目前,超声作为无创性心功能检查已取得巨大进展,在病理状态下,心功能改变对于判断患者的病情、选择治疗方案、评价疗效及预后均具有重要作用。
目前,临床心功能检查中,主要包括M型超声心动图、二维超声心动图,三维超声心动图也在发展之中。
1.左室射血分数:是临床上最常用、最重要的左心室收缩功能指标。
左室每搏量=舒张末期左室容积-收缩末期左室容积,正常范围为60~120ml。
左室射血分数(LVEF%)=左室每搏量/左室舒末容积×100%,正常范围为55%~70%。
心排出量=每搏量×心率,正常范围为3.5~8.0L/min。
心脏指数=心排出量/体表面积,正常范围为40±7ml/m 2 。
2.M型法:M型法适用于无节段性室壁运动异常的患者。在标准的胸骨旁左室长轴切面、二尖瓣腱索水平,取样线垂直于室间隔和左心室后壁,测量左心室舒张末期内径(EDD)和左室收缩末期内径(ESD)。按照Reich法计算左心室舒张末期容积(EDV)左室收缩末期容积(ESV)每搏量(SV)射血分数(EF)及缩短分数(FS)。
每搏量(SV)=左室舒张末期容积(EDV)-左室收缩末期容积(ESV)
射血分数(EF)=每搏量(SV)/左室舒张末期容积(EDV)×100%
缩短分数(FS)=[左室舒张末期内径(EDD)-左室收缩末期内径(ESD)]/左室舒张末期内径(EDD)×100%
3.二维超声心动图:单平面测定法,采用心尖四腔心、心尖两腔心或心尖左心长轴等清晰显示左心室图像的断面,分别获取收缩末期和舒张末期左心室标准图像,分别描绘心内膜回声轨迹,测定其面积和长轴内径,计算出EDV和ESV值,进一步计算出SV和EF值。
左心室容积(ml)=0.85×左心室图像面积 2 /左心室长轴内径
4.二维Simpson法:本法适用于伴有室壁节段运动异常的冠心病患者。超声测定时,一般选用左心室短轴断面,采用二维超声左心室二尖瓣水平和乳头肌水平短轴断面,将左心室分为各占1/3的三段,基底部呈圆柱体,中部呈截头圆锥体,心尖部呈圆锥体。分别测定左心室长轴内径、二尖瓣水平短轴断面面积和乳头肌水平短轴断面面积,计算各几何体容积,三个几何体容积之和为左心室容积。
5.三维超声心动图法:二维超声不能全面显示左心室、具有计算误差等局限性,三维超声心动图法测定左心室功能比较准确,但需要特殊的计算机和软件条件。
血流动力学指标的参考值如下。
舒张末期容积(EDV),正常值为126±29ml。
收缩末期容积(ESV),正常值为49±19ml。
每搏量(SV),正常值为50~90ml。
射血分数(EF),正常值为50%~80%。
随着超声新技术的不断发展,超声心动图技术已逐渐代替有创的心导管检查,成为心脏舒张功能检测的主要手段。现将常用的评价方法介绍如下。
二尖瓣多普勒血流频谱是最简便、最常用的左心室舒张功能检测方法。将脉冲多普勒取样容积放置于二尖瓣瓣尖处,并注意取样线与左心房至左心室的充盈血流方向保持平行,同时要注意取样容积位置的高低、取样容积大小及取样角度的偏斜均会对检测的正确性产生影响。
取样位置偏低(偏向心尖方向)可导致频谱渐增宽;取样位置过高(偏向心房方向)可导致峰值流速减低,且E峰较A峰更明显,有可能出现假阳性。取样容积过大(>2mm),信噪比降低,可能导致频谱模糊,影响测量精确度。取样角度偏斜,取样线不能与血流方向保持平行,可能导致频谱形态特征改变,时间参数测量出现误差,如E峰减速时间缩短。
对于判断左心室舒张功能的数值,目前得到公认的主要有E/A比值(舒张早期充盈速度/舒张晚期充盈速度)和DT值(deceleration time,即舒张早期E峰减速时间)。左心室舒张功能正常时,舒张早期充盈量(E峰)占总充盈量的60%~70%,E/A>1,DT=150~250ms。当舒张早期松弛性受损,左心室压力下降缓慢并充盈量减少,舒张晚期充盈量相对增加,导致E/A<1和DT延长。据相关报道,87%的老年人存在E/A<1,可以发生在各种可能影响心室舒张功能病变的基础上,但更多的是与老年人自然生理功能减退有关,因此年龄是舒张性心力衰竭病因中的一个重要的独立因素。反之,如果是高龄患者,特别是有可能影响心脏舒张功能病变的老年人未见舒张功能减低的表现,则需警惕是否为伪性正常。当舒张功能受损进一步加重,即出现了左心室顺应性降低和左心室舒张末压增高,同时左心房压力相应增高,由于舒张早期的左心室压力变化不大,导致左心房与左心室之间压差加大,上述压力关系的变化对E/A比值和DT的作用恰恰与单纯舒张早期松弛性受损的作用相反,使E/A比值和DT由异常又恢复到“正常”范围,此时称为伪性正常。