實(shí)時(shí)三維超聲心動(dòng)圖對(duì)右心室功能評(píng)價(jià)的應(yīng)用進(jìn)展

王 玥 崔文姬

實(shí)時(shí)三維超聲心動(dòng)圖對(duì)右心室功能評(píng)價(jià)的應(yīng)用進(jìn)展

王 玥 崔文姬

超聲心動(dòng)描記術(shù)，三維；心室功能，右；綜述

目前對(duì)心臟功能的研究主要集中于左心室，而右心室功能是構(gòu)成心臟總體泵功能的一部分，右心室功能異常直接影響到疾病的發(fā)展和預(yù)后［1-4］。超聲心動(dòng)圖是目前非侵入性評(píng)價(jià)右心室功能的主要方法之一，且對(duì)右心功能異常患者的早期診斷、治療、隨訪和預(yù)后有重要價(jià)值；實(shí)時(shí)三維超聲心動(dòng)圖（real-time three-dimensional echocardiography，RT-3DE）作為一種新興的超聲成像技術(shù)，為評(píng)價(jià)右心室功能提供了一個(gè)全新的視角［5-6］。本文就右心室的結(jié)構(gòu)和功能、RT-3DE技術(shù)及其評(píng)價(jià)右心室功能的臨床應(yīng)用作一綜述。

1 右心室的結(jié)構(gòu)和功能

右心室壁較薄，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，橫面呈新月形，側(cè)面呈三角形，其內(nèi)有突出的肌小梁、粗大的節(jié)制索及肺動(dòng)脈圓錐，以室上嵴為界分為流入道、肌小梁和流出道3部分，且不在同一平面內(nèi)，致使右心室?guī)缀涡螤畈灰?guī)則［4，7］。右心室是肺循環(huán)的動(dòng)力器官，在不同的循環(huán)和負(fù)荷情況下維持肺灌注以便輸送靜脈血進(jìn)行氣體交換，促進(jìn)體循環(huán)靜脈血回流。盡管右心室有較好的容量耐受性，但對(duì)壓力變化較敏感，持續(xù)擴(kuò)大和肥厚可進(jìn)展為右心衰竭，右心室功能的改變對(duì)肺動(dòng)脈高壓和多種心臟病的生存率及預(yù)后具有重要作用［5］。因此，客觀、準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)右心室功能具有重要意義。

目前，臨床評(píng)價(jià)右心室功能的常用方法包括心室造影、放射性核素顯像、MRI、CT軸位成像、超聲心動(dòng)圖等［8］，前4種方法為有創(chuàng)性檢查、價(jià)格昂貴，在評(píng)價(jià)心室容積和功能方面的應(yīng)用受到限制。RT-3DE能夠不依賴(lài)幾何模型假設(shè)，構(gòu)建真實(shí)心室立體圖像，解決了右心室的形態(tài)不規(guī)則、空間構(gòu)型復(fù)雜等帶來(lái)的采圖和分析的不便［9-10］。Leibundgut等［11］以MRI測(cè)量右心室容積、功能為標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用RT-3DE分析右心室容積與功能，結(jié)果發(fā)現(xiàn)RT-3DE測(cè)量右心室的容積、功能方面與MRI的準(zhǔn)確性相當(dāng)。

2 RT-3DE的成像原理及方式

RT-3DE成像系統(tǒng)采用超矩陣探頭、高通道數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和三維空間定位系統(tǒng)3種技術(shù)，探頭為矩陣換能器，由縱向、橫向多線(xiàn)均勻切割為矩陣排列的3600個(gè)或6400個(gè)陣元構(gòu)成，所有陣元分別經(jīng)過(guò)10 000多條通道與探頭內(nèi)150多個(gè)微型線(xiàn)路板及主機(jī)相連接。該矩陣換能器由計(jì)算機(jī)控制，依據(jù)多方位聲束快速掃描原理進(jìn)行工作，從互相垂直的X軸、Y軸、Z軸3個(gè)方向同時(shí)發(fā)射多條聲束掃描線(xiàn)，以16∶1并行處理方式進(jìn)行掃描，形成金字塔形三維超聲圖像數(shù)據(jù)庫(kù)。

