管麗潔,高秋琦,吳 琪,倪顯達(dá),胡元平,陳 斌
右心室對(duì)維持心臟排血量、有效容量和整體心臟血流動(dòng)力學(xué)具有重要意義[1-2],但是右心室功能的檢測(cè)受圖像質(zhì)量差、右心室形態(tài)多變、無金標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)照等因素的影響,使其研究進(jìn)展極慢。具有無創(chuàng)傷、易重復(fù)、無放射性、不需要造影劑等優(yōu)點(diǎn)的超聲心動(dòng)圖檢查,隨著其技術(shù)的不斷開發(fā)和改進(jìn),正在這些方面起著日益重要的作用[3-4]。本文就超聲心動(dòng)圖新技術(shù)——組織多普勒成像 (tissue Doppler imaging,TDI)——在檢測(cè)右心室收縮和舒張功能方面的應(yīng)用進(jìn)展進(jìn)行綜述。
右心室腔橫面呈新月形,側(cè)面呈三角形,其內(nèi)有突出的肌小梁及肺動(dòng)脈圓錐,影響其心內(nèi)膜描畫的準(zhǔn)確性;構(gòu)成右心室的流入道、小梁部和流出道三部分結(jié)構(gòu)處于不同的空間平面,致使右心室?guī)缀涡螤詈懿灰?guī)則,難以用固定的數(shù)學(xué)模型加以模擬。故傳統(tǒng)的左心室功能的測(cè)量方法并不適用于右心室功能的測(cè)量,如 Simpson法和面積 -長度法。
長期以來認(rèn)為環(huán)行心肌纖維構(gòu)成的心室短軸運(yùn)動(dòng)在心臟泵血過程中起主導(dǎo)作用,實(shí)際上心室射血是由環(huán)行心肌纖維和縱行心肌纖維共同完成的。左右心室壁的肌肉組成有所不同,左室壁肌纖維以環(huán)形肌肉為主,而右心室則以縱行方向的淺層螺旋狀肌肉為主,它們貫穿于心尖與右房室環(huán)之間。收縮期右心室在淺層肌纖維牽拉下心底部移向心尖部并靠向室間隔,同時(shí)在室間隔協(xié)同作用下把右心室的血液擠向肺循環(huán),因此測(cè)定右心室長軸功能更能代表右心室的射血功能。
在各種測(cè)定右心室功能的技術(shù)中,右心導(dǎo)管檢查和 X線右心造影最為可靠,但由于具有創(chuàng)傷性而難以成為常規(guī)檢查。核素心血池造影對(duì)血容量的測(cè)量具有一定的優(yōu)勢(shì),但左、右心室的重疊可能影響其準(zhǔn)確性;MRI分辨率高,可改進(jìn)右心室容量的測(cè)定,觸發(fā)技術(shù)提供室壁運(yùn)動(dòng)形式和運(yùn)動(dòng)速度的信息,特別是在右心室肥厚時(shí)具有重要意義。但是昂貴而笨重的儀器使其臨床應(yīng)用受到一定的限制。
傳統(tǒng)的超聲心動(dòng)圖用于檢測(cè)右心室功能的幾個(gè)指標(biāo)及其局限性:等容期指標(biāo),如從右房室瓣反流計(jì)算的 dP/dt或做功指數(shù) (Tei指數(shù))均受前負(fù)荷的影響;而射血期指標(biāo),加速時(shí)間和射血時(shí)間、排血做功和排血做功指數(shù)、射血分?jǐn)?shù)和右心室縮短分?jǐn)?shù)都受后負(fù)荷的影響。
TDI是在傳統(tǒng)的探查心腔內(nèi)血流基礎(chǔ)上,通過改變多普勒濾波系統(tǒng)將心腔內(nèi)高頻率和低振幅的血流信號(hào)濾掉而保留低頻率和高振幅的室壁運(yùn)動(dòng)信號(hào),并以色彩、頻譜或曲線選擇性地顯示室壁運(yùn)動(dòng)的頻率或振幅信息,能定量測(cè)量室壁運(yùn)動(dòng)速度,系一種新近開發(fā)的無創(chuàng)性室壁運(yùn)動(dòng)檢測(cè)技術(shù)。克服了既往目測(cè)分析室壁運(yùn)動(dòng)的主觀局限性,可直觀定量檢測(cè)心肌運(yùn)動(dòng)的方向與速度以及局部心臟功能,是一個(gè)不受前、后負(fù)荷影響的右心室收縮功能指標(biāo)[5]。
