賀 晴 李玉曼 謝明星

(1.華中科技大學 同濟醫(yī)學院 附屬協(xié)和醫(yī)院 超聲醫(yī)學科,湖北 武漢 430022;2.湖北省影像醫(yī)學臨床醫(yī)學研究中心,湖北 武漢 430022;3.分子影像湖北省重點實驗室,湖北 武漢 430022)

右心室(right ventricle,RV)的解剖及功能特性與左心室(left ventricle,LV)存在顯著差異。RV 呈薄壁新月形,其接收全身體靜脈回流,且與低壓、高順應性的肺循環(huán)相連,通過消耗一定能量將血液輸送至肺循環(huán)[1]。RV 與肺循環(huán)共同組成心肺單位,即右心室-肺動脈耦連(RV-pulmonary artery coupling,RV-PA coupling)。RV 固有特性包括收縮末期彈性(end-systolic elastance,Ees)、舒張末期彈性及心室松弛持續(xù)時間。肺循環(huán)固有特征包括動脈彈性(arterial elastance,Ea)、肺血管阻力及肺動脈順應性。RV-PA coupling定義為RV 收縮力與后負荷之間的適應關系。當RV 功能適應增加的后負荷,以最小能量消耗將最大心排血量(cardiac output,CO)轉移至肺循環(huán)時,RV-PA 達到最佳耦連[2]。RV 后負荷增加時,早期RV 通過向心性肥厚增加收縮力,從而維持RV-PA coupling;當RV 后負荷持續(xù)增加,使RV 收縮力無法與增加的后負荷相匹配時,RV 為維持CO 而出現(xiàn)逐漸擴張,導致RV-PA coupling 解耦[3]。RV-PA coupling在許多疾病的病情評估及預后判斷中發(fā)揮重要作用,本文就RV-PA coupling的超聲評價進展以及臨床應用進行綜述。

1 RV-PA coupling評價方法

目前,RV-PA coupling的評價方法可分為侵入性與非侵入性兩類。侵入性方法通過右心導管(right heart catheterization,RHC)測量[4],但因有創(chuàng)、技術要求高且價格昂貴,限制了其臨床廣泛應用。因此許多學者應用多種非侵入性替代方法評估RV-PA coupling,其中超聲心動圖是最主要的非侵入性評估方法。

1.1 侵入性評價方法

Ees是衡量RV 收縮功能的參數(shù),與后負荷無關,取決于心肌細胞收縮力與心肌質量[2]。Ees=收縮末期壓力(end-systolic pressure,ESP)/收縮末期容積 (end-systolic volume,ESV)。Ea=ESP/每搏輸出量(stroke volume,SV),用于衡量后負荷[4]。Ees/Ea整合RV 收縮功能與后負荷兩方面,是評價RV-PA coupling的金標準[5]。該比值經(jīng)RHC測量,通過繪制和分析多個心動周期的壓力-容積環(huán)計算得出。目前,有研究使用簡化的單個心動周期法測量Ees/Ea,并證明兩者具有良好相關性[6]。最佳Ees/Ea比值范圍約為1.5～2.0,即以最小能量消耗提供最大心排血量[7]。RV-PA coupling儲備充足,Tello等[8]研究發(fā)現(xiàn)Ees/Ea<0.8,才出現(xiàn)RV 適應不良。

1.2 超聲評價方法

1.2.1 三尖瓣環(huán)收縮期位移/肺動脈收縮壓

三尖瓣環(huán)收縮期位移(tricuspid annular plane systolic excursion,TAPSE)是RV 側壁三尖瓣瓣環(huán)收縮期最大峰值位移,代表RV 縱向收縮功能[9]。在無肺動脈瓣狹窄或右心室流出道梗阻時,肺動脈收縮壓(pulmonary arterial systolic pressure,PASP)等于右心室收縮壓(right ventricular systolic pressure,RVSP),用于評估后負荷。根據(jù)《2022ESC/ERS 肺動脈高壓診斷和治療指南》,TAPSE/PASP被用作評估RV-PA coupling的超聲心動圖參數(shù),以評估肺動脈高壓(pulmonary arterial hypertension,PAH)高風險患者[10]。TAPSE/PASP 比值降低與疾病不良預后相關。Fortuni等[11]納入1 149例中度或重度繼發(fā)性三尖瓣反流患者,應用TAPSE/PASP評估患者RV-PA coupling,結果表明TAPSE/PASP比值降低提示RV 收縮力與其后負荷解耦連,死亡率升高,生存率降低。TAPSE/PASP 已經(jīng)被金標準Ees/Ea驗證,兩者具有良好的一致性。Guazzi 等[12]對387例射血分數(shù)保留的心力衰竭(heart failure with preserved ejection fraction,HFpEF)患者的研究發(fā)現(xiàn),超聲測量的TAPSE/PASP 與金標準Ees/Ea顯著相關。TAPSE/PASP是目前已被驗證的最佳無創(chuàng)超聲心動圖衍生替代方法[3]。

