超声心动图与左室舒张功能综述

综述 超声心动图与左室舒张功能 近几年来,左室(LV)舒张功能越来越受到重视，左室舒张功能异常成为临床心力衰竭研究的重要课题。 1984年Dougherty等[1]第一次将心衰归因于舒张功能失调，随后,Soufer等[2]肯定了这一发现,他们使用Doppler超声心动图和放射性核素检查评价心衰病人的心功能,其中有40%收缩功能未受损,报导了舒张功能异常的高发率。大量的研究表明,舒张功能异常可以独立地引起心功能衰竭,心衰症状也主要取决于舒张功能异常的程度。对该类患者的治疗中应用增强心肌收缩力的药物有害无益，因此,正确识别和评价LV舒张功能异常具有重要的临床意义。近年来,随着超声技术的不断发展,超声心动图在无创评价左室舒张功能这一方面发挥着其它检查诊断手段不可比拟的优势。本文就此综述如下。 一 左室舒张功能的生理学基础 心脏舒张功能是指心肌松弛性与顺应性。心肌松弛性（relaxation）是指正常左室收缩时,左室容积压缩过度,把心肌的弹性组织过度压紧(如弹簧之压紧)，舒张开始就像弹簧松开时产生的一种抽吸作用。与心肌细胞收缩过程相反，心肌细胞舒缓是靠肌浆网内的钙泵,把细胞质内钙泵回肌浆网;心肌细胞内钙浓度下降,心肌中肌丝蛋白与肌球蛋白断开接触,心肌舒缓，是逆细胞内外钙浓度梯度进行的一个主动耗能过程,心肌能量供应障碍时, 舒缓性很易受累，而且这种情况往往出现于收缩功能障碍之前。左室松弛性常用等容舒张的时间常数(Ｔ)表示，正常人为30～40ｍｓ,Ｔ越小,舒张越快、越完全。整个舒张所需时间大约为Ｔ的3倍,即90～120ｍｓ。心肌顺应性主要取决于心肌间质成份,即把心肌连接在一起的胶原弹力纤维等结构。左室顺应性是指左室内单位压力变化时的左室容积变化值,可用左室压力-容积曲线图来表示。左室LV舒张期指在主动脉瓣关闭至二尖瓣关闭的时间间期,可分为四个时相:1等容舒张期：主动脉瓣关闭至二尖瓣开放间期,LV心肌主动松弛使左房(LA)和LV之间最初产生压力梯度,但LV容量不变,与心肌弹性回缩和/或心肌的惯性相关。2快速充盈期：二尖瓣开放,血液注入LV,LV心肌继续松弛,压力和容积的变化反映心肌粘滞弹力和弹性回缩及LV被动顺应性之间的相互影响。同时,LA排空和LV充盈,房室间的压力梯度渐趋接近。3缓慢充盈期：舒张后期,房室压几乎相等,仅肺静脉血流回至LA，LV被动缓慢充盈，依赖于LV心肌的顺应性。4房缩期：LA收缩导致舒张末期压力改变,LV进一步充盈[3]。 以上表示心肌舒缓性与顺应性的参数都是通过心导管技术和左心室造影获取的，均属有创性检查。以下讨论应用无创性多普勒超声心动图检测左室舒张功能的方法。 二 多普勒超声心动图检测左室舒张功能 1 二尖瓣口多普勒血流频谱 应用脉冲多普勒超声技术可以非常容易地获取舒张期二尖瓣口的前向血流频谱,是目前判断左室舒张功能最常用的方法。 通常采用二尖瓣口舒张早期Ｅ波的峰值流速(Ｅ)和舒张晚期Ａ波的峰值流速(Ａ)、Ｅ/Ａ比值、Ｅ波减速时间(ＤＴ)和等容舒张时间(ＩＶＲＴ)来描述左室舒张期充盈的特征。