4.1 常用方法 目前,測(cè)量心肌的室壁運(yùn)動(dòng)速度可用彩色多普勒法 (colour-coded TDI)和脈沖法 (PW TDI)[6]。
colour-coded TDI通過對(duì)心肌組織反射回來的低頻高幅頻移信號(hào)進(jìn)行彩色編碼,以顏色和亮度代表心肌運(yùn)動(dòng)的方向和速度,表現(xiàn)為心肌色彩充填均勻,色彩變換時(shí)相一致,未見心肌色彩充填缺損、花斑樣改變或時(shí)相滯后,是最基本的 TDI技術(shù)。彩色二維組織速度圖著重對(duì)心肌運(yùn)動(dòng)的速度進(jìn)行定性觀察,常在呼氣末從心尖四腔切面觀察:收縮期室間隔、左室側(cè)壁和右心室壁顯示為紅色,舒張期為藍(lán)色,心尖受胸壁限制,保持相對(duì)靜止,顯示色彩較暗。另外,也可觀察左房室瓣環(huán)的運(yùn)動(dòng) (見圖 1)。
圖 1 心尖四腔心切面二維彩色組織多普勒聲圖像Figure 1 Colour-coded TDI in the apical four chamber view
PW TDI在心尖四腔觀察右心室長軸方向運(yùn)動(dòng)時(shí),將取樣容積置于右心室游離壁心肌或右房室瓣環(huán)處,可直接得到一系列的波群。于心電圖 R波頂點(diǎn)開始出現(xiàn)短暫振幅高尖的等容收縮波 (IVC),之后是寬大的收縮波 (Sa),心電圖 T波后依次出現(xiàn)小的等容舒張波 (IVR)、早期舒張波 (Ea)、反向波 (R),于下一心動(dòng)周期 P波后出現(xiàn)舒張晚期波 (Aa)。其中 Sa波、Ea波、Aa波是主波,且 Sa波與 Ea、Aa波方向相反,IVC與 IVR為單向或雙向波 (見圖 2)。
圖 2 右房室瓣環(huán)處脈沖組織多普勒頻譜聲圖像 (IVC:等容收縮波;Sa:收縮波;IVR:等容舒張波;Ea:早期舒張波;R:反向波;Aa:晚期舒張波)Figure 2 Typical example of a pulsed-wave tissue Doppler imaging myocardial velocity profile recorded at the septal tricuspid valve annulus.Note the peak systolic myocardial velocity(Sa),the early diastolic myocardial velocity(Ea)and the late diastolic myocardial velocity(Aa)
有研究報(bào)道,colour-coded TDI和PW TDI兩種檢查方法的測(cè)量結(jié)果有所差別,在同一取樣點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)比較,后者通常要比前者高 10%~20%。colour-coded TDI采集包含心室多個(gè)不同節(jié)段的完整扇形圖像,與 PW TDI采用逐個(gè)節(jié)段測(cè)量的方法比較,要明顯節(jié)約掃描時(shí)間[7]。
隨著數(shù)字化超聲心動(dòng)圖的發(fā)展,出現(xiàn)定量組織多普勒速度成像技術(shù),在分析室壁運(yùn)動(dòng)的方便性和敏感性方面較傳統(tǒng)的低頻組織多普勒技術(shù)有很大提高。通過后處理系統(tǒng),可以對(duì)存儲(chǔ)信息進(jìn)行任意兩個(gè)甚至更多部位的測(cè)定指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比分析,如測(cè)量分析右心室運(yùn)動(dòng)特征時(shí),將取樣容積分別置于右心室側(cè)壁基底段、中間段的心內(nèi)膜下心肌層,獲取該 2個(gè)取樣點(diǎn)的同步組織多普勒速度運(yùn)動(dòng)曲線,分別以黃色和綠色區(qū)別 (見圖 3)。