技術也不斷取得進展，我們就影像學方法在右心室功能評價中的應用進行綜述。

1 超聲心動圖

超聲心動圖因操作簡單、便攜簡捷并可同時獲得右心室解剖、功能信息而被廣泛應用于右心室疾病的篩查和監(jiān)測[3]，是目前臨床首選的方法。

1.1 二維超聲心動圖

二維超聲心動圖對右心室功能的評價完全模擬了左心室的方法，將心室假設為某種幾何形狀，計算得到右心室容積及射血分數（right ventricular ejection fraction，RVEF），RVEF＜45%表示收縮功能異常[4]。但由于右心室大部分被胸骨遮擋且受限于不規(guī)則的幾何形狀，使其實際情況與幾何假設有一定誤差，因此不推薦使用此方法測定右心室容積和RVEF[5]。

1.2 脈沖多普勒 （ pulse-wave doppler，PW ）

PW 通過評估瓣膜口與右心室有關的血流參數，從血流動力學方面對右心室的功能進行評價，不受其形態(tài)不規(guī)則的影響，但心臟前負荷的影響不容忽視。其所測的三尖瓣口舒張早期E 波峰值流速、晚期A 波峰值流速及其比值被用于評價右心室的舒張功能，美國超聲心動圖學會建議以E/A值＜0.8 或＞2.0 作為評定右心室舒張功能障礙的指標[4]。

1.3 組織多普勒成像 （tissue doppler imaging，TDI ）

TDI 通過改變多普勒濾波系統，去除心腔內血流產生的頻移信號，保留心肌運動產生的頻移信號，可以實時評價整個心動周期中室壁的運動。

1.4 實時三維超聲心動圖（ r eal time three-dimensional echocardiography，RT-3DE）

RT-3DE 采用超矩陣探頭、高通量數據處理系統和三維空間定位技術對心臟成像，可同時獲得動態(tài)、三維的心臟解剖信息，直觀地顯示與周圍血管的關系并得到右心室容積和RVEF 等參數。多項研究已證實，RT-3DE 與心臟磁共振成像（cardiac magnetic resonance imaging，CMRI）和核素心血池顯像對于RVEF 的測定有良好的相關性[6-7]。但在成年人中，RT-3DE 對右心室容積和RVEF 可能會有一定的低估，且右心室容積越大低估越顯著[8]。RT-3DE 也具有一定的局限性，包括容易被受檢者的呼吸影響、圖像分辨率低、可重復性差等。

1.5 評價右心室功能常用指標

1.5.1 心肌做功指數 （ myocardial performance index，MPI ）

MPI 即心室等容收縮時間與等容舒張時間之和與心室射血時間的比值，可利用PW 和TDI 得到，通常MPI ＞ 0.43（PW）或＞0.54（TDI）提示右心室功能不全[5]，可全面、簡單地評價受檢者右心室的舒縮功能。但由于PW 和MPI 的測定涉及多個心動周期RR 間期的匹配，故需要確保RR 間期在不連續(xù)的心動周期中相似，而TDI 則不受影響。有研究結果顯示，MPI 對于肺動脈高壓（pulmonary arterial hypertension，PAH）的診斷及嚴重程度的預測均有重大意義[9]。

1.5.2 三尖瓣環(huán)的運動

盡管在右心室的結構中三尖瓣環(huán)占比很小，但是其運動對右心室功能的評價有重要作用。三尖瓣環(huán)收縮期位移（tricuspid annular plane systolic excursion，TAPSE）即三尖瓣環(huán)從舒張末期至收縮末期的位移，是用于評價右心室收縮功能的靈敏指標，常采用M 型超聲測量，TAPSE＜17 mm 提示右心室收縮功能障礙[4]。Guazzi 等[10]對心衰患者的TAPSE 與肺動脈收縮壓（pulmonary arterial systolic pressure，PASP）之間的關系進行研究，結果顯示，TAPSE 與PASP 比值是心衰患者不良結局的獨立預測指標，與核素心血池顯像所得的RVEF 相關。三尖瓣環(huán)收縮期峰值速度（S'波）也可用于評價右心室的收縮功能，利用PW 即可獲得，S'＜9.5 cm/s提示右心室的收縮功能下降[4]。