Appleton[4]等通过研究血流动力学指标与多普勒血流之间的关系,提出了二尖瓣口血流三种模式以及随左室舒张功能障碍的进展而相应由一种血流模式向另一种血流模式转换。Cohen等人进一步总结了前人的研究工作,提出以二尖瓣口血流Ｅ/Ａ比率<1、1～2.0、>2.0作为舒张功能受损三种模式的区分标准。左室舒张早期功能不全时,由于心室肌主动舒缓延迟,左房左室间压差变小,Ｅ峰减小,而心房加强收缩以排出心房残余的血量,Ａ峰增高,Ｅ/Ａ<1。当病变进展到一定程度,左房压进一步升高,使得舒张早期房室间压力梯度升高,表现为频谱假性正常,Ｅ/Ａ>1。限制性充盈模式时,心室僵硬度明显增加,心室收缩功能也降低,左房压、左室舒张末压均增高,故在舒张早期房室间压力很快达到平衡,导致二尖瓣提前关闭,开放幅度亦受限,产生高尖而短暂的Ｅ峰,Ｅ/Ａ>2.0。对二尖瓣血流频谱评价LV整体舒张功能的损伤程度有了基本划分,同时也提出一个新问题,即对频谱形态正常,但有舒张功能异常的“假性正常”,必须寻找新的方法进行补充评价。 2 肺静脉多普勒血流频谱 在一个心动周期中肺静脉血流频谱由三个波峰构成。在收缩期,二尖瓣环向心尖方向运动,左房容积增大,左房内压力下降,产生了第一个发生在收缩期的正向波,即Ｓ波。在舒张早期,二尖瓣开放,左房内血液快速流入左室,肺静脉血流持续进入左房,产生第二个发生在舒张期的正向波,即Ｄ波。Ｓ波受到左室心肌收缩性、左房心肌松弛性和顺应性以及左房压力的影响。在正常成年人,肺静脉血流频谱的Ｓ波大于Ｄ波,即Ｓ/Ｄ>1。舒张期左房、左室和肺静脉之间是一个开放的通道,因此,Ｄ波形成的影响因素和二尖瓣血流频谱的Ｅ波是相同的。在心房收缩期,左房、左室和肺静脉之间仍然是开放的通道,左房内的血液大部分进入左室产生二尖瓣血流频谱的Ａ波,另一小部分进入肺静脉产生第三个负向波Ａｒ波[5]，Ａｒ波受左房收缩性、肺静脉床以及左房和左室顺应性的影响，在正常情况下,Ａｒ波流速低,持续时间短,其峰值流速一般不超过35ｃｍ/ｓ,持续时间远远小于二尖瓣Ａ波的持续时间。左室心肌松弛性减低时,Ｓ/Ｄ比值增加；随着左室充盈压升高,左房和左室顺应性减退,Ｓ波逐渐变钝,Ｄ波逐渐升高,Ｓ/Ｄ小于1,Ａｒ波流速增加,持续时间延长。如果左室顺应性显著减低,充盈压明显升高,Ｓ波还有可能出现倒置。这些变化特点可用于二尖瓣血流假性正常化充盈形式的鉴别。有研究发现肺静脉血流频谱Ａｒ波持续时间与二尖瓣血流频谱Ａ波持续时间的差值是估测左室舒张末压的最佳指标,该值大于30ｍｓ提示左室舒张末压升高,其特异性为100%[6]。 在这里需要特别指出二尖瓣血流、肺静脉血流只能反映血流动力学变化。许多研究表明左房顺应性、瓣膜的返流、左室收缩功能的减低、左室后负荷的增加均会改变血流频谱形态[7]。高峻[8]等人的研究表明左室舒张早期功能受损时肺静脉Ｓ/Ｄ与二尖瓣血流频谱Ｅ/Ａ的检出结果符合率仅为71.43%。所以对左室舒张功能的准确评价仅仅依靠这些传统指标是不够的。 3 组织多普勒成像(DTI)测定左室心肌的长轴运动速度 DTI是近年发展的超声多谱勒新技术，主要通过测定心肌的运动速度来评价心肌的舒张功能。