应用实时三维超声心动图评估COPD患者的右心室功能*

谭静 梁勤 罗依然 杨阳 冯珂

(贵州省人民医院心内科·贵州省心血管疾病研究所，贵州 贵阳 550002)

慢性阻塞性肺病(Chronic obstructive pulmonary disease, COPD) 是常见多发的以呼吸系统慢性炎症为特征并呈进行性发展的疾病，世界卫生组织2019年公布COPD发病率为2.51亿例。在我国，近期对7个地区20245 例成年人进行调查结果显示，COPD 患病率占40 岁以上人群的8.2%[1-3]。COPD患者无论是否出现肺动脉高压，均有右心室功能的损害，并且右心室功能可以预测患者的预后[4-5]。右心室的几何形态复杂，虽然实时三维超声心动图(Real time three dimensional echocardiography, RT-3DE)已经发展近20余年，但右心室射血分数的测量并未广泛应用于临床。原有的右心室三维功能测量软件通过勾勒出右心室心内膜，从而获得右心室三维几何模型，但计算容积及射血分数的操作非常困难，并且不是每个患者的三维图像均可获得满意的右心室三维模型及射血分数。本研究应用操作简便，且专用于右心室三维容积及射血分数测量的4DRVQ软件，结合2DE及多普勒超声心动图评估COPD患者的右心室收缩及舒张功能，以期为COPD患者的临床诊疗决策及预后判断提供一定的依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2019年9月～2021年3月在我院呼吸内科住院的COPD患者60例，根据COPD严重程度的分级标准慢性阻塞性肺疾病全球创议(Global initiative for chronic obstructive lung disease，GOLD)分级标准纳入两组患者，每组30例。GOLD分级为Ⅰ级和Ⅱ级的患者为COPD 1 组：男性19例，女性11例，年龄48～72岁，平均(64.8±6.82)岁；GOLD Ⅲ级和Ⅳ级的患者为COPD 2 组：男性21例，女性9例，年龄63～81岁，平均(71.3±6.69)岁。 GOLD分级标准，以一秒用力呼气量占预示值的百分比(FEV1%)作为评价COPD严重程度的标准：I 级(轻度COPD)，FEV1%≥80%；Ⅱ级(中度COPD)，50%≤FEV1%<80%；Ⅲ级(重度COPD)，30%≤FEV1%<50%；Ⅳ级(极重度COPD)，FEV1%<30%或FEV1%<50%并伴有慢性呼吸衰竭[6-8]。纳入标准：肺功能指标一秒率FEV1/FVC<70%。排除标准：严重并发症患者、无法行肺功能检查患者、支气管哮喘患者、精神障碍患者、其他需治疗的慢性呼吸系统疾病患者及心脑血管疾病、肝肾功能异常及外周血管疾病患者。超声图像质量差的患者也排除。对照组：匹配同时期来我院体检的相同年龄段的健康志愿者，共纳入40例，男性26例，女性14例，年龄47～78岁，平均(64.7±7.34)岁。本研究经我院医学伦理委员会批准后展开工作并取得受检者知情同意。

1.2 仪器与方法

1.2.1 肺功能的测定(Pulmonary function test, PFT) 所有受试者的PFT均在心脏超声检查前完成，两项检查间隔时间小于3 d。收集的PFT指标包括FEV1、FEV1%。

1.2.2 右心功能测定 采用GE Vivid E95多普勒彩色超声诊断仪(美国GE公司)，配备M5Sc二维相控阵探头(频率1～5 MHz)、4Vc实时三维探头(频率2～5 MHz)及echopac图像处理工作站203版本。echopac工作站的4DRVQ软件可自动识别右心室心内膜边缘。操作过程：受检者取左侧卧位，连接心电图，采集左心室长轴、心尖四腔心及连续5个心动周期的“金字塔”型三维全容积动态图像并存储刻光盘。用echopac工作站脱机分析，启动4DRVQ分析软件，手动调整平面，确定三尖瓣环侧壁、间隔，右心室心尖，右心室前壁、后壁的定位点，软件会自动分析出右心室形态、容积、射血分数及长轴应变。并显示右心室三维模型的图像、容积-时间曲线以及RVEDV、RVESV、RVSV、RVEF、EDVI、ESVI、SVI、RVDdbase、RVDdmid、RVLd、3D-TAPSE、3D-FAC%各参数测值。同时，用二维超声在心尖四腔心测量右心房内径，右心室基底段、中间段横径及长径、面积变化率(Fraction of area change，FAC%)。M型超声测量三尖瓣环位移(Tricuspid annular plane systolic excursion，TAPSE)。

