黃月薇 黃小華 陳小菊*

慢性阻塞性肺疾?。╟hronic obstructive pulmonary disease，COPD）是常見的呼吸系統(tǒng)疾病，發(fā)病率及病死率較高[1-2]。COPD 主要表現(xiàn)為慢性支氣管炎及肺氣腫的病理變化，這些病理變化導致肺的通氣及換氣功能出現(xiàn)不同程度的障礙，繼而肺血管異構，心臟負荷加重，導致右心功能下降。心血管疾病是COPD 病人常見的并發(fā)癥，右心室失代償后?？梢l(fā)右心功能衰竭，明顯增加心臟猝死率[3]。由于右心室功能指數對心肌梗死、擴張型心肌病和慢性心力衰竭病人的長期生存有額外的預測價值[4]，因此及時、準確、無創(chuàng)評估右心室功能改變，對臨床制定治療決策及改善病人預后具有重要意義。目前,臨床上常用超聲心動圖、CT、心臟MR 成像、放射性核素檢查等影像技術評估右心室功能改變，但其各有優(yōu)劣。本文就COPD 導致右心室功能改變的機制以及各種影像檢查方法的應用進展及其特點進行綜述，旨在為臨床提供最優(yōu)化、個性化的影像檢查選擇方案。

1 COPD 所致右心室功能改變的機制

COPD 所致右心室功能改變的具體發(fā)病機制尚不明確。目前普遍認為與低氧及炎癥導致肺血管收縮和內皮功能紊亂引起的肺血管重建密切相關，其特征為平滑肌細胞異常增殖及肥大，細胞外基質增多，引起肺動脈管壁增厚及管腔狹窄，血管阻力增高。肺血管重建引起肺循環(huán)、右心室功能的改變。

1.1 肺血管重建 低氧狀態(tài)下，內皮細胞受損，內皮舒張因子減少，血管活性物質過度分泌；肺動脈平滑肌細胞凋亡與增殖失衡，無肌型動脈肌化，細胞外基質沉積[5]；肺動脈鉀離子通道開放減少，膜電位降低[6]，造成肺動脈收縮，管壁增厚，血管阻力增加，引起血管重建。炎癥狀態(tài)下，炎癥細胞激活，炎癥因子異常表達，兩者相互作用引起內皮細胞損傷，同時炎癥細胞侵襲肺實質及肺小血管，破壞肺組織的正常結構，誘導肺血管收縮[7]。除低氧與炎癥因素外，非炎癥引起的氣道重塑、原位血栓形成、過度充氣、紅細胞增多癥和肺動脈僵硬等也是影響肺血管重建的重要因素。非炎癥引起的氣道重塑使小氣道阻力增加，氣流受限，加重缺氧，引起肺動脈壓力升高；原位血栓形成，一方面減少了可利用的肺血管，另一方面血小板釋放生長因子，促進了肺動脈平滑肌細胞的遷移和增殖[8]；過度充氣，降低胸內容積和心臟充盈壓力，呼氣血流受限，影響肺血流動力學[9]；紅細胞增多癥導致肺血管張力的改變[10]；肺動脈僵硬程度的增加對平均肺動脈壓變化的影響大于周圍血管阻力，可作為將來評價肺功能障礙的生物標志物[11]。

1.2 右心室功能改變 肺血管重建促使肺動脈壓升高及右心后負荷增加，早期右心室代償性肥大，舒張功能降低，收縮功能增強，以增加心肌收縮力，維持心排血量[12]，此時心肌質量增加，肺動脈主干內徑未見明顯變化，射血分數保持相對穩(wěn)定。隨著COPD的進展，肺動脈壓持續(xù)升高（超過右心室代償能力），肺動脈主干內徑增寬；右心室進行性增大，壁增厚，等容收縮時間延長，射血時間縮短，協(xié)調性及同步性變差[13-14]，整體功能降低。右心室射血分數在輕、中度肺動脈高壓中可表現(xiàn)為升高，在重度肺動脈高壓中則表現(xiàn)為降低[15]；而心肌質量則隨COPD病人病情嚴重程度加重而呈遞增狀態(tài)[16]。Hilde 等[17]通過測量右心室等容加速度、峰值收縮應變、心肌性能指數等指標發(fā)現(xiàn)，沒有肺動脈高壓的COPD 病人也存在右心室肥大、擴張和收縮功能降低。

