重症心超-心功能的评估
超声心动图评价心脏功能包括收缩和舒张功能的测定是临床最常用和有价值的诊断方法,随着超声心动图技术的发展,其评价心脏功能的方法也逐渐成熟和完善。超声心动图因其安全、无创、准确、方便已逐渐成为临床上评估心功能的首选方法。常规超声心动图不仅能提供收缩功能指标(射血分数、室壁运动积分指数等)和舒张功能指标(多普勒),当与运动或药物负荷结合时,还能判定心肌存活性和评测收缩力储备。
左心室收缩功能评价指标
1.左心室射血分数(LVEF),临床最常用的评价左心室收缩功能的指标。由舒张末期容积(EDV)和收缩末期容积(ESV)的测值计算而来,LVEF=(EDV-ESV)/EDV×100%。推荐使用双平面法(改良Simpson)测量左心室容量来计算。LVEF男性<52%,女性<53%提示左心室收缩功能异常。LVEF40%-52%为轻度减低,30-40%为中度减低,<30%为重度减低。
2.心搏量(SV),指每次心动周期左心室排出的血流量,是定量左心室泵血功能的重要指标。SV=EDV-ESV,也可以根据主动脉瓣环流量测定SV=π×(d/2)2×VTI。d为通过二维胸骨旁左心室长轴切面测量的主动脉瓣环直径,VTI为心尖五腔切面根据脉冲多普勒获得的主动脉口血流频谱计算的流速-时间积分。心搏量的正常值男性为每搏33-78mL,女性为每搏29-63mL。但需注意该方法受瓣环内径、声束与血流方向成角等影响较大,实际上瓣环为椭圆形而非圆形,测量结果可能会有偏差。
3.二尖瓣环收缩期峰值流速(S'),将组织多普勒取样容量至于二尖瓣环室间隔或侧壁处测量S',可用于评价左心室整体功能,S'的大小与LVEF具有较高的一致性,S'正常值>5cm/s。
4.整体纵向应变(GLS),应在三个心尖标准切面上测量。测量时要选取最佳图像质量、最大的帧频,并将左心室短切的可能性降至最低。若单个切面上有两个心肌节段跟踪不理想,应取消GLS的测量,可采用其他替代方法评估左心室长轴功能。目前GLS≤-20%为正常参考界值。女性绝对值略高于男性,且随年龄增高而降低。
5.左心室短轴缩短率(LVFS),可由超声直接获取,但是对于冠心病或传导异常等造成心室形态异常和/或节段性室壁运动异常患者并不适用。
左心室舒张功能评价指标
1.二尖瓣舒张期血流速度(E峰、A峰),心尖四腔心切面彩色多普勒血流条件下,脉冲波多普勒取样容量在二尖瓣瓣尖水平获取舒张早期E峰(心电图T波之后)及舒张晚期A峰(心电图P波之后)峰值速度,两者比值E/A值。正常>1,松弛受损<0.8,假性正常化0.8-1.5,限制性充盈>2。E峰速度反映了在舒张早期左房与左心室的压力阶差,其受左心室松弛速度和左房压变化的影响;A峰速度反映了舒张晚期左房与左心室的压力阶差,受左心室顺应性和左房收缩功能的影响。二尖瓣E/A值用于确定充盈类型:正常、松弛受损、假性正常化和限制性充盈。
优点:测量值具有良好的可行性和重复性;对收缩功能减低患者,相对于LVEF,进一步判断充盈类型和充盈压与预后相关;LVEF值正常伴有左房扩大的患者,出现限制型充盈类型提示预后不佳。
缺点:影响因素加多,对于伴有冠状动脉疾病和LVED<50%的肥厚型心肌病患者,二尖瓣血流速度与左心室充盈压相关性较差;E/A值与左心室舒张功能呈“U”形关系,难以区分正常吃和假性正常化类型,尤其对于LVEF正常且无其他异常改变时;不适用于受心律、左心室前后负荷及年龄因素影响较大的患者。
2.二尖瓣E峰减速时间(DT),获取E峰频谱,从二尖瓣E峰峰值测至基线水平即为DT,结合二尖瓣E/A值有助于判断充盈类型。
优点:可行性和重复性强,尤其LVEF减低患者出血DT缩短提示左心室舒张末压升高,无论窦性心律还是房颤,都具有较高准确性。
