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赵勤华 三甲
赵勤华 副主任医师
上海市肺科医院 肺循环科

超声心动图在肺高压中的应用--原创,已发表于核心期刊

郑璐 赵勤华

(同济大学附属上海市肺科医院肺循环科,上海,200433上海市肺科医院肺循环科赵勤华

关键词:超声心动图;肺动脉高压;右心室

肺高压(pulmonary hypertensionPH)是一类以肺血管病变为特征,肺血管阻力进行性升高,最终导致患者右心衰竭甚至死亡的恶性进展性疾病[1] 心脏形态学及血流动力学上具有独特表现。超声心动图作为一种应用广、价格低的无创技术,可以通过观察这些特殊变化,定性并定量诊断PH,对PH的筛查诊断、危险分层、预后评估方面有着重要作用。本文综述超声心动图在肺高压中的应用价值。

 

超声心动图在筛查和诊断肺高压中的价值

多普勒超声心动图可定量测定肺动脉压力已得到广泛共识,依靠三尖瓣及肺动脉瓣返流,根据简化Bernoulli方程估测的反流压差(ΔP = 4V2V为最大返流速度)与右心导管测量结果高度相关,是诊断PH最有效的无创检查工具[2]

2009年欧洲心脏学会(ESC)制定PH诊治指南,肯定了超声心动图在筛查PH中的重要地位。指南推荐[3],超声心动图估测肺动脉收缩压(systolic pulmonary arterial pressuresPAP≤36 mm Hg,不合并PH相关症状者,可排除PHIB);估测36sPAP≤50 mm Hg,无论患者是否合并PH相关症状,均需考虑PH可能,建议进一步行右心导管检查明确(IIa-C);估测sPAP50 mm Hg,高度可能诊断PH,必须进一步行右心导管检查明确(IB)。2013最新Meta分析显示,二维超声心动图诊断PH 敏感性88%,特异性56%,准确性63%[4]。临床医师及超声科医师需提高PH的诊断意识,对于sPAP轻中度增高的患者不能熟视无睹,以免延误早期诊治。

临床操作中,由于患者肥胖、合并肺部疾病、体位不配合等原因,经常不能获得满意的图像质量,可通过注射超声造影剂更清晰地显示返流频谱,多切面、多角度测量寻求最佳或最大反流信号可提高估测PH的准确性。此外,根据下腔静脉宽度及吸气后塌陷率准确估测右房压也可提高准确性[5]。虽然超声心动图估测的sPAP与右心导管所得数据有很好的相关性,但即使在稳定的PH患者超声心动图与导管同步检查,仍有48%患者误差>10 mm Hg[6] 。单纯依靠估测肺动脉压力可能有失偏颇,临床工作中需要结合右心结构、功能及其他指标更好地发现PH如果超声心动图估测sPAP≤36mmHg而其他提示PH的指标存在异常,也需要考虑PH可能,建议进一步检查便于发现早期肺血管病变。

右心功能的评价指标

右心室功能和大小是PH患者预后的决定性因素。评价右心室功能的指标主要包括以下几方面:

一、评估右心室功能的直接指标

1)三尖瓣环收缩期位移(tricuspid annular plane systolic excursionTAPSE):指右心室基底部向右心室心尖部收缩期纵向位移,代表右心室的纵向收缩程度,通过二维超声心动图M超声心动图测得,可重复性好。正常人TAPSE2.3-2.6cm2.0cm为正常值下限。TAPSE1.8-2.01.6-1.8<1.5cm< span="">分别提示轻度、中度、重度右心室功能减退目前美国超声协会指南建议,TAPSE可作为评价右室功能的常规测量指标,TAPSE16 mm提示右室收缩功能减退[8]

(2) 三尖瓣环收缩期速度(S):通过脉冲组织多普勒测定的三尖瓣环侧壁收缩期峰值速度(S)可用于评价右室功能,可重复性好。Tuller等研究发现S300px/s预测RVEF55%的敏感性86%,特异性83%,并且S测值(<99-12,>12 cm/s)分别对应了RVEF的不同水平(<3030-55,>55%[9]2010年美国超声协会指南建议,S10 cm/s提示存在右室收缩功能异常[8]

