超聲心動圖篩查肺動脈高壓的方法及研究進展

呂廣潔，李愛莉

（中日友好醫院心臟科，北京 100029）

肺動脈高壓（pulmonary hypertension，PH）是一種持續進展的肺血管疾病，表現為肺血管阻力（pulmonary vascular resistance，PVR）進行性升高，最終導致右心衰竭、甚至死亡。目前，PH 的血流動力學診斷標準為：在海平面，靜息狀態下，右心導管（right heart catheterization，RHC）檢測肺動脈平均壓（mean pulmonary artery pressure，mPAP）≥25mmHg。但RHC 是一種侵入性操作，有一定的風險性。而超聲心動圖（echocardiography，Echo）簡便、快捷、無創，能夠從血流動力學、形態學和右心功能評估等多個角度全面地評估PH，且已被許多研究[1]證實能夠有效估測肺動脈壓力（pulmonary artery pressure，PAP）。因此2015年歐洲心臟病與呼吸學會的PH 指南[2]推薦將Echo 作為1C 級、一線、非侵入性的方法用于可疑PH 患者的評估。本文就Echo 各項評估方法的優劣勢及近年來取得的研究進展進行介紹。

1 血流動力學指標

1.1 三尖瓣反流（tricuspid regurgitation，TR）

1.1.1 利用TR 峰值壓差測定肺動脈收縮壓（systolic pulmonary artery pressure，sPAP）

在無右室流出道梗阻時，右室收縮壓約等于sPAP。根據簡化的伯努利方程，由三尖瓣反流峰值速度（TR Vmax）計算出右心房室間的壓力階差（transtricuspid pressure gradient，TR-PG），加上估測的右房壓力（right atrium pressure，RAP），即可得到sPAP=4[TR Vmax]2+RAP。超聲常根據下腔靜脈（inferior vena cava，IVC）內徑和吸氣塌陷率將RAP 估測為3、8、15mmHg。上述方法與RHC 測得的sPAP 相關性良好[1]，但亦有很多因素影響估測的準確性[3]。

1.1.2 利用TR 平均壓差測定mPAP

既往有許多學者[4]驗證了肺循環中的sPAP 和mPAP有著密切的關系，遂提出了利用TR 估測的sPAP 來計算mPAP 的經驗性公式，如mPAP=0.61×sPAP+2，mPAP=0.61×sPAP+1.95[5]等。近年來也有研究[5]通過勾畫TR 頻譜的速度-時間積分（velocity time integral，TVI）獲得右心房室的平均壓力階差（TRPmean），加上估測的RAP 來計算mPAP，其結果與RHC 測量的mPAP 有滿意的一致性和相關性。Hellenkamp 等[5]發現與TR Vmax 和經驗性公式相比，TVI 方法估測的mPAP 與RHC 結果的相關性更強，對PH 的識別更加準確。

1.1.3 利用TR 峰值速度

鑒于RAP 估計的不準確性、復雜算法和派生變量的使用均會放大PAP 的估測誤差，故指南[2]推薦應用TR Vmax＞2.8m/s 為診斷閾值判斷PH 的可能性。

1.1.4 影響TR 估測PAP 準確性的因素

（1）TR 頻譜質量：在Amsallem 的研究[4]中有25%PH患者的頻譜質量較差，無法讀取或僅能應用外推法估測TR Vmax 和PAP。而Schneider 等研究[6]顯示綜合考慮5 個成像聲窗的圖像，診斷PH 更加準確。因此必須行多切面掃查，從不同的聲窗、角度觀察，測量時應使多普勒波束盡量平行于血流方向定位，爭取得到最佳反流頻譜，提高評估PH 的準確性。

（2）TR 嚴重程度：Fei 等人的研究結果[7]表明在嚴重TR 的較寬層流場中，簡化的伯努利方程會忽略流體本身粘滯性引起的壓強變化，故不能準確評估TR-PG。Hioka1的研究[8]結果表明，在層流中包含反流時，由于壓力恢復現象，簡化伯努利方程可能會高估真實的TR-PG[8]。亦有文獻[9]提到嚴重的TR 可導致右房室壓均一，TR 多普勒包絡縮短，sPAP 容易被低估。因此為更好地顯示反流程度要充分利用彩色多普勒技術，調節血流增益至最佳信噪比，速度范圍應填充至少2/3 的頻譜范圍[10]，以利于PAP 的準確估測。

