超声心动图评价左心功能的临床应用

吴东垣，时 非，王丽岩

（吉林市中心医院，吉林吉林132001）

超声心动图评价左心功能的临床应用

吴东垣，时 非，王丽岩

（吉林市中心医院，吉林吉林132001）

近年来，随着生活方式和饮食习惯的改变，人们罹患心脏疾病的几率呈现不断上升的趋势。临床实践证实，采取影像学方法及时、精确地评估心脏疾病患者的心功能在增强其临床疗效及改善其预后方面具有重要的意义。左心室容积、射血分数均是衡量左心室功能的重要指标，在诊治心脏疾病及判断此病患者预后方面有重要的临床价值。在现阶段，评估左心室功能的影像学检验方法有很多，最常用的仍然是超声心动图。下面笔者就结合近期国内外关于此方面的文献资料将超声心动图评定左心功能的临床应用方法总结报告如下。

1 M型超声心动图

M型超声心动图是指在胸骨旁长轴二维切面上取M型图像，以显示左心室舒张末内径（LVDd）、左心室收缩末内径（LVDs），并计算出ESV、EDV、LVEF、LVFS的一种检查方法。目前，M型超声心动图是评价左心室收缩功能的首选方法之一，有操作方法简易的特点。但此检查方法仅适用于检查左心室形态结构变化较小的患者。在为患者进行M型超声心动图检查时，可通过集中探查某一点使曲线上体现出精细、迅速的活动，从而可对患者的病情作出更准确的诊断。M型超声心动图可与心尖与脉搏搏动图、Doppler、心电图、心内压力曲线等检查方法同步进行数据记录，从而可进行难以完成切面图的波形分析、血液动力学研究。在连续记录患者的M型超声心动图曲线时，能显现出其多个心动周期的情况。与应用切面超声心动图相比，应用M型超声心动图能更清晰、更精确地对收缩期、舒张期心壁及瓣膜活动的规律、心腔缩短分数及射血分数等进行观测。在进行声学造影检测时，M型超声心动图能显示造影剂反射光点形成的流线。M型超声心动图检查主要采用立方法对受检者左心室的容积进行测量：设定人正常心脏的左心室呈椭圆形，采用超声心动图测出左心室的短轴径，计算出左心室的容量。但人的心脏并不会呈标准的椭圆形。因此，M型超声心动图检查在估测左心室容量时可因左心室的内径发生改变（经立方法计算后误差会更明显）而导致测量结果有偏差、图像质量和重复性较差。此外，M型超声心动图只能呈现一维图像，定点反映心脏的状况。作为一种位置及时间曲线，此检测方法不能显示心脏内结构的空间和方位。

2 二维超声心动图

二维超声心动图（2DE）能较全面地显示心脏腔室的大小、室壁的厚度及运动状态等形态结构，并可通过此类二维图像较准确地检测出心室的收缩功能。在临床上，2DE几乎适合任何有需要的受检者使用。在为患者进行2DE检测时，可采用双平面Simpson’s法测量其左心室的容积，将心脏分成多平面显示二维空间图像，直观地表达心内结构的空间和方位（其显示出的图形与心脏的解剖图形相似，易于辨认）。在显示解剖异常的心脏结构（如间隔缺损、动脉导管未闭等）时，2DE的效果尤其优秀，可较准确地获取左心室收缩功能的指标。临床实践证实，将二维超声心动图检查与M型超声心动图联合起来应用可相互参照，收集到更丰富的数据。另一方面，二维超声心动图的测定和计算方法复杂，费时较多，因此更适合经M型超声心动图检测出现明显误差的患者使用。节段性室壁运动异常或室壁瘤患者使用2DE检测的结果误差相对较大。

