多普勒超声心动图技术评价心功能的临床研究进展

1、    多普勒超声心动图技术评价心功能的临床研究进展        中分类号：+5文献标识码：A文章编号：1004-3934（2000）04-0206-05Progress in Estimating Heart Functionby Doppler EchocardiographyZHAI Li,HE Jian-guo（Research Division of Cardiopulmonary Circulation,Fu Wai Hospital,CAMS & PV

2、MC,Beijing100037）HUANG Lan（Department of Cardiology,Xinqiao Hospital of Third Military Mediecal University,Chongqing400038）近25年来，多普勒超声心动作为能够真实反映心脏血流动力学的主要工具在临床应用上作出了卓越的贡献。它已广泛应用于评价心功能并且对于不同心脏疾病的诊断、治疗方案的选择、疗效评价及预后估测提供了重要的信息。本文就超声心动技术评价心功能的临床应用进展作一简要综述。1经胸Doppler超声心动技术目前二维超声心动（2DE）已广泛用于各类心脏疾病的心功能估测并可对

3、药物治疗和手术治疗的预后进行估测1。2DE评价心功能近年来提出了一些新的指标。Briguori2等最近研究用左房（LA）-M型超声测量左房主动短轴缩短率、左房整体短轴缩短率以及主动脉后壁运动早期的斜率和多普勒经二尖瓣所测指标E峰（E）、A峰（A）、E/A及E峰减速时间与放射性核素血管造影所测LA压、主动松驰时间常数T和僵硬度常数K相比评价肥厚性心肌病的舒张功能，结果发现LA-M型超声所测指标与有创检查所测指标相关性更好。从而证明该指标可以更好的评价肥厚性心肌病患者的舒张功能。Poulsen3为研究第一次急性心肌梗死后发生充血性心力衰竭的危险率，用脉冲多普勒所测二尖瓣和肺静脉血流速度来评价左室舒

4、张功能，结果示二尖瓣E峰减速时间130ms是急性心肌梗死患者发生充血性心力衰竭危险率最好的鉴别指标。目前这些新近发展的指标有待进一步的临床论证。2经食管超声心动技术由于经胸壁Doppler超声心动受到许多因素的影响。故经食管超声心动（TEE）的提出为心脏超声检查开辟了一个新的窗口。TEE是在1971年首次由Side和Gosling应用观察主动脉内的多普勒效应，探测血流速度，进而估计心脏的功能4。与传统的经胸超声心动技术相比，TEE技术对心功能的测定具有以下优点：（1）几乎所有的患者，经食管超声心动检查均可获得高质量的二维像；（2）对于术中和重危患者可进行心功能的连续监测；（3）经胸超声心动技术

5、难以探测的血流信号可由经食管超声心动技术方便的获得。当然，TEE技术本身也有一些限制性，首先经食管超声检查也给病人带来一定的痛苦，其次无论从那个切面和角度探测，它的声束与肺动脉血流方向始终存在较大的夹角，难以测定肺动脉血流量。目前TEE技术已广泛应用于各种心脏病的诊断和心功能的评价。Oki等5用食道超声的方法测量肺静脉血流速度和房间隔的运动，从而评价右房的舒张功能。该实验用56个未经治疗的窦性心律心脏病患者，其中包括25例前壁心肌梗死，9例肥厚型心肌病和11例扩张型心肌病。从肺静脉血流速度频谱测量第一个收缩速度峰值（PVS1）和心房收缩速度峰值（PVA）。从而证明用食道超声M型所测PVS1与L

6、A舒张常数相关较好，而且PVA与PVS1的比值可无创评价左房压。Sato6等实验研究评价经食道超声测量的反流瓣口面积估测主动脉瓣反流的临床应用价值，结果证实使用M-TEE的反流平均表面积法（PISA）测得的反流面积（EROA）是估测严重主动脉瓣反流的一个可靠的指标。近年来左心耳的功能越来越被大家重视，TEE则可很好的评价它的功能。虽然经食道超声已广泛用于临床，但对各种心脏疾病的疗效和预后评估还有待于进一步的研究。3声学定量技术声学定量技术（Acustic Quantification;AQ）是用声学边缘检测技术分析心脏收缩舒张时容积、面积变化的定量方法。它是一种建立在背向散射基础上，用以实时并

