关键词：超声心动图
（本文作者：昆明市第一人民医院 盖爱菊等）
近年来,随着对左房机械功能、电重构及其离子通道研究的不断深入,左心房的大小与功能逐渐被临床重视,有关左心房功能的研究日益受到关注。目前,人们已经认识到评价左房功能在预测心血管事件的危险性、病死率和预后方面有着重要的作用。左心房主要有3个功能:管道功能、储存器功能和助力泵功能。具体来讲: ①管道功能:即作为左心室充盈时的管道。左室舒张早、中期二尖瓣开放,左房充当管道,肺静脉回流至左房的血液由左房进入左室,同时起到肺静脉、左房与左室之间的压力传导作用。②助力泵功能:正常情况下,血液不断由肺静脉流入左房,其中约有70%在左室充盈期流入左室,左房心肌收缩时主动泵血到左室,增加舒张晚期左室的充盈。③储存器功能:左室收缩期,左房将肺静脉回流血液存储起来。二尖瓣关闭时左房松弛扩张,接纳从肺静脉回流的血液,为下一次心动周期存储血液和积聚能量,左房起到储备功能。左房管道、储血功能是左室舒张早期充盈的基础,而其泵功能则是实现左室主动充盈的关键。左心房收缩产生的左心室充盈量约占整个左室充盈量的15% ～25% ,并随着年龄和心率的增加而增加。左房的助力泵功能是对左室顺应性下降的患者早期心室充盈减少的一种代偿机制。因此,评价左房功能具有非常重要的意义。本文就超声心动图评价左心房功能的各种方法及其在临床中的应用价值予以综述。
1 二维超声心动图
二维超声为多声束扫描,可以显示心脏的解剖结构,动态测量心动周期中不同时相的左房及左室容积变化,计算左房的主动排空量和被动排空量,从容积角度反映左心房的收缩力。二维超声心动图是目前无创性评价左心房容积( left atriam volume,LAV)改变的首选方法。
1. 1 LAV 根据正常人左房压力、容积瞬时变化曲线,左房容积变化可分为4个阶段: ①始于二尖瓣关闭,血液由肺静脉流入左房,使其容积逐渐增大,房内压力逐渐上升,到本期末左房容积增至最大; ②始于二尖瓣开放,左房容积开始减小,同时房内压力逐渐下降,压力下降与容积减小近乎平行; ③左房容积相对恒定,压力迅速上升; ④为左房主动排空阶段,本期房内压力达到最高,容积逐渐减小,至本期末即为左房最小容积。左房压力－容积关系可准确反映左房做功及其血流动力学变化。经胸二维超声心动图在测量LAV时,通常是采用Simp son法。LAV 常用的计算公式为: LAV =(4π/3) ×(D1 /2) ×(D2 /2 ) ×(D3 /2) ,式中D1、D2、D3 分别为左心房上下径、左右径、前后径。于心电图T波终末处测量左心房的最大容积(LAVmax ) ,于P波顶点测量左心房的最小容积( LAVmin ) 。Kicher等用二维超声通过Simp son法计算左房容积,与电影CT测量左房容积比较,发现二者显著性相关( r =0. 98) ,二维超声测量值比电影CT低估了23%。在测量时,设法取左房内径的最大值,可减小计算容积的误差。
近些年来国内外许多学者认为,由左心房常规指标据体表面积标化得到的左心房构型新型指标,明显缩小了性别、身高和体质量因素的影响,且变异系数较小,稳定性较高。因此,体表面积标化的左房构型指标能够更准确地反映左房的大小,可望成为评估左房大小的理想指标。这些新型指标包括:左心房内径指数、左心房面积指数、左心房容积指数( left atriam volume index, LAV I) 。其计算方法为:左心房内径指数=左心房内径/体表面积( body surfacearea,BSA) ; LAV I =LAV /BSA。
经体表面积标化的LAV与左室舒张功能分级有较好的相关性, 以此诊断左室舒张功能不全。若LAV I≥28mL /m*2 ,敏感度91% ,特异度86%;若LAV I≥32 mL /m*2 ,敏感度100% ,特异度77%,对假性正常化的辨别能力,LAV I比LAV敏感。因此, LAV I可以作为检测左室舒张功能不全的理想无创指标。
1. 2 左心房每搏量( left atrial stroke volme, LASV)LASV = LAVmax - LAVmin。
1. 3 左心房射血分数( left atrial ejection force,LAEF) LAEF = (LAVmax - LAVmin ) /LAVmax ×100%。
