实时三维超声心动图对右心室功能评价的应用进展

王 玥 崔文姬

实时三维超声心动图对右心室功能评价的应用进展

王 玥 崔文姬

超声心动描记术，三维；心室功能，右；综述

目前对心脏功能的研究主要集中于左心室，而右心室功能是构成心脏总体泵功能的一部分，右心室功能异常直接影响到疾病的发展和预后［1-4］。超声心动图是目前非侵入性评价右心室功能的主要方法之一，且对右心功能异常患者的早期诊断、治疗、随访和预后有重要价值；实时三维超声心动图（real-time three-dimensional echocardiography，RT-3DE）作为一种新兴的超声成像技术，为评价右心室功能提供了一个全新的视角［5-6］。本文就右心室的结构和功能、RT-3DE技术及其评价右心室功能的临床应用作一综述。

1 右心室的结构和功能

右心室壁较薄，结构复杂，横面呈新月形，侧面呈三角形，其内有突出的肌小梁、粗大的节制索及肺动脉圆锥，以室上嵴为界分为流入道、肌小梁和流出道3部分，且不在同一平面内，致使右心室几何形状不规则［4，7］。右心室是肺循环的动力器官，在不同的循环和负荷情况下维持肺灌注以便输送静脉血进行气体交换，促进体循环静脉血回流。尽管右心室有较好的容量耐受性，但对压力变化较敏感，持续扩大和肥厚可进展为右心衰竭，右心室功能的改变对肺动脉高压和多种心脏病的生存率及预后具有重要作用［5］。因此，客观、准确地评价右心室功能具有重要意义。

目前，临床评价右心室功能的常用方法包括心室造影、放射性核素显像、MRI、CT轴位成像、超声心动图等［8］，前4种方法为有创性检查、价格昂贵，在评价心室容积和功能方面的应用受到限制。RT-3DE能够不依赖几何模型假设，构建真实心室立体图像，解决了右心室的形态不规则、空间构型复杂等带来的采图和分析的不便［9-10］。Leibundgut等［11］以MRI测量右心室容积、功能为标准，应用RT-3DE分析右心室容积与功能，结果发现RT-3DE测量右心室的容积、功能方面与MRI的准确性相当。

2 RT-3DE的成像原理及方式

RT-3DE成像系统采用超矩阵探头、高通道数据处理系统和三维空间定位系统3种技术，探头为矩阵换能器，由纵向、横向多线均匀切割为矩阵排列的3600个或6400个阵元构成，所有阵元分别经过10 000多条通道与探头内150多个微型线路板及主机相连接。该矩阵换能器由计算机控制，依据多方位声束快速扫描原理进行工作，从互相垂直的X轴、Y轴、Z轴3个方向同时发射多条声束扫描线，以16∶1并行处理方式进行扫描，形成金字塔形三维超声图像数据库。

RT-3DE成像方式有3种：①实时窄角显示：矩阵探头扫描时，声束扫描线在Y轴上作60°方位转向、在Z轴上作30°仰角转向扫描，获取结构大小为60°×30°的立体数据库。该成像方式图像直观、伪像少，但图像范围小，不易显示较大范围结构的全貌。②全容积宽角三维成像：图像由紧密相邻的4个15°×60°实时窄角组合相加，形成Y轴方向方位转向与Z轴仰角转向均为60°，即60°×60°的金字塔形数据库，这种成像方式的获取数据范围大，可以显示探测目标全貌，但图像系由先多个心动周期图像拼接而成。③彩色多普勒窄角方锥形显示：由7个宽约30°、厚约4.3°的实时动态窄角薄片状立体数据库，组合成大小为30°×30°的方锥形立体数据库。尽管此种扫描方式不是真正的实时显示，但可以立体显示瓣膜反流束和心内间隔缺损分流束。

3 RT-3DE定量分析右心室的软件

目前三维定量分析软件在心内膜边缘的勾画时可为全自动、半自动或全手动，可在线分析，也可脱机分析。全自动心内膜勾画更为省时，但准确度不高；全手动心内膜勾画耗时，但更为精确，故大多采用半自动心内膜勾画，最常用的软件为TomTec（TomTec，Unt erschlessheim，Germany）及QLab（Philips，Best，The Nether lands）软件。TomTec需要手动勾画3个平面心内膜边缘，然后软件选择合适的几何模型，计算出右心室容积；而QLab软件在分析右心室时仍采用Simpson法，假设右心室为椭圆形，从心底到心尖进行平行切割，将每层容积叠加，最后得出右心室容积。因此，在分析右心室容积与功能时TomTec更为准确。