3)心肌做功指数(Myocardial performance indexMPI) :心肌做功指数公式是(IVRT+ IVCT / RVET,其中IVRT是右心室等容充盈时间,IVCT是右心室等容收缩时间,RVET是右心室射血时间。该指标受心率、右室压力、右室扩张、三尖瓣返流等因素影响小,且综合了右心室的收缩和舒张功能,是一种实用简便的右室功能评价方法。成人右心室MPI正常值为0.28±0.04,随着右室功能减低,该值逐渐增加,轻、中、重度右心室功能减低者MPI分别为0.52±0.080.68±0.100.84±0.13[10]

3)右心室流出道(Right ventricular outflow tractRVOT)切迹:RVOT血流多普勒形态包含了丰富的与右室相关的生理信息。正常情况下,RVOT频谱显示圆形或三角形波形。PH患者由于肺血管阻力增加,肺动脉管壁硬化导致血流波反射异常,RVOT频谱出现切迹。如果PH存在,而RVOT未见切迹则高度提示存在肺静脉高压。相反,RVOT “中、晚期切迹存在于所有PVR 3 Wood U的新发PH患者中[11]。通过肉眼直观有无切迹,可简单快速判断是否存在肺血管疾病。

4)肺动脉血流加速时间(ACT):PH时肺动脉瓣提前关闭,ACT 缩短。肺动脉平均压(mPAP)可通过脉冲多普勒测量ACT计算得到,mPAP=79–0.45×ACT)。若ACT120ms , mPAP =90–(0.62×ACT[12]。研究发现ACT93 ms提示肺高压可能[13]

二、评估右心室功能的间接指标

1)右心室舒张末内径和面积:正常右心室舒张末内径约为2.5-3.5cm,面积约15-18 cm2。在大多数肺高压患者中,右心室后负荷增加,继而出现不同程度的右心室扩大。大部分肺高压患者右心室舒张末面积都会增加至25 cm2-35 cm2[14]

2)右心室/左心室比值:在心尖四腔切面左右心室边缘完整情况下,正常舒张末期右心室/左心室比值为0.5-0.70.8-1.0,1.1-1.4≥1.5分别提示右心室轻度、中度、重度扩大,比值>1.0提示右心室扩大伴功能障碍[15]。该指标同时反应了右心室大小以及对左心室的影响,测量容易,可重复性好,降低单独测量右心室的限制。

3)室间隔的形态: 几乎所有初治的PH患者都存在收缩期室间隔不同程度的受压,因此单独存在室间隔受压是PH早期潜在表现。轻度室间隔受压主要发生于收缩末期,整个收缩期室间隔受压为中度受压,通常在胸骨旁短轴面左室受压呈“D,严重的室间隔受压通常伴随收缩期室间隔曲度逆转。室间隔的受压程度也可通过平行和垂直室间隔的收缩末期内径比值得到的收缩末期偏心指数(Systolic eccentricity index EIsys)来量化。正常左心室呈圆形,EIsys值为1.0,室间隔轻、中、重度受压时EIsys值分别为1.1 -1.4 1.5 -1.8,>1.8[16]

4)左室舒张功能受损:严重PH患者常合并左室舒张功能异常,主要由右室增大、室间隔弯曲及舒张期右室-左室相互作用增加引起,左室舒张功能受损是另一个反应右室功能的间接指标。PH最常见I级左室舒张功能不全即多普勒模式下二尖瓣A峰大于E峰,而且往往存在于严重PH患者。研究证实E/A1.0 E峰速度减低(<60 cm/s)提示较差的血流动力学和预后,经过合适的靶向药物治疗,E峰速度及E/A均会改善[17]

5)右心房变化:肺动脉高压患者中,由于三尖瓣反流和右房压升高的长期作用,可能会出现右心房扩大,右房面积指数增加,而后者提示提示肺动脉高压患者死亡率增加[18]Sivak[19]研究表明,肺高压患者中,右房收缩功能为右心室收缩功能的50%,提示在PH患者中,右房的收缩功能在整个右心功能中起到至关重要的作用。      

    6)心包积液:心包积液与预后有较强相关性[20],但是缺乏敏感性和特异性,20% - 50%PH患者存在轻中度心包积液。经过利尿剂和肺高压靶向治疗后,心包积液逐渐减少则提示治疗有效。

 