1.2.3 改良英国医学研究委员会呼吸困难指数(modified British medical research council，mMRC)评分量表评分 mMRC：0，仅在用力运动时出现呼吸困难；1，平地快走或步行爬小坡时出现气短；2，由于气短，平地行走时比同龄人慢或者需要停下来休息；3，在平地行走100 米左右或数分钟后需要停下来喘气；4， 因严重呼吸困难以至于不能离开家，或在家穿衣服、脱衣服时出现呼吸困难。

2 结果

2.1 3组受试者右心室的超声测量参数以及各参数间的比较 COPD1组的右心房横径,二维超声测量的右心室基底段、中间段横径、右心室长径与对照组比较差异无统计学意义(P>0.05)；三维超声测量的右心室收缩功能参数RVEDV、RVESV、RVEF、3D-TAPSE、3D-FAC%与对照组比较差异无统计学意义(P>0.05)；二维超声测量的收缩功能参数M-TAPSE、2D-FAC%与对照组比较差异无统计学意义(P>0.05)；舒张功能参数TVE/TVA、TVE/TVe与对照组比较差异无统计学意义(P>0.05)；临床指标FEV1、FEV1%低于对照组(P<0.01)，mMRC评分、肺动脉收缩压(PAP)高于对照组(P<0.01)。COPD2组的右心房横径,二维及三维超声测量的右心室基底段、中间段横径、右心室长径均较COPD1组增大(P<0.01)；右心室三维超声的收缩功能参数RVEDV、RVESV较COPD1组增大(P<0.01);RVSV、RVEF、3D-TAPSE、3D-FAC%较COPD1组减低(P<0.01)；二维超声测量的收缩功能M-TAPSE、2D-FAC%也较COPD1组减低(P<0.01)；舒张功能参数TVE/TVA、 TVE/TVe比COPD1组显著减低(P<0.01)；临床指标FEV1、FEV1%低于COPD1组(P<0.01)，mMRC评分，肺动脉收缩压(PAP)高于COPD1组(P<0.01)。见图1，表1～3。

图1 正常人及COPD患者的右心室三维模型及收缩功能参数Figure 1 Three dimensional model and systolic function parameters of right ventricle in normal subjects and COPD patients注：A.4DRVQ测量平面及测量点的定位方法；B.正常人的右心室三维模型，容积时间变化曲线及测量参数值；C.COPD患者的右心室三维模型，右心室的横径增大，容积时间曲线比较平坦，RVEF,TAPSE及FAC%均减低

表1 3组受试者的临床参数的比较Table 1 Comparison of clinical parameters among three groups of subject

表2 3组受试者二维超声测量参数的比较Table 2 Comparison of right ventricular two-dimensionalultrasonic parameters among three groups of subjects

表3 3组受试者的右心室三维超声4DRVQ测量参数的比较 Table 3 Comparison of right ventricular three-dimensionalultrasonic parameters using 4DRVQ among three groups of subjectA

2.2 RVEF与2D-FAC%及M-TAPSE的相关性 RVEF与2D-FAC%呈正相关(r=0.96，P<0.01)；与M-TAPSE也具有正相关关系(r=0.87，P<0.01)，见图2、3。

图2 RVEF与2D-FAC%呈正相关AAFigure 2 RVEF was positively correlated with 2D-FAC%

图3 RVEF与M-TAPSE呈正相关Figure 3 RVEF was positively correlated with M-TAPSE

2.3 COPD患者RVEF与mMRC评分的相关性 COPD患者RVEF与mMRC评分呈负相关(r=-0.67，P<0.01)，见图4。

图4 COPD患者的三维RVEF与mMRC评分呈负相关Figure 4 The three-dimensional RVEF of COPD patients was negatively correlated with mMRC scores