（3）估測RAP：Fei 等人[7]的研究顯示在TR 程度不同的情況下，RAP 對sPAP 準確性的影響存在顯著差異（P=0.008）。反流量大可能導致下腔靜脈和肝靜脈充血，可能是由于直接的體積效應，而不是單純的壓力升高，影響Echo 對RAP 的真實估計。但亦有研究[10]提到重度TR 時，隨著有效反流口面積的增加，壓力梯度減小，可能會導致RAP 的低估。RAP 的估測是通過觀察測量IVC 內徑和吸氣塌陷率等來判斷的，而IVC 的改變也受到其順應性、右心重構、胸膜腔內壓等影響，所以應對E/e’，肝靜脈收縮期反向血流、三尖瓣前向血流的呼吸變化率等進行評估，以便更準確地估計RAP[11]。

（4）經驗性公式：近年來各種經驗性公式[12]層出不窮，但各種公式的提出均基于對各自中心樣本的分析，而各研究入組患者的數量、病例組成不同，導致經驗性公式具有其局限性，并不適用于普遍人群的應用。

超聲對PAP 和RAP 估測的準確性受到多種因素影響，二者相加會產生何種效果，還具有不確定性。另外，mPAP 是通過勾畫TR 頻譜得到的，對頻譜質量要求較高，且這一平均梯度只考慮了收縮期的峰值壓力，不包括舒張壓。雖然部分研究顯示mPAP 診斷PH 的效果要優于sPAP、TR Vmax[5]或者利用PAAT 的經驗公式[13]，但不同研究[5，8]得到的診斷閾值不同，所以未來還需要更多研究來探索的超聲篩查PH 的診斷閾值。

1.2 肺動脈瓣反流（pulmonary regurgitaion，PR）

1.2.1 利用PR 舒張早期峰值速度（Vearly）測定mPAP

舒張早期PR 峰值速度與mPAP 相關，公式為：mPAP＝4（Vearly ）2+RAP。Hoika 等研究[8]發現利用PR 頻譜測得的mPAP 能夠有效篩查。因此對于TR 頻譜質量不佳的患者，由PR Vearly 估測mPAP 是一個可行且有效的替代方法。

1.2.2 PR 舒張末期血流速度（Vend）測定肺動脈舒張壓（dystolic pulmonary artery pressure，dPAP）

PR（Vend）與dPAP 相關，公式為：dPAP＝4（Vend ）2+RAP。此外，還可以利用估測的dPAP 和sPAP 來計算mPAP，公式：mPAP＝2/3 dPAP+1/3 sPAP。但在重度PR 時，由于血流速度快速衰減，應用PR 舒張末期速度可能會低估dPAP。而且當心臟存在縮窄性或限制性狀態時，這種方法是無效的。

1.3 右室流出道（right ventricular outflow tract，RVOT）測量肺動脈血流加速時間（pulmonary artery acceleration time，PAAT）

RVOT 的頻譜通常呈對稱的圓頂形，但由于PH，脈沖波迅速上升至峰值，導致PAAT 縮短。成人PAAT 的正常值為136～153 ms，當PAAT＜105ms 高度提示PH[2]，而血流頻譜收縮期中期的切跡常提示肺血管阻力的增高。

最新的一項Meta分析[14]顯示，將PAAT 納入PH 評估可增強臨床診斷能力。亦有部分研究提出了基于PAAT 估測PAP 的經驗性公式，Mohammad 等[15]提出了sPAP＝82.6-0.58×PAAT+RAP，認為在缺少TR 時，PAAT 有助于sPAP的評估。而Hellenkamp 等[11]利用更大的樣本量對于既往的經典公式進行了驗證，發現基于PAAT 估算的mPAP 與RHC 結果相關性較弱。關于PAAT 的經驗性公式尚未統一，診斷效能尚待考證。

1.4 肺血管阻力（pulmonary vascular resistance，PVR）與肺毛細血管楔壓（pulmonary artery wedge pressure，PAWP）的估測

PVR 的評估有利于判斷PH 類型、制訂治療方案和危險程度分級。許多研究提出了基于超聲參數計算PVR 的探索性公式，如PVR＝TR-PG/RVOT TVI[16]、由PR 推導的（mPAP-dPAP）/CO[17]等，但這些公式的準確性尚待考證。

RHC 測量的PAWP 通常被認為是左室充盈壓力的替代指標，由Echo 測量的二尖瓣舒張早期峰值血流速度與二尖瓣環側壁舒張早期峰值運動速度的比值（E/e，）、左心房容積體表面積和PR 舒張末期跨瓣壓差[18]等能夠對PAWP 進行有效估測，進而有助于鑒別肺毛細血管前及毛細血管后型的PH。最新的一項Meta分析[19]顯示，RHC 與ECHO 測量的PAWP 的相關性取決于不同的疾病狀態，在射血分數降低的心衰患者中，二尖瓣流入指數（E/e'、E/A和E 峰減速時間）具有合理的臨床適用性。此方法評估的準確性亦會受到二尖瓣環鈣化、反流量和節段性室壁運動異常的影響，因此必須結合臨床資料和ECHO 其他征象綜合評估。