1.5.3 面積變化分數 （ fractional area change，FAC ）FAC 能同時從長軸和短軸反映右心室的收縮能力，即（舒張末面積?收縮末面積）/舒張末面積×100%，FAC＜35%為右心室收縮功能不全[4]。Egbe 等[11]將209 例先天性心臟病患者的FAC 和TAPSE 與CMRI 測得的RVEF 進行比較，結果發(fā)現兩者相關。但心尖部肌小梁使右心室面積的勾畫準確率降低。

1.5.4 PASP

PASP 與右心室的功能緊密關聯，公式為：PASP=4×三尖瓣最大反流速度2+右心房壓，但該公式使用的前提是有三尖瓣反流，故未合并三尖瓣反流者可通過測定三尖瓣分流頻譜的收縮期最大分流速度計算得到。Sohrabi 等[12]研究表明，利用超聲心動圖所得的PASP 值與右心室導管檢查所得PASP 值相關性良好，但部分研究結果顯示，超聲心動圖測得的PASP 準確率不高[13]。

2 核素顯像

2.1 核素心血池顯像

核素心血池顯像通過探測心血池內放射性核素的分布顯像，相較于超聲心動圖準確率更高、重復性更好且不受右心室形態(tài)不規(guī)則的限制，其相位分析對室壁運動協調性的判斷準確、方便。

2.1.1 首次通過法

首次通過法是靜脈彈丸式注射顯像劑后，獲得顯像劑首次通過左右心室的系列影像，并得到左右心室功能及血流動力學的定量參數，可以用來測定RVEF。首次通過法的優(yōu)點是可以從時間上將各室腔短暫分開，避免室腔重疊誤差，對RVEF 的評估準確。但其獲取的信息量有限且臨床認知少，故應用有限。

2.1.2 平衡法門控心血池平面顯像 （ gated blood pool imaging，GBPI ）

GBPI 將一個心動周期分為多個階段，利用R 波觸發(fā)顯像，系統處理后可得到RVEF、高峰充盈率和高峰射血率等反映右心室舒縮功能的指標。相位分析技術的準確率高、可重復性好，被廣泛應用于右心室運動不同步性的評價，主要指標有右心室位相角平均數和相位標準差。陳雨等[14]的研究結果顯示，右心功能受損的受檢者的右心室位相角平均數和相位標準差均明顯增大，且與右心室功能顯著相關。早在1991 年，GBPI 的地位即得到了認可[15]，彭鳴亞等[16]研究結果顯示，GBPI 與CMRI的RVEF 有良好的相關性，其至今依然是測定右心室心功能參數的可靠方法。GBPI 對心臟早期結構的重塑也有顯著優(yōu)勢且可用于CMRI 禁忌證的患者。但GBPI 的平面采集方式無法避免心臟解剖結構重疊，右心室的時間-放射性曲線中包括了部分右心房的信息，造成RVEF 低估，從而降低了準確率。

2.1.3 平衡法門控心血池斷層顯像 （ gated blood pool tomography，GBPT ）

為改進GBPI 平面采集模式的缺陷，GBPT 隨之產生，180°的門控斷層采集模式可得到心血池的三維圖像，避免了各房室間的重疊干擾，使得其精確度得到了進一步提升。通過量化心血池SPECT定量分析軟件可同時獲得左右心室容積、左右心室射血分數、高峰射血率和高峰充盈率等心功能參數，謝博洽[17]研究發(fā)現，GBPT對于左右心室功能的評價與CMRI 均有良好的相關性，其相位分析技術可提供相位直方圖帶寬、相位標準差和相位峰值等室壁運動同步性指標，Link 等[18]證實GBPT能準確評估心臟運動的同步性。GBPT 在理論上實現了全自動數據采集，避免了人為誤差，有良好的發(fā)展前景。GBPT 和GBPI采集時要求保持相對穩(wěn)定的心率，故不適用于心律明顯失常的患者。