1.2.2 右室面積變化率/RVSP

右室面積變化率(right ventricular fractional area change,RVFAC)是常用的二維超聲RV 功能評估參數(shù),等于RV 舒張末期面積(RV end-diastolic area,RVEDA)-RV 收縮末期面積/RVEDA。心尖四腔心切面,分別于舒張末期與收縮期末期勾畫心內膜邊界,從三尖瓣環(huán)沿側壁至心尖,再沿室間隔返回到瓣環(huán)而獲得[13]。RVFAC/RVSP 結合RV 收縮功能與后負荷的信息,是RV-PA coupling的二維超聲評價方法之一。Schmeisser等[14]對RVFAC/RVSP與Ees/Ea進行了驗證,研究結果顯示,超聲測量的RVFAC/RVSP與金標準Ees/Ea相關性良好(r=0.79)。

1.2.3 右心室縱向應變/PASP

右心室縱向應變(right ventricular longitudinal strain,RVLS)反映RV 局部及整體收縮功能,經(jīng)二維超聲斑點追蹤技術測量獲得[13]。研究證明,右心室整體縱向應變(right ventricular global longitudinal strain,RVGLS)與心臟磁共振成像(cardiac magnetic resonance imaging,CMR)測量的右心室射血分數(shù)(right ventricular ejection fraction,RVEF)相關性良好,對評估RV 功能具有重要價值。此外,Richter等[15]研究RVLS/PASP與金標準Ees/Ea的相關性,學者回顧性分析了29例PAH 患者,結果顯示右心室游離壁縱向應變(right ventricular free wall longitudinal strain,RVFWLS)/PASP 及RVGLS/PASP均與Ees/Ea顯著相關,表明RVLS/PASP可用于非侵入性評估RV-PA coupling。

1.2.4 三尖瓣環(huán)收縮期組織速度峰值/RVSP

組織多普勒取樣容量置于RV 三尖瓣環(huán)或RV游離壁基底段可測量三尖瓣環(huán)收縮期速度峰值(tricuspid annular systolic velocity,S’),S’反映RV局部收縮功能[9,13]。與TAPSE 相比,S’對后負荷的依賴更低。目前尚無S’/RVSP與Ees/Ea一致性的相關研究,但有研究顯示,S’/RVSP 與TAPSE/PASP在疾病進展中變化相似[16]。未來仍需進行S’/RVSP與金標準Ees/Ea的研究進一步驗證。

1.2.5 SV/ESV

Ees=ESP/ESV,Ea=ESP/SV,Ees/Ea有共同項ESP,從而得出RV-PA coupling簡化的計算公式:SV/ESV[4]。RV 幾何形狀復雜,二維超聲心動圖難以準確量化RV 大小與功能。三維超聲心動圖(three-dimensional echocardiography,3DE)不依賴RV 幾何形狀假設,可捕獲完整RV[17]。SV/ESV 通過3DE直接測量,是RV-PA coupling的另一種超聲非侵入性評價方法。Aubert等[18]研究顯示,3DE 測量的SV/ESV 與RHC-CMR 聯(lián)合測量的Ees/Ea之間相關性良好,證實3DE 在評價RV-PA coupling中的重要價值。

1.2.6 RVEF/PASP

RVEF是常用的RV 收縮功能參數(shù),二維超聲心動圖因心內膜追蹤與RV 體積建模困難,限制了RVEF的準確測量。3DE 克服了二維超聲心動圖的技術局限性,可準確定量RV 容積及RVEF[19]。RVEF/PASP與金標準Ees/Ea相關性尚未得到驗證。Li等[20]評估203 例毛細血管前PAH 患者的RV-PA coupling,Kaplan-Meier 曲線顯示RVEF/PASP及Ees/Ea兩者與臨床惡化之間的相關性表現(xiàn)一致,為進一步驗證提供了依據(jù)。