7、且即刻分析心脏功能的方法。声学定量评价心功能可实时地计算心腔面积、容积及其变化率，得到心脏的泵功能和心肌收缩力各项指标。在AQ当中，我们常使用的是自动边缘检测技术（Automatic Border Detection;ABD）。大量的在体和离体实验以及临床研究表明ABD测量的心功能各项指标与X线造影、电影CT、核素显象和心导管等一系列传统方法测量的结果均相关。证明ABD是评价左右心功能可靠而准确的方法。Tighe7等在用ABD技术评价正常儿童左室舒张功能的研究中指出此法的优点是：（1）当我们积累了一定的经验之后，可在5分钟之内完成该项检查，并且不需数字化或脱机分析；（2）其它研究证明ABD所测

8、舒张功能指标较普通超声更少依赖于心率变化；（3）由于其不依赖于心率变化故所测量的指标重复性较好并且非常可信。当然ABD技术本身也有许多局限性。首先，ABD要受到增益的影响，操作者必需保证足够清晰的内膜边界，才能排除伪像，正确测量心脏结构。其次，ABD所测量的参数受到像断面选择的影响。第三，在心室负荷变化的情况下，ABD所测数值不同。最后，ABD所测量的心室指标有中等度变异。目前，AQ技术主要用于临床进行心脏在不同状态、不同负荷下的实时动态心功能监测，对心脏的收缩和舒张功能进行全面评价8。Jennesseaux等9于1996年用AQ评价心肌梗死患者的左室容量和射血分数（EF）并与血管造影和同位素

9、相比较，结果显示AQ所测EF与血管造影和同位素的相关性较好，r分别是0.77和0.7，但是容量测量的相关性并不确定。因此他认为是AQ测量急性心肌梗死患者的EF是非常可靠的。Hausmann10用AQ进行双心室功能血流动力学的线性定量分析。45例患者经AQ测量的舒张末期面积（EDA）、收缩末期面积（ESA）、部分区域变化（FAC）（resulting fractional area change）与血管造影所测数值相关性很好EDAr=0.9,ESAr=0.91,FACr=0.9，用AQ测量36例有二尖瓣反流患者FAC和左心房压力增高率（dA/dt)与多普勒所测的相关性为FACr=0.91,dA/

10、dt与左心室压力增高率（dp/dt)r=0.87，而且在该项实验中，他从50例正常健康者测出EDA、ESA、FAC、最大充盈率（PFR）、最大排空率（PER）等的正常值。从而证实AQ是评价心脏病患者的收缩和舒张功能有价值的方法。同时Tighe的研究发现ABD技术还可无创测量右房（RA）的容量和功能。除此之外，Geva11用AQ方法评价右室收缩功能也得到证实。随着我们对该项技术的进一步研究它不仅可以简便准确的定量分析左室收缩和舒张功能。作为一种工具，它在评价不同疾病患者的心功能方面有很大的潜力，从而指导我们选择最有效的治疗方案。4彩色室壁动态技术彩色室壁动态技术（Color Kinesis;CK

11、）是以声学定量方法为基础将心内膜位移进行彩色编码从而建立起反映室壁运动的彩色画的一种方法。它是近年来出现的一种新型超声技术12，13，可使室壁运动的定量和半定量分析变得更容易且更直观。它采用ABD的原理，将声学定量技术加以延伸，由计算机自动对比和分析来自组织和血液的不同回声强度，并以此确定二者界面。在这种像显示中，同一色彩表示收缩期同一时相位移，而这种位移的宽度则代表该时相中心内膜的运动幅度。该方法具有很多优点：其一，它不仅反映了室壁运动的空间幅度，而且反映了其时相变化，它能从空间和时间两个方面定量分析室壁运动的能力。这一优点克服了室壁运动判断过程中由于操作者之间的经验和熟练程度等主观因素的差