其原理与Doppler显象相同,将高速、低频运动的血流信号滤掉,保留低速、高频的室壁运动信号,使之彩色显象,并可定量显示心室壁运动速度,其中二尖瓣环速度是代表心肌纤维沿长轴方向缩短和延长,其大小能反映LV容量的变化[9]。正常人舒张早期运动速度(Em)高于舒张晚期运动(Am )速度。Em与E峰及Em /Am 与E/A相关,随年龄增加, Em /Am比值下降[10]； 在评价LV舒张功能中,Sohn等人指出,LV松弛功能受损,Em与正常组对照有明显减低,而在二尖瓣血流频谱出现“假性正常”时, Em与Em /Am仍然显示松弛减低的图形, 认为Em是反应LV松弛功能的指标,不依赖前负荷的影响.是评价LV整体舒张功能敏感而特异的指标[11]。agueh等人[12]发现Ｅ/Ｅｍ比值与肺毛细血管楔压之间存在良好的相关性,可应用Ｅ/Ｅｍ比值来估测左室充盈压，Ｅ/Ｅｍ比值大于15提示左室充盈压较高,而Ｅ/Ｅｍ比值小于8则提示左室充盈压正常或较低。Ｅ/Ｅｍ比值不受左室收缩功能的影响,因此可用于收缩功能正常状态下的左室舒张功能的评估,还可以对心动过速导致的Ｅ、Ａ波融合和心房纤颤等状态下的心室舒张功能进行评估。Ｅｍ还可用于缩窄性心包炎和限制型心肌病的鉴别,在缩窄性心包炎的病人,如果病变未累及心肌,Ｅｍ大于8ｃｍ/ｓ,而在限制型心肌病的病人,心室舒张功能往往严重受损,Ｅｍ小于8ｃｍ/ｓ。在正常人,左室不同部位的Ｅｍ之间存在差异,从左室基底段、中间段至心尖段Ｅｍ逐渐减小,同一水平不同心肌节段的Ｅｍ也有差别,即后壁、侧壁和下壁较大,前间隔、后间隔和前壁较小。在冠心病病人,由于存在左室壁节段性运动异常,因此,应该取二尖瓣环的后间隔、侧壁、前壁、下壁、前间隔和后壁等六个部位Ｅｍ的平均值来评价左室的整体舒张功能。 4 彩色Ｍ型多普勒测定左室舒张早期的血流传播速度 应用彩色Ｍ型多普勒测定舒张早期左室内血流传播速度(Vp)是新近发展起来的一种评价左室舒张功能的技术方法。彩色Ｍ型多普勒超声心动图记录的是一整条扫描线上的血流在空间上和时间上的速度特征,它具有较高的时间和空间分辨力,可以记录左室腔内从二尖瓣口至心尖各个水平的血流的速度和时间信息, Vp是速度波传播的波速,等于任一波阵中各个速度波最大速度点连线即等速线的斜率[13]。随着年龄的增长,Vp逐渐减低,这可能反映了心肌本身的退行性变导致了左室松弛性下降[14]。在青少年, Vp一般大于55ｃｍ/ｓ;在成年人,Vp一般大于45ｃｍ/ｓ。研究表明Vp与τ之间存在良好的相关性[15],认为Vp主要取决于左室心肌的松弛速率。左室松弛性减低时,心室内压下降减慢,导致舒张早期血流传播速度减小,而在左室充盈假性正常化时,左房压升高,左室顺应性减低,舒张早期少量血液进入左室内,左室内压迅速升高,心室内血流传播速度减小,因此Vp无假性正常化现象,无论Ｅ/Ａ<1还是Ｅ/Ａ>1,Vp均明显低于正常人[16]。通常认为Vp小于45ｃｍ/ｓ表明左室舒张功能障碍。进一步的研究发现,Vp与Ｅ波峰值流速相结合可以对左室充盈压进行估测,即左房平均压(ｍｍＨｇ)=5.27(Ｅ/Ｖｐ)+4 6,并且Ｅ/Ｖｐ大于1.5提示肺毛细血管楔压升高[16]。 