超声技术评价心脏舒张功能的研究现状

胡 静，杨少玲

1安徽理工大学医学院，安徽 淮南 232000；2安徽理工大学附属奉贤区中心医院心脏血管超声科，上海 201499

左室舒张功能指的是左心室松弛和存储血液容量的程度[1]。心室舒张过程由等容舒张期、快速充盈期、减慢充盈期和心房收缩期构成，这一过程的任何阶段发生异常，都会在一定程度上影响心脏的前负荷导致心率变化及心肌的僵硬度增加，进而对心血管疾病发生的进程产生一定的影响[2]。对左室舒张功能的评估是常规心脏超声检查的一部分，有研究发现，将近1/2的心力衰竭患者左心收缩功能尚未出现异常时，其舒张功能既已发生功能障碍。如果早期对心脏舒张功能进行评估并早期纠正，可以使心血管疾病得到及时治疗，患者预后好，恢复快。因此对患者心脏舒张功能的评估有重要的临床意义。超声心动图是最常用的无创评估左室舒张功能的技术，包括脉冲多普勒、组织多普勒成像等[3-5]，不同的超声技术在评价左室舒张功能临床应用中也各有优势与不足。现就各种超声心动图技术评估左室舒张功能的研究现状进行综述。

1 二尖瓣血流频谱评估左室舒张功能

二尖瓣血流频谱是最常用的评价左室舒张功能的方法，其操作简单、可重复性高，在心脏舒张期的快速充盈期，通过检测二尖瓣口周围血流速度，测得的数值在一定程度上可以反映其舒张功能。其测量参数有：E峰、A峰、E/A、早期充盈波减速时间及等容舒张时间。有研究在研究I型糖尿病小鼠的糖尿病心肌病变的进展中，发现4周时E/A比值降低，4～8周时A峰、早期充盈波减速时间和等容舒张时间增加，提示左室舒张功能随着糖尿病进展逐渐下降[6]。有学者探讨左室舒张功能和左室肥厚能否作为冠状动脉微血管功能障碍（CMD）的一种潜在促使因素，经胸超声心动图测量左室舒张功能及肥厚指标:E波、A波、E波减速时间、E/A比值、左室射血时间和二尖瓣关闭到打开时间,观察到CMD患者的A波速度和左室射血时间更高，提示二尖瓣血流频谱量化的A波速度和左室射血时间与CMD存在相关性，进一步说明左室舒张功能异常可以成为CMD发生的潜在因素[7]。有研究评估了心力衰竭患者E峰和E'峰之间的时间间隔，以及A峰和A'峰之间的时间间隔关系，以时间间隔（R-E）和（R-E'）与（P-pA）和（P-pA'）的差值分别计算舒张早期时间不一致和舒张晚期时间不一致[8]。与对照组相比，心衰患者舒张早期时间不一致和舒张晚期时间不一致均降低，这可能是判断左室舒张功能异常程度的有用工具。尽管通过二尖瓣血流频谱可以判定舒张功能受损程度，但它不能准确区分正常及假性正常化，并且容易受到左室充盈压及患者其他因素的影响[9]。另外，当出现房颤、二尖瓣返流、心室舒张末期容量和心肌收缩阻力的改变时，也会影响E/A比值的精准性[10]。因此，并不能单一的根据E/A比值评估左室舒张功能，必要时要结合其他方法或患者病史加以鉴别诊断。

2 肺静脉血流频谱评估左室舒张功能

肺静脉血流频谱测量参数包括：收缩期S峰、舒张期前向血流D峰、S/D比值、收缩期充盈分数和舒张末期Ar峰。房颤患者会出现S峰减小，D峰升高，S/D比值＜1。肺静脉血流测量时，舒张功能异常的不同程度会出现不同的结果。当左室心肌松弛受损时，D峰减小，Ar峰基本保持不变，S/D比值＞1；当左室舒张功能出现中度异常并呈假性正常化时，S/D比值＜1，Ar峰增大；当左室舒张功能达到限制性充盈的程度时，Ar峰将会继续增加。肺静脉血流S/D比值是在限制性充盈期用来评价左室舒张功能障碍的常用指标。有研究对几种评价冠心病左室舒张功能的多普勒技术进行对比研究，发现在限制性充盈期，肺静脉血流频谱的阳性率比二尖瓣环血流频谱的阳性率高[11]；另有研究提出肺静脉血流模式可用于评估舒张功能障碍，尤其是区分正常与假性正常化[12]。当肺静脉血流频谱S/D＞1为正常，而S/D＜1被视为假正常。这种方法可以辅助二尖瓣口血流频谱辨别假性正常化。有研究发现肺静脉血流多普勒指数和左室充盈不仅用于评估左室舒张功能，还用于评估预后和干预治疗之后的效果[13]。但是，这些指标的实用性受到不同生理变量，如左室松弛、顺应性及充盈压等因素的影响，使其在临床使用中受到了一定的限制。

3 彩色M型多普勒超声心动图评估左室舒张功能

美国超声心动图学会和欧洲心血管成像协会的指南中提出可以使用M型超声心动图评估心脏舒张功能[14]。彩色M型多普勒超声心动图主要通过基线移动法测量舒张早期的血流传播速度（FPV）来纪录第一次显现混叠边缘等速线，利用这种高时间分辨率通过彩色血流更好地表示舒张功能。有研究对彩色M型血流的定性评估显示了基于左心室充盈特性的独特信号，可以根据舒张功能不全的程度识别出带有特征性的血流信号[15]。有学者用彩色M型多普勒测定高血压及扩张型心肌病的左心室舒张功能[16]，发现在扩张性心肌病组、高血压组和健康对照组之间二尖瓣舒张早期FPV值的差异具有统计学意义,且FPV值不会被左心室前后压力负荷所影响，因此对假性正常化的诊断有很高的敏感性和特异性。但是，目前尚无公认的诊断左室舒张功能不全的标准。

