超聲心動圖在肺動脈高壓患者右心功能評估中的應(yīng)用進(jìn)展

顧家紅，楊少玲

肺動脈高壓（pulmonary hypertension，PH）指肺動脈壓力升高的一種常見肺血管疾病，其血流動力學(xué)診斷標(biāo)準(zhǔn)為海平面靜息狀態(tài)時，右心導(dǎo)管檢測平均肺動脈壓（mean pulmonary artery pressure，mPAP）≥25 mm Hg（1 mm Hg=0.133 kPa）［1-2］。PH發(fā)病機(jī)制較為復(fù)雜，患者預(yù)后較差，故早期診斷該病并進(jìn)行合理干預(yù)可減輕心臟損傷，進(jìn)而提高患者的生存率［3-4］。本文主要綜述了超聲心動圖在PH患者右心功能評估中的應(yīng)用進(jìn)展。

1 PH的病理生理學(xué)改變

PH患者的血流動力學(xué)紊亂是由小動脈和肌性肺動脈阻力增高引起的，而小動脈和肌性肺動脈阻力增高的病理生理學(xué)改變是血管平滑肌細(xì)胞增殖、肥大引起的肺動脈壁中層增厚及結(jié)締組織彈性纖維增加，進(jìn)而導(dǎo)致肺動脈壁內(nèi)膜增厚，進(jìn)一步損傷動脈管腔，引起各級肺動脈重構(gòu)、中膜增厚、內(nèi)膜粥樣硬化及肺動脈擴(kuò)張［5-6］。

右心功能對PH嚴(yán)重程度及患者預(yù)后評估具有重要意義，若患者右心功能降低則會導(dǎo)致心排血量增加，從而引起水鈉潴留、血容量和心臟前負(fù)荷增加［7］；肺血管增生性改變可導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞增殖及功能障礙，炎癥和血栓形成，進(jìn)而引起肺小動脈部分閉塞，導(dǎo)致肺動脈壓力升高，使右心室后負(fù)荷增加，右心功能進(jìn)行性衰竭［8］。

2 超聲心動圖在肺動脈壓力估測中的應(yīng)用

2.1 超聲心動圖直接估測肺動脈壓力 超聲心動圖主要通過頻譜多普勒技術(shù)和多普勒血流成像技術(shù)估測肺動脈壓力，同時需要參考二維超聲、M型超聲及超聲造影等影像學(xué)檢查結(jié)果進(jìn)行綜合評估。

超聲心動圖估測肺動脈舒張壓的主要方法是測量舒張末期肺動脈瓣反流速度及右心房壓力，進(jìn)而計算肺動脈舒張壓。目前，測量肺動脈收縮壓主要有兩種方法，一種方法是通過三尖瓣反流速度峰值估測肺動脈收縮壓，另一種方法是通過心內(nèi)分流壓差法估測肺動脈收縮壓，其中前者是臨床上診斷PH的最常用方法，但該方法估測的肺動脈收縮壓可能大于右心導(dǎo)管檢測的肺動脈收縮壓，此外，該方法還受聲束與三尖瓣反流方向夾角、右心室收縮功能等影響［9-10］。

2.2 超聲心動圖間接估測肺動脈壓力 當(dāng)肺動脈段突出、肺動脈內(nèi)徑＞2.5 cm時可考慮PH的可能；此外，肺動脈主支與肺動脈分支明顯增大、肺門動脈擴(kuò)張、舒張?jiān)缙诜蝿用}反流速度＞2.2 m/s等均是PH的間接表現(xiàn)［11］。JONE等［12］研究表明，右心室進(jìn)行性擴(kuò)大（即右心室內(nèi)徑/左心室內(nèi)徑＞1、右心室室壁增厚＞0.5 cm）也是超聲心動圖間接診斷PH的依據(jù)。除肺動脈和右心室改變之外，部分右心房改變亦可提示PH的可能，如右心房壓力增大、右心房面積＞18 cm2，下腔靜脈吸氣塌陷率降低且下腔靜脈直徑＞2.1 cm均可作為超聲心動圖間接診斷PH的依據(jù)［13］。

