同步心導管及2D 超聲構建人肺動脈高壓右心室壓力容積環(huán)的研究

尚小珂 盧蓉 肖書娜 張長東 邱丘 于璽 陳友三 王利軍 Zhong Liang 張剛成

肺動脈高壓(pulmonary artery hypertension，PAH)是一種進行性、致死性疾病。右心衰竭是PAH 患者最常見死亡因素，同時右心室功能障礙是影響該患者群致殘率與致死率的主要決定因素［1］。早期評判右心室功能對判定病情起決定性作用［2-3］。心室壓力容積環(huán)被認為是檢測心功能的金標準，其地位無可替代［4-8］。但同步右心室壓力和容積的檢查，臨床操作起來非常困難，罕有相關報道。本研究試圖探討同步檢測心室壓力和2D 超聲測量容積構建壓力容積環(huán)的可行性。

1 對象與方法

1.1 研究對象

擬納入2015 年6 月至2017 年6 月在武漢亞洲心臟病醫(yī)院行右心導管檢查的任意類型PAH 患者，實際在2015 年7 月因結果未達到預期而提前終止此項研究。研究期間共有14 例患者行右心導管檢查，其中7 例患者接受這項研究并簽署知情同意書。在7 例患者中有1 例術中測量肺動脈壓力屬正常范圍而排除，另外2 例患者因導管壓力記錄的干擾和超聲采集圖像的部分缺失，最終只有4 例患者的數(shù)據(jù)能夠構建壓力容積環(huán)。入選標準:(1)年齡大于7 歲;(2)任意類型的PAH，即在海平面，靜息狀態(tài)下，右心導管檢查測肺動脈平均壓≥25 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)［1］;(2)接受同步檢測，即經(jīng)胸超聲檢查和右心導管檢查。排除標準:(1)拒絕接受壓力、容積同步檢測的患者。(2)壓力圖像不清晰、干擾較大和(或)心臟超聲圖像不清晰的患者。(3)妊娠。(4)無法仰臥接受手術的患者。

1.2 研究方法

術前按照《2015 年先天性心臟病相關性肺動脈高壓診治中國專家共識》［9］完成基線資料檢查。行標準左、右心導管術，包括左、右心臟及肺動脈各部位分別抽血、測定壓力，使用球囊導管進入肺小動脈楔入測壓，每例患者均行球囊楔入后雙側肺小動脈造影［10］。端孔導管檢測右心室壓力時，選擇端孔導管頭端游離在心室腔內側，監(jiān)護示無早搏出現(xiàn)即可，固定端孔導管，連續(xù)記錄右心室壓力圖形。稍升起“C”型臂機頭，超聲科醫(yī)師在患者胸前置入超聲探頭檢測，選擇適當?shù)慕嵌裙蠢沼倚氖胰莘e(按照常規(guī)左心室測量心室容積的方式)，心臟超聲圖像顯示右心室容積為“LV Vol”，單位(ml)。選擇心電監(jiān)護儀連續(xù)測量的3 個心動周期壓力圖形，在同步心臟超聲截取3 個心動周期容積，最后選取一個共同無干擾的心動周期制作圖形。

提出假設的理論基礎:假設PAH 患者右心室壓力容積環(huán)存在等容收縮期和等容舒張期，在此假設的基礎上，其機制如圖1 和圖2。本研究中取A、B、C、D、E 5 個點形成壓力容積環(huán)，各點的意義及對應心電圖見表1 和圖3，對應的心臟超聲圖見圖4。

圖1 在同一心動周期壓力和容積相對的位置

圖2 壓力容積環(huán)各點的意義

圖3 心電圖定標壓力圖形

表1 心電圖及對應時限和代表字母

2 結果

2.1 基線資料情況

本研究患者的基線資料及血流動力學資料如表2。

圖4 心電圖定標2D 心臟超聲的容積圖形

2.2 心電圖標記的不同期限壓力、容積參數(shù)

患者不同期限壓力、容積參數(shù)見表3。按照心電圖定位，選擇同一心電圖下的A、B、C、D、E 5 點壓力圖形和容積圖形。壓力容積圖形如圖5 和圖6。圖形不規(guī)則，相互間無相似性，制作失敗。