2 COPD 右心室功能改變的影像學研究進展

2.1 胸部普通X 線檢查 胸部普通X 線檢查僅能顯示心臟形態(tài)及部分病變，無法對心肌及心功能進行評價，因而較少用于COPD 右心室功能的研究。在X 線引導下進行的右心導管檢查術是診斷肺動脈高壓的金標準[18]，能夠直接測量肺動脈壓力，同時還能評價血流動力學指標；進行急性血管擴張試驗，根據不同腔室血管的壓力和血氧測定獲得肺血管阻力和右心排血量等指標。右心導管檢查術對于COPD 引起右心室功能改變的診斷、治療選擇及預后評估具有重要意義，但因其屬有創(chuàng)性檢查，會對心肺功能不全病人造成不良影響，也不利于反復檢查及隨訪，現(xiàn)已逐步被超聲心動圖、CT 和MRI 等方法替代。

2.2 超聲心動檢查 經胸超聲心動檢查是目前評估COPD 右心室功能的最佳初始方法，以三尖瓣反流速度、右室射血分數等作為重要指標，并可以提供右心室容積、功能和解剖細節(jié)，以及測得血流的方向、速度和分布。此外，超聲心動圖二維斑點追蹤技術可直接測量心肌做功指數，即Tei 指數。Tei 指數隨右心室功能降低而增加，比傳統(tǒng)超聲心動圖參數更加敏感，但二維斑點追蹤技術目前僅可用于四腔心層面心尖部，并受限于心動周期中的形態(tài)變化，以及由于斑點的平面外運動和右心室壁較薄而難以追蹤[19]，尚需進一步研究。

近年出現(xiàn)的實時三維超聲心動圖（real-time 3D echocardiography，RT-3DE）可以克服上述局限性。RT-3DE 不再基于幾何假設，對右心室功能及容積定量較二維超聲心動圖更為精準。劉等[20]利用RT-3DE和MRI 對COPD 病人右心室功能進行分析，RT-3DE 和MRI 測得右心室收縮末期容積（end-systolic volume，ESV）、舒張末期容積（end-diastolic volume，EDV）、每搏輸出量（stroke volume，SV）和右心室射血分數（right ventricular ejection fractions，RVEF）的差異無統(tǒng)計學意義，2 種成像方法評價COPD 病人右心室功能的相關性較高（ESV、EDV、SV 和RVEF的 r 值分別為 0.896、0.924、0.754 和 0.616）。但是，重度肺動脈高壓病人右心室容積增大明顯，RT-3DE 獲取影像質量往往不佳，成像分析時ESV 和EDV 可能被低估，從而影響后期評價[21]；另外，RT-3DE 成本高、耗時長，對影像質量要求較高，受不規(guī)則心律影響較大。此外，超聲心動檢查對大多數的右心室功能評估是在靜息狀態(tài)下進行的，對負荷狀態(tài)下的右心功能評估仍處于探索階段[22]。

常規(guī)超聲心動檢查具有操作方便、檢查費用低、無輻射等優(yōu)點，在篩查和隨訪COPD 右心室功能改變中發(fā)揮著重要作用，尤其對重癥住院病人方便易行[23]，但其結果與操作者手法及主觀判斷能力密切相關，同時對聲窗的要求較高，成像質量影響因素也較多，尤其由于COPD 病人的肺組織含氣量大，使得右心室超聲心動圖影像質量受到影響；另外還受到心臟運動、呼吸變化、體型等限制[24]。由于常規(guī)經胸心動圖檢查有其局限性，目前成人右心超聲心動圖評估指南建議，應至少使用2 次經胸心動圖檢查，采用多種定量方法評估右心室功能[25]。隨著Tei 指數、彩色室壁運動分析、應變率成像、聲學定量等新技術的進一步發(fā)展，這些受限情況有望改善。

2.3 心臟CT CT 技術的進步使心臟和肺血管系統(tǒng)的成像得到了改善。除輻射損傷外，心臟CT 能安全、直觀、動態(tài)地檢測到超聲心動圖所能得到的右心室數據。CT 掃描影像穩(wěn)定、速度快、分辨力較高，而且觀察者間的主觀性偏差較少，因此在評價右心功能方面更客觀、準確。

