超声心动图评估左心室辅助装置对围手术期右心室功能的影响

魏 颖，张 波

(同济大学附属东方医院医学超声科，上海 200120)

近年来终末期心力衰竭(heart failure, HF)数量逐渐攀升。2018中国国际心力衰竭大会公布中国至少有1 000万HF患者，已成为拥有HF患者最多的国家之一[1]。心脏移植是目前公认治疗终末期HF唯一有效的手段，但受限于心脏供体严重不足，使心脏辅助装置从最初心脏移植术前支撑逐渐过渡为主要终点治疗方式，可显著提患者生存率、改善生活质量，有望替代心脏移植成为治疗HF的主要方法。

1 心脏辅助装置

心脏辅助装置包括全人工心脏(total artificial heart, TAH)和心室辅助装置(ventricular assist device, VAD)。TAH替代整个自然心脏。VAD分为左心室辅助装置(left ventricular assist device, LVAD)、右心室辅助装置(right ventricular assist advance, RVAD)及双心室辅助装置(biventricular assist advance, BVAD)，承担心室部分或全部泵血工作。LVAD主要包括血液流入管道、血泵、流出管道及外部控制器(电源)等，流入管道和流出管道分别连接于左心室心尖部和升主动脉或降主动脉，外部控制器在体外可控。血液通过流入管道进入血泵，由血泵推动送入流出管道至升主动脉或降主动脉，以部分或全部代替左心室泵血功能。LVAD的血泵主要有隔膜血泵和叶轮血泵。隔膜血泵是模拟自然心脏的体积泵，有单向瓣膜，使血液单向流动。叶轮血泵为非仿生性叶片式血泵，有离心泵、轴流泵及混流泵3种。血泵包括脉冲式血流和连续式血流。脉冲式血流血泵提供脉冲式血流，在流入管道和流出管道中有单向瓣膜，增加血栓形成风险；连续性血流血泵提供轴向或离心性连续血流，无瓣膜，压力较低时可保证较多血流量，临床应用较多。

植入LVAD后可能出现感染、出血、血栓形成、机械故障、心律失常或右心室衰竭等一系列并发症，右心室衰竭死亡率较高，临床出现相应症状时，右心功能已明显下降，即使积极治疗也为时已晚。植入LVAD后早期预防和评估右心室衰竭是临床亟待解决的问题[2-3]。

2 右心室解剖学结构及病理生理学表现

右心室位于胸骨正后方，冠状面呈三角形，横切面呈月牙形，由流入道、流出道及心尖部肌小梁组成，而流入道和流出道不在同一水平面，难以用几何模型模拟。右心室壁较薄，主要由内、外层心肌组成，外层心肌为环形，与房室沟平行走行，于心尖部折返，形成纵向内层心肌，贯穿心尖与右房室环之间。右心室心肌运动包含内层心肌纵向收缩和外层心肌径向运动。右心室舒张产生的抽吸作用加速右心室血液充盈，收缩从心底及心尖部开始向右心室流出道蠕动，纵向内层心肌牵拉下移向心尖部，并靠向室间隔，在室间隔协调作用下将右心室血液射向肺动脉。右心室可通过增加心肌收缩力以适应后负荷增加，通过Frank-Starling机制适应容量前负荷增加。

右心室血供主要来自右冠状动脉，少数来自左冠状动脉前降支。右冠状动脉在收缩期和舒张期均有血流灌注。左、右心室共用室间隔，室间隔肌肉束互相交织呈螺旋状，对双心室功能均有影响，且双心室结构与功能互相影响[4-5]。

3 超声心动图评估右心室功能

超声心动图是评估右心室功能有效且无创的重要手段。

3.1 右心室常规超声心动图参数 美国超声心动图学会指南推荐，将二维超声于以右心室为中心的心尖四腔心切面测量的舒张末期右心室基底段内径>42 mm、或中间段内径>35 mm、或右心室长轴>86 mm定义为右心室扩大；舒张末期右心室流出道内径>27 mm为异常；于剑下四腔心切面测量右心室下壁厚度>5 mm为右心室肥厚；以右心室为中心的心尖四腔心切面测量三尖瓣环径>43 mm提示三尖瓣环径增大，是预测右心室衰竭的重要指标。

三尖瓣环收缩期位移(tricuspid annular plane systolic excursion, TAPSE)是目前临床评估右心室纵向收缩功能障碍的指标，TAPSE<17 mm提示右心室衰竭。三尖瓣环心肌运动受心率及心脏前、后负荷影响较小。组织多普勒成像测量三尖瓣环收缩期峰值速度<10 cm/s提示右心室收缩功能异常。

偏心指数(eccentricity index, EI)指平行于室间隔的左心室短轴与垂直于室间隔的左心室短轴的比值，正常收缩末期与舒张末期EI均接近1；右心室前负荷过重时，EI收缩末期接近1，舒张末期则明显>1，右心室后负过重时，收缩期与舒张期EI均>1。

右心室面积变化分数(right ventricular fractional area change, RVFAC)可判断右心室长轴方向收缩功能，RVFAC<35%时提示右心室收缩功能下降。实时三维超声心动图可从不同角度和切面连续截取心脏图像，重建右心室三维结构，提高评估右心室功能的准确性，右心室射血分数(right ventricular ejection fraction, RVEF)<45%为异常。研究[6]显示三维超声心动图测量RVEF与MR测量结果相似。右心室心肌做功指数(right ventricular index of myocardial performance, RV-MPI)是评价右心室收缩及舒张功能的综合性指标，不受右心室前、后负荷，心率、肺动脉舒张压及三尖瓣反流等影响，可准确定量反映右心室功能。