2.2 18F-FDG 心肌代謝顯像

18F-FDG 心肌代謝顯像可同時對右心室功能和心肌葡萄糖代謝情況進行評估，其對于右心室功能的評價被證明與CMRI 有良好的相關性[19]。PAH患者常常伴有右心室18F-FDG 攝取的增加，其原因可能為：右心室為克服升高的肺動脈壓保證射血，右心室做功增加且葡萄糖轉運蛋白-1 通道表達增加；右心室心肌肥厚時能量代謝由脂肪酸代謝向無氧糖酵解轉換。多項研究結果表明，右心室與左心室攝取比值與RVEF 呈負相關[20]，與PASP 呈正相關[21]，Tatebe 等[22]對27 例PAH 患者的研究結果顯示，右心室游離壁的SUV 與PAH 患者的預后相關，當SUV≥8.3 時，患者生存率降低。另有研究證明，右心室和左心室攝取的比值可作為特發(fā)性PAH 患者長期預后的獨立預測指標[23]。同時，何嘉等[24]的研究結果證實，18F-FDG 心肌代謝顯像對于藥物療效的判斷同樣具有重要意義，其相位分析技術同樣也可用于PAH 患者右心室收縮不同步性的評估[25]。

2.3 肺灌注顯像 （ pulmonary perfusion imaging， PPI ）

PPI 通過檢測雙肺血流灌注的變化提示PAH的存在和病情的嚴重程度，是較早應用于PAH 的影像學方法之一。有學者提出了PPI 針對PAH 的定量評價指標，如上下肺野放射性計數比、全肺灌注缺損百分數和肺血流灌注分布指數（P 指數）等[26]。有研究結果顯示，上下肺野放射性計數比與肺動脈壓呈顯著正相關[27]。劉辰等[28]應用P 指數對30 例特發(fā)性PAH 患者進行研究，結果發(fā)現P 指數與右心導管測得的平均肺動脈壓和全肺阻力均有顯著相關性。但PAH 不同時期肺血流灌注損傷程度的變化使上述指標的應用受限，且常規(guī)PPI 的處理較為復雜。

有學者在2001 年應用首次通過法PPI[29]，根據99Tcm-聚合白蛋白在肺內達到平衡的時間（lung equilibrium time，LET）與肺動脈壓成正比的原理，利用LET 提示PAH 的存在及其程度，其采用的“彈丸”式注射方法相較于常規(guī)注射方法可以反映99Tcm-聚合白蛋白在肺循環(huán)中的實際時間。王雪梅等[30]采用首次通過法PPI 聯合PPI 對31 例急性肺栓塞合并PAH 的患者進行評估和危險度分層，結果發(fā)現，相較于健康志愿者，急性肺栓塞合并PAH 患者的LET 明顯延長，且LET與全肺灌注缺損百分數和Aujesky 法進行的危險度評分顯著相關。有學者對特發(fā)性PAH 患者的研究結果也顯示其LET 較正常對照者明顯延長，且與右心導管檢查測得的平均肺動脈壓和全肺阻力相關[31]。

3 CMRI

CMRI 可多角度、多參數成像，心腔結構形態(tài)顯示清晰，其采用門控采集技術，可在一個心動周期內完成多組采集，得到右心室容積、RVEF、右心室FAC 和心肌質量等指標。CMRI 對右心室容積和RVEF 的評估精準，被公認為無創(chuàng)檢查中評價心室功能的“金標準”[32]。CMRI 電影成像技術最為常用，其中穩(wěn)態(tài)自由進動序列是電影技術的突破，圖像對比度只依靠組織的T1、T2 比值，故可在心動周期中始終保持高對比度。有研究結果顯示，穩(wěn)態(tài)自由進動序列是測定心室容積重復性最好、準確率最高的掃描序列，可有效避免右心室形態(tài)不規(guī)則所致的誤差，故可得到準確的心室容積[33]。