5 声学定量技术（acoustic quantification）AQ AQ又称心内膜自动边缘检测(automated border detection)ABD , 通过自动描绘心脏内膜和血液的边界,并实时显示曲线图,连机定量心脏每一个心动周期的面积值和面积变化分数、容积、射血分数等心功能指标[17]。在舒张功能检测中,Kimball等[18]认为峰值充盈率是非常敏感的指标,但受心率的影响。Chenbraum等人发现,AQ在LV面积-时间曲线中的常用指标较Doppler敏感,其中快速充盈期曲线下面积变化分数(即快速充盈期的面积变化与舒张期总面积变化的比例RFFAC)与心房收缩期曲线下面积变化分数(即心房收缩期面积变化占舒张期总面积变化的比例AFFAC)的比值更可靠,RFFAC/AFFAC<1时提示舒张功能受损,并提出当Doppler二尖瓣血流信号出现“假性正常”时,AQ曲线表现为房缩期充盈异常增加的图形.虽然在显著性室壁运动异常时,AQ也出现假阴性,但发生率为28%.Gorscan等人发现AQ的面积与容积呈直线相关,E/A与RFFAC/AFFAC具有相关性,认为AQ有助于判断松弛功能异常,特别是能够鉴别二尖瓣血流频谱“假性正常”[19]。LA大小和功能的重要性已得到临床的承认[20]，Wag-goner等在研究LA面积曲线中发现舒张早期面积变化(D)/房缩期面积变化(AC),与E/A密切相关[21]。Appleton等人认为LA排空分数(即LA收缩末面积-舒张末面积/舒张末面积)与肺静脉嵌压和LV舒张末压相关良好(r均为0.7)[22]。这些研究为LV舒张功能的评价又提供了新视野。但AQ作为一种新技术其局限性为增益依赖,测量的可重复性也有待进一步提高。 6 彩色室壁运动动态技术(colorkinesis) CK是根据ABD技术的原理,从整体散射数据中识别心内膜边界,并将心内膜运动的轨迹按照时间顺序彩色编码,实时展现在屏幕上。每帧图像用一种色彩来表示,并与前一帧色彩不同,即顺序显示了心脏收缩或舒张期开始到结束时心内膜运动的全过程。每一次顺序显示结束后,原来的色彩自动消失,以便进入下一个显示过程。其结果是获得对应于每一个心动周期的彩色显示,描绘特定周期内室壁运动的时间-运动轨迹。国外学者开始尝试定量彩色室壁运动技术(QCK)的临床应用研究,国内张运[23]等人已对这一技术的准确性进行了动物实验研究的检验,结果表明定量彩色室壁运动技术能够定量判断左室各节段的收缩和舒张功能。多普勒超声心动图为准确评价心脏的舒张功能、估测左室充盈压、评价预后、指导治疗提供了丰富的信息。随着声学定量技术及实时三维心动图技术的发展,心脏三维图像与AQ、CK等技术结合评价心脏收舒功能将会成为新的研究热点。 7舒张早期室内充盈减射 动物实验表明,舒张早期心内从心室基底部到心尖部存在负性压力梯度,Doppler测量正常人二尖瓣下1cm,2cm,3cm处的最大流速均接近瓣口血流速度(平射现象)。但在LV舒张功能异常时,由于LV舒缓和弹性回缩功能下降,引起心室内舒张充盈速度的递减(减射现象)。当出现二尖瓣“假性正常”频谱时,LV仍存在减射.因此,该指标有助于评价LV舒张功能[24]。 8 其它