3 血流多普勒超声

3.1 二尖瓣血流频谱 二尖瓣舒张期血流频谱的主要参数包括E／A、IVRT、DT、舒张早期血流速度峰值（E）、舒张晚期血流速度峰值（A）、舒张晚期血流持续时间（AT）等。E／A是可迅速测定左心室舒张功能的指标之一，故二尖瓣血流频谱在临床上的应用一直很广泛。DT与IVRT在二尖瓣血流频谱中的变化情况相平行，仅分析这二种参数所得出的结果准确率较低。联合应用AT与肺静脉血流频谱参数可显著提高检测左心室舒张功能的准确性。目前，二尖瓣舒张期血流频谱是临床上评定左心室舒张功能最基础的方法。

3.2 肺静脉血流频谱 肺静脉血流频谱由PVs1、PVs2、PVa、PVd构成。研究发现，在左心室舒张功能轻度受损时PVd将有所减小，当左心室舒张功能进一步减退时PVd将大于PVa，PVa及其间期（PVa－dur）均会增加。结合二尖瓣E／A可鉴别正常的左心室舒张功能的和伪正常的左心室舒张功能：若E／A＞1，AT＞PVa－dur，可判定左心室舒张功能正常；若E／A＞1，AT＜PVa－dur，可判定左心室的舒张功能伪正常。肺静脉血流频谱检测会受到患者年龄、心率等因素的影响，其检测结果与医师的操作技术有关［1］。

3.3 彩色M型多普勒超声 若左心室呈持续松弛的状态，血液就会在压力阶差的影响下自二尖瓣口不断地向左心室尖部输送。检测这一情况的主要指标是左心室舒张早期血流传播速度（FPV）。当心室舒张功能被破坏时，FPV可显著变慢，可作为判断二尖瓣血流频谱是否正常（或伪正常）的方法。在现阶段，进行彩色M型多普勒检测所用的方法与参数在临床上尚未统一，因此没有得到广泛应用。

3.4 组织多普勒超声成像（TDI） TDI是在评价心肌运动相关技术得到发展后产生的成像技术，可实时地检测心肌运动的速度、室壁节段或瓣环速度及加速度，此类指标可反映局部心肌收缩和舒张的功能［2］，弥补其他超声技术在检测此类指标方面的不足。通常，可取心尖四腔及二腔心切面记录并得到Sa、Ea及Aa。Sa是反映心肌收缩运动功能的主要指标。在室壁的运动功能受损时，Sa值可显著降低。Ea、Aa能较准确地反映心肌的舒张功能，若Ea／Aa＞1提示心肌的舒张功能正常，若Ea／Aa＜1提示舒张功能减退，无伪正常表现。DTI可对局部左心室收缩舒张的功能进行评估，可在左心室运动功能尚未出现明显异常时就发现左心室局部功能减退的情况，与LVEF、E／A等指标相比敏感度更高。Ray等［3］用DTI分析原发性心肌淀粉样变性患者的心功能，结果发现，患者的左心室射血分数即使正常，在进行DTI检测时也可发现心肌收缩功能受损。DTI检测可利用二尖瓣环的运动参数对心脏功能（尤其是心肌纵轴舒张的功能）进行分析，比传统多普勒超声的敏感度更高。速度模式的DTI可记录舒张期二尖瓣环沿长轴方向运动的情况，分析左心室容积及心肌组织弹性回缩力的变化，其结果不易受到心脏负荷等的影响。DTI检测可直接从心肌中获取多普勒频移信号，定性、定量分析地心肌运动，因此近年来其在检测心脏同步性方面的应用日益广泛。Yu等人［4］的研究报告指出，DTI检测结果可作为预测左心室重构是否得以改善的独立指标。DTI的组织速度成像（TVI）可用彩色编码技术显示心肌组织运动的速度和方向，用双向成像方式评估心肌运动的情况。定量组织速度成像（QTVI）技术可收集收缩运动时不同节段心肌组织运动的速度、位移等可随时间变化的一系列曲线，定量测量各参数，若是与心电图检查联用可定量分析心脏运动的同步性。这是DTI技术的在临床上的突破性进展之一。DTI对心动周期中室壁节段长度、厚度变化的应变成像可作为定量评估局部室壁收缩和舒张功能的可靠方法［5］。该技术相对不受心脏负荷状态、心率等影响，但由于受到声束－室壁运动方向夹角及正常节段对异常节段拖带效应的干扰，其临床使用受到一定的限制。

