实时三维超声心动图对老年心房颤动病人诊断的研究进展

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心房颤动是临床上常见的心脏节律异常，心房颤动病人由于其心房快速和不规则跳动，导致严重心房电活动紊乱。心房颤动发病率随着年龄增长逐渐升高。据统计，欧洲和北美成人心房颤动发病率为2%～3%，且心房颤动病人发病率与年龄增加显著相关，60～70岁发病率为4%，80岁及以上发病率高达14%[1]。高血压和心脏瓣膜病是导致心房颤动的常见因素，二尖瓣狭窄、二尖瓣反流、左心房扩大、心力衰竭等疾病在一定程度上影响心房颤动的发病率及死亡率[2]。

心房颤动的常规检查显得尤为重要，常规检查一般可确定心律失常的原因和分类。心房颤动的常规治疗包括控制心房颤动时的心室率、抗凝血及抗血栓等。近年来，线性消融转变维持心房颤动的机制[3]和消除心房颤动的始动触发因子[4]成为根治心房颤动的基本原理。因此，研究心房颤动与心房结构影像学的改变、血流变化，对了解心房颤动的心脏和大血管重构、二尖瓣狭窄和反流、心房颤动的射频消融治疗及消融后并发症的观察和随访具有重要临床意义。

一般情况下，超声心动图可作为一种无创的影像手段可诊断心房颤动及监测病人手术过程中的变化。这种基于超声扫描可辅助确定心脏瓣膜性疾病(这可能大大增加中风的风险)、左右心房大小(可能成为永久性心房颤动)、左心室大小和功能、峰右室压(肺动脉高压)、左心房血栓的存在(低灵敏度)、左心室肥厚和心包疾病存在。若心房颤动初期发现左心房和右心房显著增大，心房颤动持续时间可能更长[5]。传统二维超声心动图仅能显示单个时间的单个切面，不能对心房进行整体诊断，虽然其他影像手段可提供3D图像，如CT和MRI，但不能在手术中进行实时检查，均具有一定的局限性[6]。经胸实时三维超声心动图(real-time three-dimensional transthoracic echocardiography，RT-3D-TTE)可通过探头和软件进行三维重建并自动测量，实时显示心脏的立体解剖结构，但经常由于病人体位、肥胖等因素可对三维图像显示产生影响。随着超声技术的发展和软件技术的革新，经食管实时三维超声心动图(real-time three-dimensional transesophageal echocardiography，RT-3D-TEE)技术克服传统超声心动图的局限性，RT-3D-TEE利用动态信息，结合空间特征提取，在临床中定性和定量心脏解剖和功能。目前在老年心房颤动病人心脏的诊疗与分析中发挥重要作用。

1 RT-3D-TEE技术

1.1 RT-3D-TEE技术的发展简史 1961年Greenwood和Baum首次提出三维超声成像的概念。1974年Dekker等采用经胸超声心动图获取病人的心脏三维结构信息。1976年第一代经食管超声心动图诞生，但由于探头太大导致病人不适应[7]。随着心脏多普勒和双平面-分阶段和多相阵列换能器技术更新，第一代经食管三维超声心动图于1994年Roelandt等[8]应用多平面旋转扫查法对心脏二尖瓣进行动态三维图像重建的研究。2002年Philips公司研发出高分辨实时动态三维超声心动图。2007年开发出能在术中进行成像的TEE探头[9]，随着计算机发展，目前RT-3D-TEE技术已广泛用于复杂的心脏结构和功能的定量分析中，为心房颤动等心脏疾病的诊断和治疗提供帮助。

1.2 RT-3D-TEE技术特点及成像原理 RT-3D-TEE

的探头和2D-TE相似，长、宽、高分别为1.5 cm×4.5 cm×1.0 cm，横截面积为10 mm×14 mm，采用新的传感器技术和2 500多矩形阵元。探头采集信号通过专用的3D图像采集软件连接到超声心动图仪。这使得常用的模式(M-mode，脉冲和连续波多普勒、彩色多普勒、2D图像)和3D特定的多种成像模式得到运用[10]。RT-3D-TEE能进行快速扫描，因此可实时发射和接收三维图像数据，完成动态显示心脏的三维解剖结构。