2 臨床應用

2.1 心力衰竭

RV收縮功能障礙是慢性心力衰竭(heart failure,HF)患者癥狀的決定因素,也是預后不良的重要標志。肺循環(huán)壓力升高是導致HF 患者RV 功能障礙的主要原因,因此早期評估RV-PA coupling有助于為HF患者制定更有效的治療策略[21]。Singh等[22]應用Ees/Ea 評價靜息和運動時 HFpEF 患者RV-PA coupling,結果顯示靜息及運動狀態(tài)下HFpEF患者RV-PA coupling均受損,并在運動過程中進行性惡化,表明RV-PA coupling是HFpEF 患者運動耐量的有力監(jiān)測指標,可協(xié)助指導臨床治療,改善運動耐量。Naseem 等[23]納入了200例射血分數(shù)降低的心力衰竭(heart failure with reduced ejection fraction,HFrEF)患者,結果表明TAPSE/PASP 是HFrEF 患者死亡率的獨立預測指標,TAPSE/PASP<0.4 mm/mmHg 預測住院死亡率的敏感性為79.17%,表明改善RV-PA coupling的治療措施(如降低肺動脈壓力)可能有助于提高患者生存 率。Nochioka 等[17]應 用3DE 測 量RVEF/PASP對社區(qū)老年隊列的RV-PA coupling 進行評估,共納入1 004名參加社區(qū)動脈粥樣硬化風險研究的老年人,中位隨訪期4.1 年,研究結果顯示,隨著HF分期進展,RV-PA coupling逐漸下降;同時,隨著RVEF/PASP下降,HF 死亡或住院的風險逐漸提高,且呈線性相關。上述研究提示,RV-PA coupling在HF 進展及預后評估中的重要作用,準確評估RV-PA coupling可早期識別HF 高危患者,為HF患者預后提供信息。

2.2 肺動脈高壓

PAH 早期,增加RV 收縮力使RV-PA coupling維持正常范圍,主要表現(xiàn)為RV 室壁增厚;隨疾病進展,為維持RV 正常搏出量,RV 出現(xiàn)擴張。晚期RV難以適應持續(xù)升高的后負荷,RV 搏出量減低,即出現(xiàn)RV-PA coupling解耦。因此全面評估RV 功能與肺血管負荷對了解PAH 患者血流動力學狀態(tài)非常重要[24]。Spruijt等[25]研究PAH 患者RV 運動收縮儲備以及運動對RV-PA coupling的影響,結果顯示,與對照組相比,PAH 組患者運動狀態(tài)下Ees增加不明顯,Ea明顯增加,導致Ees/Ea顯著降低,反映了PAH 患者RV 收縮儲備不足,在運動狀態(tài)下難以維持正常的RV-PA coupling。Duan等[26]評估RV-PA coupling預測慢性血栓栓塞性PAH 不良臨床結局的能力,結果顯示TAPSE/PASP與臨床惡化之間呈線性相關,TAPSE/PASP每增加一個標準差,臨床惡化風險降低60%,并且TAPSE/PASP較高的患者預后較好,生存率更高,表明TAPSE/PASP 是評估慢性血栓栓塞性PAH 疾病嚴重程度及預測預后的重要超聲參數(shù),可作為預后預測因子納入常規(guī)風險評估。RV 對后負荷的適應決定PAH 患者的預后,RV-PA coupling可以評估RV 功能與肺血管負荷,在識別高危PAH 患者、延緩疾病進展等方面具有重要的臨床價值。

2.3 心臟瓣膜病術后

心臟瓣膜病術后若存在RV 容量負荷過重與不良心室重塑,可導致患者死亡率增加。Brener等[27]評估RV-PA coupling 在經(jīng)導管三尖瓣修復或置換(transcatheter tricuspid valve repair or replacement,TTVR)患者中的預后意義,該研究納入444 例TTVR 患者,隨訪1 年,終點事件為全因死亡,發(fā)現(xiàn)TAPSE/PASP>0.406 mm/mmHg 的人群生存率更高,表明RV-PA coupling是TTVR 患者術后1年全因死亡的一個強有力的獨立預測因子,有助于評估TTVR 患者術后是否受益及患者術后管理。Parasca等[28]研究證實,RVFWLS/PASP作為經(jīng)導管主動脈瓣植入術(transcatheter aortic valve implantation,TAVI)嚴重主動脈狹窄患者RV-PA coupling的非侵入性替代參數(shù),TAVI 術后早期患者RV-PA coupling改善,但仍有部分患者RV-PA coupling受損,并與不良預后相關。