右心室的定量組織多普勒速度成像特征表現(xiàn)為:等容收縮期,右心室心肌耗能主動(dòng)收縮,心肌長軸運(yùn)動(dòng)曲線上等容收縮波為一短暫的高速正向波或正負(fù)雙向波;射血期,右心室肌運(yùn)動(dòng)速度逐漸增加,收縮波為一上升支與下降支基本對(duì)稱的高鈍正向波;等容舒張期則為一零線附近,占時(shí)短暫的低速負(fù)相波。右心室肌的舒張?jiān)缙诓ê褪鎻埻砥诓ň@示為高速的負(fù)相波。定量組織多普勒速度成像技術(shù)是在高頻狀態(tài)下,在采集動(dòng)態(tài)圖像基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)心肌運(yùn)動(dòng)信息顯像的新技術(shù),定量測(cè)定心肌峰值速度,為右心室功能的評(píng)價(jià)開拓了廣闊的前景。
4.2 組織多普勒技術(shù)檢測(cè)右心室功能的常用參數(shù) 常用參數(shù)有速度參數(shù)和時(shí)間參數(shù)。速度參數(shù)包含 5個(gè)波形參數(shù):(1)等容收縮波;(2)收縮波,其最大收縮速度為 Vs;(3)等容舒張波;(4)早期舒張波,其最大舒張速度為 Ve;(5)晚期舒張波,其最大舒張速度為 Va。在此基礎(chǔ)上,可計(jì)算 Ve/Va比值,以及經(jīng)右房室瓣舒張?jiān)缙谧畲笱魉俣?(E)與右房室瓣環(huán) Ve的比值 (E/Ve)。
時(shí)間參數(shù)主要包含3個(gè)時(shí)間參數(shù):(1)等容收縮時(shí)間 (IVCT);(2)射血時(shí)間(ET);(3)等容舒張時(shí)間 (IVRT)。在此基礎(chǔ)上,可計(jì)算右心室心肌 Tei指數(shù)、等容收縮期心肌加速度 (IVA)。IVA=等容收縮最大速度/加速時(shí)間,即等容收縮時(shí)的升支斜率[8-9]。
4.3 組織追蹤成像 組織追蹤成像是TDI技術(shù)的特殊方式,它顯示收縮期組織速度的積分,即為收縮期沿多普勒軸方向運(yùn)動(dòng)的距離,并在心電圖監(jiān)控下同時(shí)確定收縮期的開始和結(jié)束。它能夠迅速評(píng)價(jià)收縮期心室所有心肌組織向心尖方向的運(yùn)動(dòng)距離,用紅、黃、橙、綠、青、藍(lán)、紫 7種層次顏色表示,實(shí)時(shí)而直觀 (見圖 4)。可以提供一種全新的、快速的評(píng)價(jià)心室功能的方法,特別在圖像質(zhì)量差的患者中,它比傳統(tǒng)的檢查方法更敏感[10]。有研究顯示組織追蹤法測(cè)定左房室瓣瓣環(huán)下移距離與 M型超聲心動(dòng)圖法測(cè)定的距離非常接近[10]。
4.4 應(yīng)變率顯像 (strain rate imaging,SRI) 應(yīng)變率顯像技術(shù)是近年來發(fā)展的在組織多普勒基礎(chǔ)上判斷心肌兩點(diǎn)間運(yùn)動(dòng)速度階差的技術(shù),它既可評(píng)價(jià)心肌向心性和縱向運(yùn)動(dòng),又可區(qū)分心肌自身的運(yùn)動(dòng)和心臟擺動(dòng),是一種定量評(píng)價(jià)心肌運(yùn)動(dòng)比較理想的技術(shù)。TDI用于測(cè)量心肌運(yùn)動(dòng)速度,但不能區(qū)分心肌自身的運(yùn)動(dòng)和心臟擺動(dòng),因此 TDI估測(cè)的心室壁運(yùn)動(dòng)速度受到心臟位移和鄰近心肌節(jié)段運(yùn)動(dòng)的影響,而SRI克服了心臟整體運(yùn)動(dòng)和鄰近心肌節(jié)段的被動(dòng)牽拉對(duì)室壁運(yùn)動(dòng)速度的影響,因而SRI較 TDI更能準(zhǔn)確地估測(cè)心室壁運(yùn)動(dòng)功能[11-13]。
圖 3 心肌組織多普勒速度運(yùn)動(dòng)曲線圖Figure 3 Example of the myocardial velocity curve,derived from colour-coded tissue Doppler imaging data