2 PH 的間接征象

（1）主肺動脈增寬：主肺動脈直徑＞25mm 時為增寬[2]。研究[20]證明，ECHO 測量的肺動脈與主動脈內徑的比值＞0.76 時提示PH。（2）右心室擴大：心尖四腔心切面測量右心室基底部橫徑＞4.1cm 和中部橫徑＞3.5cm 時，提示右心室擴大[21]。（3）左心室偏心指數（eccentric index，EI）增大：PH 患者右心室壓力增高和心室收縮達峰時間延遲導致心室間的不同步，室間隔變平直或左心室成“D”字樣改變。當LV EI＞1.1 時，提示右室的壓力或容量超負荷[22]。（4）右心房擴大和IVC 增寬：右心房橫徑＞4.4cm、面積＞18cm2或容積（女性＞27ml/m2或男性＞32ml/m2），則提示右心房擴大[21]。IVC 內徑＞21mm 時為增寬[2]。（5）右室游離壁增厚：右室游離壁厚度＞5mm 時為增厚，需注意除外乳頭肌、心包脂肪等結構[22]。（6）右心室收縮功能降低：①右心室三尖瓣環收縮期位移（tricuspid annular plane systolic excursion，TAPSE）：TAPSE＜17mm 意味著右室心肌縱向收縮功能減低[21]。該指標可重復性好，但具有角度依賴性。②二維右心室面積變化分數（fractional area change，FAC）：RV FAC＜35% 提示右心室收縮功能減低[21]。③組織多普勒相關參數：三尖瓣環收縮期速度（S’）代表右室游離壁縱向運動速度，S’＜9.5cm/s 被視為RV 縱向收縮功能異常[21]；右心室等容舒張時間（right ventricular isovolumic relaxation time，rIVRT），＞75ms 對肺動脈高壓有可靠的預測價值，＜40ms對肺動脈高壓有較高的陰性預測價值[9]；右心室心肌做功指數（RV index of myocardio performance，RIMP），＞0.54 時提示右室功能異常[21]，RIMP 具有容量依賴性，RAP 增高或心律失常時不適用。④右心室游離壁長軸應變（free wall longitudinal strain，FWLS）：FWLS 的絕對值＜20%提示功能異常[21]。既往研究也證實右室FWLS 對檢測右室功能異常或右心衰竭[23]更加敏感。⑤三維測得的右心室射血分數（RV ejection fraction，RVEF）：＜45%提示右室收縮功能異常[21]。它不依賴于心室形狀的幾何假設，半自動識別心內膜邊界，測量更準確。但具有負荷依賴性，受分辨率及幀頻的限制，聲窗較差及心律失常時不適用。

上述超聲征象和相關參數對于評估PH 有著重要的臨床價值，尤其是在無法測得TR 或PR、患者聲窗欠佳的情況下。研究證明[24]，超聲心動圖可準確、客觀地對PH 患者肺血管壓力及右心室功能做出評估。在利用超聲篩查可疑PH 患者及監測治療效果時，應綜合考慮患者的血流動力學、PH 繼發形態學和右室收縮功能的改變，以做出恰當的評估，為臨床診療提供可靠參考。

3 指南對超聲評估PH 可能性的推薦

2015年歐洲心臟病和呼吸學會的PH 指南推薦應根據TR Vmax，并結合心室內徑、RVOT、IVC 等征象將PH 的可能性分為輕、中、高度[2]。對于低度可能為PH 的患者應考慮其他病因或持續隨訪。而對于中度和高度可能為PH的患者，需要結合臨床癥狀與體征、心電圖、肺功能等篩查出與左心、肺部疾病相關的PH，其中有嚴重PH/RV 功能降低或診斷不明的患者需經RHC 明確診斷，經肺血管造影或肺通氣/灌注顯像明確有無肺栓塞，并結合病史及其他相關檢查明確PH 的病因及分類。需要明確的是ECHO只對PH 的可能性做出評估，并不能對PH 的程度做出診斷，RHC 才是診斷PH 的金標準。

4 總結與展望

ECHO 是臨床疑診PH 的一線檢查手段，能可靠地估測PAP，并提供包括形態學、血流動力學以及右心功能改變等間接指標，幫助篩查PH 患者。但超聲亦有其固有的局限性，比如它對于聲窗和操作者手法的要求較高，測量的影響因素較多，目前尚缺乏統一的規范和標準等。未來尚需建立一套規范的、能夠提供診治所需信息的超聲綜合評價體系，對早期篩查PH、監測心功能變化及評估預后提供更多的價值。