4 RT-3DE的应用

4.1 肺动脉高压 肺动脉高压是以肺小动脉的血管痉挛、内膜增生和重构为主要特征的一种疾病。当发生肺动脉高压时，右心室阻力负荷加重，右心室壁及室间隔增厚，右心室扩大。右心室对负荷增加的调节代偿能力较强，但若不及时降低肺动脉压力，右心最终可在持续增加的后负荷作用下由肥厚发展为失代偿性扩大，发生不可逆重构。同时由于右心灌注不良，心肌相对需氧量、室壁应力增加，导致心肌灌注失衡，发生非动脉粥样硬化性心肌缺血和右心功能不全等严重后果［11-13］。Grapsa等［13］以MRI测量右心室容积为标准，应用RT-3DE研究了60例肺动脉高压患者的右心室容积及功能，结果显示，肺动脉高压患者的右心室容积增大，右心室功能减低，RT-3DE、MRI法所测得舒张末期容积、收缩末期容积的相关系数为0.74、0.75，表明RT-3DE与MRI“金标准”的准确性相同，可以客观地评价肺动脉高压患者的右心室容积与功能。

RT-3DE技术构建的时间-容积曲线可以观察整个心动周期中心室容积的连续性变化，较舒张末期容积、收缩末期容积能提供更多更详细的心室做功信息。刘怡等［14］采用时间-容积曲线评价肺心病患者临床心功能代偿期和失代偿期的右心功能，结果显示，肺心病患者的右心室功能减退，右心室峰值排空率、充盈率减小，时间-容积曲线幅度减低，收缩峰值明显后移，并将右心室收缩末期容积60 ml作为划分代偿期和失代偿期的界限。

4.2 先天性心脏病 先天性心脏病所致的心内结构异常、大血管位置异常等可引起右心室形态学改变，特别是房间隔缺损、法洛四联症、肺动脉闭锁、纠正型大动脉转位时，可发生右心室功能异常。当异常的血流动力学得到及时纠正后，右心形态恢复正常，右心功能也可得到改善［15-18］。王玥等［19］应用RT-3DE评价房间隔缺损患者封堵前后的右心室容积和功能改变，发现房间隔缺损患者右心室容量增加，右心室功能减低，封堵后右心室容量减小，右心室功能较术前增加。既往研究［15，20］发现，法洛四联症术后右心室与左心室收缩压之比＜0.5者，20年内生存率明显高于术后右心室与左心室收缩压之比≥0.5者，提示右心室功能也是预测先天性心脏病患者术后长期生存率的一个重要指标。

4.3 二尖瓣病变 当发生二尖瓣狭窄时，左心房流出通道受阻，部分血液淤积，导致左心房压升高，肺静脉、肺毛细血管压升高，出现肺动脉高压，早期的动力性高压及后期的阻力性高压均使右心室后负荷增加，导致右心室壁增厚、右心室扩大、收缩力及储备能力相对较小，二尖瓣狭窄患者右心功能受损早于左心，且右心室容积、功能变化与左心室相互影响［21］。当二尖瓣狭窄解除后肺静脉回流通畅，肺动脉高压逐渐减轻，后负荷减轻，右心室容积减小，右心室功能得到改善［22-23］，熊慧等［22］应用RT-3DE研究二尖瓣置换前后的右心功能，结果显示，右心室射血分数由术前的46%上升到术后的57%，术前右心功能不全主要与右心室舒张末期容积增大有关。

4.4 缺血性心肌病与扩张型心肌病 既往研究［24-29］显示，30%的左心室下壁心肌梗死患者会出现右心室功能不全，14%～34%的前壁心肌梗死有右心室心肌梗死，故无论哪支冠状动脉供血受损，均使右心室功能不同程度地受损。Jenkins等［27］采用RT-3DE及MRI研究了50例冠状动脉狭窄患者（41例下壁受累、2例左心功能不全者）的右心功能，发现86%的患者存在右心室射血分数减低，并且两种方法所测右心室射血分数的相关系数为0.72，结果显示冠心病患者不仅左心室功能异常，右心室功能亦受到影响。Josephson等［30］研究表明，左心功能减低的冠心病患者右心室射血分数较高者2年存活率较高；而右心室射血分数＜35%者2年病死率明显增加。

4.5 心脏移植 心功能的监测是心脏移植术后观察的重要指标之一，移植前心功能衰竭导致肺血管阻力增加、术中存在供体心脏缺血-再灌注损伤、心脏的去神经作用以及术后免疫抑制剂大量应用均可导致右心功能损伤［31］。右心室承受压力负荷的能力较低，对各种病理状态更为敏感，为临床长期有效地监测急、慢性排斥反应的发生提供参考。陈海燕等［32］应用RT-3DE研究心脏移植患者的右心室功能，结果发现排斥反应组的右心室收缩末期容积及收缩末期容积大于非排斥反应组，右心室每搏输出量及射血分数小于非排斥反应组，且右心室功能较好的患者生存时间也较长，可见右心室容积和功能不仅能敏感地反映排斥反应情况，也是预测移植术后生存时间的重要指标。

综上所述，RT-3DE可以快速、便捷地定量分析右心室容积与功能，且与MRI测量结果高度相关，可以敏感地发现各种病理状态下右心室结构及功能的变化，为临床诊断、疗效评价和预后提供重要信息。

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10.3969/j.issn.1005-5185.2015.10.020

2015-06-02

2015-07-14

（本文编辑 张春辉）

天津市卫生局科技基金项目（2012KZ023）。

天津市第一中心医院 天津 300192

崔文姬 E-mail：18202616185@163.com