3 讨论

COPD患者的呼吸道气流持续性受限，呼吸功能受到严重影响，其发病率、复发率、致残率和死亡率均高[9]。COPD在全球死亡原因排名第5位，严重影响人民的生活质量，增加医药负担，严重者会导致肺动脉高压，右心室肥大，右心功能改变，并发慢性肺源性心脏病[10]。正常的右心室收缩与舒张功能能够维持较低的体循环中心静脉压，维持足够的血液输出量，有研究表明右心室功能受损是心脏不良事件的独立因子[11-12]。右心室形态类似桃心型，流入道与流出道夹角大，心腔内肌小梁粗大，心内膜边缘不易辨认。MRI检查具有较高时间分辨率，可获得较为准确的心脏收缩期及舒张期图像，被誉为评估右心功能的“金标准”[13]，但检查耗时价格昂贵。2DE是基于假设的几何形态来推算容积的，右心室的特殊解剖特点使2DE的容积测量存在误差，目前临床主要应用面积变化率(FAC%)及三尖瓣环位移(TAPSE)来评估右心室收缩功能。RT-3DE能显示心脏的三维立体结构，根据实际的几何形态来测量心室容积，对于形态不规则结构复杂的右心室容积及收缩功能的测量具有明显的优势[14-15]。Niemann等[15]研究表明用RT-3DE与MRI测量的右心室舒张末期容量、收缩末期容量及射血分数有很高的相关性，重复性好。Vitarelli等[16]研究发现,三维RVEF是反映不良预后的独立因素。近年开发的应用于临床的右心室收缩功能三维测量软件4DRVQ操作简单，可快速计算出右心室容积及射血分数。

进一步的研究表明，GOLD分级为Ⅰ级、Ⅱ级的COPD患者右心房右心室的内径及右心室收缩舒张功能均无明显改变，但肺动脉收缩压力有所增高，在平地快步行走时感觉到呼吸困难或者比同龄正常人行走慢。大部分GOLDⅢ级、Ⅳ级的COPD患者肺动脉收缩压呈中-重度增高；右心房右心室增大，右心室主要是横径增大，长径增大不明显；右心室收缩及舒张功能均减低；在平地行走100 m左右或数分钟后需要停下来喘气，严重者因呼吸困难不能离开家，或在穿脱衣服时出现呼吸困难。这与其他研究者的研究结果一致，表明COPD患者的运动耐受力显著减低[17-18]。右心功能损害的早期诊断与治疗可以减少COPD的合并症与并发症[19]。

本研究结果显示RVEF与指南规定的2D-FAC%呈正相关，相关系数达0.96，与M-TAPSE也具有正相关关系，相关系数为0.87。表明此方法可以准确地评估右心室的收缩功能。Zheng等[6]应用4DLVQ的方法来测量右心室功能，与组织多普勒测量的右心室心肌做功指数MPI比较，其敏感性、准确性、特异性分别为78.57%、 66.67%、73.46%。本研究采用4DRVQ软件专门针对右心室特殊形态的来测量右心室功能，可更科学地评估右心室容积及收缩功能。

应用RT-3DE的4DRVQ测量右心室收缩功能的注意事项：①采集三维图像的时候，需要完全清晰地显示右心房与右心室；采集过程中嘱患者屏气。②测量软件中，右心室基底段中间段的平面定位线，三尖瓣瓣尖、瓣环定位点，右心室游离壁、左心室的前后交界点定位必须准确。4DRVQ测量的右心室收缩功能具有很高的重复性及准确性，可广泛应用于临床。本研究的局限性主要在于右心室收缩功能仅仅与2D-FAC%及M-TAPSE做了相关性研究，无MRI结果作为对比；其次受试者分组不够精细。

4 结论

RT-3DE可准确评估COPD患者的右心室功能；GOLD Ⅰ级、Ⅱ级的COPD患者右心系统重构不明显，右心室收缩及舒张功能受损不显著，GOLD Ⅲ级、Ⅳ级的COPD患者的右心增大，右心室收缩及舒张功能均受损。