超聲心動(dòng)圖評(píng)估左心室輔助裝置對(duì)圍手術(shù)期右心室功能的影響

魏 穎，張 波

(同濟(jì)大學(xué)附屬東方醫(yī)院醫(yī)學(xué)超聲科，上海 200120)

近年來終末期心力衰竭(heart failure, HF)數(shù)量逐漸攀升。2018中國國際心力衰竭大會(huì)公布中國至少有1 000萬HF患者，已成為擁有HF患者最多的國家之一[1]。心臟移植是目前公認(rèn)治療終末期HF唯一有效的手段，但受限于心臟供體嚴(yán)重不足，使心臟輔助裝置從最初心臟移植術(shù)前支撐逐漸過渡為主要終點(diǎn)治療方式，可顯著提患者生存率、改善生活質(zhì)量，有望替代心臟移植成為治療HF的主要方法。

1 心臟輔助裝置

心臟輔助裝置包括全人工心臟(total artificial heart, TAH)和心室輔助裝置(ventricular assist device, VAD)。TAH替代整個(gè)自然心臟。VAD分為左心室輔助裝置(left ventricular assist device, LVAD)、右心室輔助裝置(right ventricular assist advance, RVAD)及雙心室輔助裝置(biventricular assist advance, BVAD)，承擔(dān)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(電源)等，流入管道和流出管道分別連接于左心室心尖部和升主動(dòng)脈或降主動(dòng)脈，外部控制器在體外可控。血液通過流入管道進(jìn)入血泵，由血泵推動(dòng)送入流出管道至升主動(dòng)脈或降主動(dòng)脈，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葉輪血泵。隔膜血泵是模擬自然心臟的體積泵，有單向瓣膜，使血液單向流動(dòng)。葉輪血泵為非仿生性葉片式血泵，有離心泵、軸流泵及混流泵3種。血泵包括脈沖式血流和連續(xù)式血流。脈沖式血流血泵提供脈沖式血流，在流入管道和流出管道中有單向瓣膜，增加血栓形成風(fēng)險(xiǎn)；連續(xù)性血流血泵提供軸向或離心性連續(xù)血流，無瓣膜，壓力較低時(shí)可保證較多血流量，臨床應(yīng)用較多。

植入LVAD后可能出現(xiàn)感染、出血、血栓形成、機(jī)械故障、心律失常或右心室衰竭等一系列并發(fā)癥，右心室衰竭死亡率較高，臨床出現(xiàn)相應(yīng)癥狀時(shí)，右心功能已明顯下降，即使積極治療也為時(shí)已晚。植入LVAD后早期預(yù)防和評(píng)估右心室衰竭是臨床亟待解決的問題[2-3]。

2 右心室解剖學(xué)結(jié)構(gòu)及病理生理學(xué)表現(xiàn)

右心室位于胸骨正后方，冠狀面呈三角形，橫切面呈月牙形，由流入道、流出道及心尖部肌小梁組成，而流入道和流出道不在同一水平面，難以用幾何模型模擬。右心室壁較薄，主要由內(nèi)、外層心肌組成，外層心肌為環(huán)形，與房室溝平行走行，于心尖部折返，形成縱向內(nèi)層心肌，貫穿心尖與右房室環(huán)之間。右心室心肌運(yùn)動(dòng)包含內(nèi)層心肌縱向收縮和外層心肌徑向運(yùn)動(dòng)。右心室舒張產(chǎn)生的抽吸作用加速右心室血液充盈，收縮從心底及心尖部開始向右心室流出道蠕動(dòng)，縱向內(nèi)層心肌牽拉下移向心尖部，并靠向室間隔，在室間隔協(xié)調(diào)作用下將右心室血液射向肺動(dòng)脈。右心室可通過增加心肌收縮力以適應(yīng)后負(fù)荷增加，通過Frank-Starling機(jī)制適應(yīng)容量前負(fù)荷增加。

右心室血供主要來自右冠狀動(dòng)脈，少數(shù)來自左冠狀動(dòng)脈前降支。右冠狀動(dòng)脈在收縮期和舒張期均有血流灌注。左、右心室共用室間隔，室間隔肌肉束互相交織呈螺旋狀，對(duì)雙心室功能均有影響，且雙心室結(jié)構(gòu)與功能互相影響[4-5]。

3 超聲心動(dòng)圖評(píng)估右心室功能

超聲心動(dòng)圖是評(píng)估右心室功能有效且無創(chuàng)的重要手段。

3.1 右心室常規(guī)超聲心動(dòng)圖參數(shù) 美國超聲心動(dòng)圖學(xué)會(huì)指南推薦，將二維超聲于以右心室為中心的心尖四腔心切面測量的舒張末期右心室基底段內(nèi)徑>42 mm、或中間段內(nèi)徑>35 mm、或右心室長軸>86 mm定義為右心室擴(kuò)大；舒張末期右心室流出道內(nèi)徑>27 mm為異常；于劍下四腔心切面測量右心室下壁厚度>5 mm為右心室肥厚；以右心室為中心的心尖四腔心切面測量三尖瓣環(huán)徑>43 mm提示三尖瓣環(huán)徑增大，是預(yù)測右心室衰竭的重要指標(biāo)。

