二维及实时三维超声心动图评价COPD患者右心结构功能

宋昕殊,张文华,吴 双,刘晓丽,何姗姗,赵 宁

(大连医科大学附属第二医院超声科,辽宁大连 116027)

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)是由于接触香烟烟雾，有害气体，颗粒物和空气污染物而导致的慢性进行性肺部疾病,其特征是伴有肺动脉高压(PH)的肺气肿，小气道疾病和支气管炎[1]。PH导致右心结构和功能发生变化，因此研究COPD患者的右心结构及功能变化对指导该病的临床干预及预后有重要的意义。本研究旨在应用二维心动图超声(2D-TEE)及实时三维超声心动图(RT-3DE)技术评价COPD患者右心结构及功能变化。

1 资料与方法

1.1一般资料 选取2016年11月至2017年5月本院呼吸内科收治的COPD患者60例，根据确诊COPD的病程分为两组：确诊COPD小于5年30例(A组)，其中男17例,女13例；年龄44～76岁,平均(63.20±6.98)岁。确诊COPD 10年以上30例(B组)，其中男18例,女12例；年龄44～81岁,平均(64.88±7.77)岁。另选取健康体检者30例作为对照(C组),其中男16例,女14例,年龄55～77岁,平均(66.8±7.39)岁。3组对象的年龄、性别、身高及体质量比较，差异均无统计学意义(P>0.05),所有患者及家属均已知情同意并同意配合检查。COPD的诊断标准:慢性支气管炎和肺气肿患者可以诊断为COPD的主要标准是肺功能检查出现持续的气流受限，肺功能检查时在吸入支气管舒张剂后第1秒钟用力呼气容积/用力肺活量(FEV1/FVC)<70%表明存在持续气流受限,肺功能检查对确定持续气流受限有关键性意义[2]。A、B组根据患者的临床体格检查、影像学检查及肺功能指标确诊为COPD，除外糖尿病、高血压、冠心病、先心病、瓣膜病、心肌病及其他可能导致右心室功能改变的因素，同时除外病变范围大于一节段的肺实质病变、肺部肿瘤及胸腔积液者。

1.2方法

1.2.12D-TEE测量参数 A、B组对象采用GE VividE9心脏超声诊断机器，配备频率1.5～4.5 HZ的二维超声(TDU)探头M5S-D和频率1.7～3.3 HZ的三维超声探头4V-D，调节帧频至每秒25～40帧，配备Echo PAC离线分析软件，TomTec RV Volume离线分析软件及Ⅱ导联心电图。行经胸TEE检查。所有右心功能指标的测量均参照2010年美国TEE学会颁布的TEE评估成人右心功能的指南(ASE指南)所推荐的测量标准[3]。于心尖四腔切面心室收缩末期测量右心房左右径、上下径、面积;舒张末期测量右心室舒张末期基底部横径(Basal RVd)；因部分COPD肺气肿,三尖瓣环通常难以显示清晰，所以部分患者应用M型TEE于剑下切面测量收缩末期至舒张末期三尖瓣环收缩期位移(TAPSE),按照ASE指南标化剑突下下腔静脉观，先获取剑突下四腔观，然后逆时针旋转获取剑突下短轴观以显示右心房、右心室、三尖瓣环和下腔静脉，最终取样线实时置于三尖瓣环,利用M型TEE测量舒张末期和收缩末期之间的位移，得出TAPSE；于心尖四腔切面频谱多普勒超声测量三尖瓣口舒张早期血流峰值(TVE,E)，应用组织多普勒超声技术测量三尖瓣环舒张早期峰值速度(DTIe,E′)并计算右心室舒张功能指标TVE/DTIe(E/E′)；测量三尖瓣反流频谱，计算肺动脉收缩压(PASP)，PASP=右心房压(RAP)+三尖瓣反流压(TVP)，当右心房大小正常时，RAP近似等于5 mm Hg；当右心房增大，RAP近似等于10 mm Hg。于剑下四腔心切面测量右心室前壁厚度(RVAWd)。

1.2.2RT-3DE测量参数 在患者左侧卧位平静状态下，连接Ⅱ导联心电图，切换超声仪探头至三维超声模式(4V)，在遇到心内膜显示清楚地心动周期时嘱咐患者停止呼吸运动，切换仪器至“4D”模式，选取多个心动周期，存储动态图像，并拷贝至Echo PAC离线分析软件后脱机分析，启动TomTec RV Volume分析软件，软件会在依据提示手动描记各切面右心室心内膜缘后自动生成右心室时间-容积曲线图。可计算出右心室舒张末期最大容积(RVEDV)，右心室收缩末期最小容积(RVESV)，右心室射血分数(RVEF)。