3.5 声学定量技术 声学定量（AQ）技术是指，根据血液和心肌背向散射分值不同的理论，利用计算机数字化图像边缘检测技术实时分析心脏的回声信号，区分心肌组织和血液散射回声的信号，从而得出心内膜轮廓和心腔容量随时间变化的曲线。对患者的心功能进行AQ评价可计算出心腔变化的情况，检测心肌收缩力、心脏泵功能的相关指标［6］。在AQ技术中，自动边缘检测技术（ABD）在临床上较为常用，而研究工作主要集中在心功能的测定方面［7］。经由AQ技术描绘的左心室面积改变曲线图能识别出心动周期时相变化的情况，并将其与心脏的舒张功能相关联［8］。不适合经多普勒超声检测评价心脏舒张功能的患者尤其适合使用AQ技术。在与其他技术结合起来使用时，AQ检测结果的准确性可得到显著的提高。在高帧频和谐波技术上构建的声学定量检查系统能准确评价节段性室壁运动的情况。Mor－Avi等人［9］的研究报告指出，心功能指标、心腔容积与导管检验结果具有相关性。Lin等人［10］将多平面探头与声学定量结合起来对心内膜轮廓进行了快速的动态三维重建，进而检测出了局部三维图像的运动和时间参数。近年来，声学定量在临床上的应用价值已经得到了人们的充分肯定。当然，该技术仍存在一定的缺点。例如，其对因体重超标、肺病等导致的图像边缘不清晰的结果分析存在误差，且受心率影响较大。

3.6 彩色室壁动力学技术 彩色室壁动力学（CK）技术的理论基础是声学定量技术，CK技术是指：由计算机分析来自组织和血液的回声强度，将心内膜位移进行彩色编码，建立反映室壁运动的彩色图像。CK技术能用鲜明的彩图将心内膜位移随时间变化的动态过程进行描绘，并从时间和空间分别对室壁运动进行定量分析，反映室壁运动的空间幅度及时相变化，而且不受声束角度影响，能对室壁运动进行全方位地观察。同时，该技术能在同一幅图像上显示整个心动周期中室壁运动的变化，更直观地进行室壁运动的半定量分析，更简易地对联机的室壁运动进行定量检测［11］。国外学者［12］的研究报告指出，CK技术可准确检测左心室的舒张功能，尤其在检测峰值快速充盈率（PRFR）方面最为准确。与多普勒超声心动图检查相比，用CK技术测得的舒张期二尖瓣口E／A比值在评价舒张功能不全方面效果更优。Mor－Avi等人［13］的研究报告指出，局部心内膜运动幅度和时间的定量指标可在对CK图像进行节段分析后获得。但CK图像的质量受二维图像质量、时间增益补偿、辉度压缩等技术的影响，同时也会受到患者左心室腔内乳头肌、瓣膜运动等因素的干扰。使用CK技术对透声窗较差的患者进行检测时常可出现彩带的边缘细碎和显色不连续等情况。