三尖瓣環(huán)收縮期位移(tricuspid annular plane systolic excursion, TAPSE)是目前臨床評(píng)估右心室縱向收縮功能障礙的指標(biāo)，TAPSE<17 mm提示右心室衰竭。三尖瓣環(huán)心肌運(yùn)動(dòng)受心率及心臟前、后負(fù)荷影響較小。組織多普勒成像測量三尖瓣環(huán)收縮期峰值速度<10 cm/s提示右心室收縮功能異常。

偏心指數(shù)(eccentricity index, EI)指平行于室間隔的左心室短軸與垂直于室間隔的左心室短軸的比值，正常收縮末期與舒張末期EI均接近1；右心室前負(fù)荷過重時(shí)，EI收縮末期接近1，舒張末期則明顯>1，右心室后負(fù)過重時(shí)，收縮期與舒張期EI均>1。

右心室面積變化分?jǐn)?shù)(right ventricular fractional area change, RVFAC)可判斷右心室長軸方向收縮功能，RVFAC<35%時(shí)提示右心室收縮功能下降。實(shí)時(shí)三維超聲心動(dòng)圖可從不同角度和切面連續(xù)截取心臟圖像，重建右心室三維結(jié)構(gòu)，提高評(píng)估右心室功能的準(zhǔn)確性，右心室射血分?jǐn)?shù)(right ventricular ejection fraction, RVEF)<45%為異常。研究[6]顯示三維超聲心動(dòng)圖測量RVEF與MR測量結(jié)果相似。右心室心肌做功指數(shù)(right ventricular index of myocardial performance, RV-MPI)是評(píng)價(jià)右心室收縮及舒張功能的綜合性指標(biāo)，不受右心室前、后負(fù)荷，心率、肺動(dòng)脈舒張壓及三尖瓣反流等影響，可準(zhǔn)確定量反映右心室功能。

此外，評(píng)價(jià)右心室功能時(shí)，還需綜合考慮心肌收縮功能與后負(fù)荷的關(guān)系。有學(xué)者[7-8]用“右心室-肺動(dòng)脈耦合”評(píng)估右心室功能，后負(fù)荷不斷增加時(shí)，右心室通過增強(qiáng)收縮力(“耦合”)維持有效心輸出量。右心室收縮性即右心室收縮末彈性(end-systolic elastance, EeS)，可用右心室收縮末壓(end-systolic pressure, ESP)/收縮末期容積(end-systolic volume, ESV)比值表示；可根據(jù)有效動(dòng)脈彈性(effective arterial elastance, Ea)，即ESP/每搏輸出量(stroke volume, SV)比值估算右心室后負(fù)荷。右心室-肺動(dòng)脈耦合比為EeS/Ea，簡化為SV/ESV，超聲測量相關(guān)指標(biāo)可有效預(yù)測右心室功能[8]。

3.2 超聲新技術(shù)參數(shù) 斑點(diǎn)追蹤顯像(speckle tracking imaging, STI)是基于高幀頻二維灰階圖像的超聲新技術(shù)。心肌細(xì)小結(jié)構(gòu)對(duì)入射超聲波產(chǎn)生散射，在圖像上形成散射斑點(diǎn)，逐幀追蹤某“斑點(diǎn)”對(duì)應(yīng)的心肌形變，可用應(yīng)變及應(yīng)變率評(píng)估心肌各節(jié)段變形能力。獲取STI信號(hào)不受心率及周圍組織牽拉的影響，無角度依賴，時(shí)間和空間分辨力均較好。有研究[9-10]采用STI定量分析心肌運(yùn)動(dòng)，發(fā)現(xiàn)正常人右心室中間段應(yīng)變和應(yīng)變率最大，右基底段、中間段和心尖段應(yīng)變和應(yīng)變率均大于左心室對(duì)應(yīng)心肌的應(yīng)變和應(yīng)變率[11]。右心室縱向應(yīng)變以右心室游離壁縱向應(yīng)變?yōu)橹鳎笳吲c左心室射血分?jǐn)?shù)(left ventricular ejection fraction, LVEF)、TAPSE、RIMP及右心室壁厚度均呈正相關(guān)[12-13]，是右心室功能障礙的預(yù)測因子[14]。HF患者右心室游離壁應(yīng)變及應(yīng)變率降低，STI能準(zhǔn)確評(píng)估心肌組織功能，及早發(fā)現(xiàn)心肌細(xì)微病變[15]。