目前，廣泛應用的多層螺旋CT（MSCT）技術通過螺旋式容積采集獲得連續(xù)性層面信息，可以完成任意平面的圖像重組，通過三維容積成像完成三維再現(xiàn)，立體直觀地顯示心臟與血管的空間關系及血管的異常改變[26]。應用MSCT 對肺動脈直徑、心室內徑等數據進行測量分析，可準確定量評價COPD 病人肺動脈高壓嚴重程度和右心室功能。一項對46例COPD 病人的右心室功能MSCT 和MRI 研究[27]發(fā)現(xiàn)，MSCT 測得RVEF 和心肌質量與COPD 病人病情嚴重程度密切相關，并且MSCT 與MRI 在右心室功能評價上有很強的相關性（心肌質量：r=0.826，EDV：r=0.982，ESV：r=0.969，RVEF：r=0.899）。但是，MSCT 對心肌代謝及灌注評價的特異性和敏感性不高，對小血管的管徑及狹窄程度的評估存在局限性。此外，MSCT 技術需通過適度提高輻射劑量來降低噪聲，以此提高影像的密度分辨力。為了盡量避免輻射劑量對人體的生物效應，可通過調整迭代算法、智能管電壓及管電流技術以及螺距、球管轉速、管電壓、管電流等參數的調節(jié)來降低輻射劑量[28]。

有研究[29]表明MSCT 掃描能準確評估右心室功能，且與MRI 評估右心室功能的差異無統(tǒng)計學意義。但是，CT 相比 MRI 對 EDV 和 ESV 的估計偏高，對 RVEF 和 SV 的估計偏低[4，30]，可能是由于在心血管和冠狀動脈CT 掃描前使用了β 阻滯劑，因而在減慢心率和限制心臟運動的同時產生了偽影，直接影響到心室功能的評估[30]；另一原因是不同的對比劑注射方案也會對右心室的強化產生影響，導致心內膜的定位不準確而影響評估準確性[4]。雖然CT 自動分割技術能準確、快速地評估心臟功能，但相比MRI，CT 對右室自動分割的準確性尚不清楚[4]。

能譜CT 血管成像測量肺灌注缺損容積 (灌注缺損體積/肺總容量)是預測右心室功能障礙肺栓塞不良結局的重要指標[31-32]，但目前尚未見能譜CT 對COPD 右心室功能評估的研究報道。能譜CT 相比MSCT 對于評價冠狀動脈及其分支小動脈狹窄和心肌缺血具有更高的敏感性和特異性[33]，還可有效減少X 線束硬化偽影，獲取更高影像質量[34]。能譜CT因其更高的時間分辨力及心電圖形波自適應統(tǒng)計迭代劑量控制，不僅最大程度地降低了心臟掃描中的輻射劑量，而且提高了高質量影像的采樣速率[35]，對COPD右心室功能評估，尤其對合并心肌疾病及肺血管異常的COPD 的應用有非常廣闊的前景。

綜上，MSCT 成像速度快、空間分辨力高，可“一站式”評估右心室功能及其相應指標。MSCT 檢查時不受體位影響，指標測量基本上不受鈣化影響，可以同時評估右心室功能、冠狀動脈及肺部病變，有助于確定由肺部疾病引起的右心室功能障礙的病因，尤其適于無法通過反復屏氣而在仰臥位狀態(tài)接受較長時間檢查的COPD 病人。但是，MSCT 存在輻射損傷和對比劑使用風險，而且其時間分辨力和軟組織分辨力不如心臟磁共振（cardiac magnetic resonance，CMR）成像高，受心率影響可低估RVEF 和SV 值。能譜CT 成像有望為右心室功能不全病人提供心肌和肺灌注評估的功能信息。

2.4 CMR 成像 CMR 成像是目前評估心臟功能的金標準[36]，具有無創(chuàng)、無輻射、良好的軟組織對比度、高時間及空間分辨力、干擾因素較少等特點。多方位、大視野成像顯示心臟及其相關細微結構更加直觀、準確；多參數計算獲取信息更加全面，可結合多種成像方法對右心室功能進行精準評估。

傳統(tǒng)黑白血技術主要觀察右心室大小、室壁厚度等形態(tài)學指標。MR 心肌應變（myocardial strain，MS）成像可在心室射血分數和心室壁運動明顯異常之前顯示心肌功能改變，從而早期發(fā)現(xiàn)COPD 病人心肌異常。Lu 等[37]研究表明，肺動脈高壓病人右心室縱向應變與RVEF 相關性好，是預測右室功能障礙的良好指標。CMR 釓延遲強化（late gadolinium enhancement，LGE）可識別心肌纖維化程度及瘢痕形成，明確心肌缺血情況和心肌損傷[38]。T1mapping和細胞外容積（extracellular volume，ECV）分數則可進一步定量測量心肌纖維化，評估纖維化程度。Garcíaálvarez 等[39]通過對慢性肺動脈高壓豬實驗模型的研究發(fā)現(xiàn)，實驗組T1值和ECV 分數值均明顯高于對照組，與肺血流動力學、右心室功能顯著相關，并且ECV 分數值的增加早于明顯的右心室收縮功能障礙，可早期發(fā)現(xiàn)慢性肺動脈高壓心肌受累情況。MR灌注成像能早期發(fā)現(xiàn)心肌代謝和灌注改變，評價心臟微循環(huán)情況，反映心臟整體和局部功能[40]。有研究[41]表明，MR 灌注成像對心肌缺血的評價比CT 更敏感，其敏感度為86.5%，特異度為83.4%，陽性預測值77.2%，陰性預測值71.4%。隨著相位對比MR成像多維度編碼的4D 流速測量（4D flow）技術的逐步應用，不僅能夠同時顯示血管解剖結構及血流方向、速度等參數，還能計算脈搏波傳導速度[42]、壁面剪應力[43]等重要參數，使心臟運動血流特征及血流動力學的檢測更加精準，尤其是對于右室反流或分流的評價。

