心脏影像技术在评价左心房及左心耳功能中的应用

朱蔚 饶莉 综述

(四川大学华西医院心内科,四川 成都 610041)



心脏影像技术在评价左心房及左心耳功能中的应用

朱蔚 饶莉 综述

(四川大学华西医院心内科,四川 成都 610041)

Application of Various Cardiac Imaging Techniques to Assess

近年来，随着对心脏功能研究的不断深入，有关左心房及左心耳(left atrial appendage,LAA)功能的研究也越来越受关注。左心房具有调节左心室充盈、维持每搏输出量的作用。有研究发现左心房的大小及功能改变与心房颤动、脑卒中及猝死等心脑血管事件密切相关[1-3]。而LAA有主动收缩舒张和分泌的功能，对于调节左心房压力和容积起着重要的作用。经胸及经食管超声心动图(transesophageal echocardiography,TEE)在描述左心房及LAA形态大小以及评估其功能方面有着不可或缺的优势。随着心脏影像学技术的发展，心脏计算机断层扫描和心脏磁共振成像(cardiac magnetic resonance imaging,CMR)等技术在评价左心房和LAA功能方面也占有重要的一席之地。不同影像技术的应用及其优势对于临床准确地评估心脏功能、判定疾病的严重程度、指导临床治疗及预后判断有重要意义。

1 左心房及LAA的生理功能

窦性心律时，左心房主要有储存、管道和助力泵作用。在左心室收缩期，二尖瓣关闭，来自肺静脉的回心血储存于左心房，左心房起到了储存器的功能。左心室舒张早期，二尖瓣开放，左心室主动充盈，血液自左心房到左心室，左心房发挥的是管道功能。舒张晚期，心房主动收缩，增加左心室充盈量，发挥了助力泵的功能。

LAA内有丰富且粗大的梳状肌，较之心房肌组织有更强的主动收缩能力，在左心房压力和容量发生变化时，LAA可通过主动收缩来参与调节左心房血流动力学的改变。LAA兼具分泌功能，心钠肽能利尿排钠，是调节水钠代谢的重要激素，主要由左心房分泌，而其中LAA内心钠肽浓度是其余左心房结构的40倍，约占机体总量的30%[4]。

2 病理状态下左心房和LAA的改变

多种心血管疾病都可引起左心房和LAA形态结构的改变和重构，如心房颤动、二尖瓣狭窄、高血压、肥厚型心肌病、充血性心力衰竭等，各种原因导致左房内血流淤滞，压力增高，为缓解增高的左房压，左房和LAA可出现代偿性扩张。心房泵血功能下降，导致心排血量降低，心功能改变。心房结构重构主要表现在心房肌细胞超微结构的改变，包括心房肌细胞退行性变、线粒体堆积、糖原颗粒替代肌原纤维等，心房肌间质纤维增生，心房增大。LAA舒缩功能降低，排空减少，加之LAA盲端的结构特点及其内部丰富的梳状肌，血流易在此出现淤滞，形成血栓[5]。TEE发现，心房颤动患者中约90%的左心房血栓发生在LAA内[6]。

3 左房和LAA的大小及容积的测量

3.1 左房的测量

左心房大小通常可反映左心室的充盈压。当心室压力和容量负荷增加时，为维持足够的左室充盈量，左房压升高，导致左心房扩大，这种改变既是左室充盈压异常的表现[7]，也是心肌重塑的反映[8]。研究表明与左房直径、面积相比，二维、三维方法测的左房容积更准确，重复性更好，与心血管事件的相关性更高[8-10]。采用圆盘叠加模型的方法(Simpson法)计算互交短轴和长轴(D1和D2)的截面积，然后加入高度(h)通过下列公式可计算出左房的容积，LAV=π/4(h)Σ(D1)(D2)[11]，测量指标包括左室收缩末期左房最大容积(LAVmax)、舒张末期左房最小容积(LAVmin)和左房收缩前容积(LAVp)；延伸指标包括左房被动射血分数(LAPEF)=(LAVmax-LAVp)/LAVmax和左房主动射血分数(LAAEF)=(LAVp-LAVmin)/LAVp，这两个指标分别反映了左房的管道功能和助力泵功能，左房的储存功能则体现在左房收缩前容积的大小。经标准化体表面积(body surface area,BSA)校正后，计算得到左房容积指数，可消除不同体型个体差异对左房容积的影响。

超声心动图因其无创简便易行的优点在临床广泛应用。二维超声心动图可动态测量心动周期不同时相左房的容积，是目前临床工作中评价左房功能的主要方法；但左房形态不规则，利用几何模型进行容积计算存在局限性，二维超声心动图的测值通常较CT或CMR的测值小[12-13]。实时三维超声心动图(RT-3DE)无需左房的几何学假设，可实时采集多个心动周期全容积图像获取三维数据，同步显示立体影像。RT-3DE与CT和CMR的测值相关性高，以CMR的测值为参照，RT-3DE对左房容积的测量较二维超声心动图更准确，在预测心血管不良事件发生率时价值更高[14]。