3.7 斑点追踪技术和速度向量技术 近年来，关于心功能的研究已从单纯地评价左心室的运动功能转变为从力学角度分析心室空间变形的能力。大量现有的研究结果证实，分析心脏的扭转及解旋运动能对左心室收缩和舒张的功能进行更准确地评价［14］。应变和应变率是反映心肌形变的重要参数，能真实反映局部心肌的舒张运动，且不受心脏整体运动及相邻节段牵拉等的影响［15］。在临床上，测量左心室扭转最可靠的指标是磁共振成像检测。但是，磁共振成像具有获取图像所需时间较长、帧频较低、标记物易衰减的缺点，其应用受到较大的限制［16］。近年来，斑点追踪技术（STI）、速度向量技术（VVI）成为评价左心室扭转的新方法。STI可定量显示心肌运动的速度、旋转角度及位移，反映心肌组织的实时运动和变形。Notomi等人［17］用STI选取心底短轴和心尖短轴检测15例心脏病患者左心室扭转运动的情况，并与MRI检查的相关结果进行对比分析后发现，用斑点追踪技术和MRI检测的左心室扭转、解旋具有高度的相关性。斑点追踪技术的优势是：①不受声束方向和组织运动夹角的影响。②无角度依赖性。③可精确测量心室扭转角度、应变及应变率。④检测快速、无创。应用4D－STI技术检测心室扭转的优势是：可在同时相测量多个平面的心脏旋转，更准确地检测心脏扭转。VVI是应用像素的空间相干及追踪技术，采用实时心肌运动跟踪运算法跟踪每帧图像的像素点，在二维高帧频灰阶图像上获得的心肌运动方向和速度综合性曲线。该技术对声束角度无依赖性，可对多个平面心肌组织的结构力学变化进行定量分析。因此，VVI能准确地反映心室运动的情况，评价心脏的扭转、解旋、应变及应变率［18］。Jurcut等人［19］应用VVI技术对急性心肌梗死患者及健康志愿者的心肌收缩功能进行了对比分析。结果显示，此技术能准确诊断节段性收缩功能不全。在帧频低时，STI技术和VVI检测技术可能会因对图像清晰度要求较高而导致瞬时信息缺损。这两种检测方法的参考标准均尚未统一，有待于更深入的研究。虽然这两项技术均有些许不完善处，但可真实评估心脏的运动功能，在诊治心血管疾病方面具有较高的价值。

4 三维超声心动图

20世纪70年代，世界上首例心脏三维超声重建试验获得成功。至今，三维超声技术已进入“实时成像时代”［20］。超声三维重建技术可用立体结构显示常规二维彩超无法表达的信息［21］。三维超声可按照左心室的实际形状在心内膜进行多点数据采集，进而准确地计算出左心室的容积，而且重复性较好。但使用该技术进行心脏结构三维重建的耗时较长，在处理图像时易丢失某些重要信息。近年来，实时三维成像技术在心脏超声诊断史上写下了新的篇章［22］。实时三维超声心动图（RT－3DE）可在全容积成像模式下分析在线容积定量，得到EDV、LVEF、ESV等重要的指标。与二维超声相比，RT－3DE的检测结果更准确，能从三维甚至四维空间真实地展现心脏的结构和功能，全面地反映患者发生冠心病心肌缺血时心室功能、心室容积及室壁运动的动态变化。此技术能对心脏的整体和局部功能进行准确的评估，为诊治冠心病提供完整、可靠的定量信息。研究发现，运用RT－3DE技术和磁共振技术检测所得的心容积和心功能指标有较好的相关性［23］，而且具有无创、价廉、重复性好的优点，具有较高的临床应用价值。

5 展望

随着影像学技术的不断发展，左心功能评估的研究方向已经逐渐转向分层研究。目前，关于超声、CT等检查手段对冠心病、先心病、心肌梗死及梗死后心肌重塑患者左心功能评价的研究已有很多。但为疑似患有心脏疾病者使用CMR、MSCT进行左心功能评估的临床研究仍很少。临床实践证实，超声心动图评价心功能与CT、导管法左室造影等具有良好的相关性，而且超声检查简便、价廉，便于床旁检查及重复检查，特别是多普勒超声技术和三维超声心动图等新技术的应用，为超声心动图评价左室功能提供了更加广阔的发展前景。

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吴东垣（1983－），男，主治医师，医学硕士，主要从事心血管超声的临床应用研究。

2014－05－06）

1007－4287（2015）06－1038－04