1.3 RT-3D-TEE 技术的主要成像模式

1.3.1 实时窄角三维成像模式(Live 3D) 可在10～26 Hz帧率下进行实时窄角度(30°×60°)扫描，此种方法常用于感兴趣区域距离超声波束较远时进行可视化立体成像，具有较高的时间和空间分辨率，可实时清晰成像、图像立体直观[11]。

1.3.2 全容积三维成像模式(Full Volume) 以30 Hz～40 Hz帧率下进行广角角度声束扫描。这种方法相对实时模式，横向分辨率较低，但在时间分辨率上更高，此种方法具有相对适中的时间和空间分辨率，采集的心脏结构等数据信息可离线处理[11]。

1.3.3 实时三维放大成像模式(3D Zoom) 以低帧率(<10 Hz)和时间分辨率生成金字塔形声束并可在3个轴上对图像进行旋转，从每个角度去诊断分析。常用于研究和观察超声波束附近的结构(即二尖瓣、房间隔)[11]。

1.3.4 实时三维彩色多普勒成像模式(3D Color Doppler) 连续选取心动周期图像，可立体显示瓣膜反流情况、反流部位等[11]。

2 RT-3D-TEE技术在老年心房颤动病人中的临床应用

1995年Aronow等[12]分析1 699例老年心房颤动病人的超声心动图发现，伴有二尖瓣或主动脉瓣钙化、狭窄或反流，左房扩大、左室肥厚及左室收缩功能不全的老年病人，其中任一心脏结构功能指标异常均为老年心房颤动发病的独立危险因素。随着科学技术发展，超声心动图从二维断层图像信息到三维实时动态立体解剖结构及系统软件的进步，使得RT-3D-TEE定量评价心房颤动病人的心脏形态及功能，其动态实时和定性定量分析等优势已得到证实，且广泛应用于临床。

2.1 RT-3D-TEE诊断心房颤动病人左心耳血栓的研究 老年心房颤动病人左心耳血栓是相对较常见的。RT-3D-TE可获得较清晰的心房、心室及心耳结构，从而对房间隔、室间隔缺损及左心耳内结构进行定性、定量地诊断[13-14]。有研究应用三维超声成像对左心耳复杂的解剖结构进行成像，表示RT-3D-TEE能重建左心耳复杂的内部结构，RT-3D-TEE成像发现左心耳内部与解剖结构具有较强的一致性[15]。张芳等[16]对心房颤动病人分别采用两种不同方式，即TEE和TTE检查心房自发显影，证实TEE较TTE对血栓前状态有较强的敏感性。

2.2 RT-3D-TEE评价心房颤动病人左心耳容积和功能的研究 心房颤动是系统性血栓形成和心力衰竭的高危因素[17]。有研究发现，心房颤动时左心房和左心耳内常可见血流的自发性显影，临床表现严重时导致血栓形成[18]。目前对心房颤动过程病人左心耳容积和功能的变化目前并不太了解。RT-3D-TEE可应用任何角度、任何平面切割图像，克服传统2D心动图的局限，可对左心耳进行整体的实时检查，以判断左心耳容积、功能与血栓形成之间关系。

从RT-3D-TEE观察发现，左心耳开口形态舒张末期时呈圆形，收缩末期多为椭圆形。金惠红[19]研究发现，随着心房颤动病人年龄增大，左心耳收缩功能越来越弱，进而发现心房颤动可能与左心耳容积和功能的变化有关。RT-3D-TEE可实时并完整评估左心耳容积和功能，定量研究心房颤动病人的左心耳容积和功能及左心耳开口面积和直径，对心房颤动病人早期诊断、病情评估和治疗方案的选择具有重要指导作用[20-21]。

2.3 RT-3D-TEE评价心房颤动病人二尖瓣结构和功能的研究 随着医疗影像技术不断进步，RT-3D-TEE可实时显示二尖瓣立体解剖结构和功能，其可得到二尖瓣小叶数量、厚度、钙化程度等任何相关的异常信息，可评估心腔压力、二尖瓣狭窄严重程度，定量评价二尖瓣瓣环及瓣叶形态及功能，提供重要临床诊断价值[22-23]。目前，RT-3D-TEE技术在二尖瓣的临床应用较广泛，包括术前对狭窄瓣口面积的测量，经皮二尖瓣球囊成形术中的应用，在二尖瓣反流中的应用，术前对二尖瓣病变部位的解剖定位等。有研究表明，RT-3D-TEE可对手术前后心脏瓣膜的结构进行量化[24]，采用多维重建技术(multiplanar reformatting，MPR)对正交截面进行精确分割，从而得到准确的二尖瓣线性信息，该技术广泛应用于临床上对术中二尖瓣的结构和功能评估[25]。

