超声心动图筛查肺动脉高压的方法及研究进展(完整版)

超声心动图筛查肺动脉高压的方法及研究进展（完整版）肺动脉高压(Pulmonary hypertension，PH)是一种持续进展的肺血管疾病，主要表现为肺血管阻力(Pulmonary vascular resistance，PVR)进行性升高，最终会导致右心衰竭、甚至死亡。

目前，PH血流动力学的诊断标准为：在海平面，静息状态下，右心导管(Right heart catheterization，RHC)检查测肺动脉平均压（Mean pulmonary artery pressure, mPAP）≥25mmHg。

但RHC是一种侵入性操作，即使在有经验的中心进行，也会导致一些不良事件(1.1%)和死亡率(0.055%)[1]。

许多研究已经证明超声心动图的测量结果与RHC高度相关[2]，且具有简便、快捷、实时、无创的优势，因此在2015年欧洲心脏病学会(European Society of Cardiology，ESC)和欧洲呼吸学会(European Respiratory Society，ERS)关于PH的指南中[3]，推荐超声心动图作为1C级、一线、非侵入性的方法用于可疑PH 患者的评估。

将超声心动图检查结果结合患者的临床特征进行分析，得到PH可能性大小的评估，从而确定是否有必要行RHC检查。

超声心动图能够从血流动力学、形态学和右心功能评估等多个角度细致、全面地评估PH，现已广泛应用于PH的临床诊断和疗效监测的过程中。

超声心动图通过对三尖瓣反流(Tricuspid regurgitation, TR)、肺动脉瓣反流(Pulmonary regurgitation, PR)和右心室流出道(Right ventricular outflow tract，RVOT)血流信号多普勒频谱的测量评估肺动脉压力。

此外，它还提供了可能提示肺动脉高压的解剖信息和功能信息，如肺动脉扩张、右心室肥厚、右心室扩张、右心室收缩功能障碍等。

本文将就超声心动图各项评估方法的优劣势及近年来取得的研究进展进行介绍。

一、超声心动图评估PH的血流动力学改变１．三尖瓣反流（Tricuspid Regurgitation ，TR）（１）TR峰值速度测定肺动脉收缩压（Pulmonary Artery Systolic Pressure,PASP）在无右心室流出道梗阻时，右心室收缩压等于PASP。

根据三尖瓣最大反流速度（TR Vmax）通过伯努利方程可以计算出右心房与右心室之间的压力梯度（TR-PG），加上估测的右心房压力（Right Atrium Pressure,RAP），即可得到估测的即PASP。

计算公式如下：PASP=4[TR Vmax]2+RAP，此方法与RHC测得的PASP相关性良好[4]。

但不能忽视的是亦有很大一部分患者的PASP被高估或者低估[5]。

表1 右心房压力的估测：注：Inferior Vena Cava，IVC，下腔静脉；RAP 右心房压力；1mmHg=0.133 kPa（２）TR频谱测定肺动脉平均压（Mean Pulmonary Artery Pressure，mPAP）PH的诊断标准采用的是RHC测定的mPAP,为此既往有许多学者[6-8]提出了利用TR估测的PASP来计算mPAP的经验性公式，如表2。

他们的研究同时也验证了肺循环中的PASP和mPAP有着密切的关系。

原因可能是与体循环相比，肺循环的顺应性和阻力的联系更加紧密。

由公式可知，对应mPAP为25 mmHg的PASP约为38 mmHg。

但同时亦要考虑道右室流出道梯度和潜在降低肺动脉压力的因素（镇静或麻醉状态）,所以超声估测PASP在40~45mmHg时可能才最好地对应mPAP为25mmHg[8]。

近年来许多研究[9-12]开始应用TR多普勒频谱的速度-时间积分（Velocity Time Integral，TVI）来估测mPAP。

通过包络勾画TR频谱的TVI，测得右房室的平均压力梯度(TR Pmean)，再加上的估算RAP，公式为：mPAP=TR Pmean+RAP。

超声心动图通过TR测定的mPAP与RHC测量的mPAP有满意的一致性和相关性[9, 12]。

Hellenkamp等人[11]发现与TR Vmax、TR估测的PASP和经验性公式相比，基于TR VTI 估计mPAP的算法与RHC测量的mPAP相关性更强，对PH的识别更加准确，mPAP可作为TR Vmax的一种替代方法，用于超声心动图评估PH 的可能性。

由于mPAP是通过勾画TR频谱推导出来的，它包含了时间与TR速度变化的信息，导致mPAP和RHC结果之间的差异减小。

表2 评估mPAP的部分经验性公式（３）TR Vmax2015年(ESC)/（ERS）PH诊断和治疗指南[3]中建议使用连续波多普勒测量的TR Vmax (不估计PASP或mPAP)作为主要变量用于超声心动图诊断PH的可能性，而不是使用更复杂的算法来估测肺动脉压，因为RAP 估计的不准确性和使用派生变量会放大测量误差，故建议以2.8 m/s为TR Vmax的截断阈值为来判断PH的可能性。

（４）影响TR估测PAP准确性的因素·TR的频谱质量，在Amsallem等人的研究[8]中将频谱质量分为了三个类型，其中有25%PH患者的频谱质量属于类型C，即质量较差、无法读取或仅能应用外推法估测TR Vmax，这也是造成PAP的高估或低估的主要原因。