3 討論

PAH 的預后很大程度上取決于右心室功能。心室壓力容積環(huán)是目前最可靠的衡量心室功能的指標［4-8］。心室收縮末期彈性(EES)即收縮末期壓力容積關系(ESPVR)的斜率，是衡量心臟收縮力的金指 標［11］。Maughan 等［12］在 1979 年 首 次 公 布Pressure-Volume loop(P-V loop)測定犬右心室功能的研究，精確的心功能判斷一舉奠定了P-V loop 在判斷右心室功能的測量地位。隨后動物和人體研究不斷增多，其顯示不同負荷下的瞬時壓力和容積曲線，心室收縮末期壓力-容積關系大致呈線性，斜率為心室的回彈力，回彈力相對于負荷的獨立性被認為是最可靠的收縮性指標［13-15］。但時至今日這一“金指標”技術并未成為臨床常規(guī)檢查項目，制約這項技術發(fā)展的原因在于壓力、容積環(huán)中的壓力和容積測定難以標準化，以及難以同步測量壓力、容積兩項指標［16-17］。

表2 患者基線資料及血流動力學資料

表3 患者不同期限壓力(mmHg)、容積(ml)參數(shù)

圖5 壓力容積原始數(shù)據(jù)圖像

圖6 壓力容積重建圖像

目前，本項研究是國內第一個關于人體右心室壓力容積環(huán)的研究。本項課題同時使用了包括48 h內CT 測量容積兩個點、核磁共振成像測量容積曲線、心室造影估算容積、心肌核素灌注及3D 超聲測量容積曲線等手段(研究仍在進行)。雖然理論上2D 超聲測量容積對上述檢查誤差最大，但優(yōu)點是2D 超聲是唯一能夠同步心導管檢測的指標，是真正意義上的同步測量心室壓力和容積。

本研究最終制作圖像與國外的右心室壓力容積環(huán)研究的圖形完全不同。Htay 等［18］使用放射性核素血管造影(RNA)和右心導管制作了31 例各類原因心力衰竭及胸痛患者的右心室P-V loop，圖像大部分為不規(guī)則四邊形或斜底梯形。Maughan 等［12］觀察犬右心室P-V loop 的圖形和人類左心室P-V loop 的規(guī)則四邊形幾乎完全相同。Redington 等［19］研究10 例成人患者和12 只犬的右心室P-V loop，使用方式為先右心室造影并在X 線下測量面積大小，估算容積，制造犬右心室容積模具，取相關性計算，最后制作人和犬的P-V loop，其結果大體上呈三角形。McCabe 等［20］制作了一組血栓栓塞性PAH患者右心室P-V loop，結果圖形包括不規(guī)則三角形、不規(guī)則正方形、不規(guī)則梯形三種，均與本研究所作出的完全不規(guī)則圖形不同。本研究制作的圖形完全不規(guī)則，四個圖形本身也無相似性，因此認為制作失敗?？紤]失敗原因最主要有三點:(1)理論上的瑕疵。本研究理論是假設右心室壓力容積環(huán)形態(tài)類似于左心室形態(tài)，比如這個環(huán)同左心室一樣存在等容收縮期和等容舒張期而可能建立出四邊或五邊形，但實際上可能右心室并不存在等容收縮或舒張一說。Redington 等［19］就構建出三角形的P-V loop。(2)容積測量誤差過大。右心室的形態(tài)不規(guī)則，與相對呈圓柱形的左心室相比，用2D 超聲模擬左心室計算體積誤差過大。另外，超聲在觀察右心室時有一些“死角”，無法觀察到也無法計算。(3)壓力值取點不準確。本研究壓力和容積值取點是依靠心電圖定標，從心電圖對應的壓力值截取參數(shù)，準確度太低。在研究后期做了改進，使用雙道壓力或三道壓力，如圖1 灰色壓力曲線和黑色壓力曲線重疊部分(同時測量肺動脈、右心室、右心房三道壓力重疊，已申請專利)，這樣選取坐標精準度得到提高，可以完全取代心電圖來定標壓力點。即使按照此方式來改善壓力定標，也無法解決另外的技術瑕疵。

本研究是一個失敗的研究，意義有限，但檢索PubMed 近20 年文獻未發(fā)現(xiàn)以同樣方式研究右心室壓力容積環(huán)的研究。因此，這是第一個使用2D 超聲和導管同步測量P-V loop 的研究，可以為相關研究提供一定借鑒。

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