二维应变超声心动图评价肺动脉高压患者右心整体及局部功能

章晨 朱佳

二维应变超声心动图评价肺动脉高压患者右心整体及局部功能

章晨 朱佳

目的 采用传统超声心动图结合组织多普勒和二维斑点成像技术评价肺动脉高压患者右心室整体和局部收缩功能及其与临床WHO心功能分级的关系。方法 纳入肺动脉高压患者25例和正常对照19例。采用常规超声心动图和二维应变分析软件对右心室心尖切面进行分析。测量右心室前壁和室间隔基底部、中部及心尖部心肌二维应变，并进行常规超声心动图测量。结果 右心室6节段平均收缩应变比较，肺动脉高压组较对照组显著降低（P＜0.01）。WHO 心功能分级与右心室6节段平均应变显著相关，心功能分级越高，6节段平均收缩应变的绝对值越小。结论 在传统的多普勒超声心动图基础上结合基于斑点成像的二维应变技术综合评估肺动脉高压患者右心室整体和局部功能，对深入理解右心室病理状态下的改变、指导临床干预具有指导意义。

二维应变成像 肺动脉高压 右心室

右心室的解剖和功能特点使得临床上准确评价其功能依然困难。通常根据其结构和功能特点分成两个主要部分，即右心室流入道（RVIT）和流出道（RVOT）；目前对RVOT的功能尚不清楚，有关右心室功能的研究更多关注于RVIT水平。室间隔运动对左右心室的功能均有重要贡献，在右心室整体功能中也占有重要作用。正常情况下室间隔运动作为左心室功能的一部分，而在肺动脉高压、严重心包积液等疾病状态下则相反，可能成为右心室功能的一部分。传统的超声心动图由于自身技术和右心室解剖结构的限制，难以对右心室进行全面研究，随着组织多普勒和二维斑点成像的出现，使得临床上对右心室心肌运动有了深入的认识，这在右心疾病如肺动脉高压的诊断和治疗中具有重要的作用。本研究旨在综合运用传统超声心动图结合二维斑点成像技术综合评价肺动脉高压患者右心功能。

1 临床资料

1.1 一般资料 所有患者和正常对照病例均来自超声心动图数据库，超声心动图检查时间为2010年8月至2012年10月。肺动脉高压组25例，其中男2例，女23例，平均年龄（46.9±15.5）岁，心率（81±14）次/min；正常对照组19例，其中男5例，女14例，平均年龄（37.9±11.7）岁，心率（73±8）次/min；节律除1例房颤，其余43例均为窦性心律；肺动脉高压患者的病因包括特发性肺动脉高压13例、先天性心脏病相关肺动脉高压6例、结缔组织病相关肺动脉高压4例和血栓栓塞性肺动脉高压2例，其中14例患者在5年内曾接受右心导管检查符合肺动脉高压的右心导管诊断标准；11例患者因各种原因拒绝或未能接受右心导管检查，但临床和超声心动图检查均指向肺动脉高压的诊断（如三尖瓣反流峰值速度＞3m/s，根据二尖瓣E/Em比值估测左心房平均压＜15mmHg等［1］），所有患者的临床资料均在接受超声心动图检查时同时采集。

1.2 方法 超声心动图检查仪器为GEvivid7（美国GE公司生产），探头为M4S，二次谐波频率为1.6/3.2MHz。按照超声心动图临床研究取样标准，常规描记胸骨旁左室长轴、短轴、大动脉短轴、心尖四腔、二腔和长轴二维和组织多普勒图像，对右心室研究还需描记胸骨旁改良的右心室流入道图像，以及经二尖瓣、主动脉瓣、三尖瓣和肺动脉瓣前向血流和反流的多普勒图像，窦性心律者记录连续3个心动周期超声影像，房颤者记录连续5个心动周期超声影像，每例检查平均耗时30min。超声心动图检查原始图像均以DICOM格式储存于CD光盘中，以供日后处理分析使用。处理分析均在EchoPac工作站上进行（EchoPac版本为7.0.4，由GE超声提供）。二维斑点成像等超声心动图后处理分析于2012年12月份之前完成。在本资料中，超声心动图的主要切面是心尖四腔切面（充分显示RVIT）和胸骨旁大动脉短轴切面（充分显示RVOT）。在大动脉短轴切面测量舒张末期RVOT内径，在心尖四腔切面将M型取样线置于右心室游离壁三尖瓣环处描记三尖瓣环运动、组织多普勒模式下前壁侧三尖瓣环运动曲线，以上2个切面还需描记经三尖瓣和肺动脉瓣前向血流多普勒；以及高帧频（70～85fps）的改良心尖四腔切面（以充分显示RV二维图像），用于常规二维测量和二维斑点分析。主要测量指标包括：（1）三尖瓣环前向位移（Tapes）：心尖四腔切面M型超声测定右心室游离壁侧三尖瓣环沿径向的位移［2］。（2）RVOT舒张末期内径（RVOTd）：在胸骨旁大动脉短轴水平测量。（3）RA面积为收缩期心尖四腔切面自侧壁三尖瓣环内膜描记至室间隔侧内膜。（4）RV游离壁厚度为舒张末期剑突下切面RV侧壁厚度。（5）RV舒张末期面积和RV收缩末期面积均取自心尖四腔切面，RV面积变化分数（FAC%）=（RV舒张末期面积-RV收缩末期面积）/RV舒张末期面积×100%。（6）三尖瓣血流E峰和A峰以及E/A比值；以及RV心肌表现指数（MPI）测量参数为RVIT多普勒频谱自TV关闭至下一个心动周期TV开放的时间（三尖瓣关闭开放时间）和经肺动脉瓣的RV射血时间，计算MPI=（三尖瓣关闭开放时间-RV射血时间）/RV射血时间［3］。（7）肺动脉射血前间期（PApep）。（8）RV收缩压（RVSP）为三尖瓣反流的最大压差。（9）三尖瓣环Sm为组织多普勒侧壁三尖瓣环收缩峰值。（10）二维应变测量：分别测量RV基底部、中部和心尖部以及室间隔基底部、中部和心尖部的收缩期峰值应变，并计算这6节段平均收缩期应变。