RT-3DE成像方式有3種：①實(shí)時(shí)窄角顯示：矩陣探頭掃描時(shí)，聲束掃描線(xiàn)在Y軸上作60°方位轉(zhuǎn)向、在Z軸上作30°仰角轉(zhuǎn)向掃描，獲取結(jié)構(gòu)大小為60°×30°的立體數(shù)據(jù)庫(kù)。該成像方式圖像直觀、偽像少，但圖像范圍小，不易顯示較大范圍結(jié)構(gòu)的全貌。②全容積寬角三維成像：圖像由緊密相鄰的4個(gè)15°×60°實(shí)時(shí)窄角組合相加，形成Y軸方向方位轉(zhuǎn)向與Z軸仰角轉(zhuǎn)向均為60°，即60°×60°的金字塔形數(shù)據(jù)庫(kù)，這種成像方式的獲取數(shù)據(jù)范圍大，可以顯示探測(cè)目標(biāo)全貌，但圖像系由先多個(gè)心動(dòng)周期圖像拼接而成。③彩色多普勒窄角方錐形顯示：由7個(gè)寬約30°、厚約4.3°的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)窄角薄片狀立體數(shù)據(jù)庫(kù)，組合成大小為30°×30°的方錐形立體數(shù)據(jù)庫(kù)。盡管此種掃描方式不是真正的實(shí)時(shí)顯示，但可以立體顯示瓣膜反流束和心內(nèi)間隔缺損分流束。

3 RT-3DE定量分析右心室的軟件

目前三維定量分析軟件在心內(nèi)膜邊緣的勾畫(huà)時(shí)可為全自動(dòng)、半自動(dòng)或全手動(dòng)，可在線(xiàn)分析，也可脫機(jī)分析。全自動(dòng)心內(nèi)膜勾畫(huà)更為省時(shí)，但準(zhǔn)確度不高；全手動(dòng)心內(nèi)膜勾畫(huà)耗時(shí)，但更為精確，故大多采用半自動(dòng)心內(nèi)膜勾畫(huà)，最常用的軟件為T(mén)omTec（TomTec，Unt erschlessheim，Germany）及QLab（Philips，Best，The Nether lands）軟件。TomTec需要手動(dòng)勾畫(huà)3個(gè)平面心內(nèi)膜邊緣，然后軟件選擇合適的幾何模型，計(jì)算出右心室容積；而QLab軟件在分析右心室時(shí)仍采用Simpson法，假設(shè)右心室為橢圓形，從心底到心尖進(jìn)行平行切割，將每層容積疊加，最后得出右心室容積。因此，在分析右心室容積與功能時(shí)TomTec更為準(zhǔn)確。

4 RT-3DE的應(yīng)用

4.1 肺動(dòng)脈高壓 肺動(dòng)脈高壓是以肺小動(dòng)脈的血管痙攣、內(nèi)膜增生和重構(gòu)為主要特征的一種疾病。當(dāng)發(fā)生肺動(dòng)脈高壓時(shí)，右心室阻力負(fù)荷加重，右心室壁及室間隔增厚，右心室擴(kuò)大。右心室對(duì)負(fù)荷增加的調(diào)節(jié)代償能力較強(qiáng)，但若不及時(shí)降低肺動(dòng)脈壓力，右心最終可在持續(xù)增加的后負(fù)荷作用下由肥厚發(fā)展為失代償性擴(kuò)大，發(fā)生不可逆重構(gòu)。同時(shí)由于右心灌注不良，心肌相對(duì)需氧量、室壁應(yīng)力增加，導(dǎo)致心肌灌注失衡，發(fā)生非動(dòng)脈粥樣硬化性心肌缺血和右心功能不全等嚴(yán)重后果［11-13］。Grapsa等［13］以MRI測(cè)量右心室容積為標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用RT-3DE研究了60例肺動(dòng)脈高壓患者的右心室容積及功能，結(jié)果顯示，肺動(dòng)脈高壓患者的右心室容積增大，右心室功能減低，RT-3DE、MRI法所測(cè)得舒張末期容積、收縮末期容積的相關(guān)系數(shù)為0.74、0.75，表明RT-3DE與MRI“金標(biāo)準(zhǔn)”的準(zhǔn)確性相同，可以客觀地評(píng)價(jià)肺動(dòng)脈高壓患者的右心室容積與功能。