2.4 心肌病

擴張型心肌病(dilated cardiomyopathy,DCM)患者,左心充盈壓增加導致PAH。早期RV 通過肥厚與重塑適應增加的后負荷。隨疾病發(fā)展,RV 適應不良而擴張,導致收縮能力受損與RV-PA coupling解耦[29]。因此,早期評估RV-PA coupling可能有助于識別高危心肌病患者。V?j?iac等[29]分析5種無創(chuàng)方法評估的RV-PA coupling在DCM 患者中的預后作用,發(fā)現(xiàn)無論采用何種方法,DCM 患者RV-PA coupling均顯示受損,在控制混雜因素后,結果顯示RVFWLS/PASP與RVEF/PASP 是DCM 患者HF再住院的獨立預測因子。肥厚型心肌病(hypertrophic cardiomyopathy,HCM)患者中也存在右心結構異常,并與疾病風險增加相關[30]。Hirasawa等[31]納入74例接受運動負荷超聲心動圖的非梗阻性HCM 患者,中位隨訪2.5年,結果表明TAPSE/PASP比值減低與HCM 患者的不良預后相關,晚期HCM 患者RV-PA coupling受損。Palmiero等[32]研究表明心臟淀粉樣變性(cardiac amyloidosis,CA)患者RV-PA coupling 顯著受損,TAPSE/PASP 被證明可用于區(qū)分遺傳型與非遺傳型LV 肥厚的CA,并具有預后意義。

2.5 肺栓塞

肺栓塞(pulmonary embolism,PE)是常見的心肺疾病,發(fā)病率與死亡率均較高。RV 收縮力代償性增加與增加的后負荷相匹配,從而維持RV-PA coupling。如RV 與后負荷匹配異常,則RV-PA coupling解耦,導致CO 減少與RV 衰竭。因此,評估PE患者RV-PA coupling對于不良結局預測至關重要。Lyhne等[33]回顧性分析627例PE 患者,研究表明TAPSE/PASP獨立預測不良結局,以TAPSE/PASP 比值為0.387 mm/mmHg 進行風險分層,TAPSE/PASP減低組不良事件風險明顯增加。因此,RV-PA coupling 解耦提示PE 患者預后不良。Kiamanesh等[34]評估RV-PA coupling與PE不良事件(院內PE 相關死亡或心肺功能失代償)之間的關系,研究表明RV-PA coupling與PE 不良事件有關,并且有助于風險分層,這為RV-PA coupling 在PE血流動力學失代償病理生理機制中的重要性提供了依據(jù)。

2.6 高血壓

高血壓患者LV 舒張末壓增加并向上游傳導,機械刺激導致肺血管內皮功能障礙,肺血管重塑、張力增加,肺血管阻力增加引起RV 重塑,最終導致RVPA coupling解耦[35]。Tadic等[36]研究證實,高血壓患者RV 結構、功能及適應能力均受損,但未進一步研討高血壓與RV-PA coupling的關系。Vriz等[35]納入211例未經(jīng)治療的高血壓患者及246例正常對照者,應用TAPSE/PASP 評估RV-PA coupling,結果顯示,與對照相比,輕至中度高血壓患者TAPSE稍降低,PASP升高(TAPSE/PASP顯著降低),表明高血壓患者RV-PA coupling解耦。該研究揭示高血壓患者RV-PA coupling受損,有助于解釋高血壓患者左心、肺血管與右心功能之間的聯(lián)系。

2.7 先天性心臟病

長期先天性心臟病患者隨訪中發(fā)現(xiàn),法洛四聯(lián)癥(tetralogy of Fallot,TOF)修復術后患者常出現(xiàn)RV擴張,并導致進行性RV 衰竭[37]。Panaioli等[38]評估有或無肺動脈瓣置換(pulmonary valve replacement,PVR)指征的TOF修復術后伴慢性肺反流患者之間是否存在RV-PA coupling 差異,結果顯示兩者TAPSE 無明顯差異,但有PVR 指征的患者TAPSE/PASP更差。這表明盡管RV 收縮功能正常,但有PVR 指征的TOF 修復術后患者RV-PA coupling更差。研究表明RV-PA coupling 可能是TOF修復術后患者出現(xiàn)臨床癥狀與RV 收縮功能障礙之前,反映RV 對長期后負荷適應不良的敏感標志。Latus等[37]研究顯示,TOF 修復術后患者晚期RV-PA coupling受損,并與初級修復所行手術策略有關,此研究提示RV-PA coupling在評估TOF修復術后患者RV 功能下降及對手術策略療效反應中的重要作用,有助于TOF 修復術后患者在長期隨訪中及時識別RV 功能惡化與早期干預。

