超声心动图评价继发肺动脉高压慢性阻塞性肺疾病患者右心室功能的临床价值

刘丽莉 杨炳昂 张 洁 唐海霞 钟文津 景香香

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)是老年人常见的呼吸系统疾病，系全球常见病、多发病，为重大公共健康问题，严重危害人类健康，给家庭及社会带来沉重的经济负担和医疗负担。

随着世界人口老龄化的发展，COPD发病率及病死率逐年升高，其右心衰竭是COPD患者的致命因素，而COPD继发肺动脉高压(pulmonary arterial hypertension，PAH)(PAH-COPD)系右心衰竭的首要原因[1-3]。因此，及时准确地评价患者的右心功能，对临床具有重要的意义。为此，本研究探讨超声心动图在继发PAH-COPD患者右心室功能评价中的应用价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料

回顾性分析2013年12月至2016年12月海南省人民医院收治的80例住院COPD患者，将PAH患者纳入PAH组，无PAH纳入无PAH组，每组40例。PAH组患者中男性21例，女性19例；年龄58～80岁，平均年龄(69.8±5.1)岁。无PAH组患者中男性22例，女性18例；年龄58～78岁，平均年龄(70.1±4.8)岁。两组患者一般资料比较差异无统计学意义，具有可比性。

1.2 纳入与排除标准

(1)纳入标准:①符合中华医学会呼吸病学分会COPD治疗(2013年修订版)诊断标准[4]；②PAH诊断依据2009年欧洲心脏病学会及欧洲呼吸病学会指南推荐的超声心动图诊断方法:根据三尖瓣反流射流流速估测肺动脉收缩压＞36 mmHg[5]。

(2)排除标准:①患有肺肿瘤、肺结核、哮喘等其他肺部疾病；②患有冠心病、自身免疫系统疾病等。

1.3 仪器设备

iE33彩色多普勒超声心动图仪器(荷兰Philips公司)。

1.4 检查方法

采用Philips iE33彩色多普勒超声心动图仪器对患者进行超声检查，探头S5-1，探头频率1～5 MHz，软件为脱机版QLAB7.0软件。患者取左侧卧位或平卧位，连接胸前导联心电图。数据通过测量3个心动周期数据取平均值获得。

1.5 检测指标及数据采集分析

(1)一般参数测量。参照2010年美国超声心动图学会发表的《成人右心超声心动图评估指南》[6]。在右心室为主的四腔心切面测量获得右室心底舒张末横径(right ventricular end-diastolic basal diameter，RV-bDD)、右室中部舒张末横径(right ventricular enddiastolic middle diameter，RV-mDD)、右室收缩末期面积(right ventricular end-systolic area，RVESA)、右室舒张末期面积(right ventricular end-diastolic area，RVEDA)，计算获得右室面积变化分数(right ventricular fractional area change，RVFAC)，RVFAC=(RVEDA-RVESA)÷RVEDA×100%；M型超声心动图在平行于右室侧壁的三尖瓣环最佳运动方向测量获得三尖瓣环收缩期位移(tricuspid annular plane systolic excursion，TAPSE)(如图1所示)；剑突下切面测量右室游离壁舒张末期厚度(right ventricular end-diastolic free wall thickness，RVDT)；心底短轴切面测量主肺动脉内径(the main pulmonary artery diameter，MPA)。