CMR 成像掃描時間長，需反復屏氣。近年出現(xiàn)的MR 三維容積電影成像采集時間短，單次屏氣即能獲取心臟全容積的電影成像[44]，可有效解決COPD病人因屏氣困難而難以獲取影像的問題。Johns 等[45]研究發(fā)現(xiàn)，在預后評估方面，CMR 成像與右心導管檢查術效能相當；但是，CMR 成像的成像時間長、費用較高，尤其禁忌對體內裝有起搏器和金屬植入物以及患有幽閉恐懼癥病人的檢查。

總之，CMR 成像具有可多參數、多維度成像，無輻射損傷，高時間和組織分辨力等優(yōu)點，傳統(tǒng)黑白血技術、心肌應變成像、LGE、T1mapping、ECV 分數、4D flow 等新技術有利于測定右心室整體/節(jié)段形態(tài)學及功能指標，分析心肌應力，評價右室血流特征、心肌缺血或心肌纖維化程度，但評價一致性欠佳，尚需在心血管掃描及后處理方案標準化等方面進一步研究。

2.5 放射性核素檢查 放射性核素檢查一般用于評價心臟功能以及心肌灌注和代謝改變情況。核素心室顯像可直接顯示心室腔的形狀、大小和運動情況，同時可計算心室整體及局部功能，較少受到心室形態(tài)改變的影響。核素心肌灌注顯像能同時顯示血流和代謝改變。陳等[14]研究顯示核素心血池顯像技術還可用于評估右心室的同步性，間接反映右心室功能。放射性核素心血管造影是測量右心室功能的重要方法，但該方法提供的解剖信息有限，而且心律失常、右心房與右心室造影劑分界不清、觀察者需手動繪制右心室輪廓等因素均可造成右心室功能評估誤差[46-47]。此外，放射性核素檢查存在電離輻射，分辨力較低，對于心臟細微解剖結構的顯示不如CT 和MRI，因而較少在臨床應用。PET/CT 或PET/MRI 對心肌變化具有較高的敏感性，主要用于評價心肌灌注與活性，并在評估斑塊性質、冠狀動脈定量分析、心肌重構等方面具有一定優(yōu)勢[48]，但因其檢查費用昂貴，未在臨床廣泛應用。

3 小結

COPD 可致右心室不同程度擴張、肥厚及功能障礙。精準評估右心室功能改變已成為國內外醫(yī)學影像研究的熱點。右心導管檢查術、RT-3DE、MSCT、CMR 成像及 PET/CT、PET/MRI 在心臟功能評估中各有優(yōu)勢。右心導管檢查術可動態(tài)顯示右心室并進行壓力測定，但有創(chuàng)、耗時。RT-3DE 不受心腔幾何形態(tài)的影響，能精準定量右心室容積及功能，但存在獲取數據的局限性及操作者間的差異性，不能早期全面監(jiān)測右心室情況，有待彩色室壁運動分析、應變率成像、聲學定量和Tei 指數等新技術的深入研究與應用。MSCT 空間分辨力較高，能定量評價COPD 肺動脈高壓嚴重程度和右心室功能改變，能譜CT 將成為研究COPD 右心室功能改變的新方向。CMR 成像是評價右心室功能的金標準，多模態(tài)成像利于右心室多項指標的定量或半定量評價，但缺乏一致性，尚需在右心室成像及后處理方案標準化方面進行深入研究。

綜上所述，CT 和CMR 成像均能直觀、動態(tài)地反映右心室及其相關細小結構的改變，“一站式”地獲取右心室功能和運動變化，但CMR 成像較CT 能更早、更精準地發(fā)現(xiàn)COPD 右心室功能改變。隨著對COPD 導致右心室功能改變的研究不斷深入以及多種影像檢查方法的結合，特別是PET/CT 與PET/CMR 的應用，必將為右心室功能評估提供新的方向。