2.8 心臟移植

RV 功能障礙對早、晚期心臟移植患者均產(chǎn)生不良影響,是心臟移植圍手術期最嚴重的并發(fā)癥之一。因此,RV-PA coupling可能與心臟移植患者的病理生理及預后相關。Nazario等[39]研究心臟移植后早期RV-PA coupling的演變及決定因素,應用三種方法(RVFAC/PASP、RVGLS/PASP 與RVFWLS/PASP)評估44例心臟移植術后患者RV-PA coupling,結果顯示心臟移植術后早期RV-PA coupling受損,并在30天時有所改善。另外,供體-受體預測心臟質量(predicted heart mass,PHM)比與 RV-PA coupling獨立相關,PHM 比越高的患者,移植后RVPA coupling恢復越明顯,表明PHM 可能在預防心臟移植術后嚴重的RV 功能障礙方面發(fā)揮重要作用。

2.9 心臟再同步化治療

心臟再同步化治療(cardiac resynchronization therapy,CRT)適用于HF 及LVEF 降低的患者。這些患者常伴RV 后負荷增加,其原因是由于LV 舒張功能障礙與繼發(fā)性二尖瓣反流,導致左心充盈壓升高逆行傳遞到肺循環(huán)。RV 無法適應增加的后負荷時,即出現(xiàn)RV 擴張,收縮力降低,導致RV-PA coupling解耦[40]。Braganca等[41]研究發(fā)現(xiàn)TAPSE/PASP比值較低的CRT 植入患者氨基端前腦鈉素濃度較高,表明RV-PA coupling與CRT 植入患者預后相關。此外,TAPSE/PASP 能夠識別對CRT 無反應的患者,且對患者LVEF的改善具有預測價值,敏感性與特異性均約為70%。Stassen 等[40]探究TAPSE/PASP在CRT 植入患者中的變化及預后價值,主要終點事件為全因死亡,中位隨訪97月,研究表明TAPSE/PASP比值降低(<0.45 mm/mmHg)與CRT 植入患者全因死亡獨立相關,且CRT 植入6月后TAPSE/PASP 比值未改善與患者生存率減低相關。

2.10 重癥監(jiān)護

近年來,RV-PA coupling在重癥監(jiān)護醫(yī)學中的研究取得了較大進展[3]。在靜脈-動脈體外膜氧合(venoarterial-extracorporeal membrane oxygenation,VA-ECMO)的患者管理中,決定最佳脫機時間對于改善預后至關重要。Kim 等[42]研究RV-PA coupling是否與VA-ECMO 成功脫機有關;研究發(fā)現(xiàn)S’/PASP、TAPSE/PASP與RVFWLS/PASP預測VAECMO 成功脫機均優(yōu)于傳統(tǒng)左心參數(shù),其中S’/PASP預測能力最佳。Jentzer等[16]對4 259例心臟重癥監(jiān)護室患者進行RV-PA coupling評估,研究顯示S’/RVSP 與心臟重癥監(jiān)護室患者死亡率呈負相關,S’/RVSP較高的患者生存率更高,調整LV 收縮及舒張功能參數(shù)后,S’/PASP 比值仍然與短期及長期預后獨立相關。

2.11 自身免疫性疾病

RV-PA coupling在自身免疫性疾病中亦具有重要的臨床應用價值。無明顯心血管癥狀的系統(tǒng)性硬化癥(systemic sclerosis,SSc)患者常伴輕度RV 損傷[43]。Xanthouli等[44]納入225例SSc患者,中位隨訪2.6 年,研究發(fā)現(xiàn)TAPSE/PASP 比值較高(TAPSE/PASP>0.6 mm/mmHg)的患者生存率更高,且多因素分析證實TAPSE/PASP是SSc患者生存的獨立預測因素。這項研究強調RV-PA coupling對預測與識別高風險SSc患者的重要性,有助于風險評估。Grimaldi等[43]研究表明RV-PA coupling 是SSc心血管事件與死亡率的可靠預測指標,準確評估RV-PA coupling可改善SSc患者預后。Azpiri-Lopez等[45]應用 TAPSE/RVSP 評估類風濕關節(jié)炎(rheumatoid arthritis,RA)患者與健康對照者的RV-PA coupling,研究結果發(fā)現(xiàn),與對照組相比,RA患者RV-PA coupling明顯受損,表明RV-PA coupling可用于評估RA 患者的疾病進展。

3 小結

RV-PA coupling 與許多疾病的病情進展及不良預后密切相關。因此,早期、準確評估RV-PA coupling對預測疾病進展及指導臨床治療具有重要價值。超聲心動圖是評價RV-PA coupling的主要無創(chuàng)性方法。隨著超聲新技術的不斷發(fā)展,其在評估RV-PA coupling中將發(fā)揮著越來越重要的作用。