同步心导管及2D 超声构建人肺动脉高压右心室压力容积环的研究

尚小珂 卢蓉 肖书娜 张长东 邱丘 于玺 陈友三 王利军 Zhong Liang 张刚成

肺动脉高压(pulmonary artery hypertension，PAH)是一种进行性、致死性疾病。右心衰竭是PAH 患者最常见死亡因素，同时右心室功能障碍是影响该患者群致残率与致死率的主要决定因素［1］。早期评判右心室功能对判定病情起决定性作用［2-3］。心室压力容积环被认为是检测心功能的金标准，其地位无可替代［4-8］。但同步右心室压力和容积的检查，临床操作起来非常困难，罕有相关报道。本研究试图探讨同步检测心室压力和2D 超声测量容积构建压力容积环的可行性。

1 对象与方法

1.1 研究对象

拟纳入2015 年6 月至2017 年6 月在武汉亚洲心脏病医院行右心导管检查的任意类型PAH 患者，实际在2015 年7 月因结果未达到预期而提前终止此项研究。研究期间共有14 例患者行右心导管检查，其中7 例患者接受这项研究并签署知情同意书。在7 例患者中有1 例术中测量肺动脉压力属正常范围而排除，另外2 例患者因导管压力记录的干扰和超声采集图像的部分缺失，最终只有4 例患者的数据能够构建压力容积环。入选标准:(1)年龄大于7 岁;(2)任意类型的PAH，即在海平面，静息状态下，右心导管检查测肺动脉平均压≥25 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)［1］;(2)接受同步检测，即经胸超声检查和右心导管检查。排除标准:(1)拒绝接受压力、容积同步检测的患者。(2)压力图像不清晰、干扰较大和(或)心脏超声图像不清晰的患者。(3)妊娠。(4)无法仰卧接受手术的患者。

1.2 研究方法

术前按照《2015 年先天性心脏病相关性肺动脉高压诊治中国专家共识》［9］完成基线资料检查。行标准左、右心导管术，包括左、右心脏及肺动脉各部位分别抽血、测定压力，使用球囊导管进入肺小动脉楔入测压，每例患者均行球囊楔入后双侧肺小动脉造影［10］。端孔导管检测右心室压力时，选择端孔导管头端游离在心室腔内侧，监护示无早搏出现即可，固定端孔导管，连续记录右心室压力图形。稍升起“C”型臂机头，超声科医师在患者胸前置入超声探头检测，选择适当的角度勾勒右心室容积(按照常规左心室测量心室容积的方式)，心脏超声图像显示右心室容积为“LV Vol”，单位(ml)。选择心电监护仪连续测量的3 个心动周期压力图形，在同步心脏超声截取3 个心动周期容积，最后选取一个共同无干扰的心动周期制作图形。

提出假设的理论基础:假设PAH 患者右心室压力容积环存在等容收缩期和等容舒张期，在此假设的基础上，其机制如图1 和图2。本研究中取A、B、C、D、E 5 个点形成压力容积环，各点的意义及对应心电图见表1 和图3，对应的心脏超声图见图4。

图1 在同一心动周期压力和容积相对的位置

图2 压力容积环各点的意义

图3 心电图定标压力图形

表1 心电图及对应时限和代表字母

2 结果

2.1 基线资料情况

本研究患者的基线资料及血流动力学资料如表2。

图4 心电图定标2D 心脏超声的容积图形

2.2 心电图标记的不同期限压力、容积参数

患者不同期限压力、容积参数见表3。按照心电图定位，选择同一心电图下的A、B、C、D、E 5 点压力图形和容积图形。压力容积图形如图5 和图6。图形不规则，相互间无相似性，制作失败。

3 讨论

PAH 的预后很大程度上取决于右心室功能。心室压力容积环是目前最可靠的衡量心室功能的指标［4-8］。心室收缩末期弹性(EES)即收缩末期压力容积关系(ESPVR)的斜率，是衡量心脏收缩力的金指 标［11］。Maughan 等［12］在 1979 年 首 次 公 布Pressure-Volume loop(P-V loop)测定犬右心室功能的研究，精确的心功能判断一举奠定了P-V loop 在判断右心室功能的测量地位。随后动物和人体研究不断增多，其显示不同负荷下的瞬时压力和容积曲线，心室收缩末期压力-容积关系大致呈线性，斜率为心室的回弹力，回弹力相对于负荷的独立性被认为是最可靠的收缩性指标［13-15］。但时至今日这一“金指标”技术并未成为临床常规检查项目，制约这项技术发展的原因在于压力、容积环中的压力和容积测定难以标准化，以及难以同步测量压力、容积两项指标［16-17］。

表2 患者基线资料及血流动力学资料

表3 患者不同期限压力(mmHg)、容积(ml)参数

图5 压力容积原始数据图像

图6 压力容积重建图像

目前，本项研究是国内第一个关于人体右心室压力容积环的研究。本项课题同时使用了包括48 h内CT 测量容积两个点、核磁共振成像测量容积曲线、心室造影估算容积、心肌核素灌注及3D 超声测量容积曲线等手段(研究仍在进行)。虽然理论上2D 超声测量容积对上述检查误差最大，但优点是2D 超声是唯一能够同步心导管检测的指标，是真正意义上的同步测量心室压力和容积。

本研究最终制作图像与国外的右心室压力容积环研究的图形完全不同。Htay 等［18］使用放射性核素血管造影(RNA)和右心导管制作了31 例各类原因心力衰竭及胸痛患者的右心室P-V loop，图像大部分为不规则四边形或斜底梯形。Maughan 等［12］观察犬右心室P-V loop 的图形和人类左心室P-V loop 的规则四边形几乎完全相同。Redington 等［19］研究10 例成人患者和12 只犬的右心室P-V loop，使用方式为先右心室造影并在X 线下测量面积大小，估算容积，制造犬右心室容积模具，取相关性计算，最后制作人和犬的P-V loop，其结果大体上呈三角形。McCabe 等［20］制作了一组血栓栓塞性PAH患者右心室P-V loop，结果图形包括不规则三角形、不规则正方形、不规则梯形三种，均与本研究所作出的完全不规则图形不同。本研究制作的图形完全不规则，四个图形本身也无相似性，因此认为制作失败。考虑失败原因最主要有三点:(1)理论上的瑕疵。本研究理论是假设右心室压力容积环形态类似于左心室形态，比如这个环同左心室一样存在等容收缩期和等容舒张期而可能建立出四边或五边形，但实际上可能右心室并不存在等容收缩或舒张一说。Redington 等［19］就构建出三角形的P-V loop。(2)容积测量误差过大。右心室的形态不规则，与相对呈圆柱形的左心室相比，用2D 超声模拟左心室计算体积误差过大。另外，超声在观察右心室时有一些“死角”，无法观察到也无法计算。(3)压力值取点不准确。本研究压力和容积值取点是依靠心电图定标，从心电图对应的压力值截取参数，准确度太低。在研究后期做了改进，使用双道压力或三道压力，如图1 灰色压力曲线和黑色压力曲线重叠部分(同时测量肺动脉、右心室、右心房三道压力重叠，已申请专利)，这样选取坐标精准度得到提高，可以完全取代心电图来定标压力点。即使按照此方式来改善压力定标，也无法解决另外的技术瑕疵。

本研究是一个失败的研究，意义有限，但检索PubMed 近20 年文献未发现以同样方式研究右心室压力容积环的研究。因此，这是第一个使用2D 超声和导管同步测量P-V loop 的研究，可以为相关研究提供一定借鉴。

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