CMRI 針對右心室采用的傳統分割方法由于右心室心肌薄及心尖部不規(guī)則肌小梁的分布而準確率欠佳。近幾年，有學者設計了一些簡便、自動的分割方法，如：多圖譜分割方法和基于神經網絡的完全卷積神經網絡，且其相應的研究結果表明，上述方法使右心室的分割更加簡便且精確度高，有望應用于臨床[34]。

但CMRI 對心律要求高，檢查費用昂貴，成像過程需要患者配合（如長時間屏氣等），可能致部分患者不耐受，且其對于體內植入金屬物或者心臟輔助器械的患者是禁忌證，故CMRI 目前還不能作為評價右心室功能的首選方法，但隨著技術的不斷更新和操作處理的不斷簡化，我們相信CMRI在評價右心室功能方面具有廣闊的應用前景。

4 多層螺旋CT （ multislice spiral CT，MSCT ）

MSCT 具有良好的時間、空間及對比分辨率，可快速得到高清晰圖像，薄層掃描及三維重建使其在獲得心臟功能參數的同時可直觀地觀察室壁運動、心腔結構形態(tài)、瓣膜運動及反流狀況，其采用門控技術采集。隨著各種新型CT 的相繼問世，其時間、空間分辨率及Z 軸覆蓋范圍進一步得到優(yōu)化。Sieslack 等[35]發(fā)現MSCT 與CMR 在右心室功能參數上有良好的相關性。

CT 肺動脈造影同樣可用于PAH 的診斷及右心室功能狀態(tài)的評估，其常用指標為在CT 圖像上測定的右心室短軸最大直徑、左心室短軸最大直徑、右心室短軸與左心室短軸最大直徑比率、主肺動脈直徑、升主動脈直徑和主肺動脈直徑與升主動脈直徑比值等。有研究結果顯示，以升主動脈直徑＞ 29 mm 為PAH 的診斷標準，其靈敏度和特異度分別為89%和83%，以升主動脈直徑比值＞ 1 為標準，其靈敏度為89%，特異度為82%[36]。楊冀萍等[37]研究結果得出，應用CT 肺動脈造影得到的右心室短軸最大直徑、左心室短軸最大直徑、右心室短軸與左心室短軸最大直徑比率、升主動脈直徑等參數是評價急性肺動脈栓塞患者右心室功能十分有力的工具。

但MSCT 具有電離輻射、需要注射對比劑、對于部分右心室顯像較差的患者耗時比CMR 更長等缺點使其不能成為評價右心室功能的常規(guī)手段。

5 右心導管檢查

右心導管檢查直接利用特制導管對目標部位進行壓力測定，是診斷PAH 的“金標準”。注射造影劑后的右心導管檢查可清晰直觀地觀察到心內的解剖結構和血流方向，可以判斷心臟瓣膜功能并得到右心室容積、RVEF 和心輸出量等血流動力學指標，是評價右心室舒縮功能的“金標準”，然而，因其有創(chuàng)性及較高的電離輻射使其應用受限，但仍有很多學者在評價右心室功能的新技術時，將其與X 射線右心室造影做對比研究。

6 小結與展望

隨著影像學技術的不斷發(fā)展，越來越多的評估右心室功能的方法及技術進入我們的視野，臨床醫(yī)師不僅可以利用多種醫(yī)學影像學方法直接獲得準確、全面、客觀的右心室功能評價指標，也可以參考并結合腦鈉肽、氨基末端腦鈉肽前體、生長分化因子15、6 min 步行試驗、心肺運動試驗等生化指標或臨床試驗間接了解受檢者的心室功能，從而對受檢者的右心室功能做出更準確地評價。

利益沖突本研究由署名作者按以下貢獻聲明獨立開展，不涉及任何利益沖突。

作者貢獻聲明張磊負責文獻的檢索、整理及綜述的撰寫；武志芳負責綜述的審閱；薛及弟負責綜述的修改；衛(wèi)華負責綜述的修改及審閱。