多排螺旋CT(multi-detector CT，MDCT)可对器官容积进行扫描，采集各向同性信息数据，根据需要进行重建，形成轴位、冠状位、矢状位及任意角度的图像。温兆赢等[15]的研究显示，MDCT与CMR测得的左心房和LAA的容积和功能指标具有较好的相关性和一致性。与CMR相比，MDCT有高估左房和LAA最大、最小容积的趋势，而对左房和LAA射血分数则有低估的趋势。这与测量选择时相有关，还与不同影像设备的时间分辨率高低有关。毕涛等[16]对比研究了MDCT、RT-3DE和磁共振成像(MRI)三种方法对左房容积和功能的评价，显示三种方法的测量结果一致性较好，操作者间的一致性MDCT优于MRI，MRI优于RT-3DE。

CMR被认为是测量心房、心室容积和功能的金标准[17]。采用真实稳态自由进动(steady state free precession, SSFP)电影序列，应用回顾性心电门控扫描，应用专业心功能分析软件，可计算出LAVmax、LAVmin、LAVp、LAPEF和LAAEF，并根据BSA进行校正。Habibi等[18]对多种族动脉硬化临床数据的研究显示，LAVmax是预测心血管疾病风险的独立危险因素，LAVmin可能是重要的预后评价指标。

3.2 LAA的测量

经胸超声心动图(transthoracic echocardiography,TTE)在胸骨旁大动脉短轴观察LAA，常因声窗和心耳解剖结构特殊性的限制，仅被视为TEE的补充。TEE可从不同角度近距离观察LAA的形态结构，很容易发现左房和LAA有无自发显影现象(spontaneous echo contrast，SEC)及血栓形成，是心房颤动患者射频消融术前的常规检查，比心腔内超声更具直观性[19]。TEE还可进行LAA大小和容积的测量，包括LAA的开口径、深度、面积、LAA最大容积、最小容积，并可计算LAA面积变化率和排空分数。李爱莉等[20]的研究显示，与常规二维面积法相比，RT-3D TEE测定LAA排空分数更准确。在经皮LAA封堵术前，常需高质量的LAA图像以准确地测量LAA口的大小和面积，RT-3D TEE有很好的适用性；但有研究[21]发现CT与TEE对LAA的测量结果并不完全相同，单用CT或联合TEE测量可获得更准确的数据。

4 左心房和LAA的血流动力学指标

对于左心房和LAA血流动力学指标的评估，超声心动图有着其他影像技术不能替代的优势。通过脉冲多普勒测量二尖瓣及肺静脉血流频谱可评价左心房功能，TEE测量LAA频谱则可评价LAA功能。

4.1 二尖瓣口血流频谱

取心尖四腔心切面或左心两腔心切面，将脉冲取样容积放在二尖瓣口，可得到二尖瓣前向血流频谱，正常二尖瓣前向血流频谱是正向双峰，由舒张早期出现的E峰和舒张晚期的A峰组成。在左室快速充盈期，E峰代表的是左房输送肺静脉血流进入左室的管道功能。A峰是由舒张晚期左心房壁肌肉主动收缩产生，反映的是左心房助力泵功能。A峰的降低是左心房收缩功能减低的简单直观的表现；但二尖瓣前向血流频谱容易受取样容积、左房前后负荷、心率等因素的影响。

4.2 肺静脉血流频谱

取心尖四腔心切面，将取样容积放在右肺静脉口得到肺静脉血流频谱。正常肺静脉血流频谱有三个波：收缩期S波、舒张期D波、心房血流逆向A波。收缩期肺静脉血流汇入左房，S峰反映的是左房的充盈储存能力，舒张期的D波反映的是左房管道功能。正常情况下肺静脉血流S峰较高，大于D峰。而心房血流逆向A波则与心房主动收缩有关。

有研究[22]显示，心房颤动时二尖瓣前向血流频谱A峰消失呈单峰，肺静脉血流频谱心房逆向A波亦消失，左房扩大，舒张早期房室压差增高，E峰升高，而左房压力增高，收缩期肺静脉S峰减低。提示心房颤动时助力泵和储存功能均受损。