3 超聲心動圖評估PH患者右心室形態(tài)及功能變化

目前，評估PH患者心臟結(jié)構(gòu)及功能的主要方法有右心導(dǎo)管檢查術(shù)、心臟磁共振成像、CT肺動脈造影、胸部CT、超聲心動圖等［14］，其中右心導(dǎo)管檢查術(shù)可以直接檢測肺動脈壓力，是診斷PH的“金標(biāo)準(zhǔn)”，但其是一種侵入性檢查。心臟磁共振成像是評估心臟大小、形態(tài)和功能的“金標(biāo)準(zhǔn)”，但其價格昂貴且費(fèi)時，不利于長期觀察PH患者心臟功能。CT肺動脈造影和胸部CT主要用于評估肺血管及PH患者預(yù)后，但其具有檢查費(fèi)用昂貴、有輻射等缺點(diǎn)［15］。超聲心動圖在診斷心臟解剖特點(diǎn)及功能方面具有重要作用，其可以觀察心臟各腔室結(jié)構(gòu)、血流狀態(tài)及心室瓣膜運(yùn)動情況，同時具有無創(chuàng)、低廉、操作簡便等優(yōu)點(diǎn)。此外，超聲心動圖的新技術(shù)（如斑點(diǎn)追蹤技術(shù)）還可以評估PH患者心肌功能早期變化情況，在PH患者診斷、風(fēng)險分層及預(yù)后評估方面具有重要作用。

3.1 超聲心動圖評估PH患者右心室形態(tài) 右心室是最靠前的心腔，其結(jié)構(gòu)和幾何形狀較為復(fù)雜，由肌小梁、右心室流入道和右心室流出道3個不同的解剖部分組成，但由于這3個解剖部分不在同一個平面上，導(dǎo)致右心室的幾何形狀不規(guī)則；此外，右心室室壁較左心室薄，供應(yīng)血管少，故測量其結(jié)構(gòu)變得更加復(fù)雜［16］。右心室是肺循環(huán)動力器官，在正常負(fù)荷、循環(huán)情況下可維持機(jī)體肺灌注和體循環(huán)，但當(dāng)肺動脈壓力增高時，右心室游離壁增厚（右心室游離壁＞5 mm）。既往研究表明，右心導(dǎo)管檢查術(shù)檢測的肺動脈壓力與右心室前壁厚度明顯相關(guān)［17］。研究表明，右心結(jié)構(gòu)和右心功能在呼吸系統(tǒng)疾病、結(jié)締組織疾病和心血管疾病等疾病的診斷、治療及預(yù)后評估中具有重要作用，是判斷PH患者病情進(jìn)展、疾病轉(zhuǎn)歸的重要因素［18］。

3.2 超聲心動圖評估PH患者右心室收縮功能

3.2.1 三尖瓣環(huán)收縮期位移（tricuspid annular plane systolic excursion，TAPSE） TAPSE定義為右心室三尖瓣側(cè)瓣環(huán)在收縮期的縱向偏離位移。既往研究表明，TAPSE每降低0.1 cm，PH患者死亡風(fēng)險將會增加17%［19］。TAPSE＜17 mm提示機(jī)體右心室縱向心肌收縮功能障礙，患者生存率降低［20］。TAPSE檢測的重復(fù)性和可行性較好，其局限性為會受到右心室前負(fù)荷和取樣線角度的影響，當(dāng)右心室節(jié)段收縮活動異常時不能反映右心室整體功能。此外，TAPSE也可能嚴(yán)重高估右心室功能，特別是對嚴(yán)重泵功能損傷的PH患者。TELLO等［21］提出，可將TAPSE與肺動脈收縮壓比值作為評估心力衰竭患者右心室功能的臨床指標(biāo)。

3.2.2 三尖瓣環(huán)收縮期峰值速度 目前，組織多普勒超聲心動圖檢測的三尖瓣環(huán)收縮期峰值速度主要用于評估右心室游離壁基底段功能，如組織速度顯像波＜6.0 cm/s、脈沖多普勒波＜9.5 cm/s提示右心室收縮功能異常［22］，故三尖瓣環(huán)收縮期峰值速度常與TAPSE及面積變化分?jǐn)?shù)（fractional area change，F(xiàn)AC）聯(lián)合評估右心室功能。檢測三尖瓣環(huán)收縮期峰值速度的優(yōu)點(diǎn)是可行性和重復(fù)性較好，局限性是存在負(fù)荷依賴、角度依賴及心臟大小依賴，故右心室節(jié)段收縮活動異常時其不能反映右心室整體功能。

3.2.3 FAC FAC可反映右心室橫向和縱向收縮功能，F(xiàn)AC＜35%提示右心室收縮功能異常。既往研究表明，PH患者FAC降低，且FAC越低其預(yù)后越差［23］。此外，HOETTE等［24］研究表明，F(xiàn)AC是有效估測PH患者右心室射血分?jǐn)?shù)的臨床指標(biāo)，且其對伴有嚴(yán)重血流動力學(xué)障礙的PH患者右心室射血分?jǐn)?shù)的估測價值高于TAPSE。FAC不受右心室負(fù)荷和取樣線角度影響，但其忽略了右心室流出道對右心室整體收縮功能的影響，故其可重復(fù)性較差。