图1 测量三尖瓣环收缩期位移TAPSE示图

(2)多普勒超声测量。计算获得三尖瓣口舒张期血流峰值速度E-tv与三尖瓣口舒张期血流峰值速度A-tv的比值(E/A-tv)；连续多普勒测量三尖瓣口收缩期反流峰值速度Vmax，通过简化柏努利方程计算获得肺动脉收缩压(pulmonary artery systolic pressure，SPAP)，SPAP=4×Vmax2+右心房压力(right atrial pressure，RAP)，通过剑突下切面测量下腔静脉内径计算吸气相塌陷率估测RAP[6]；组织多普勒成像技术检测获得三尖瓣环舒张早期峰值速度e′-tv及舒张晚期峰值速度a′-tv，计算获得三尖瓣环舒张期峰值速度e′/a′-tv比值，测量三尖瓣环收缩期峰值速度s′-tv，右室心肌射血时间ET(收缩期s′-tv波的间期b)、右室等容收缩时间(right ventricular isovolumic contraction time，ICT)及舒张时间(right ventricular isovolumic relaxation time，IRT)(ICT+IRT=a-b，a通过测量a′-tv终止到下一个心动周期e′-tv起始间期获得)，计算获得右室心肌做功指数(right ventricular myocardial performance indexes， RVMPI)，RVMPI=(a-b)÷b(如图2所示)。

图2 测量并计算右室心肌做功指数RVMPI =(a-b)/b

(3)数据采集及分析。四腔心切面采集3～5个连续心动周期的动态图像并存储，使用脱机版QLAB7.0软件分析，选择TMQ模式，手动勾画右室心内膜面，软件自动生成感兴趣区域，手动调整后运行软件即可获得右心室整体长轴应变值(right ventricular global longitudinal strain，RVGLS)，取绝对值。

1.6 统计学方法

应用SPSS 16.0软件对数据进行统计分析，数据以均值±标准差(±s)表示，组间比较采用t检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

两组超声参数比较结果如下。

(1)PAH组RV-bDD及RV-mDD增大，RVDT增厚，RVESA及RVEDA增大、RVFAC减低，与无PAH组比较差异有统计学意义(t=13.936，t=19.421，t=46.991，t=12.933，t=3.839，t=27.32；P＜0.05)，见表1。

(2)PAH组TAPSE减低，MPA增宽，SPAP升高，E/A-tv下降、e′-tv下降、a′-tv降低，与无PAH组比较差异有统计学意义(t=15.665，t=15.334，t=25.898，t=16.771，t=15.988，t=14.196；P＜0.05)，见表2。

(3)PAH组e′/a′-tv下降、s′-tv降低，右室心肌ET缩短，右室肌ICT+IRT延长，RVMPI增大，RVGLS减低，各项指标比较差异均有统计学意义(t=11.626，t=17.155，t=7.769，t=20.662，t=36.151，t=10.401；P＜0.05)，见表3。

表1 两组右心室超声参数比较

表2 两组三尖瓣超声参数比较

表3 两组右心室各项指标比较

3 讨论

COPD发病机制复杂，病理学改变存在于气道、肺实质和肺血管[4，7]。随着疾病的进展，长期慢性缺氧，肺过度通气导致的机械应力、炎症反应等导致肺动脉高压，进而出现慢性肺源性心脏病及右心衰竭[3-8]。肺动脉压力持续升高导致右心室后负荷不断增加，右心室顺应性渐进性受损，右心室心肌细胞拉长，右心室扩张和离心性肥厚，右心功能损害不断加重，最终导致右心衰竭[3-9]。PAH是COPD患者死亡的独立危险因素[10]。PAH的诊断及治疗系目前临床研究的重点及热点之一，各种类型PAH患者最终均进展为难治性右心衰竭，因此右心功能决定了PAH患者的病情严重程度及预后[5，11-13]。因此，早期准确评估右心功能是临床治疗的关键，且对临床治疗有重要意义。

本研究结果显示，PAH组患者(即继发肺动脉高压COPD患者)RV-bDD及RV-mDD增大，RVDT增厚，RVESA及RVEDA增大、RVFAC减低，MPA增宽，TAPSE减低，SPAP升高，E/A-tv下降、e′/a′-tv下降、s′-tv降低，右室肌ET缩短，右室肌ICT+ IRT延长，RVMPI增大，RVGLS减低，由于肺动脉压力的持续升高，导致右心负荷不断增加，致右心失代偿，右心室形态结构改变，右心室收缩及舒张功能明显受损。