4.3 LAA血流频谱

LAA血流频谱主要通过TEE获得，将取样容积放在LAA开口内1 cm处得到LAA血流频谱。窦性心律时，正常LAA血流频谱有4个波[23]：舒张早期e波，与二尖瓣舒张早期E峰相对应，是源于舒张期左室充盈、左房血迅速排空对心耳血流产生抽吸作用，同时充盈的左室对LAA中下部产生压力，造成心耳的被动排空；舒张晚期a波，是LAA频谱中最大的排空波，由LAA主动收缩产生，是LAA收缩功能最直接的指标；LAA血流频谱还包括收缩早期心耳充盈波和收缩期的震荡波。a波速度的减低反映了LAA收缩功能的下降，可导致血流淤滞，容易形成血栓。有研究发现，LAA血流排空速度是SEC最显著相关的参数，血流速度的下降与SEC的严重程度显著相关[24]。Zabalqoitia等[25]对786例服用阿司匹林的心房颤动患者的研究发现，TEE测得的LAA排空速度(≤20 cm/s)与栓塞风险独立相关，而且合并高血压病史的心房颤动患者更容易发生LAA排空速度的减低和血栓形成。

5 左心房和LAA的应变与应变率

心肌应变是指心肌发生形变的能力，应变率指的是心肌发生形变的速度。心肌的形变能力可反映心肌的功能状态，衡量心肌病变的程度。心房肌分为深浅两层，浅层横向走行，深层又分纵行和环行心肌，这决定了心房肌的运动可产生径向、纵向和圆周方向的应变 。

斑点追踪成像技术(speckle tracking imaging,STI)是一种超声定量分析技术，可自动追踪感兴趣区心肌的运动，通过对比上一帧图像中的位置，计算出各节段心肌的变形，得到多方向的运动参数，为研究左心房整体和局部心肌功能提供了新的方法。Vianna-Pinton等[26]的研究通过实验证明二维STI可有效评价左房整体和局部心肌的功能。在应变率曲线上，收缩期左房峰值应变率SRs为正相，反映储存功能；舒张早期左房峰值应变率(SRe)为负相，反映管道功能；舒张晚期左房峰值应变率(SRa)为负相，反映助力泵功能[27]。三维STI(3D-STI)是通过三维容积成像来分析心肌各个方向上运动的技术，能更精准地追踪心肌斑点回声信号，避免斑点丢失。张瑞芳等[28]研究表明3D-STI可定量评价心房颤动患者左房收缩功能和同步性变化。Hara等[29]的研究证实在窦性心律人群的应变和应变率曲线上，LAA随时相变化的波形与左房类似，其应变与应变率的峰值较左房高。

CMR的心肌特征性追踪技术(CMR myocardial feature tracking,CMR-FT)是一种定量评价心肌运动的新技术。采用SSFP电影序列扫描，在两腔和四腔心切面，于心房收缩后心房最小容积时标记出左心房心内膜，进行组织追踪，可得到不同时相左心房容积；计算左心房应力，可得到左心房应力和应变率的曲线图。Kowallick等[30]应用CMR-FT技术分析肥厚型心肌病和射血分数正常的心力衰竭患者后发现，反映左房储存、通道和助力泵功能的SRs、SRe、SRa均较正常对照减低。Habibi等[31]发现在对心房颤动患者左心房功能的研究中，CMR-FT可提供左房肌纤维化的生理学信息。Imai等[32]对多种族动脉硬化的研究发现，亚临床心肌纤维化瘢痕组左心房最大应力和应变率峰值较对照组减低，相对于左房容积指标，左房应力和应变率能早期发现心肌瘢痕。

6 结论

目前应用于评价左心房和LAA功能的影像学检查主要有超声心动图(包括TTE和TEE)、CT和CMR。不同方法各有长短，超声心动图简便易行、无辐射，可动态观察心脏的结构和功能状况，并可用于术中的动态监测；但TEE属半有创检查，检查结果依赖于检查者的操作经验，不同操作者间可出现测量上的误差。CT软、硬件的不断更新，尤其是多层螺旋CT的问世，其空间、时间分辨率得到提高，在心脏方面的应用也越来越广泛；但仍然存在电离辐射、造影剂的影响，不能实时观察心脏血流动力学变化等局限性。CMR有高空间和时间分辨率，对软组织辨识度好、无辐射，能对心房壁损伤进行评估；但价格昂贵，检查时间长，对某些材料不兼容。合理地选择影像学检查方法，对左房和LAA形态及功能进行准确全面的评估，于临床医生对心脏疾病的预防、诊断、治疗和随访有重要意义。

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Function of Left Atrial and Left Atrial Appendage

ZHU Wei,RAO Li

(DepartmentofCardiology,WestChinaHospital,SichuanUniversity,Chengdu610041,Sichuan,China)

朱蔚(1973—)，主治医生，硕士，主要从事心脏超声诊断及心功能研究。Email:976197752@qq.com

饶莉(1963—),教授，博士，主要从事扩张型心肌病基础与临床、心脏功能超声评价等研究。Email:lrlz1989@163.com

2016-08-31