3.2.4 右心室Tei指數(shù) 脈沖血流多普勒及脈沖組織多普勒技術(shù)均可用于檢測右心室Tei指數(shù)，其中脈沖血流多普勒檢測的右心室Tei指數(shù)上限為0.43，脈沖組織多普勒檢測的右心室Tei指數(shù)上限為0.54。研究表明，Tei指數(shù)與右心室射血分?jǐn)?shù)具有良好的相關(guān)性，且不易受到容量負(fù)荷或心率影響，重復(fù)性較好［25］。李嵐等［26］研究表明，Tei指數(shù)與COPD合并PH患者肺動脈收縮壓呈正相關(guān)，其可作為早期評估COPD合并PH患者右心功能的參考指標(biāo)。既往研究表明，隨著Tei指數(shù)升高，PH患者病死率升高［27］。JIANG等［28］通過構(gòu)建左向右分流致PH小豬模型發(fā)現(xiàn)，Tei指數(shù)是診斷早期PH的敏感指標(biāo)，其與PH小豬模型肺動脈收縮壓明顯相關(guān)。AMANO等［29］研究表明，右心室Tei指數(shù)是有效估測PH患者右心室舒張功能的超聲心動圖參數(shù)，將其用于指導(dǎo)PH患者的治療具有重要意義。相較于三尖瓣反流速度峰值，右心室Tei指數(shù)診斷PH的優(yōu)勢如下：首先，并非所有PH患者能精確測量到三尖瓣反流速度峰值；其次，右心室Tei指數(shù)與mPAP相關(guān)，故其估測的瞬時肺動脈壓力更可靠。超聲心動圖檢測的右心室Tei指數(shù)具有操作簡便、敏感性高、重復(fù)性好等優(yōu)勢，且不受右心室形態(tài)及右心室壓力負(fù)荷影響，但其具有容量依賴性，在右心房壓力增高時不適用。

3.3 超聲心動圖評估PH患者右心舒張功能 當(dāng)PH患者出現(xiàn)右心舒張功能不全時，提示其心功能更差，預(yù)后不良［30］。目前，右心舒張功能的主要評估指標(biāo)有三尖瓣血流多普勒速度（E、A、E/A）、三尖瓣環(huán)組織多普勒速度（e'、a'、e'/a'）、減速時間等。三尖瓣E/e'、右心房容積、肝靜脈多普勒頻譜、下腔靜脈內(nèi)徑塌陷率等指標(biāo)在右心室舒張功能評估中具有潛在的應(yīng)用價值［31］。但由于上述指標(biāo)受到血流動力學(xué)影響，故其在評估右心室舒張功能時需要結(jié)合多項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行綜合判斷［22］。PH導(dǎo)致的右心衰竭是由右心室收縮功能障礙和右心室舒張功能障礙共同引起的，其中右心室舒張功能異常主要與右心室心肌受損、容量超負(fù)荷及肺靜脈壓升高相關(guān)。此外，右心室舒張功能還受到右心室心肌僵硬度和松弛度、年齡、心率、呼吸、負(fù)荷狀態(tài)的影響［32-33］。

4 應(yīng)變和應(yīng)變率成像

由于心室?guī)缀涡螤顝?fù)雜，故量化右心室整體功能仍是一個挑戰(zhàn)。近年來，應(yīng)變和應(yīng)變率成像成為評價左、右心室功能的一項(xiàng)新技術(shù)。斑點(diǎn)追蹤技術(shù)通過逐幀追蹤心肌運(yùn)動的斑點(diǎn)并進(jìn)行定量分析，進(jìn)而描繪心肌組織的運(yùn)動軌跡，最后得到應(yīng)變及應(yīng)變率等參數(shù)。應(yīng)變可反映心肌發(fā)生形變的程度，應(yīng)變率可反映心肌發(fā)生形變的能力。斑點(diǎn)追蹤技術(shù)能準(zhǔn)確、快速、定量評估射血分?jǐn)?shù)、心室體積、心肌速度、應(yīng)變和應(yīng)變率，進(jìn)而評估心肌功能，早期識別無明顯臨床癥狀的心肌損傷人群。

PH患者峰值收縮期心肌速度、應(yīng)變和應(yīng)變率降低，故根據(jù)右心室基底游離壁應(yīng)變、應(yīng)變率及室間隔基底部應(yīng)變率可區(qū)分PH患者和正常人群。KEMAL等［34］研究表明，斑點(diǎn)追蹤技術(shù)較常規(guī)超聲心動圖能更準(zhǔn)確地反映先天性心臟病合并PH患者的心肌功能。LIU等［35］研究表明，右心室游離壁的二維斑點(diǎn)追蹤技術(shù)可以預(yù)測毛細(xì)血管前PH患者的臨床結(jié)局和心血管事件，這種優(yōu)勢主要與二維斑點(diǎn)追蹤技術(shù)可整體評估右心室功能有關(guān)。一項(xiàng)Meta分析結(jié)果證實(shí)，TAPSE仍是一種三尖瓣環(huán)運(yùn)動指標(biāo)，而右心室縱向應(yīng)變在預(yù)測PH患者死亡風(fēng)險方面較TAPSE更準(zhǔn)確［36］。與常規(guī)超聲心動圖相比，右心室二維斑點(diǎn)追蹤技術(shù)可能是一種檢測功能性心肌損傷的更準(zhǔn)確方法［37-38］。