RT-3DE技術(shù)構(gòu)建的時(shí)間-容積曲線(xiàn)可以觀察整個(gè)心動(dòng)周期中心室容積的連續(xù)性變化，較舒張末期容積、收縮末期容積能提供更多更詳細(xì)的心室做功信息。劉怡等［14］采用時(shí)間-容積曲線(xiàn)評(píng)價(jià)肺心病患者臨床心功能代償期和失代償期的右心功能，結(jié)果顯示，肺心病患者的右心室功能減退，右心室峰值排空率、充盈率減小，時(shí)間-容積曲線(xiàn)幅度減低，收縮峰值明顯后移，并將右心室收縮末期容積60 ml作為劃分代償期和失代償期的界限。

4.2 先天性心臟病 先天性心臟病所致的心內(nèi)結(jié)構(gòu)異常、大血管位置異常等可引起右心室形態(tài)學(xué)改變，特別是房間隔缺損、法洛四聯(lián)癥、肺動(dòng)脈閉鎖、糾正型大動(dòng)脈轉(zhuǎn)位時(shí)，可發(fā)生右心室功能異常。當(dāng)異常的血流動(dòng)力學(xué)得到及時(shí)糾正后，右心形態(tài)恢復(fù)正常，右心功能也可得到改善［15-18］。王玥等［19］應(yīng)用RT-3DE評(píng)價(jià)房間隔缺損患者封堵前后的右心室容積和功能改變，發(fā)現(xiàn)房間隔缺損患者右心室容量增加，右心室功能減低，封堵后右心室容量減小，右心室功能較術(shù)前增加。既往研究［15，20］發(fā)現(xiàn)，法洛四聯(lián)癥術(shù)后右心室與左心室收縮壓之比＜0.5者，20年內(nèi)生存率明顯高于術(shù)后右心室與左心室收縮壓之比≥0.5者，提示右心室功能也是預(yù)測(cè)先天性心臟病患者術(shù)后長(zhǎng)期生存率的一個(gè)重要指標(biāo)。

4.3 二尖瓣病變 當(dāng)發(fā)生二尖瓣狹窄時(shí)，左心房流出通道受阻，部分血液淤積，導(dǎo)致左心房壓升高，肺靜脈、肺毛細(xì)血管壓升高，出現(xiàn)肺動(dòng)脈高壓，早期的動(dòng)力性高壓及后期的阻力性高壓均使右心室后負(fù)荷增加，導(dǎo)致右心室壁增厚、右心室擴(kuò)大、收縮力及儲(chǔ)備能力相對(duì)較小，二尖瓣狹窄患者右心功能受損早于左心，且右心室容積、功能變化與左心室相互影響［21］。當(dāng)二尖瓣狹窄解除后肺靜脈回流通暢，肺動(dòng)脈高壓逐漸減輕，后負(fù)荷減輕，右心室容積減小，右心室功能得到改善［22-23］，熊慧等［22］應(yīng)用RT-3DE研究二尖瓣置換前后的右心功能，結(jié)果顯示，右心室射血分?jǐn)?shù)由術(shù)前的46%上升到術(shù)后的57%，術(shù)前右心功能不全主要與右心室舒張末期容積增大有關(guān)。