评价PH预后及药物疗效

超声心动图可简便有效地测定肺动脉压力,评估右心功能,因此在评价PH药物疗效及预后方面起到重要作用,准确评估有利于尽早发现病情变化,启动最佳治疗,是目前以目标为导向的靶向治疗策略的重要部分。

右心室大小、室间隔位置以及收缩功能的变化都可以作为药物疗效的判断。一项评价波生坦治疗PH疗效的研究发现,使用波生坦4个月后,肺动脉高压患者(包括84%特发性肺动脉高压,16%先天性心脏病相关性肺高压)超声心动图指标中右心室MPI改善,右心室收缩末期面积和舒张期右心室/左心室比值降低,舒张早期左室充盈改善,心包积液评分减少[21]。而另一研究显示肺动脉高压靶向治疗药物选择性改善了右心室长轴收缩性,提示右心室长轴收缩性可能对后负荷变化更敏感[7]

肺动脉高压患者中,TAPSE<45px 患者住院率增加,生存率降低[22]Ghio等研究认为,TAPSE ≤37.5px肺动脉高压患者死亡率或需紧急肺移植率约升高3[23]。有数据表明,肺高压患者TAPSE增加超过5px多出现在靶向药物治疗6个月后,而TAPSE改善的患者6分钟步行距离、脑钠肽水平以及NYHA心功能分级也都有显著改善[24]。越来越多的数据表明,新发PH患者靶向药物治疗1年后,TAPSE的改善程度与生存率密切相关。

目前,临床及文献中常用的预测PH预后的超声测量指标包括:心包积液程度,右房面积,舒张末期偏心指数,右室Tei指数以及TAPSE。而基于可操作性和方便性,在ESC指南中,仅选取了心包积液和TAPSE作为预后评价指标。

 

超声心动图新技术及运动负荷超声地位及价值的再认识

一些评价右心功能的新技术也在进行相关研究,未来也可能通过一些新方法来更好的描述右心室功能。多普勒心肌成像技术、斑点追踪技术可以评估PH患者的心肌收缩形变和右心室收缩功能情况[25]。三维超声心动图可提供更可靠的右室容量和RVEF测定,估测的右室舒张末期容积指数是PH患者预后的独立预测因子[26]。但是尚需更多的研究才能使得这些技术成为临床常规评估手段。

运动负荷超声心动图是在运动方式下进行超声心动图检查。对于无症状的高危人群,超声心动图可以发现运动状态下肺动脉收缩压异常增高,所以越来越多的研究开始关注其在PH早期筛查中的作用。由于一些有创血流动力学检查发现健康人在运动状态下肺动脉平均压(mean pulmonary arterial pressuremPAP)会上升至40-50 mm Hg,确切的压力升高正常值上限并不清楚,因此在2008年的Dana Point全球专家共识会议上,废除了运动状态下血流动力学测定的定义[27],但这并不能否认负荷运动在早期检测中的意义。在运动负荷状态下分析血流与压力的关系是目前评价肺循环状态的最佳方法,与正常人相比,PH患者的压力-血流曲线更陡峭[28]。因此不仅要分析运动后mPAP达到的最大值,还要研究与心排量增加的关系,综合考虑心排量的因素,可以更准确地解读肺动脉压力的增高意义。目前认为,在心排量<10L/min情况下,mPAP>30mmHg提示运动负荷状态下肺动脉压力异常增高;mPAPQ斜率超过 3.0 mm Hg/min/L-1提示负荷诱导的PH[29]。最新研究显示,硬皮病患者负荷状态下sPAP增高幅度>18 mm Hg提示远期发展为PH,其敏感性50%,特异性90%,再次证实运动负荷后肺动脉压力异常增高可能提示潜在PH[30]。科学研究的进展可以帮助我们更好地定义负荷状态下心排量、肺动脉压力等变化,从而让负荷超声真正成为早期诊断PH的有用方法。

 

小结

经胸超声心动图是目前最常用的筛查和诊断PH的工具,存在PH征象的患者推荐行右心导管确诊。超声评价右心形态和功能是以目标为导向的靶向治疗策略的重要部分。一些新技术的应用有望提高超声心动图诊断和评估PH,仍需进一步研究以明确负荷超声在筛查PH高危人群的有效性,使之成为早期诊断的有效方法。

参考文献:略。


赵勤华
赵勤华 副主任医师
上海市肺科医院 肺循环科
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