如果左心室舒张功能明显减低,主要是舒张晚期左心室顺应性严重受损,导致舒张中晚期压力明显增高和左心房压力代偿性增高,上述改变的结果是舒张早期左心房与左心室间压差加大,充盈速度增加但又随之迅速达到零平衡,表现为舒张早期E峰高尖、舒张晚期A峰低矮甚至消失、E/A>2和DT<120ms,这种表现称为限制性充盈异常。心率也是影响左心室舒张功能诊断的重要因素,当心率>90次/分时有可能出现假性异常改变,当心率更快时,E峰和A峰甚至融合而难以辨认,可以通过一些简易增加迷走神经张力的方法减慢心率来帮助诊断。常用各数据的参考值如下。
E峰最大流速:平均75cm/s。
A峰最大流速:平均40cm/s。
E/A:1.26±0.32,在1~1.5之间。
将连续多普勒取样线放置于二尖瓣口与左心室流出道之间,可同时得到左心室流入道与流出道的血流频谱,可测量主动脉频谱终点与二尖瓣E波起始点之间的时间间期,正常范围为70~110ms。理论上,IVRT延长仅出现在左心室舒张早期松弛功能受损状态下,如左心室收缩功能正常的心室肥厚、高血压、冠心病患者IVRT延长,当左心室收缩功能受损、左心室顺应性明显下降时,IVRT缩短,特别当左心室舒末压升高到30mmHg时,IVRT可能接近于零。IVRT表示舒张早期心肌舒张的速率,是反映舒张早期心肌松弛功能的一个综合指标,受到心室前负荷、心室后负荷、左心房压力、心室协调性和心率等多种因素影响,不能将其看做是单纯反映心肌内在松弛性的指标。目前认为,IVRT明显缩短是左心室充盈压升高的可靠信号,而IVRT延长意味着心室存在导致心肌松弛功能受损的病变,同时左心室充盈压力尚正常或接近正常。当IVRT>90ms时,提示主动脉松弛功能异常,当IVRT<70ms时,提示限制型充盈障碍。
肺静脉血流频谱受心脏负荷影响较小,并能侧重反映左心室充盈压的指标。记录心电图的同时,超声心动图四腔心切面用脉冲多普勒将取样容积放置于右上肺静脉开口内1cm处。正常肺静脉血流频谱,由收缩期S波、舒张早中期D波和心房收缩期的Ar波组成。通常,S峰大于D峰流速,Ar值小于20cm/s。S/D比值、Ar值峰值速度和Ad值(二尖瓣血流频谱A波持续时间),可反映左心室顺应性和左心室充盈压。S峰降低表示左心房后负荷增加(即左心室舒张末压增高),左心房压增高及左心室僵硬度增加。对肺静脉血流频谱评估时,要注意心率的影响。当心率增加时,由于舒张期相对缩短,可导致S波与D波融合以及S/D增加。在可疑二尖瓣血流频谱呈假阳性正常改变时,检测肺静脉血流频谱最有价值,两者综合分析,有利于对舒张功能受损进行分型。
组织多普勒成像是近年发展的超声多普勒技术,其原理是将高速低振幅运动的血流信号滤掉,保留低速高振幅的室壁运动信号。目前常用的方法主要是频谱模式,在TDI模式下,在心尖四腔心切面将取样容积放置于二尖瓣环(室间隔侧或左心室游离壁侧),其二尖瓣环的运动速度代表心肌纤维长轴方向的缩短和延长,其大小能反映左心室容量的变化。正常人舒张早期运动速度(E′)高于舒张晚期运动速度(A′),E′>8.5cm/s,A′>8cm/s。类似于二尖瓣血流频谱,随着年龄的增加E′/A′比值亦下降。E′是反映左心室松弛功能的指标,不依赖前负荷的影响,是评价左心室舒张功能敏感而特异的指标。二尖瓣环运动的E′与二尖瓣血流频谱E峰相比较,即E/E′,可以无创准确地评估左心室充盈压力(LVFP)。当左心室充盈压升高时,E峰流速增大,而E′峰流速减小,E/E′增大。有报道称,当E/E′>10时,判定PCWP>12mmHg敏感性及特异性均较高。二尖瓣血流频谱与TDI在四种情况下图像比较(正常、松弛性异常、伪性正常、限制性充盈)见表2-1。
表2-1 左室舒张功能分级
通常左心室舒张功能降低主要分为三级或四级,三级分类主要包括:舒张功能Ⅰ级,即主动松弛功能障碍,但左心室顺应性尚好的阶段;舒张功能Ⅱ级,即假性充盈“正常”,指二尖瓣血流频谱E/A正常,但左心室舒张末压>15mmHg,除主动松弛功能障碍外,左心室顺应性也开始降低,其较舒张功能较Ⅰ级严重,但通过二尖瓣血流频谱不能反映出来,应注意鉴别;舒张功能Ⅲ级,限制型舒张功能障碍,除主动松弛功能障碍外,左心室顺应性明显降低,这一级有的也会因是否可逆而分为第Ⅳ级。