2 结 果

2.13组对象2D-TEE结果比较 与A、C组比较，B组RAd1、RAd2、RAA、RVAWd、Basal RVd、PASP及TVE/DTIe(E/E′)均明显升高(P<0.05)；TAPSE明显减低(P<0.05)。A、C组RAd1、RAd2、RAA比较差异无统计学意义(P>0.05)；RVAWd、Basal RVd、TAPSE、PASP、E/E′比较，差异有统计学意义(P<0.05),见表1、图1。

表1 3组对象常规2D-TEE测量结果比较

a：P<0.05,与B组比较；b：P<0.05,与C组比较

2.23组对象RT-3DE结果比较 与A、C组比较，B组RVESV、RVEDV明显增大(P<0.05 ),RVEF明显减低(P<0.05)。与C组比较，A组RVEDV、RVEF明显升高(P<0.05),RVESV明显减小(P<0.05),见表2、图2。

表2 3组对象RT-3DE右心测量结果比较

a：P<0.05，与B组比较；b：P<0.05，与C组比较

A:心尖四腔切面右心房左右径;B:心尖四腔切面RVd;C:心尖四腔切面三尖瓣环位移;D:三尖瓣跨瓣压差测肺动脉压

图2 RT-3DE右心室形态

3 讨 论

COPD是世界疾病发生率和病死率均较高的疾病，特别是在40岁以上的吸烟者和接触生物质烟雾的人群中[4]。据WHO推测COPD到2030年将是世界上第三大最常见的死亡和残疾原因[5]。因此对于COPD患者右心室结构及功能作出准确评价，对于COPD患者的生活质量及疾病的管理有重要作用[6]。由于反复发作的气道炎症造成COPD患者气道阻力增加，吸入肺泡内的气体在呼气期不能排出，导致缺氧及CO2潴留，使得肺内血管发生重塑[7]，从而发生PH。此外COPD患者长期缺氧使体内红细胞增多导致血液黏稠度增加,一定程度上也加重了PH[8]，本研究中PASP随病程进展呈升高趋势，说明肺血管阻力随病程进展不断增加。COPD患者早期PH导致右心室后负荷增加，右心结构发生轻度改变，舒张功能减低，右心室收缩功能增强。A组中RVAWd增大说明COPD早期收缩功能增强是因为代偿性增厚的右心室壁增强了心肌的收缩力，从而保持心室的泵血功能。随着病程延长，当PH超过右心室代偿能力时,导致右心室失代偿，收缩末期右心室的残血增加，右心室舒张压增加，从而右心增大，缺氧及高碳酸血症导致COPD患者细胞内钙离子转运异常，使冠状动脉对心肌的血供减少[9]。心肌细胞能量利用障碍和心肌细胞能量供应不足，使得心肌整体收缩力下降，右心室收缩功能减低[10]。B 组中TAPSE、RVEF呈减低趋势，E/E′呈增大趋势也证实了这一点。

右心室的解剖与左心室有着很大的区别，与左心室的椭圆体形状不同，右心室心腔呈现一个不规则的几何体，流入道流出道不在一个平面，其内有粗大的肌小梁及节制束存在，使得心内膜边缘不规则[11-12]。传统TDU是基于几何假设测量右心室容积，但右心室不规则的几何体结构使传统TDU对COPD患者右心室容积的定量评估有一定的局限性 。RT-3DE的诞生很大程度上提高了人们对于非侵入性成像在心脏疾病中作用的认识，可使复杂的心脏解剖学得到更加精确的重现，克服传统2D-TEE的内在局限性[13]。有学者用RT-3DE及MRI对COPD患者右心功能进行对比研究，表明RT-3DE在COPD患者右心室功能的定量评价上准确可靠，二者有着较高的相关性[14]。另一方面RT-3DE无需依赖几何形状的假设，可以快速获取RVEDV、RVESV等右心室容积指标[15]。本研究中A组2D-TEE测量结果变化不明，但RT-3DE显示右心室容积发生变化，说明RT-3DE技术相比2D-TEE能够更早地准确评估右心室容积的变化。

以往关于COPD的研究多单一应用二维或者三维超声技术对右心的结构功能进行评估，本研究联合应用了2D-TEE及RT-3DE技术对COPD患者右心结构功能进行了评估，发现COPD患者早期即有结构和功能的改变，弥补了单一超声技术评估右心结构功能的局限性，使临床可以更早的对COPD患者进行干预，减少晚期并发症的发生。另外，超声技术不像MRI、放射性核素、右心导管检查那样价格昂贵、有创、可重复性低，具有简便易行、无创及患者易于接受等优点，对临床COPD的诊断及治疗有很大的价值。

综上所述，COPD患者病程早期PASP升高，收缩功能加强趋势，舒张功能减低，随着病程进展右心增大增加,右心室收缩及舒张功能均减低。TAPSE可简便、快捷、准确反映右心室整体收缩功能，RT-3DE能准确反映右心容量变化。联合应用2D-TEE及RT-3DE能够对COPD患者右心结构及功能进行准确评估,为临床诊断、治疗提供有价值信息。