2.4 RT-3D-TEE对心房颤动病人肺静脉结构的改变和分析 有研究发现，心房颤动与左心房增大关系紧密[26]，心房结构变化同时肺静脉内心房组织受到影响，从而可能导致肺静脉扩张。随着心房容积增加，肺静脉口可能受到牵拉作用使心房颤动病人肺静脉直径增大。心房颤动病人肺静脉增宽，左心房前后径、左房面积与左心房颤动病人心房容积显著高于窦性心律组。肺静脉与左心房相关性分析表明，肺静脉直径与左心房直径密切相关。经食管超声心动图检测肺静脉时，声束扫描距离远，信噪比高，且图像清晰。因此，持续性、永久性心房颤动病人应积极主动找对病因，对症治疗。早期心房颤动转为窦性心律可能有助于减少肺静脉扩张程度，从而减少肺静脉源性心房颤动的触发与维持。

2.5 RT-3D-TEE评价心房颤动病人射频消融术后心房大小和机械功能变化 导管射频消融术(radiofrequency catheter ablation，RFCA)是目前治疗心房颤动的标准治疗方案[27]，并取得良好疗效。手术过程中，RT-3D-TEE可用于射频消融术的定位作用，进行房间隔穿刺冠状静脉窦(coronary sinus，CS)电极放置到特定位置。在手术过程中，肺静脉及冠状静脉窦的定位相当重要。手术前后RT-3D-TEE为心房颤动病人的射频消融治疗、判断预后等方面提供重要临床信息。RT-3D-TEE可评价阵发性心房颤动病人射频消融术后左右心房大小和机械功能的变化。

杨倩等[28]通过右房收缩末期容积、右房射血分数、左房收缩末期容积及面积等三维信息研究发现，实时超声三维心动图可用于评价阵发性心房颤动病人射频消融术后右房大小和机械功能，心房颤动病人射频消融术后左房明显缩小，而右房大小及机械功能均无明显改变。韩红等[29]运用RT-3D-TEE全容积三维成像模式，应用Qlab软件定量分析，定量得到左心房最大容积(LAVmax)、左心房收缩期前容积(LAVp)及左心房最小容积(LAVmin)及左心房功能指数(LAFI)等指标信息发现，LAFI在射频导管消融术后3 d开始降低，在术后1个月、3个月、6个月稳步上升(P<0.05)，其可准确反映心房颤动病人射频导管消融术后左心房功能由短暂减低到逐渐好转的变化过程。因此，LAFI可准确反映左心房功能，为临床评价心房颤动病人在射频导管消融术后左心房功能恢复情况提供有价值的信息。

目前，RT-3D-TEE可实现无创、快速、准确地评价左房收缩功能。定量分析左房容积在评价左房功能时是必要信息，同时也是评价射频消融疗效的准确指标之一。

3 小 结

目前RT-3D-TEE 技术有较大发展空间，在时间及空间分辨率，三维成像角度，探查盲区等方面有待进一步改善。此外，经食管超声心动图检查操作时，受检者除有恶心、呕吐、黏膜出血等轻微不良反应外，较少发生其他严重并发症，偶有严重心律失常或死亡发生。因此，在进行RT-3D-TEE检查操作时应严格掌握病人适应证和禁忌证，检查过程密切监测病人心电图、血压等生命体征变化，并准备相关急救药品及抢救设施以确保受检者安全。

综上所述，RT-3D-TEE是超声技术领域内的一项重大技术革新。RT-3D-TEE测量双心室容积，探讨心房颤动与左心耳血栓和容积的关系、心房颤动与二尖瓣结构和功能改变的关系及对心房颤动肺静脉结构的定量分析，对心房颤动的射频消融治疗及消融后并发症的观察和随访，临床手术过程中麻醉判定及特异性手术干预和瓣环成形术装置等具有重要意义[30]。随着超声技术的不断革新，RT-3D-TEE技术日趋成熟，在今后心房颤动疾病的临床诊断及治疗方面发挥应用价值。