右室浅层肌肉长轴方向的舒缩运动、深层肌肉短轴方向的舒缩运动及室间隔运动共同完成右室舒缩功能，长轴方向上右室心肌在收缩期由基底部向心尖部运动，短轴方向上右室心肌在收缩期由游离壁向室间隔方向运动。因此，收缩期右室心肌长轴和短轴方向的运动及室间隔的运动共同将右室腔内血液挤向肺循环。RVFAC、TAPSE、RVGLS、s′-tv等指标均被证实为评价右室收缩功能的有效指标[6，14-17]。

RVFAC通过测量四腔心切面的右室舒张末期和收缩末期面积获得，同时反映了右室长轴及短轴方向的收缩运动功能，其与磁共振和核素心脏显像测量的RVEF值相关良好[12]。本研究提示，继发PAH-COPD患者右室收缩功能明显受损。

应变是指局部心肌在指定时间内的变形程度，反映局部心肌纵向伸长及缩短时的形变特征，不受心脏旋转及摆动引起的位移、邻近心肌及周围组织牵拉的影响，能更好的反映局部心肌速度变化特征，能较准确评价局部心肌功能。近期有研究认为，右心室应变可以较好的反应右心室的收缩功能，对右心室功能评价具有重要意义[13-16]。TAPSE是通过M型超声在四腔心切面测量三尖瓣环长轴运动距离，右室等容收缩时三尖瓣环随乳头肌牵拉从基底向心尖部运动，其反映右室长轴功能，运动距离越大代表右室收缩功能越好。右室的纵向运动占右室收缩功能的75%，即右室长轴方向的功能为右室主要功能，TAPSE、s′-tv及RVGLS能较准确的反应右室的长轴方向的收缩功能。本研究表明，继发肺动脉高压COPD患者的右室长轴方向的收缩功能明显受损。

三尖瓣舒张期峰值流速E/A-tv比值在右心舒张功能下降时，两者比值＜1；近期Yao等[18]进行的全国范围多中心的以我国汉族人群为研究对象的多普勒超声心动图研究发现:三尖瓣环舒张期峰值流速e′/a′-tv在健康人群中随年龄增长有所改变，其研究发现50～79年龄段健康人群中e′/a′-tv＜1，18-49岁年龄段人群e′/a′-tv≥1。本研究发现，在无PAH组患者的e′/a′-tv＜1，考虑系随年龄增大，患者自身的舒张功能有所减退，与上述研究相一致，但当出现肺动脉压力持续升高时，舒张功能指标进一步减低，提示PAH组患者舒张功能进一步出现损害。

右室整体功能指标RV-MPI是反映右室收缩与舒张功能的整体指标，不依赖几何假设、心率、右室压力及三尖瓣反流等因素的影响，能准确反映右心功能，Tei等[19]将这一指标首次应用于评价右室整体功能，因此该指标亦称为Tei指数。本研究发现，继发PAH-COPD患者右室射血时间明显缩短，等容时间明显延长，随肺动脉压力升高，该指数明显增大，提示右室整体功能受损严重程度，该指标可准确评价右室整体功能，与Tei等研究一致。

继发PAH-COPD患者的右心室功能显著下降，与Agoston-Coldea等[20]的研究相一致，且超声心动图具有多项稳定可靠指标从右心室形态、结构、室壁运动及血流检测等多个角度较准确评价右心室功能，监测病变进展情况，对临床评估继发PAH-COPD患者的预后及治疗方案的选择具有重要意义，同时超声具有准确、无创、简便、重复性好、成本低等特点。此外，患者体型过于瘦弱或者肥胖均会影响到超声图像的采集。尽管如此，超声心动图仍然是继发PAH-COPD患者的右心功能评价的理想方法，可以为临床评估患者病情、预后及选择治疗方案提供依据，具有重要的临床应用价值。