此外，评价右心室功能时，还需综合考虑心肌收缩功能与后负荷的关系。有学者[7-8]用“右心室-肺动脉耦合”评估右心室功能，后负荷不断增加时，右心室通过增强收缩力(“耦合”)维持有效心输出量。右心室收缩性即右心室收缩末弹性(end-systolic elastance, EeS)，可用右心室收缩末压(end-systolic pressure, ESP)/收缩末期容积(end-systolic volume, ESV)比值表示；可根据有效动脉弹性(effective arterial elastance, Ea)，即ESP/每搏输出量(stroke volume, SV)比值估算右心室后负荷。右心室-肺动脉耦合比为EeS/Ea，简化为SV/ESV，超声测量相关指标可有效预测右心室功能[8]。

3.2 超声新技术参数 斑点追踪显像(speckle tracking imaging, STI)是基于高帧频二维灰阶图像的超声新技术。心肌细小结构对入射超声波产生散射，在图像上形成散射斑点，逐帧追踪某“斑点”对应的心肌形变，可用应变及应变率评估心肌各节段变形能力。获取STI信号不受心率及周围组织牵拉的影响，无角度依赖，时间和空间分辨力均较好。有研究[9-10]采用STI定量分析心肌运动，发现正常人右心室中间段应变和应变率最大，右基底段、中间段和心尖段应变和应变率均大于左心室对应心肌的应变和应变率[11]。右心室纵向应变以右心室游离壁纵向应变为主，后者与左心室射血分数(left ventricular ejection fraction, LVEF)、TAPSE、RIMP及右心室壁厚度均呈正相关[12-13]，是右心室功能障碍的预测因子[14]。HF患者右心室游离壁应变及应变率降低，STI能准确评估心肌组织功能，及早发现心肌细微病变[15]。

受限于右心室形态不规则和非向心性收缩，二维斑点追踪技术(two-dimensional speckle tracking imaging, 2D-STI)不能完全跟踪心肌斑点的空间运动[16]，右心室非纵向运动常易被忽略[17]。三维斑点追踪技术(three-dimensional speckle tracking imaging, 3D-STI)是在三维空间追踪心肌斑点的运动轨迹，可评估右心室整体及局部心肌功能早期改变[18-19]。

心肌声学造影利用造影剂清楚显示心内膜，与STI结合可定量评估心肌纵向、径向及圆周方向形变及心室扭转，从不同角度反映心肌缺血后心室各节段心肌运动及微循环灌注，联合应用负荷超声心动图可评价负荷状态下心肌运动及微循环灌注，提高诊断心肌缺血的敏感度。

血流向量成像技术(vector flow mapping, VFM)是可视化观察向量图、流线图及涡流图和量化分析心腔内血流场的超声新技术[20]。向量图显示心腔内血流速度分布，流线图显示腔内血流束起止、流向及血流性质，涡流图显示血流中的涡流成分、涡流发生时间、形成位置及流量。马小静等[21]应用VFM图像观察正常人右房室的血液流场变化，发现涡流描述参数能反映正常人右心心动周期各时相变化规律。

3.3 超声心动图于植入LVAD围手术期评估右室功能 国际心肺移植学会机械循环支持(mechanical circulatory support, MCS)指南指出，对终末期HF患者须在植入LVAD前行超声心动图评估是否是适应证及能否受益[22]，并对其进行危险分层和有创心腔充盈压评估。右心室功能对评估病情、选择治疗方案及预后评价均至关重要[23]，是预测HF患者死亡率的独立因素[24]。超声心动图对评估植入LVAD围手术期右心室功能具有重要价值[25-27]。

植入LVAD后急性右心室衰竭发生率为10%～30%，即使积极采取右心辅助治疗，死亡率仍较高，多数学者认为原因在于外界血泵协助降低左心室后负荷，以改善左心室心肌供血、促进左心室收缩功能恢复，增加了左心室心输出量及回心血量；而收缩期LVAD负压作用使室间隔向左偏移，左心室变小，三尖瓣环运动减少，导致右心室形态改变和功能障碍。植入LVAD后不同泵速对右心室的影响不同，伴随泵速增加，室间隔左移加重，室间隔对右心室的牵拉下降，加重潜在的右心室衰竭概率。国际心肺移植协会建议，植入LVAD后应调整泵速，使室间隔保持在中线位置，以充分卸载左心室负荷；而超声心动图可实时观察室间隔位置变化。

TAPSE是植入LVAD前右心室衰竭的预测因子。PUWANANT等[28]发现植入LVAD后右心室衰竭患者TAPSE较术前明显减低，提示测量TAPSE有助于早期识别右心室衰竭。MILANO等[29]发现植入LVAD后三尖瓣反流严重程度是术后右心衰竭的重要预测因素，故建议对术前存在中重度三尖瓣反流者先行三尖瓣成形术。MALINOWSKI等[30]采用超声心动图评估健康绵羊心脏模型植入LVAD后右心室功能及容积变化，发现急性植入LVAD后室间隔向左移位，右心室直径增加，但三尖瓣环运动或右心室形态未改变，提示急性左心室卸载负荷并不足以造成三尖瓣环动力学改变。

4 小结

超声心动图可在植入LVAD治疗HF过程中有效评估右心室功能改变，多个参数相结合可为制定治疗方案提供影像学依据。