4.4 缺血性心肌病與擴(kuò)張型心肌病 既往研究［24-29］顯示，30%的左心室下壁心肌梗死患者會(huì)出現(xiàn)右心室功能不全，14%～34%的前壁心肌梗死有右心室心肌梗死，故無(wú)論哪支冠狀動(dòng)脈供血受損，均使右心室功能不同程度地受損。Jenkins等［27］采用RT-3DE及MRI研究了50例冠狀動(dòng)脈狹窄患者（41例下壁受累、2例左心功能不全者）的右心功能，發(fā)現(xiàn)86%的患者存在右心室射血分?jǐn)?shù)減低，并且兩種方法所測(cè)右心室射血分?jǐn)?shù)的相關(guān)系數(shù)為0.72，結(jié)果顯示冠心病患者不僅左心室功能異常，右心室功能亦受到影響。Josephson等［30］研究表明，左心功能減低的冠心病患者右心室射血分?jǐn)?shù)較高者2年存活率較高；而右心室射血分?jǐn)?shù)＜35%者2年病死率明顯增加。

4.5 心臟移植 心功能的監(jiān)測(cè)是心臟移植術(shù)后觀察的重要指標(biāo)之一，移植前心功能衰竭導(dǎo)致肺血管阻力增加、術(shù)中存在供體心臟缺血-再灌注損傷、心臟的去神經(jīng)作用以及術(shù)后免疫抑制劑大量應(yīng)用均可導(dǎo)致右心功能損傷［31］。右心室承受壓力負(fù)荷的能力較低，對(duì)各種病理狀態(tài)更為敏感，為臨床長(zhǎng)期有效地監(jiān)測(cè)急、慢性排斥反應(yīng)的發(fā)生提供參考。陳海燕等［32］應(yīng)用RT-3DE研究心臟移植患者的右心室功能，結(jié)果發(fā)現(xiàn)排斥反應(yīng)組的右心室收縮末期容積及收縮末期容積大于非排斥反應(yīng)組，右心室每搏輸出量及射血分?jǐn)?shù)小于非排斥反應(yīng)組，且右心室功能較好的患者生存時(shí)間也較長(zhǎng)，可見(jiàn)右心室容積和功能不僅能敏感地反映排斥反應(yīng)情況，也是預(yù)測(cè)移植術(shù)后生存時(shí)間的重要指標(biāo)。

綜上所述，RT-3DE可以快速、便捷地定量分析右心室容積與功能，且與MRI測(cè)量結(jié)果高度相關(guān)，可以敏感地發(fā)現(xiàn)各種病理狀態(tài)下右心室結(jié)構(gòu)及功能的變化，為臨床診斷、療效評(píng)價(jià)和預(yù)后提供重要信息。

［1］ Akkaya M，Erdo?an E，Sa? S，et al.The effect of hemodialysis on right ventricular functions in patients with end-stage renal failure.Anadolu Kardiyol Derg，2012，12（1）：5-10.

［2］ Cua CL，F(xiàn)eltes TF.Echocardiographic evaluation of the single right ventricle in congenital heart disease：results of new techniques.Circ J，2012，76（1）：22-31.

［3］ Ostenfeld E，Carlsson M，Shahgaldi K，et al.Manual correction of semi-automatic three-dimensional echocardiography is needed for right ventricular assessment in adults； validation with cardiac magnetic resonance.Cardiovasc Ultrasound，2012，10（1）：1.

［4］ Grapsa J，Dawson D，Nihoyannopoulos P.Assessment of right ventricular structure and function in pulmonary hypertension.J Cardiovasc Ultrasound，2011，19（3）：115-125.

［5］ Al-Biltagi MA，Tolba OA，Mawlana W，et al.Resistin and right ventricular function in children with recently diagnosed type-1 diabetes mellitus：a case control study.J Pediatr Endocrinol Metab，2015，28（3/4）：299-308.