圖 4 組織追蹤法顯示收縮期組織速度的積分Figure 4 Integrating the regional velocity curve results in a local displacementmap
5.1 評(píng)價(jià)右心室整體收縮功能 Ueti等[14]研究發(fā)現(xiàn),右房室瓣環(huán)處的 TDI指數(shù):收縮期峰值速度 (Vs)、收縮期時(shí)間-速度積分以及右房室瓣環(huán)的收縮期位移,均與放射性核素所測(cè)右心室射血分?jǐn)?shù)高度相關(guān)。還發(fā)現(xiàn)右房室瓣環(huán) Sm<11.5 cm/s的預(yù)測(cè)右心室射血分?jǐn)?shù) <45%的敏感度和特異度分別為 90%和 85%[15]。Meluzin等[16]和 Tuller等[17]均得出了類似的研究結(jié)論。Toyono等[18]認(rèn)為 IVA是評(píng)價(jià)右心室收縮功能的一個(gè)新指標(biāo)。以上觀點(diǎn)均提示,TDI檢測(cè)右房室瓣環(huán)的運(yùn)動(dòng)幅度和運(yùn)動(dòng)速度以及收縮期所得各項(xiàng)參數(shù),可快速、準(zhǔn)確、無創(chuàng)地評(píng)價(jià)右心室整體收縮功能。
5.2 評(píng)價(jià)右心室整體舒張功能 PW TDI可用于鑒別左室舒張功能的假性正?;训玫脚R床認(rèn)可,但用其評(píng)價(jià)右心室舒張功能的作用尚處于研究階段。Kukulski等[19]認(rèn)為取樣容積置于心尖四腔觀右房室瓣環(huán)所記錄的頻譜形態(tài)可反映右心室心肌纖維在長軸方向的運(yùn)動(dòng),而這種運(yùn)動(dòng)與右心室舒張功能密切相關(guān)。右房室瓣環(huán)的PW TDI的舒張期參數(shù)如 IRT、Ve、Va、Ve/Va等在右心室舒張功能障礙時(shí)均存在變化,但這些參數(shù)的影響因素尚不得知。Pela等[20]研究發(fā)現(xiàn),Ve/Va是一個(gè)相對(duì)無負(fù)荷依賴性的評(píng)價(jià)右心室舒張功能的指標(biāo)。 D′Andrea等[21]分析認(rèn)為,右心室舒張?jiān)缙诘姆逯邓俣燃笆湛s期峰值速度與右心室的每搏輸出量獨(dú)立相關(guān)。等容舒張時(shí)間 (IRT)是一個(gè)反映心室松弛性的指標(biāo)。健康人右心室 IRT很短,但隨著肺動(dòng)脈壓力的增高而變長。Gorgulu等[22]用TDI技術(shù)檢測(cè)了房間隔缺損 (ASD)者的右心室功能,認(rèn)為平均肺動(dòng)脈壓(MPAP)與右心室 IRT相關(guān)性良好 (r=0.73)。在慢性阻塞性肺疾病中,這種關(guān)系表現(xiàn)得也很明顯[23]。并且有學(xué)者指出,右房壓與 IRT成反比[24]。因此,IRT還可作為一個(gè)無創(chuàng)評(píng)價(jià)肺動(dòng)脈壓與右房壓的參數(shù)。在 Aoki等[25]的研究中,右房室瓣口血流舒張?jiān)缙谒俣?(E)/右房室瓣環(huán)運(yùn)動(dòng)舒張?jiān)缙诜逯邓俣?(Ve)被作為反映右心室充盈壓的指標(biāo),心衰胎兒的 E/Ve(9.71±0.91),顯著高于對(duì)比組的(6.20±0.97)。
5.3 評(píng)價(jià)右心室綜合功能 Tei指數(shù)傳統(tǒng)測(cè)量方法是在不同心動(dòng)周期內(nèi)描記右心室流入道與流出道的多普勒血流頻譜圖,根據(jù)相關(guān)時(shí)間間期計(jì)算 Tei指數(shù),但這難以避免生理情況下心率波動(dòng)帶來的不準(zhǔn)確性。TDI技術(shù)可在同一心動(dòng)周期內(nèi)完成Tei指數(shù)的測(cè)量[26],較傳統(tǒng)方法更便捷、準(zhǔn)確。其次,傳統(tǒng)方法描記的是血流頻譜,可能會(huì)受到前負(fù)荷的影響,而 TDI反映的是心肌本身的運(yùn)動(dòng),受前負(fù)荷影響小,能更好地反映室壁功能,是評(píng)價(jià)右心室整體功能的較好指標(biāo)。