1. 4 左心房射血力 是一个全面评价左房收缩功能的指标。法国学者Isaaz等依据牛顿第二运动定律:作用力等于物质质量与加速度的乘积,提出了用射血力方法来反映心脏的收缩功能,并证明其与射血分数高度相关。左心房射血力= 0. 5 ×ρ×MVA×( PVA) 2 ,式中ρ为血液密度,ρ = 1. 06 ( g/ cm*3 ) ;MVA为平均舒张期二尖瓣口面积,MVA = 1 /4 ×πD2 ( cm*2 ) ; PVA 为舒张晚期心房收缩时形成的A波峰值速度。Warren等利用这一方法研究心房颤动患者复律前后左房射血力变化,认为该指标可更为准确地评价左房的收缩功能,并且由于综合考虑了房缩期二尖瓣口面积,经二尖瓣口血流速度及血流加速度等因素,能够反映左心房在收缩期的射血质量,因而比单用左房血流速度来评价左房功能更为全面。
1. 5 左房容积变化值 左心房容积变化值( △LAV) = 0. 96 ×(LADAS - LADPS ) LAD为左心房内径( left atriam diameter) , LADAS、LADPS分别是心房收缩前和收缩后即刻的左房内径。
2 多普勒超声心动图
2. 1 二尖瓣血流频谱 用脉冲多普勒测量二尖瓣口舒张期血流频谱可以评价左心房的功能。二尖瓣血流频谱的特点在于对左心房压力的变化很敏感。将取样容积置于二尖瓣下,显示窄带双峰正向频谱。E峰:出现于心室舒张早期,左心室快速充盈形成。A峰:波幅较低,与左心房收缩加速血流有关。其峰速度在一定程度上可以代表左房泵功能。左室流入道血流频谱受呼吸的影响较小,但受取样容积的部位影响较大,取样容积从二尖瓣环移向二尖瓣尖时,E波逐渐升高,A波逐渐降低,反之则相反。左房射血力和左房充盈分数与A峰速度有关,但却较少受左室负荷和充盈压变化的影响,是较好的评价左心房收缩功能的指标。左房充盈分数=AVTI/TVTI ×100% ,式中,AVTI为二尖瓣A峰积分;TVTI为二尖瓣血流总积分( E和A峰积分) 。左房充盈分数代表左房收缩射血量在左室舒张期充盈量中所占的比重,其值越大表示左房收缩力越强。
2. 2 肺静脉血流频谱 肺静脉血流频谱与二尖瓣血流频谱一样,都是从血流动力学角度评价左房功能。它包括心室收缩期S波、舒张期D波及心房收缩时的逆向a波,呈窄带双峰或三峰波形。S波是由于心室收缩期心房舒张和二尖瓣环向心室侧运动共同使左房压力下降,肺静脉血流向左心房充盈所产生; D波是由于舒张早、中期二尖瓣开放,左心室舒张使左心房成为肺静脉与左心室之间的通道,左房压力进一步下降,肺静脉持续回流形成。S峰和D峰均为正向。窦性心律时,负向a波产生的机制为左心房收缩时,由于左心房与肺静脉之间无瓣膜,导致肺静脉血液短暂倒流形成,其在一定程度上反映心房的收缩功能。a峰为负向,多数正常人无此峰。左室收缩期左房发挥贮存功能,存储由肺静脉回流至左房的血液,因而S波可反映左房的舒张功能。S峰值流速的衰减意味着左心房后负荷增加(即左心室舒张末压增高) ,左房压增高,左室僵硬度增加。另外, S/D比值降低也与左房功能衰竭有关。杨建敏等利用经食管超声心动图研究心房颤动时左心耳结构和功能改变与肺静脉血流的关系。研究结果表明,心房颤动时肺静脉血流下降( S波和D波下降) ,心室收缩和舒张时左房舒张程度和左房压降低幅度减少。同时发现:心房颤动时S/D < 1 (窦性心律时S/D > 1) ,这些改变在血栓患者中尤为明显,因此可以通过检测肺静脉血流变化反映血栓的形成情况。左心房不仅是肺静脉血流的储存器,也是左心室血流的输送器。左心房流入血流(肺静脉血流)与流出血流(二尖瓣前向血流)密切相关,因此,将二者的多普勒血流频谱综合考虑更具有临床意义。
2. 3 左房压力2容积曲线 生理学研究表明,左房压力2容积关系是反映左房血液动力学状态最准确和具有代表性的指标。正常的左房压力-容积曲线包括2个环:A环与V环,近似于“∞”形, A环呈逆时针方向,代表左心房主动收缩功能; V环呈顺时针方向,代表左心房的储存及管道功能。
3 实时三维超声心动图
实时三维超声心动图是新近发展起来的一项技术,此技术通过提供心脏在心动周期中运动的立体影像,可以从不同角度、方位及水平观察运动中心脏结构的动态变化,显示在二维断面图像中无法观察到的结构改变及运动变化。因此,它不但可以实时快速地显示心脏三维空间结构、并且对心脏指标进行三维空间上的准确定量。