1.3 统计学方法 采用SPSS 13.0统计软件。计量资料以（x±s）表示，组间比较采用双尾Student-T检验，P＜0.05为差异具有统计学意义。操作者工作曲线（ROC）、曲线下面积（AUC）比较各超声心动图参数预测临床心功能分级的敏感性。

2 结果

肺 动 脉 高 压 组M型 测 量 参 数Tapse为（14.55±5.21）mm， 显 著 低 于 正 常 对 照 组 的（20.68±3.09）mm（P＜0.01）；二维测量 参 数中，RVOT内径、RA面积、右心室游离壁厚度、舒张末期面积和收缩末期面积均显著大于对照组，而RVFAC%在两组间无显著差异。多普勒测量参数中除肺动脉收缩压具有显著差异外［分别为肺动脉高压组的（79±31）mmHg和对照组的（13±5）mmHg，P＜0.01］，综合反映右心室收缩和舒张功能的参数心肌表现指数在肺动脉高压组（0.52±0.44）相比于正常对照组（0.77±0.42）显著减低（P＜0.01），反映右心室收缩功能的参数PApep［肺动脉高压组（58±28mm），对照组（31±14mm），P＜0.01］和PA射血时间［肺动脉高压组（255±64ms），对照组（323±280mm）］均显著减低，反映右心室舒张功能的三尖瓣血流E/A比值也显著降低［肺动脉高压组（1.07±0.41），对照组（1.49±0.26），P＜0.01］。反映右心室心肌收缩力的三尖瓣环组织多普勒Sm在肺动脉高压组亦显著降低［（8.68±2.86）cm/ s，对照组为（13.05±1.90）cm/s，P＜0.01］。在二维应变分析中，肺动脉高压组室间隔各节段自基底部向心尖部应变的绝对值逐渐减小，这与对照组的趋势相同；但在右心室前壁则相反，二维应变的绝对值自基底部至心尖部逐渐增大，与对照组的趋势显著不同。右心室6节段平均收缩应变比较，肺动脉高压组（-14.52±5.02）%较对照组（-26.86±5.03）%显著降低（P＜0.01）。进一步WHO心功能分级分析表明，WHO分级2级15例，6节段平均收缩应变（-17.71±3.05）%，WHO分级≥3级10例，6节段平均收缩应变（-9.73±3.20）%。心功能分级与右心室6节段平均应变显著相关（P＜0.001），临床心功能分级越高，6节段平均收缩应变的绝对值越小（见图1）。进一步ROC曲线分析，主要超声心动图参数预测临床心功能分级敏感性，AUC依次为：右心室6节段平均峰值应变（0.996）、右心室MPI（0.889）、肺动脉收缩压（0.742）、Sm（0.394）和Tapse（0.247）。

图1 肺动脉高压右心室二维应变。右心室6节段平均应变的绝对值随心功能分级增加而减低（1a为WHO≥3级，1b为WHO 2级，1c为正常对照，AVC示肺动脉瓣关闭时间）

3 讨论

右心室复杂的几何结构难以用常规的超声心动图技术准确评估右心室功能，尤其在右心室处于病理状态时。右心室心肌的排列也与左心室3层心肌结构不同，其内膜下以纵向心肌排列为主，外膜下轴向心肌排列较少，因此右心室收缩主要以纵向的缩短为主，旋转变形在右心室收缩中的作用较小［4］。二维应变斑点成像技术克服了以往多普勒技术对成像角度的依赖性，使得更准确评估右心室整体和局部心肌运动成为可能，这将会引导人们深入探究右心室的结构与功能的关系、心肌运动和临床表现的关系，为右心系统疾病如肺动脉高压、右心室心肌病等疾病的临床治疗提供更丰富的影像学参考。