5.4 評(píng)價(jià)右心室局部收縮和舒張功能colour-coded TDI可以通過局部顏色的變化定性觀察局部收縮和舒張功能,PW TDI通過對(duì)局部心肌的實(shí)時(shí)速度追蹤,可以定量地評(píng)價(jià)心肌運(yùn)動(dòng),如各波峰值有無減低、消失,波型是否雜亂,有無波時(shí)相的變化,以及心內(nèi)外膜下速度階差的變化。
除考慮心肌纖維本身的收縮速度外,還需考慮下列因素的影響:(1)多普勒聲束與室壁運(yùn)動(dòng)方向的夾角:為了獲得真實(shí)的室壁運(yùn)動(dòng)速度,超聲束與室壁運(yùn)動(dòng)速度方向應(yīng)盡可能平行。 (2)拖帶效應(yīng):整體心臟運(yùn)動(dòng)即心臟移位和鄰近心肌節(jié)段運(yùn)動(dòng)的影響。如果某些心肌的運(yùn)動(dòng)方向正好與心臟整體運(yùn)動(dòng)相同時(shí),則該心肌運(yùn)動(dòng)速度將被高估,反之,將被低估。 (3)呼吸運(yùn)動(dòng)的影響。 (4)系統(tǒng)增益和采樣容積的影響:在進(jìn)行二維 TDI時(shí),當(dāng)系統(tǒng)的增益最低時(shí),TDI能清楚地顯示心內(nèi)外膜邊緣以及心內(nèi)膜與心肌的邊界,但心肌卻得不到相應(yīng)的彩色顯像;當(dāng)系統(tǒng)增益太大時(shí),整個(gè)心臟被彩色充填,不能區(qū)別內(nèi)外膜,因此必須認(rèn)真調(diào)節(jié)增益至最佳狀態(tài),并在整個(gè)研究過程中保持不變。
和其他超聲技術(shù)一樣,診斷的準(zhǔn)確性取決于影像的質(zhì)量。為了盡可能取得好的影像,正確的操作非常重要。但目前,不論是國外還是國內(nèi),組織多普勒超聲心動(dòng)圖尚無明確的方法學(xué)和臨床應(yīng)用指南,導(dǎo)致組織多普勒超聲心動(dòng)圖的測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)較大的誤差。組織多普勒及其相關(guān)技術(shù)正在從臨床研究向臨床實(shí)踐過渡,為了使這項(xiàng)技術(shù)能夠得到正確和合理的應(yīng)用,有必要對(duì)其方法學(xué)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化,只有這樣才能使這項(xiàng)技術(shù)得到推廣和普及,其價(jià)值才能得到臨床的驗(yàn)證與接受[27]。
綜上所述,右心室形態(tài)的不規(guī)則性給人們?cè)u(píng)價(jià)右心室功能帶來一定困難。超聲心動(dòng)圖技術(shù)由于簡(jiǎn)便、安全、準(zhǔn)確性較高等特點(diǎn),在右心室功能的評(píng)價(jià)中得到了廣泛應(yīng)用,且易于普及,能實(shí)時(shí)顯示心腔內(nèi)結(jié)構(gòu)及血流動(dòng)力學(xué)變化是其他方法不可及的。尤其是近年來發(fā)展起來的組織多普勒技術(shù)在右心室功能評(píng)價(jià)方面已經(jīng)顯示出很好的應(yīng)用前景,它所獲得的速度指標(biāo)和時(shí)間指標(biāo)是評(píng)價(jià)右心室功能的重要指標(biāo),優(yōu)于傳統(tǒng)的影像學(xué)方法,值得進(jìn)一步探討和研究。
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