12、异所造成的误差，尤其为临床冠心病的诊断、负荷超声心动的评价以及冠状动脉介入治疗前后心肌存活性的节段均提供了客观依据。其二，CK像所显示的多层色带中，每一时相的位移均以一种鲜明颜色的色带以表示，各层次之间的边界清晰，易于分辨识别。其三，由于它能使一个心动周期中室壁运动的变化在同一幅像上显示出来，所以不仅使室壁运动的半定量分析变得更直观，而且也使联机的室壁运动定量测量变得容易了，如同2DE测量室壁厚度那样简单易行。同样CK技术本身也有一些缺点：（1）CK像质量受到二维像质量、仪器增益、时间增益补偿（TGC）和侧向增益补偿（LGC）曲线、辉度压缩等技术条件以及左室腔内乳头肌、腱索、瓣膜运动的影响；（

13、2）在透声窗较差的患者，CK的彩带边缘常表现为细碎和不连续显色。就目前的研究而言，CK不仅能够评价左室收缩功能，而且可以评价左室整体和局部的舒张功能。Godoy等14于1998年研究用CK的方法评价扩张型心肌病患者左室舒张功能的可行性，同时还研究该项技术检测药物导致左室舒张特性改变的能力。结果显示CK所测左室整体舒张特性的指标中，PFR最为敏感，比多普勒超声心动所测E/A比值能更好的诊断舒张功能不全。同时说明CK可以评价心内膜下心肌舒张运动的不均一性。而且在探查两种不同血管舒张药（多巴酚丁胺和硝普钠）对扩张性心肌病患者的影响方面，CK具有很大的优越性。Mor-Avi等15对CK像进行节段分析从

14、而得到局部心内膜运动幅度和时间的定量指标。同时由于CK影像可快速、客观、自动分析局部室壁运动因而能非常敏感的评价多巴酚丁胺负荷实验的数据。该方法在心肌缺血的诊断方面具有很大的潜能。它不仅可以评价心室的收缩和舒张功能，而且由于它可节段分析室壁运动的幅度和时间，从而可提高负荷超声的敏感性，成为评价心肌存活的好助手。对于不同心脏疾病的治疗效果以及预后的评估尚待进一步研究。5多普勒组织成像多普勒组织成像（Doppler Tissue Imaging;DTI）又称组织多普勒超声心动。系一种新近开发的无创性室壁运动分析技术。它是在传统的探查心腔内血流的彩色多普勒仪器的基础上，通过改变多普勒滤波系统，除去心

15、腔内血流产生的高速、低振幅的频移信号，保留心肌运动产生的低速、高振幅的频移信号，并经相关系统处理以彩色编码显示出来，能定量测量室壁运动速度。DTI有三种显示方式：（1）速度方式；（2）加速度方式；（3）能量方式。DTI是近年来新发展起来的一项检测室壁运动的技术。具有以下特点：（1）它可以直接从心肌组织提取信号。（2）它不受组织反射回来信号幅度的影响。（3）不受前方组织声衰减的影响。因而其对心功能的评价不依赖对心内膜的勾划。DTI是通过多普勒原理来反映室壁运动速度和方向，因而会受到室壁运动方向和声束夹角的影响。其次不能排除呼吸和心脏转位的影响。自DTI问世以来，人们就不断试以该项技术来评价心功能

16、，并取得初步成效。DTI可直接从心肌组织中提取频移信号，定量测量室壁运动速度，因而可以更精确、更直观地分析室壁运动。同时DTI可以清晰地区分心动周期中的不同阶段，为我们测量一些评价心功能指标提供了可能。DTI对心室功能的评价目前常用的指标是：（1）主动脉壁运动速度；（2）二尖瓣环运动速度。Gulati等16应用DTI检测了二尖瓣环六个部位的运动速度，它与左室射血分数呈线性相关（r=0.86），并且当平均峰值瓣环下运动速度5.4cm/s，其诊断EF50%的敏感性88%，特异性97%。因而二尖瓣环下行运动速度具有快速估测左室收缩功能的潜在性。其次还可评价左室舒张功能，多年来多普勒超声心动最常使用二