本资料结果显示，在右心室整体功能评价方面，常规超声心动图右心室功能的评价参数，如二维RVOT内径、RA面积、右心室游离壁厚度、舒张末期面积和收缩末期面积均显著大于对照组，而RVFAC%在两组间无显著差异。多普勒测量参数中除肺动脉收缩压具有显著差异外，综合反映右心室收缩和舒张功能的参数——心肌表现指数在肺动脉高压组显著增高，反映右心室收缩功能的参数PApep和PA射血时间均显著减低，反映右心室舒张功能的三尖瓣血流E/A比值也显著降低。反映右心室纵向收缩功能的参数Tapse在肺动脉高压组显著低于正常对照组，提示本资料中多数肺动脉高压患者预后不良［5］。反映右心室心肌收缩力的三尖瓣环组织多普勒Sm在肺动脉高压组亦显著降低。

在右心室局部心肌功能评价中，本资料中未采用传统的组织多普勒方法，主要原因是入选肺动脉高压患者右心室形态已发生较大改变，组织多普勒研究的角度依赖性弊端明显，因而采用角度非依赖的二维应变分析。应变是指心脏收缩后心肌初长度缩短百分比，其值为负，表明心肌收缩，反之则为心肌舒张。本资料结果表明，肺动脉高压组室间隔各节段自基底部向心尖部应变的绝对值逐渐减小，这与对照组的趋势相同；但在右心室前壁则相反，二维应变的绝对值自基底部至心尖部逐渐增大，与对照组的趋势显著不同。正常情况下，收缩期右心室的压力1/3来自左心室［6］，但在右心室肥厚时情况可能发生改变，且右心室心肌纤维的排列方式显著不同于左心室，因此可能出现肺动脉高压时右心室前壁和室间隔心肌应变的不同改变。右心室6节段平均收缩应变比较，肺动脉高压组较对照组显著降低。进一步WHO心功能分级分析表明，WHO分级2级15例，6节段平均收缩应变（-17.71±3.05）%，WHO分级≥3级10例，6节段平均收缩应变（-9.73±3.20）%。心功能分级与右心室6节段平均应变显著相关（P＜0.001），且临床心功能分级越高，6节段平均收缩应变的绝对值越小。虽然超声心动图肺动脉收缩压的估测值和右心室MPI与临床心功能分级有较好的相关性，但与右心室6节段平均收缩应变比较，其敏感性和特异性均不如后者。因而，在传统的多普勒超声心动图基础上结合基于斑点成像的二维应变技术综合评估肺动脉高压患者右心室整体和局部功能，对深入理解右心室病理状态下的改变、指导临床干预具有指导意义。

［1］ Ruan Q, Nagueh SF.Clinical application of tissue Doppler imaging in patients with idiopathic pulmonary hypertension.Chest, 2007, 131(2):395-401.

［2］ Gupta S, Khan F, Shapiro M, et al. The associations between tricuspid annular plane systolic excursion (TAPSE),ventricular dyssynchrony,and ventricular interaction in heart failure patients. Eur J Echocardiogr, 2008,9(6):766-771.

［3］ Jurcut R,Giusca S,La Gerche A,et al.The echocardiographic assessment of the right ventricle: what to do in 2010? Eur J Echocardiogr, 2010,11(2):81-96.

［4］ Leather HA, Ama' R, Missant C,et al. Longitudinal but not circumferential deformation reflects global contractile function in the right ventricle with open pericardium. Am J Physiol Heart Circ Physiol, 2006,290(6):2369-2375.

［5］ Lopez-Candales A,Rajagopalan N,Saxena N,et al.Right ventricular systolic function is not the sole determinant of tricuspid annular motion.Am J Cardiol,2006,98(7):973-977.

［6］ Yamaguchi S,Harasawa H,Li KS,et al.Comparative significance in systolic ventricular interaction.Cardiovasc Res,1991,25(9):774-783.

Objective To explore the feasibility of 2D strain echocardiography for the assessment of right ventricular（RV）global and regional systolic function and the correlation with clinical WHO heart function. Methods 25 patients with pulmonary arterial hypertension and 19 normal controls were studied. Echocardiographic right heart image in apical plane were analyzed by conventional manual tracing by 2D strain software. Myocardial strain was determined at the basal，mid and apical segments of the RV free wall and ventricular septum by 2D strain imaging，as well as conventional Doppler echocardiographic measurements. Results Although there are difference on M-mode，2D and traditional Doppler echocardiographic parameters between PAH and controls，RV six segments average peak strain were significantly reduced in patients with pulmonary arterial hypertension compared with normal controls and were most altered in patients with the most severe clinical WHO function classification（P＜0.01）. Conclusions Quantitation of global and regional RV function with angle-independent 2D strain as well as conventional Doppler echocardiography can be helpful to understand right heart change with pulmonary arterial hypertension and will be helpful for clinical treatment.

2D Strain echocardiography Pulmonary arterial hypertension Right ventricle

321110 浙江省金华市中心医院心血管内科（章晨）

317000 浙江省台州医院超声科（朱佳）