二維及實時三維超聲心動圖評價COPD患者右心結構功能

宋昕殊,張文華,吳 雙,劉曉麗,何姍姍,趙 寧

(大連醫科大學附屬第二醫院超聲科,遼寧大連 116027)

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)是由于接觸香煙煙霧，有害氣體，顆粒物和空氣污染物而導致的慢性進行性肺部疾病,其特征是伴有肺動脈高壓(PH)的肺氣腫，小氣道疾病和支氣管炎[1]。PH導致右心結構和功能發生變化，因此研究COPD患者的右心結構及功能變化對指導該病的臨床干預及預后有重要的意義。本研究旨在應用二維心動圖超聲(2D-TEE)及實時三維超聲心動圖(RT-3DE)技術評價COPD患者右心結構及功能變化。

1 資料與方法

1.1一般資料 選取2016年11月至2017年5月本院呼吸內科收治的COPD患者60例，根據確診COPD的病程分為兩組：確診COPD小于5年30例(A組)，其中男17例,女13例；年齡44～76歲,平均(63.20±6.98)歲。確診COPD 10年以上30例(B組)，其中男18例,女12例；年齡44～81歲,平均(64.88±7.77)歲。另選取健康體檢者30例作為對照(C組),其中男16例,女14例,年齡55～77歲,平均(66.8±7.39)歲。3組對象的年齡、性別、身高及體質量比較，差異均無統計學意義(P>0.05),所有患者及家屬均已知情同意并同意配合檢查。COPD的診斷標準:慢性支氣管炎和肺氣腫患者可以診斷為COPD的主要標準是肺功能檢查出現持續的氣流受限，肺功能檢查時在吸入支氣管舒張劑后第1秒鐘用力呼氣容積/用力肺活量(FEV1/FVC)<70%表明存在持續氣流受限,肺功能檢查對確定持續氣流受限有關鍵性意義[2]。A、B組根據患者的臨床體格檢查、影像學檢查及肺功能指標確診為COPD，除外糖尿病、高血壓、冠心病、先心病、瓣膜病、心肌病及其他可能導致右心室功能改變的因素，同時除外病變范圍大于一節段的肺實質病變、肺部腫瘤及胸腔積液者。

1.2方法

1.2.12D-TEE測量參數 A、B組對象采用GE VividE9心臟超聲診斷機器，配備頻率1.5～4.5 HZ的二維超聲(TDU)探頭M5S-D和頻率1.7～3.3 HZ的三維超聲探頭4V-D，調節幀頻至每秒25～40幀，配備Echo PAC離線分析軟件，TomTec RV Volume離線分析軟件及Ⅱ導聯心電圖。行經胸TEE檢查。所有右心功能指標的測量均參照2010年美國TEE學會頒布的TEE評估成人右心功能的指南(ASE指南)所推薦的測量標準[3]。于心尖四腔切面心室收縮末期測量右心房左右徑、上下徑、面積;舒張末期測量右心室舒張末期基底部橫徑(Basal RVd)；因部分COPD肺氣腫,三尖瓣環通常難以顯示清晰，所以部分患者應用M型TEE于劍下切面測量收縮末期至舒張末期三尖瓣環收縮期位移(TAPSE),按照ASE指南標化劍突下下腔靜脈觀，先獲取劍突下四腔觀，然后逆時針旋轉獲取劍突下短軸觀以顯示右心房、右心室、三尖瓣環和下腔靜脈，最終取樣線實時置于三尖瓣環,利用M型TEE測量舒張末期和收縮末期之間的位移，得出TAPSE；于心尖四腔切面頻譜多普勒超聲測量三尖瓣口舒張早期血流峰值(TVE,E)，應用組織多普勒超聲技術測量三尖瓣環舒張早期峰值速度(DTIe,E′)并計算右心室舒張功能指標TVE/DTIe(E/E′)；測量三尖瓣反流頻譜，計算肺動脈收縮壓(PASP)，PASP=右心房壓(RAP)+三尖瓣反流壓(TVP)，當右心房大小正常時，RAP近似等于5 mm Hg；當右心房增大，RAP近似等于10 mm Hg。于劍下四腔心切面測量右心室前壁厚度(RVAWd)。

1.2.2RT-3DE測量參數 在患者左側臥位平靜狀態下，連接Ⅱ導聯心電圖，切換超聲儀探頭至三維超聲模式(4V)，在遇到心內膜顯示清楚地心動周期時囑咐患者停止呼吸運動，切換儀器至“4D”模式，選取多個心動周期，存儲動態圖像，并拷貝至Echo PAC離線分析軟件后脫機分析，啟動TomTec RV Volume分析軟件，軟件會在依據提示手動描記各切面右心室心內膜緣后自動生成右心室時間-容積曲線圖。可計算出右心室舒張末期最大容積(RVEDV)，右心室收縮末期最小容積(RVESV)，右心室射血分數(RVEF)。