斑點(diǎn)追蹤技術(shù)所獲得的應(yīng)變反映的是形變與負(fù)荷的關(guān)系，基于右心室特殊的形態(tài)規(guī)則，右心室壁相對較薄，輕微的后負(fù)荷改變即可引起右心室壁形態(tài)的變化，因此，斑點(diǎn)追蹤技術(shù)檢測右心室游離壁應(yīng)變的可行性更高，理論上能更準(zhǔn)確地評價PH患者心肌功能早期細(xì)微的變化，識別無明顯臨床癥狀的心肌損傷，從而防止其發(fā)展為肺源性心臟病，對臨床診斷與治療有指導(dǎo)作用［39］。

5 三維超聲心動圖和超聲造影

三維超聲心動圖在右心室容量和右心室功能評估方面具有較高的準(zhǔn)確率，且其不依賴心室?guī)缀涡螤罴僭O(shè)，故可以更準(zhǔn)確地評估PH患者的右心室容積和功能［40］。LATTANZIO等［41］研究表明，三維超聲心動圖是一種檢測PH患者右心室重構(gòu)的可行方法，在PH患者右心室容量和功能評估中，三維超聲心動圖檢查結(jié)果與心臟磁共振成像結(jié)果的一致性較高。OSTENFELD等［42］研究表明，三維超聲心動圖檢測的右心室射血分?jǐn)?shù)與肺血管阻力、肺動脈收縮壓呈負(fù)相關(guān)，且其與血流動力學(xué)指標(biāo)的相關(guān)程度優(yōu)于傳統(tǒng)超聲心動圖檢測的右心室射血分?jǐn)?shù)，故三維超聲心動圖能更準(zhǔn)確地預(yù)測PH患者的死亡風(fēng)險。但由于三維超聲心動圖對右心室心內(nèi)膜顯示不清等原因，故其并未成為評估右心室功能最常用的方法。

超聲造影是一項(xiàng)無創(chuàng)檢查方法，主要用于檢測心內(nèi)分流情況，判斷右心收縮功能，但其檢查結(jié)果存在一定誤差。張奇等［43］研究表明，右心聲學(xué)造影不僅可以檢出彩色多普勒超聲難以發(fā)現(xiàn)的小卵圓孔未閉或缺損，還在評估PH患者右心室損傷方面具有重要作用。

6 小結(jié)與展望

目前，右心導(dǎo)管檢查術(shù)是診斷PH的“金標(biāo)準(zhǔn)”，但其為有創(chuàng)檢查，且對操作者技術(shù)要求較高。近年來隨著超聲心動圖技術(shù)的發(fā)展，其在評估PH患者危險分層及預(yù)后方面顯示出重要作用，其中常規(guī)超聲心動圖指標(biāo)右心室Tei指數(shù)與PH患者預(yù)后明顯相關(guān)，其可作為PH發(fā)展的潛在隨訪指標(biāo)，且其在診斷早期PH方面具有重要參考價值［44］。超聲心動圖新技術(shù)如斑點(diǎn)追蹤技術(shù)、三維超聲心動圖技術(shù)在PH患者診斷及預(yù)后評估方面具有重要作用，二維、三維斑點(diǎn)追蹤技術(shù)可以區(qū)分不同嚴(yán)重程度的PH，并可獨(dú)立預(yù)測PH患者不良臨床結(jié)局［45］，三維超聲心動圖檢測的右心室容積、射血分?jǐn)?shù)和自由壁應(yīng)變是PH及其他心血管疾病患者死亡的獨(dú)立預(yù)測因子，其中射血分?jǐn)?shù)在PH患者病情嚴(yán)重程度及預(yù)后評估等方面更具優(yōu)勢［46］。應(yīng)用超聲心動圖對PH患者進(jìn)行右心功能評估可以有效防止疾病的進(jìn)展與惡化，提高患者生存率。未來隨著超聲技術(shù)尤其是斑點(diǎn)追蹤技術(shù)和三維超聲心動圖的發(fā)展，超聲心動圖可能會成為診斷PH及右心疾病不可或缺的影像學(xué)檢查方法。

作者貢獻(xiàn)：顧家紅進(jìn)行文章的構(gòu)思與設(shè)計，文章的可行性分析，文獻(xiàn)/資料收集、整理，撰寫、修訂論文；楊少玲負(fù)責(zé)文章的質(zhì)量控制及審校，并對文章整體負(fù)責(zé)、監(jiān)督管理。

本文無利益沖突。