17、尖瓣血流频谱信号和肺静脉血流频谱信号评价舒张功能，DTI为我们提供了新的信息。Nagueh等17研究用DTI技术测量二尖瓣环运动速度（Ea）评价左室松驰功能，同时将E/Ea比值与有创测量肺毛细血管楔压（PCWP）进行对比。结果证实不但Ea可以作为评价左室松驰的独立指标而且由于E/Ea与有创测量的PCWP相关性很好r=0.87，故完全可用于测量左室充盈压。（3）DTI的时间分析对左室功能评价，从DTI-M型彩色谱上，我们根据心肌运动速度大小和方向可以很清晰划分心动周期的七个阶段，从而为我们评价心功能的时间指标提供了重要依据，并具有不依赖负荷等优点。Nixdorff等18用DTI测量的心肌运动速度

18、和梯度来评价心功能，结果显示室间隔前段心内膜下运动速度和心肌运动速度分别是3.5±0.7和1.3±0.5cm/sec,(p0.001,t-test），室间隔后段心内膜下运动速度和心肌运动速度分别是3.6±0.6和1.2±0.4cm/sec(p0.001,t-test），而两者的比值称为心肌速度梯度，它可作为一个新的指标评价左室功能，正常值为3.1±1.0和3.4±1.1。另外，由于常规测量左室主动松驰时间常数是用有创的检查方法。Oki等19新近研究用DTI技术无创评价左室舒张功能，结果证明从左室后壁运动速度像上测量的舒张早期参数Ew（

19、左室壁舒张早期血流速度峰值）可以评价不同心脏病患者的左室舒张异常。DTI是近几年来新发展起来的一项检测室壁运动技术。相信DTI必将为我们提供更多有价值的信息。6二次谐波二次谐波（Second Harmonic Imaging;SHI）是一种新的超声显像方法，它利用微泡在声场中的非线性共振行为，专门接受微泡造影剂产生的第二次共振法效应，从而明显提高微泡造影剂显像的敏感性，故特别适合于心肌声学造影的研究20。该方法具有很多优点：（1）它可以非常敏感的发现血流分布状况；（2）它不受半衰期的限制且无放射性；（3）它的分辩力高并可将仪器推至床边。以上优点都使二次谐波成为极具吸引力的新技术。由于二次谐波显

20、像的探头在发射频率较低，接受频率较高，故像的分辨力较低加之组织结构的回声也较弱，所以总体质量不如基波显像。此外，因二次谐波对微泡特别敏感，故左室腔内的对比回声很强，致使心肌和心腔的分界线不清晰。另外，如声学造影剂计量不当易出现声影或显影不良。谢峰21等用二次谐波显像估价正常心肌血流灌注，他们用10只犬进行实验，二次谐波产生的心肌声学密度较基波明显为高，两组之间有明显的统计学差别（p0.001）。结果证实该方法可以非损伤性估价心肌血流灌注。有研究表明22，间歇发射超声波能增强心肌声学造影SHI的效果。故新型的造影剂与二次谐波和瞬时反应显像技术相结合，使目前的心肌造影进入一个广阔的研究领域。勒斌2

21、3等于1998年用犬研究心肌声学造影间歇性二次谐波显像的最佳间歇周期的范围，结果证实35个心动周期时显影的持续时间较长，并且像信息量较多。目前，二次谐波显像可用于：（1）确定心肌灌注床大小；（2）确定缺血心肌并测定“危险区”面积及“梗死区”范围；（3）了解冠状动脉的供血情况。对于心功能的评价尚未见报道。7负荷超声负荷超声心动（Stress Echocardiography）是一种可变且无创的检查方法，它可以记录运动中和运动后的超声影像，并可在每一帧像上分析和比较室壁运动，从而对冠状动脉疾病进行诊断和预测23。最早使用负荷超声记录左室壁运动是在1970年。以后的报道开始使用M-型超声测量心功能。