受限于右心室形態(tài)不規(guī)則和非向心性收縮，二維斑點(diǎn)追蹤技術(shù)(two-dimensional speckle tracking imaging, 2D-STI)不能完全跟蹤心肌斑點(diǎn)的空間運(yùn)動(dòng)[16]，右心室非縱向運(yùn)動(dòng)常易被忽略[17]。三維斑點(diǎn)追蹤技術(shù)(three-dimensional speckle tracking imaging, 3D-STI)是在三維空間追蹤心肌斑點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡，可評(píng)估右心室整體及局部心肌功能早期改變[18-19]。

心肌聲學(xué)造影利用造影劑清楚顯示心內(nèi)膜，與STI結(jié)合可定量評(píng)估心肌縱向、徑向及圓周方向形變及心室扭轉(zhuǎn)，從不同角度反映心肌缺血后心室各節(jié)段心肌運(yùn)動(dòng)及微循環(huán)灌注，聯(lián)合應(yīng)用負(fù)荷超聲心動(dòng)圖可評(píng)價(jià)負(fù)荷狀態(tài)下心肌運(yùn)動(dòng)及微循環(huán)灌注，提高診斷心肌缺血的敏感度。

血流向量成像技術(shù)(vector flow mapping, VFM)是可視化觀察向量圖、流線圖及渦流圖和量化分析心腔內(nèi)血流場的超聲新技術(shù)[20]。向量圖顯示心腔內(nèi)血流速度分布，流線圖顯示腔內(nèi)血流束起止、流向及血流性質(zhì)，渦流圖顯示血流中的渦流成分、渦流發(fā)生時(shí)間、形成位置及流量。馬小靜等[21]應(yīng)用VFM圖像觀察正常人右房室的血液流場變化，發(fā)現(xiàn)渦流描述參數(shù)能反映正常人右心心動(dòng)周期各時(shí)相變化規(guī)律。

3.3 超聲心動(dòng)圖于植入LVAD圍手術(shù)期評(píng)估右室功能 國際心肺移植學(xué)會(huì)機(jī)械循環(huán)支持(mechanical circulatory support, MCS)指南指出，對(duì)終末期HF患者須在植入LVAD前行超聲心動(dòng)圖評(píng)估是否是適應(yīng)證及能否受益[22]，并對(duì)其進(jìn)行危險(xiǎn)分層和有創(chuàng)心腔充盈壓評(píng)估。右心室功能對(duì)評(píng)估病情、選擇治療方案及預(yù)后評(píng)價(jià)均至關(guān)重要[23]，是預(yù)測HF患者死亡率的獨(dú)立因素[24]。超聲心動(dòng)圖對(duì)評(píng)估植入LVAD圍手術(shù)期右心室功能具有重要價(jià)值[25-27]。

植入LVAD后急性右心室衰竭發(fā)生率為10%～30%，即使積極采取右心輔助治療，死亡率仍較高，多數(shù)學(xué)者認(rèn)為原因在于外界血泵協(xié)助降低左心室后負(fù)荷，以改善左心室心肌供血、促進(jìn)左心室收縮功能恢復(fù)，增加了左心室心輸出量及回心血量；而收縮期LVAD負(fù)壓作用使室間隔向左偏移，左心室變小，三尖瓣環(huán)運(yùn)動(dòng)減少，導(dǎo)致右心室形態(tài)改變和功能障礙。植入LVAD后不同泵速對(duì)右心室的影響不同，伴隨泵速增加，室間隔左移加重，室間隔對(duì)右心室的牽拉下降，加重潛在的右心室衰竭概率。國際心肺移植協(xié)會(huì)建議，植入LVAD后應(yīng)調(diào)整泵速，使室間隔保持在中線位置，以充分卸載左心室負(fù)荷；而超聲心動(dòng)圖可實(shí)時(shí)觀察室間隔位置變化。

TAPSE是植入LVAD前右心室衰竭的預(yù)測因子。PUWANANT等[28]發(fā)現(xiàn)植入LVAD后右心室衰竭患者TAPSE較術(shù)前明顯減低，提示測量TAPSE有助于早期識(shí)別右心室衰竭。MILANO等[29]發(fā)現(xiàn)植入LVAD后三尖瓣反流嚴(yán)重程度是術(shù)后右心衰竭的重要預(yù)測因素，故建議對(duì)術(shù)前存在中重度三尖瓣反流者先行三尖瓣成形術(shù)。MALINOWSKI等[30]采用超聲心動(dòng)圖評(píng)估健康綿羊心臟模型植入LVAD后右心室功能及容積變化，發(fā)現(xiàn)急性植入LVAD后室間隔向左移位，右心室直徑增加，但三尖瓣環(huán)運(yùn)動(dòng)或右心室形態(tài)未改變，提示急性左心室卸載負(fù)荷并不足以造成三尖瓣環(huán)動(dòng)力學(xué)改變。

4 小結(jié)

超聲心動(dòng)圖可在植入LVAD治療HF過程中有效評(píng)估右心室功能改變，多個(gè)參數(shù)相結(jié)合可為制定治療方案提供影像學(xué)依據(jù)。