缺点:对于LVEF正常者,DT与左心室舒张末压无相关性;E峰和A峰发生融合时准确性下降;同时其受到年龄的影响,随年龄增长而增长;不适用于房扑患者。
3.二尖瓣环侧壁和间壁运动速度(e'),取心尖四腔心切面,组织多普勒取样容积5-10mm,于二尖瓣环处侧壁和室间隔及侧壁处获取舒张早期最大速度e',可计算二者平均值。临床意义:可校正左心室松弛受损对二尖瓣F峰流速的影响。
优点:较好的可行性及重复性;左心室松弛受损时,左心室充盈压对e'的影响最小;相比传统血流多普勒参数,对负荷的依赖性较小。
缺点:在伴有冠状动脉疾病和节段性室壁运动异常、二尖瓣重度钙化、外科瓣膜病术后以及心包疾病患者,准确性低;至少采集两个切面以准确定位和调节合适大小的取样容积,不同切面测量结果的临界值不同;受年龄影响,随年龄增长而降低。
4.平均E/e'值,二尖瓣血流E峰速度除以二尖瓣环侧壁和间壁舒张早期速度的平均值e',常规用于估算左心室充盈压。
优点:重复性和可行性好,平均E/e'值<8通常提示左心室充盈压正常,>14与左心室充盈压升高具有高度特异性。
缺点:在伴有二尖瓣、心包疾病、冠状动脉疾病和节段性室壁运动异常患者中准确性减低,该比值的“灰色区域”8-14不能确定左心室充盈压是否升高;不同切面测量结果临界值不同。
5.左房最大容量指数(LAVI),取心尖四腔心和两腔心切面,冻结二尖瓣开放前1-2帧,保持长径和横径最大,采用二维或三维超声测量左房容量(不应包含左心耳和肺静脉),并应用体表面积进行校正。临床意义:可反映升高的左心室充盈压随着时间变化的累积效应,左房容量增加对于死亡、心衰、房颤和缺血性卒中具有预测价值。
优点:可行性重复性好,可为左心室舒张功能障碍和慢性心血管疾病提供诊断和预后信息。
缺点:即使左心室舒张功能正常,左房扩大仍可见于心动过缓、房扑/房颤、严重二尖瓣疾病等以及运动员心动过缓等情况;在技术上要求较高,图像质量未达到最优时(包括左房透视缩短现象),测量准确性不高;当伴有升主动脉、降主动脉瘤以及较大房间隔膨出瘤时,难以准确测量左房容量。
6.肺静脉血流S波、D波及S/D值,取心尖四腔心切面,在彩色多普勒血流引导下,脉冲波多普勒取样容量置于右(或左)上肺静脉下1-2cm处,分别于收缩早期及舒张早期获取收缩期峰值速度S、舒张早期峰值速度D或其速度时间积分(VTI),S波速度除以D波速度,或肺静脉S波VTI除以D波VTI即为S/D值。临床意义:S波反映左房压变化和心室收缩功能;D波反映舒张早期左心室充盈和顺应性,且与二尖瓣E峰速度变化有关,左房顺应性降低和左房压升高与S波速度减低和D波速度增加有相关性。
优点:在LVEF减低的患者中,S波速度下降,S/D值<1,以及收缩期充盈分数(收缩期VTI/整个前向血流VTI)<40%提示左房压升高;对于房颤患者,肺静脉舒张期D波速度可选择性用于估测平均肺毛细血管契压(PCWP)。
缺点:可行性欠佳,尤其特殊体型或体位无法配合的患者;对于LVEF正常、房颤、二尖瓣疾病和肥厚型心肌病患者,肺静脉收缩期充盈分数和左房压的关系具有一定的限制性。
7.肺静脉Ar波持续时间,取心尖四腔心切面,脉冲波多普勒多普勒取样容积放置于右(或左)上肺静脉下1~2cm 处,测量收缩期肺静脉逆向血流速度Ar波及其持续时间。主要反映左心室舒张末压的变化。
优点:肺静脉Ar持续时间减去二尖瓣A 波持续时间即Ar-A 间期>30 ms时,提示左心室舒张末压(LVEDP)升高;不受年龄和LVEF 影响;可用于有二尖瓣反流和肥厚型心肌病患者。
缺点:可行性欠佳,尤其特殊体型或体位无法配合的患者;窦性心动过速或Ⅰ度房室传导阻滞患者难以测量。