由于左心房形态在解剖上极不规则,传统方法利用几何模型对LAV进行计算在原理上即存在一定的局限性。李方等研究发现,二维超声心动图测得的左房容量与功能测值虽然与cine2MR I测值呈良好的相关性, 但二维超声心动图所测LAVmax、LAVmin、LAVbs及LASV测值明显低于cine-MR I相应测值,表明二维Simp son双平面法测量左房容量有一定的误差。而实时三维超声成像技术可不依赖于几何形状假设而直接获取LAV的整体形态,通过三维容积测量方法直接测量LAV 及其在心动周期中的变化。
理论上,左心耳射血分数是反映左心耳功能最重要的指标,以往报道的左心耳射血分数是由左心耳面积变化计算。李越等利用三维超声心动图测定正常人及二尖瓣病变患者左心耳容量及其收缩功能。结果显示,虽然根据左心耳容量测量算出的左心耳射血分数与根据左心耳面积测量算出的左心耳射血分数比较无统计学意义,但由左心耳容量测量算出的左心耳射血分数与左心耳血流量最大排空速度相关性较由左心耳面积测量算出的的左心耳射血分数与左心耳血流量最大排空速度的相关性高,而且在重复性检验中,根据左心耳容量测量算出的左心耳射血分数的变异性较根据左心耳面积测量算出的左心耳射血分数小。据此可以说用实时三维超声心动图测定左心耳的容量和收缩功能是可行的。用三维超声心动图测量左心耳容量和重建左心耳解剖结构存在潜在的临床应用价值。
4 经食管超声心动图
由于经胸超声心动图受心脏结构和气体的影响,在检测左心耳结构和功能中存在很大的局限性。而经食管超声心动图是经胸超声心动图的必要补充。经食管超声心动图探头频率高且位置贴近左房后壁,可避免胸廓和肺组织的干扰,能清晰显示左心房及左心耳,观察其内有无血栓回声及云雾状血流,评价左心耳功能。
左心耳是一个具有主动舒缩功能的器官。左心耳不仅具有独立于左房体部的功能,而且对缓解左房压力,保证左室充盈起着重要作用。左心耳内的血流速度与左心耳的舒缩功能密切相关,在一定程度上反映左心房的舒缩功能。以往研究表明,切除左心耳后左房顺应性下降,左房压很快上升。李维军等研究发现,心房颤动患者左心房扩大的同时左心耳也扩大者,左心耳的面积、容积均扩大。左心耳最大排空血流速度小于最大充盈速度。根据左心耳面积测定,计算出左心耳射血分数与左心耳峰值血流排空速度相关性良好( r = 0. 84) 。心房颤动患者左心耳射血分数明显减低。结果表明,经食管超声心动图评价左心耳功能较二维超声心动图更为准确。
左心耳血流频谱曲线也是评价左心耳功能的重要指标。应用经食管超声心动图检测左心耳血流频谱及功能是研究在体情况下左心耳血流动力学情况的最佳方法。Pollick等的研究显示,窦性心律者左心耳有典型的充盈及排空血流频谱,表现为不连续的双向波形曲线,它是由左心耳主动收缩及舒张产生的。在舒张晚期,左心耳收缩产生正向多普勒血流信号;在收缩早期,左心耳充盈产生负向多普勒血流信号,它是由左房收缩后,血流充盈入左心耳产生的。
5 声学定量技术
声学定量技术利用自动边缘检测原理,由计算机根据心肌组织与血液背向散射特性不同而自动识别和实时跟踪心内膜2血液边界,从而实时快速地显示心脏面积2时间曲线、容积-时间曲线及其微分曲线。声学定量技术能实时快速显示LAV 及其变化率,其测值与心导管测值有高度的一致性,声学定量技术为左心房功能的评价提供了无创性新方法。该方法的优势将补充多普勒超声心动图评价左室舒张的充盈并能鉴别二尖瓣假性正常化曲线。
在左心房声学定量技术的测量指标中,左心房存储容积与峰值充盈率是左心房储存器功能指标,其中左心房存储容积等于左心室收缩末期左心房容积与左心室舒张末期左心房容积之差,为左心房总排空容量,更具有代表性;左心房快速排空分数与峰值快速排空率是反映左心房管道功能指标,其中左心房快速排空分数等于左心房快速排空容积与左心房存储器容积之比,因此其反映左心房管道功能最具有代表性;左心房主动收缩排空分数、左心房主动收缩排空容积与峰值心房排空率为反映左心房助力泵功能指标,其中左心房主动收缩排空分数等于左心房主动收缩排空容积与左心房存储器容积之比,反映左心房的主动收缩功能。在某些病理情况下心房的收缩是维持心室容量的重要因素,是反映左心房助力泵功能的重要指标。
6 定量组织速度成像