2 結 果

2.13組對象2D-TEE結果比較 與A、C組比較，B組RAd1、RAd2、RAA、RVAWd、Basal RVd、PASP及TVE/DTIe(E/E′)均明顯升高(P<0.05)；TAPSE明顯減低(P<0.05)。A、C組RAd1、RAd2、RAA比較差異無統計學意義(P>0.05)；RVAWd、Basal RVd、TAPSE、PASP、E/E′比較，差異有統計學意義(P<0.05),見表1、圖1。

表1 3組對象常規2D-TEE測量結果比較

a：P<0.05,與B組比較；b：P<0.05,與C組比較

2.23組對象RT-3DE結果比較 與A、C組比較，B組RVESV、RVEDV明顯增大(P<0.05 ),RVEF明顯減低(P<0.05)。與C組比較，A組RVEDV、RVEF明顯升高(P<0.05),RVESV明顯減小(P<0.05),見表2、圖2。

表2 3組對象RT-3DE右心測量結果比較

a：P<0.05，與B組比較；b：P<0.05，與C組比較

A:心尖四腔切面右心房左右徑;B:心尖四腔切面RVd;C:心尖四腔切面三尖瓣環位移;D:三尖瓣跨瓣壓差測肺動脈壓

圖2 RT-3DE右心室形態

3 討 論

COPD是世界疾病發生率和病死率均較高的疾病，特別是在40歲以上的吸煙者和接觸生物質煙霧的人群中[4]。據WHO推測COPD到2030年將是世界上第三大最常見的死亡和殘疾原因[5]。因此對于COPD患者右心室結構及功能作出準確評價，對于COPD患者的生活質量及疾病的管理有重要作用[6]。由于反復發作的氣道炎癥造成COPD患者氣道阻力增加，吸入肺泡內的氣體在呼氣期不能排出，導致缺氧及CO2潴留，使得肺內血管發生重塑[7]，從而發生PH。此外COPD患者長期缺氧使體內紅細胞增多導致血液黏稠度增加,一定程度上也加重了PH[8]，本研究中PASP隨病程進展呈升高趨勢，說明肺血管阻力隨病程進展不斷增加。COPD患者早期PH導致右心室后負荷增加，右心結構發生輕度改變，舒張功能減低，右心室收縮功能增強。A組中RVAWd增大說明COPD早期收縮功能增強是因為代償性增厚的右心室壁增強了心肌的收縮力，從而保持心室的泵血功能。隨著病程延長，當PH超過右心室代償能力時,導致右心室失代償，收縮末期右心室的殘血增加，右心室舒張壓增加，從而右心增大，缺氧及高碳酸血癥導致COPD患者細胞內鈣離子轉運異常，使冠狀動脈對心肌的血供減少[9]。心肌細胞能量利用障礙和心肌細胞能量供應不足，使得心肌整體收縮力下降，右心室收縮功能減低[10]。B 組中TAPSE、RVEF呈減低趨勢，E/E′呈增大趨勢也證實了這一點。

右心室的解剖與左心室有著很大的區別，與左心室的橢圓體形狀不同，右心室心腔呈現一個不規則的幾何體，流入道流出道不在一個平面，其內有粗大的肌小梁及節制束存在，使得心內膜邊緣不規則[11-12]。傳統TDU是基于幾何假設測量右心室容積，但右心室不規則的幾何體結構使傳統TDU對COPD患者右心室容積的定量評估有一定的局限性 。RT-3DE的誕生很大程度上提高了人們對于非侵入性成像在心臟疾病中作用的認識，可使復雜的心臟解剖學得到更加精確的重現，克服傳統2D-TEE的內在局限性[13]。有學者用RT-3DE及MRI對COPD患者右心功能進行對比研究，表明RT-3DE在COPD患者右心室功能的定量評價上準確可靠，二者有著較高的相關性[14]。另一方面RT-3DE無需依賴幾何形狀的假設，可以快速獲取RVEDV、RVESV等右心室容積指標[15]。本研究中A組2D-TEE測量結果變化不明，但RT-3DE顯示右心室容積發生變化，說明RT-3DE技術相比2D-TEE能夠更早地準確評估右心室容積的變化。

以往關于COPD的研究多單一應用二維或者三維超聲技術對右心的結構功能進行評估，本研究聯合應用了2D-TEE及RT-3DE技術對COPD患者右心結構功能進行了評估，發現COPD患者早期即有結構和功能的改變，彌補了單一超聲技術評估右心結構功能的局限性，使臨床可以更早的對COPD患者進行干預，減少晚期并發癥的發生。另外，超聲技術不像MRI、放射性核素、右心導管檢查那樣價格昂貴、有創、可重復性低，具有簡便易行、無創及患者易于接受等優點，對臨床COPD的診斷及治療有很大的價值。

綜上所述，COPD患者病程早期PASP升高，收縮功能加強趨勢，舒張功能減低，隨著病程進展右心增大增加,右心室收縮及舒張功能均減低。TAPSE可簡便、快捷、準確反映右心室整體收縮功能，RT-3DE能準確反映右心容量變化。聯合應用2D-TEE及RT-3DE能夠對COPD患者右心結構及功能進行準確評估,為臨床診斷、治療提供有價值信息。