［6］ Wei DM，Ding Y，He W.Using volume-time curves with real-time three-dimensional echocardiography to analyze right ventricular function in patients with pneumoconiosis.Genet Mol Res，2014，13（4）：9665-9674.

［7］ Pigatto E，Peluso D，Zanatta E，et al.Evaluation of right ventricular function performed by 3D-echocardiography in sclerodermapatients.Reumatismo，2015，66（4）：259-263.

［8］ Neukamm C，Try K，Norg?rd G，et al.Right ventricular volumes assessed by echocardiographic three-dimensional knowledge-based reconstruction compared with magnetic resonance imaging in a clinical setting.Congenit Heart Dis，2014，9（4）：333-342.

［9］ Laser KT，Horst JP，Barth P，et al.Knowledge-based reconstruction of right ventricular volumes using real-time three-dimensional echocardiographic as well as cardiac magnetic resonance images：comparison with a cardiac magnetic resonance standard.J Am Soc Echocardiogr，2014，27（10）：1087-1097.

［10］ Coon PD，Pollard H，F(xiàn)urlong K，et al.Quantification of left ventricular size and function using contrast-enhanced real-time 3D imaging with power modulation：comparison with cardiac MRI.Ultrasound Med Biol，2012，38（11）：1853-1858.

［11］ Leibundgut G，Rohner A，Grize L，et al.Dynamic assessment of right ventricular volumes and function by real-time threedimensional echocardiography：a comparison study with magnetic resonance imaging in 100 adult patients.J Am Soc Echocardiogr，2010，23（2）：116-126.

［12］ Kong D，Shu X，Dong L，et al.Right ventricular regional systolic function and dyssynchrony in patients with pulmonary hypertension evaluated by three-dimensional echocardiography.J Am Soc Echocardiogr，2013，26（6）：649-656.

［13］ Grapsa J，O'regan DP，Pavlopoulos H，et al.Right ventricular remodelling in pulmonary arterial hypertension with threedimensional echocardiography：comparison with cardiac magnetic resonance imaging.Eur J Echocardiogr，2010，11（1）：64-73.

［14］ 劉怡，陳明，鄭建華，等.實(shí)時(shí)三維超聲右心室容積曲線(xiàn)評(píng)價(jià)肺心病右心室收縮功能的價(jià)值.中國(guó)醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志，2008，l6（2）：91-93.

［15］ Iriart X，Montaudon M，Lafitte S，et al.Right ventricle threedimensional echography in corrected tetralogy of fallot：accuracy and variability.Eur J Echocardiogr，2009，10（6）：784-792.

［16］ Khoo NS，Young A，Occleshaw C，et al.Assessments of right ventricular volume and function using three-dimensional echocardiography in older children and adults with congenital heart disease：comparison with cardiac magnetic resonance imaging.J Am Soc Echocardiogr，2009，22（11）：1279-1288.

［17］ Grewal J，Majdalany D，Syed I，et al.Three-dimensional echocardiographic assessment of right ventricular volume and function in adult patients with congenital heart disease：comparison with magnetic resonance imaging.J Am Soc Echocardiogr，2010，23（2）：127-133.

［18］ van Der Zwaan HB，Helbing WA，Mcghie JS，et al.Clinical value of real-time three-dimensional echocardiography for right ventricular quantification in congenital heart disease：validation with cardiac magnetic resonance imaging.J Am Soc Echocardiogr，2010，23（2）：134-140.

［19］ 王玥，崔文姬，楊軍，等.單心動(dòng)周期實(shí)時(shí)三維超聲心動(dòng)圖評(píng)價(jià)房間隔缺損患者右心室收縮功能.中國(guó)醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志，2013，21（4）：264-267.

［20］ Abd El Rahman M，Raedle-Hurst T，Rentzsch A，et al.Assessment of inter-atrial，inter-ventricular，and atrio-ventricular interactions in tetralogy of Fallot patients after surgical correction.Insights from two-dimensional speckle tracking and three-dimensional echocardiography.Cardiol Young，2015，25（7）：1254-1262.