定量组织速度成像是对组织多普勒成像技术的新发展,以超高采样频率为基础扩展了传统组织多普勒成像技术的所有功能,可以多点同步分析等容收缩期和等容舒张期短时间内的心肌运动信息,较传统DV I技术时间2速度分辨率更高,从而为超声医师提供了研究心肌运动速度时相的新方法。应用该技术评价二尖瓣环心房收缩期组织运动速度(A′) 。A′与左心室的回弹及左房的收缩有关,同时克服了左房顺应性、前负荷及肺静脉对左房容积的影响,在假性正常化、限制性充盈障碍、心率较快及二尖瓣返流的患者都有特征性表现,同时操作简便、精确性强,不需要人工计算,使左房功能的测定更加简便易得,精确性更强,是评价左房收缩功能有意义的指标。
吴长君等探讨超声定量组织速度成像技术对原发性高血压患者左心房收缩功能的评估价值。结果发现,伴随高血压病情的加重,左房室瓣环心房收缩期组织运动速度(A′) 、心房收缩期血流峰值速度(A) 、左房灌注分数、LAEF、LASV、左房射血力等指标在左室肥厚组与左室构型正常组及健康对照组间差异有显著性意义( P < 0. 01) 。A′与LAEF、LASV、左房射血力高度相关。认为定量组织速度成像技术可定量估测左心房收缩功能,是无创性评价高血压病左心房收缩功能的良好指标。
7 应变/应变率成像
应变(ε)是指心肌发生变形的能力。在假设心肌不可压缩的前提下,用拉格郎日公式表示为:ε =△L /L0 ( △L为长度的变化, L0为初始长度) 。应变率( SR)实质上是指心肌发生变形的速度,反映了心肌运动在声束方向上的速度梯度,公式表示为: SR =(Va-Vb) /d。其中Va与Vb分别为指定距离d 两端的即时速度, d也称为应变长度( SL)。应变/应变率成像是近年来新发展起来的反映心肌形变特性的超声新技术。采用应变/应变率检测心肌形变时,周围节段心肌的牵拉以及心脏本身运动的影响均可排除, 能够更准确地判定心肌的形变。
心房应变率曲线共有3个波: SSR为心房舒张时出现的正相波。此时心房的功能是储存从肺静脉回流的血液, 心房舒张, 心肌纤维延长形成正相波。ESR是心室舒张早期出现的负向波。此时心房充当肺静脉血液流入心室的管道,由于心房舒张期储存的血液进入了心室,心房内径减小,伸长的心肌纤维缩短,形成负向波。ASR 是心室舒张晚期出现的负向波。此时心房心室的压差消失,心房收缩增大心房内血液的压力,将心房内的血液泵入心室,心房肌收缩,心肌纤维缩短,形成负向波。
Inaba等研究用应变/应变率成像测定左心房功能的可行性。Donal等研究了急性心肌梗死的住院患者,认为利用心房应变评估左房功能不受左室功能的影响。Thomas等用多普勒超声心房应变率比较研究正常对照与慢性心房颤动成功心脏电复转后的心房功能以及慢性心房颤动患者心房功能是否降低问题。研究结果表明,心房应变率是一个描述慢性心房颤动电复转后心房功能下降及功能恢复的指标,并与组织成像所测的心房收缩速率(A′ve-locity)相关( r = 0. 63; P < 0. 001) 。
8 心腔内超声
导管采用相控阵探头技术,扫描方式包括二维灰阶、彩色多普勒、频谱多普勒、组织多普勒成像和速度向量成像,亦可进行心腔心肌的造影成像。心腔内超声心动图可以完成所有超声心动图的检查任务。最主要的优势还在于,可以获得许多经胸与经食管超声扫描无法获得的解剖结构,而且由于探头位于心腔内,可以获得高分辨率的图像。
心腔内超声因其在显示左心房、左心耳及肺静脉所具有的独特优势,可用于房间隔穿刺术及心律失常的经导管射频消融治疗等。使用心腔内超声监测射频消融术的优势在于:心腔内超声可清楚显示房间隔的卵圆窝和左右肺静脉,准确引导穿刺导管定位于房间隔中部,提高导管顶端定位的准确性;使导管与心内膜紧密接触,如果接触不良,能量输出过高,过多的热量传播到循环的血液中,易导致血栓形成;实时监测导管的位置,避免导管移位;观察消融的损伤范围,提高消融的成功率;及时准确地提供并发症的信息,并及时予以相应处理等。1998年, Hais-saguerre等发现,心房颤动的触发灶常常位于肺静脉内,在肺静脉内消融这些触发灶,可以使心房颤动不再发生,开始采用了肺静脉口内消融病灶治疗心房颤动的方法。Verma等于肺静脉隔离术后即刻测量左心耳血流排空速度和肺静脉血流波峰速度,发现术后6个月心房颤动复发者比未复发者以上数值低。