8.连续波多普勒测量三尖瓣最大反流速度(TRVmax),取胸骨旁短轴和心尖四腔心切面,在彩色多普勒血流模式下采用连续波多普勒获取三尖瓣反流频谱,测量最大收缩期速度。临床意义:主要用于评估收缩期肺动脉压,与无创获取的左房压之间具有显著相关性。在无肺动脉疾病情况下,收缩期肺动脉压升高提示左房压增高。
优点:收缩期肺动脉压可用于评估平均左房压,具有预后价值。
缺点:只能间接估测左房压;有时难以获取完整的反流频谱;对伴有重度三尖瓣反流和较低的右心室-右房压差患者,估测的准确性依赖于对右房收缩压的可靠性评估。
评估左心室舒张功能的指标还包括一些次要的指标彩色多普勒M 型测量血流传播速度(Vp)、等容舒张时间(IVRT)、左房整体纵向应变等。
对于LVEF正常患者的左心室舒张功能评估流程:
左心室舒张功能异常的分级诊断流程
右心室收缩功能评价指标
1.二维右心室面积变化分数(2D-FAC),在心尖右心室四腔心切面测量,右心室面积包括肌小梁、腱索及三尖瓣叶,2D-FAC= (右心室舒张末期面积- 右心室收缩末期面积)/右心室舒张末期面积×100%。FAC<35%提示右心室收缩功能减低。
优点:易于获取。
缺点:右心室面积测量均采用单平面法测量,且面积忽略了右心室流出道的面积。
2.右心室射血分数(RVEF),由于右心室形态不规则和二维超声测量方法的限制性,二维超声检查难以获取右心室容量数据,不建议采用该方法获取RVEF。三维超声心动图可以获取右心室容量及RVEF 值,但规范性数据有限,采集方法未统一,对心律及图像质量要求较高,仅在右心室明显扩张及右心室功能异常的患者中推荐应用3D-RVEF进行右心室功能评估,RVEF 低于44%表明右心室收缩功能减低。
优点:三维超声心动图可较准确地获取右心室容量及3D-RVEF。
缺点:3D-RVEF 测量正常值缺乏。与MRI测量右心室容量相比,三维超声仍然低估右心室容量。另外,右心室明显扩大或右心室功能不全的患者资料更少。
3.三尖瓣环收缩期位移(TAPSE),三尖瓣瓣环右心室壁侧收缩期最大位移的距离称为TAPSE,代表右心室的纵向收缩功能。根据心尖四腔心切面三尖瓣侧瓣环M 型曲线,测量三尖瓣环舒张末期至收缩末期的位移距离。斑点追踪技术也可以测量三尖瓣环位移的距离。应用这一方法应假设心尖四腔心切面右心室基底段和其相邻节段位移能够代表整个右心室的收缩功能,而在许多疾病状态下或存在右心室节段性运动异常时这一假设是不成立的。推荐TAPSE作为一种常规评价右心室功能的方法。TAPSE<16 mm 反映右心室收缩功能减低。
优点:操作简单,不需追踪心内膜缘,较少受到图像质量的影响,重复性好,且不依赖几何形状假设。
缺点:用二维局部位移代表复杂的三维结构功能,仅部分反映右心室收缩功能,受心脏整体运动的影响,有角度依赖及负荷依赖性。
4.右心室心肌做功指数(RIMP),也称做MPI或Tei指数,反映右心室整体功能,即收缩和舒张功能。RIMP= (IVRT +IVCT)/ET,其中IVRT 为等容舒张时间,IVCT为等容收缩时间,ET为射血时间。RIMP可通过频谱或组织多普勒两种方法获取。在右心室流出道通过脉冲波多普勒频谱测量ET;在三尖瓣口脉冲波多普勒测量三尖瓣关闭- 开放时间(从三尖瓣A 波终点到E波开始时间),并用连续波多普勒测得三尖瓣反流时间,两者相减即可得出IVRT+IVCT。因为测量是非同一心动周期的时间值,当RR间期基本一致时才能获得较准确的结果。组织多普勒方法测量三尖瓣环侧壁速度,可在一个心动周期测量IVCT、IVRT 和ET。脉冲多普勒测RIMP>0.40,组织多普勒测RIMP>0.55,提示右心室功能不全。