［21］ van Riel AC，Boerlage-Van Dijk K，De Bruin-Bon RH，et al.Percutaneous mitral valve repair preserves right ventricular function.J Am Soc Echocardiogr，2014，27（10）：1098-1106.

［22］ 熊慧，胡嘉濤，朱劍芳，等.實(shí)時(shí)三維超聲對(duì)二尖瓣狹窄球囊擴(kuò)張術(shù)患者右心功能的評(píng)估.南昌大學(xué)學(xué)報(bào)（醫(yī)學(xué)版），2010，50（10）：57-59，123.

［23］ 解翔，姜凡，張新書(shū)，等.實(shí)時(shí)三維超聲心動(dòng)圖評(píng)價(jià)風(fēng)濕性心臟瓣膜病瓣膜置換術(shù)前術(shù)后右心室功能的臨床研究.安徽醫(yī)學(xué)，2011，32（4）：420-422.

［24］ Hamon M，Agostini D，Le Page O，et al.Prognostic impact of right ventricular involvement in patients with acute myocardial infarction：meta-analysis.Crit Care Med，2008，36（7）：2023-2033.

［25］ Koeth O，Zahn R，Gitt AK，et al.Clinical benefit of early reperfusion therapy in patients with ST-elevation myocardial infarction usually excluded from randomized clinical trials （results from the Maximal Individual Therapy in Acute Myocardial Infarction Plus ［MITRA Plus］ registry）.Am J Cardiol，2009，104（8）：1074-1077.

［26］ Kidawa M，Chizyński K，Zielińska M，et al.Real-time 3D echocardiography and tissue Doppler echocardiography in the assessment of right ventricle systolic function in patients with right ventricular myocardial infarction.Eur Heart J Cardiovasc Imaging，2013，14（10）：1002-1009.

［27］ Jenkins C，Chan J，Bricknell K，et al.Reproducibility of right ventricular volumes and ejection fraction using real-time threedimensional echocardiography-comparison with cardiac MRI.Chest，2007，131（6）：1844-1851.

［28］ Vitarelli A，Mangieri E，Terzano C，et al.Three-dimensional echocardiography and 2D-3D speckle-tracking imaging in chronic pulmonary hypertension：diagnostic accuracy in detecting hemodynamic signs of right ventricular （RV） failure.J Am Heart Assoc，2015，4（3）：e001584.

［29］ Cordero-Reyes AM，Youker K，Estep JD，et al.Molecular and cellular correlates of cardiac function in end-stage DCM：a study using speckle tracking echocardiography.JACC Cardiovasc Imaging，2014，7（5）：441-452.

［30］ Josephson RA，Chahine RA，Morganroth J，et al.Prediction of cardiac death in patients with a very low ejection fraction after myocardial infarction：a Cardiac Arrhythmia Suppression Trial （CAST） study.Am Heart J，1995，130（4）：685-691.

［31］ De Santo LS，Buonocore M，Agrusta F，et al.Pattern of resolution of pulmonary hypertension，long-term allograft right ventricular function，and exercise capacity in high-risk heart transplant recipients listed under oral sildenafil.Clin Transplant，2014，28（7）：837-843.

［32］ 陳海燕，潘翠珍，舒先紅，等.單心動(dòng)周期實(shí)時(shí)三維超聲評(píng)價(jià)房間隔缺損患者右心室形態(tài)及功能.中華臨床醫(yī)師雜志（電子版），2010，19（1）：39-44.

R445.1

10.3969/j.issn.1005-5185.2015.10.020

2015-06-02

2015-07-14

（本文編輯 張春輝）

天津市衛(wèi)生局科技基金項(xiàng)目（2012KZ023）。

天津市第一中心醫(yī)院 天津 300192

崔文姬 E-mail：18202616185@163.com