在临床中，亦有许多PH患者的TR反流是少量或者微量的，这就更增加了测量TR频谱的难度，因此需要测量时使多普勒波束尽量平行于血流方向定位，争取得到最佳的反流频谱。

同时有研究[13]显示，与单个声窗测量结果比较，综合考虑5个成像声窗（胸骨旁长轴、胸骨旁短轴、改良心尖四腔心、心尖长轴观、剑下四腔心）的图像，诊断PH更加准确，敏感性为87%，特异性为91%，ROC曲线下面积可达0.89。

因此怀疑PH的病人必须进行多切面扫查，从不同的声窗、不同角度观察，提高评估准确性。

·TR的严重程度，Fei等人的研究结果[14]表明，TR的严重程度影响TR患者PASP估测的准确性。

由公式可知，PASP=TR-PG+RAP。

如简化的伯努利方程所示:TR-PG= 4(TR Vmax)2,TR Vmax反映TR-PG。

但在严重TR的较宽层流场中，简化的伯努利方程会忽略流体本身粘滞性引起的压强变化，因此不能准确评估TR-PG。

Hioka1的研究[15]结果表明，随着TR严重程度的加重，超声心动图会越来越高估TR-PG，尤其是在TR 反流颈宽度＞11mm时。

原因可能是在层流中包含反流时，由于压力恢复现象，简化伯努利方程计算的TR-PG会高估真实的右房室压力梯度[15, 16]。

亦有文献[2]提到严重的TR可导致右房室压均一，导致TR多普勒包络缩短，PASP容易被低估。

由此可见，TR反流程度对TR-PG的评估是如何产生影响的，产生何种结果都尚无定论，尚需更多针对性的研究来探讨。

而在没有三尖瓣反流时，并不排除PH的可能，必须仔细观察间接征象的存在。

因此，在观察TR程度时，要充分利用彩色多普勒技术，调节血流增益至最佳信噪比，速度范围应填充至少三分之二的频谱范围[17]，从而更好的显示反流程度，以利于PAP的准确估测。

·估测的RAP，虽然关于RAP的估测方法，指南已经给出了统一的标准，但许多研究[18, 19]均认为超声心动图高估RAP是导致PASP或mPAP高估的主要原因。

Fei等人[14]的研究显示在TR程度不同的情况下，RAP对PASP准确性的影响存在显著差异(P=0.008)。

反流量大可能会导致下腔静脉和肝静脉充血，这可能是由于直接的体积效应，而不是单纯的压力升高，影响超声心动图对RAP的真实估计。

但亦有研究[17]提到严重的三尖瓣关闭不全时，随着有效反流口面积的增加，压力梯度减小，可能会导致RAP的低估。

RAP的估测是通过观察测量IVC直径和吸气塌陷率等间接征象来判断的，而IVC的改变也受到下腔静脉顺应性、右心慢性重构过程、胸膜腔内压等因素的影响。

所以其他参数，如E/ E’，肝静脉收缩期反向血流、三尖瓣前向血流的呼吸变化率应进行评估，以便更准确地估计RAP[20]。

·经验性公式，Kasai等学者[21]验证了Chelma公式在慢性肺血栓栓塞性PH（CTEPH）患者中的应用，证明Chemla公式估测的mPAP是评估CTEPH患者肺动脉压力的可靠指标，且与RHC的结果具有良好的可比性，同时也提出了一个针对于CTEPH患者且优于Chelma方法的预测公式：mPAP=0.34 PASP+14.5 mmHg。

各种经验性公式层出不穷，但我们必须清楚各种公式的提出均是基于对各自研究中心样本的分析，而各个研究入组患者的数量、病例组成不同，导致经验性公式的应用具有其局限性，可能并不适用于普遍人群的应用。

未来可能需要更大样本量的前瞻性研究来验证、规范和统一经验性公式的运用。

基于我们对现有研究资料的初步分析，发现超声对PAP估测的准确性受到多种因素影响，因此有可能高估或者低估。

而RAP的估测亦可能出现如此情况，在此情况下二者相加会产生何种效果，还具有不确定性。

有研究结果表明[11]通过加入RAP计算的mPAP比单独测定TR Vmax识别PH的效果更好，与RHC结果的一致性更高。

当TR反流量很少的情况下，RAP的高估亦有可能在一定程度上补充对RASP的低估。

因此不能简单的说RAP会增加测量误差。

另外，关于应用mPAP来评价PH已被许多研究[9, 11]推荐，mPAP 是通过追踪勾画TR波形来测量的，这一平均梯度只考虑了收缩期的峰值压力，不包括舒张压。

虽然部分研究显示mPAP诊断PH的效果要优于PASP、TR Vmax[11]或者利用PAAT的经验公式[10]。

但不同研究得到的诊断阈值不同，比如Hioka等[15]研究中认为mPAP的最佳诊断阈值是24.9mmHg，Hellenkamp等[11]研究认为mPAP取25.95，诊断效能最高。

所以未来还需要更大样本量的研究来统一的超声筛查PH的诊断标准。

２．肺动脉瓣反流（Pulmonary Regurgitaion，PR）（１）PR舒张早期峰值速度（Vearly）测定肺动脉平均压（mPAP）舒张早期PR峰值梯度与PA平均压力相关。

使用连续波多普勒超声心动图测量PR的舒张早期峰值速度，以计算舒张早期PA-RV压力梯度，加上估测的RAP，即可得到估测的mPAP。

计算公式：mPAP=4(Vearly PR)2+RAP。

Hoika的研究[15]发现，利用PR舒张早期反流频谱测得的mPAP能够区分出RHC测量mPAP≥25 mmHg的PH患者，曲线下面积为0.93，敏感性100%，特异性87%。