优点:RIMP易于获取,重复性好,避免右心室复杂的解剖结构,有预后价值。
缺点:心律失常如心房颤动时,当RR间期不固定时不准确,有容量依赖性,右房压力升高时估测不准确。RIMP不能单独用以评估右心室功能。
5.组织多普勒三尖瓣环收缩期速度(S'),组织多普勒取样容量置于右心室三尖瓣环或右心室游离壁基底段中部,可测量收缩期速度S'。右心室游离壁基底段S'速度反映右心室整体收缩功能。S'速度<9cm/s表明右心室收缩功能减低,对年轻患者尤为适用,而老年患者缺乏相关研究资料。
优点:易于获取,重复性好,在区分正常及异常右心室功能方面具有良好的分辨能力,对判断心血管预后有一定价值。
缺点:该指标在非右心室基底段重复性差,有角度依赖性。而且右心室基底段单一节段的功能在如右室心肌梗死、肺动脉栓塞等情况下不能完全代表右心室收缩功能。
6.右心室应变分析,右心室心肌纵向应变比周向应变能更好地反映右心室收缩功能。建议应用右心室游离壁整体纵向应变(RVGLS)评估右心室收缩功能。右心室应变分析可对整体和局部右心室功能进行评估,右室纵向应变尤其是游离壁纵向应变,可行性及重复性较好,无角度依赖性,在多种疾病中显示出预后价值。但目前对右心室应变最佳测量方法仍不统一,对图像质量要求较高,对整体功能的评估来自于单一切面,需要额外的软件支持,且不同超声仪器不同的算法可能导致不同的正常范围。建议在右心衰竭、肺动脉高压、致心律失常性心肌病和先天性心脏病患者中测量RVGLS,不建议作为常规临床应用。其数据变异性大,推荐RVGLS正常参考值<-21%。
优点:右心室应变分析均不依赖几何形状假设,可对右心室局部和整体功能进行评估。右心室应变分析方法无角度依赖性。
缺点:右心室壁薄、心内膜边界显示欠清晰均可影响应变分析,测量方法受应变曲线漂移、图像质量以及患者年龄和心率的影响。且不同超声仪器算法的差异可能导致不同的正常测量范围。
右心室舒张功能评价指标
右心室舒张功能包括三尖瓣血流的脉冲多普勒频谱、三尖瓣环侧壁的组织多普勒频谱、肝静脉的脉冲多普勒频谱、下腔静脉内径及塌陷率。推荐三尖瓣E/A、右房大小、下腔静脉内径及塌陷率为主要观察指标,E峰减速时间、三尖瓣环侧壁组织多普勒舒张早期运动速度(e')为参考指标。值得注意的是这些指标应该是平静呼吸期间呼气末测量或取连续3个心动周期的平均值,且三尖瓣大量反流可明显影响测量结果。在心尖四腔心切面于收缩末期测量右心房面积及直径。右心房面积>18 mm2,能较好评价右心室舒张功能异常;右心房面积测量困难时需测量右心房内径,右心房长径>53 mm (主要径线)、右心房横径>44mm (主要径线)表明右房增大。在剑突下下腔静脉长轴切面,距右心房入口0.5~3cm 可测量下腔静脉内径及塌陷率,吸气末下腔静脉塌陷程度是评估右心房压的主要指标。下腔静脉内径≤2.1cm,吸气末内径塌陷>50%,提示为正常右心房压[3 mmHg (0~5 mmHg) ];如下腔静脉内径>2.1cm,吸气末内径塌陷<50%,提示右心房压增高[15mmHg (10~20 mmHg )];如在两者之间,提示右心房压约为8 mmHg (5~10
mmHg)。吸气末内径塌陷<20%,建议评估其他指标。注意以上指标不适用于年轻运动员和接受呼吸机治疗患者。
右心室舒张功能异常判断建议:三尖瓣E/A<0.8 提示右心室松弛功能受损;三尖瓣E/A 在0.8~2.1 之间伴E/e'>6,或肝静脉明显的舒张期血流,提示右心室舒张功能中度受损(假性正常化);三尖瓣E/A>2.1 伴减速时间<120ms,提示右心室限制性充盈障碍。
内容参考中华医学会超声医学分会超声心动图学组 2020年《超声心动图评估心脏收缩和舒张功能临床应用指南》