22、负荷超声分为三种类型：（1）是运动负荷，主要是指卧位蹬车试验；（2）是药物负荷，包括多巴酚丁胺和阿托品，以及腺苷和潘生丁等血管扩张剂；（3）是起搏负荷，一般不常用。以前常使用的是蹬车和自行车（仰卧位或直立位）运动，目前由于部分病人不能耐受运动负荷，同时胸壁及呼吸运动有时会使获取持续的高质量影响产生困难。所以常选择药物负荷实验。目前最常使用的是多巴酚丁胺负荷超声，可对怀疑或确诊冠心病的病人的诊断和预后进行更为精确的评估。它的优点是：（1）与其它技术相比，它能反映出更多的信息。（2）患者对多巴酚丁胺的耐受性较好，并不引起明显的副作用。（3）它可以在多个递增的左室负荷水平， 对左室功能及局部室壁运动

23、进行评估。因其在每一个递增的负荷水平可随意调整病人体位。这样，其诊断价值与踏车或自行车负荷超声相比要高。Takeuchi等24于1996年研究，用多巴酚丁胺负荷超声与201铊心肌灌注显像比较在女性冠状动脉疾病中的诊断价值。结果显示两者诊断冠状动脉的敏感性、特异性和准确性分别是：72%对78%，91%对70%（p0.05）和85%对72%，从而证实，多巴酚丁胺负荷试验在诊断冠心病时更为准确而特异。该方法的缺点是：（1）由于它依赖于增加心肌耗氧量诱发心肌缺血来产生一个异常的结果。在理论上这可能会引起长时间的心肌缺血或梗死。（2）它是对室壁运动的主观评价，而不是室壁运动异常的细致的量的分析，缺乏量的

24、数据也妨碍了室壁运动异常的精确度的评价。负荷超声心动常用于评价冠状动脉疾病，同时也可定量评价左右心室功能25。Spinarova等26将超声在静息时、握力试验以及蹬车试验时所测参数和右心导管所测参数比较来评价慢性心衰患者的收缩和舒张功能。结果证实充血性心力衰竭（CHF）患者的容量功能不仅受到EF和收缩变化的影响而且受到充盈状况的影响。而有效舒张的持续时间则是其中最重要的。Oelberg等27于1998年研究用运动负荷超声评价房间隔缺损患者的右室收缩压，结果显示有轻度临床症状的房间隔缺损（ASD）患者运动耐受性有所下降并且负荷期间肺动脉压力异常增高。这不仅为我们提供了一个无创性评价ASD患者运动

25、期间肺动脉压力的方法，而且可以评价外科手术修复情况。Nagueh等28于1998年研究用腺苷给冠状动脉疾病患者进行灌注，结果显示E、A、E/A、心房充盈分数（AFF）、最大充盈率（PFR）、NPFR、每分心输出量（CO）、每搏心输出量（SV）等在正常对照组中变化较小，而在冠状动脉疾病组中变化显著。由此证实，腺苷可使早期充盈显著增加，并且当这些改变超出正常界限时，可评价冠状动脉疾病的预后。新的超声技术与负荷超声的结合可获得定量并且重复性更好的心功能信息。其中最为重要的是，（1）AQ和CK可清晰的显示心内膜；（2）DTI可定量分析心肌运动速度。目前，负荷超声主要用于冠心病的诊断。综上所述，超声心动

26、技术已广泛用于评价各种心脏疾病的心功能，而且已取得了显著的成效。新技术的发展为我们进一步的研究提供了一个极为广阔的前景。多种超声技术的联合应用已成为新的发展趋势。William等29用DTI与多巴酚丁胺负荷实验相结合定量评价局部左室功能。还有CK和AQ与负荷超声的结合以及AQ和DTI与食道超声的结合。多种超声心动技术的结合可以充分发挥每一种技术的优越性，从而为我们提供更多、更有价值的信息。翟莉（武警北京总队第二医院心内科）何建国（中国医学科学院、中国协和医科大学、阜外心血管病医院、心肺循环研究室，北京100037）黄岚（第三军医大学新桥医院心内科，重庆400038） 参 考 文 献 2Brig

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