4 组织多普勒超声心动图评估左室舒张功能

组织多普勒成像（TDI）包括左心室充盈指数和二尖瓣血流速度与瓣环速度比值（E/E'），可用于测定左室充盈压[17]。TDI通过实时定量检测和分析二尖瓣环内各点的运动，可以准确显示各室壁的速度，几乎不受血流动力学的影响，从而更加客观地评价心室舒张功能。有文献应用TDI评估冠心病左室舒张功能进行对比研究[11]，发现二尖瓣环TDI值在早期舒张功能下降时的阳性率最高。左心室舒张功能的TDI指数可为疾病的死亡率和发病率提供预后信息。有研究对左心室射血分数正常和没有并发心衰患者TDI参数进行多变量分析[18]，发现E'值可作为疾病预后评估左室舒张功能较为敏感的指标之一，结果可靠，且不受心脏压力负荷、心率的影响，因此在检测心室舒张功能时有较高的灵敏度[19]。当出现严重程度的瓣膜疾病的患者时，测量左室充盈压值会有相应的误差，同时也存在一定的角度依赖性。为了使缺乏经验的使用者可以定量评价左心室功能，有学者提出一种全自动化测量二尖瓣环平面收缩偏移、二尖瓣环收缩期（S'）和舒张早期峰值速度（e'）的便捷算法[20]，从而实现对心功能的实时自动评估。在二尖瓣环跟踪正确的前提下，自动测量值与通过人工使用M型和彩色组织多普勒成像获得的二尖瓣环平面收缩偏移值、S'及e'的手动测量值相比，得出与之相对应的系数分别为0.85（良）、0.89（良）、0.92（优），但是在采集数据时需要大量的样本量分析。

5 实时三维超声心动图评估左室舒张功能

实时三维超声心动图（RT-3DE）是以多方向声束扫描原理为基础，提高了三维图像的脉冲重复率和帧频。实时三维超声心动图能够清晰显示心脏的内部结构，以不同的角度对左心室不同节段进行实时观察与分析，进而测量左心室每个节段的容积与功能状态[21]。研究发现，RT-3DE利用左室节段容积与时间曲线分析左室不同节段的最大充盈率和最大射血率，同时可以减少节段性室壁运动降低及因室壁瘤形成心腔变形造成的误差，并且测量结果与MRI有很好的相关性[22]。Benameur等[23]对比RT-3DE与心脏磁共振成像在测量左室容积与射血分数的研究，发现二者在参数的测量方面相关性较好，相比之下RT-3DE测得的结果值较好。曾燕玲等[24]利用RT-3DE评估扩张性心肌病患者的左室舒张功能的应用价值，结果发现观察组与对照组测量值的差异存在统计学意义，可以提示RT-3DE能够评估扩张性心肌病患者的左室舒张功能。RT-3DE也被认为是一项重要的术前检查，通过左室舒张功能水平为后续治疗提供更全面的信息。有研究利用RT-3DE采集二尖瓣裂患者的全容积三维图像，准确测量出裂隙的最大纵径和最大宽度，以心室舒张功能的状态来选择合适的手术治疗方法[25]。该方法在采集数据方面几乎不受心率及呼吸等因素的影响，就可以很好的显示出某些特定的心脏结构。但RT-3DE对图像要求质量很高，如果患者出现心律失常会直接影响心功能测定的准确度。对检查对象也有一定的局限性，不能很好的适用婴幼儿检查。

6 Tei指数评估左室舒张功能

1995年，有学者首先提出Tei指数可作为一种定量评价心脏收缩和舒张功能的指标。有研究为探讨高血压患者心脏形态及功能异常与Tei指数之间的关系，发现高血压合并左室肥厚患者Tei指数异常[26]。同时左室肥厚又是引起舒张功能障碍的重要原因之一，因此说明该方法可以评价心室舒张功能；有研究经导管主动脉瓣置换术后左心室心肌功能的预后情况，在多变量分析的结果中，发现Tei指数可以作为早期和晚期死亡率的单独预判因素，提示经导管主动脉瓣置换术后短期和长期随访期间，Tei指数和左心功能损害之间具有相关性[27]。但Tei指数作为评估心脏的整体收缩和舒张功能指标时，不能精确判断是前者还是后者的功能出现异常，因此限制了其在临床中的应用[10]。

7 超声二维斑点追踪技术（2D-STI）评估左室舒张功能

2D-STI评价左室舒张功能主要是通过测量心肌形变指数应变及应变率所体现的，早期在评估左室充盈压方面具有重要的临床意义[28]。其原理是基于二维超声图像，逐帧跟踪灰阶图像中斑点的位移，并评估其在心动周期中的应变状态，从而计算整个区域内心室肌的变形情况。应变是反映心肌变形的指标，应变率是反映心肌变形的程度。应变应变率随着舒张功能不同程度的受损均有不同程度的减低。有研究探讨左室射血分数正常的心力衰竭患者左室的心肌收缩和舒张功能。采用2D-STI测定左心室各节段收缩期峰值以及舒张早期峰值应变率的平均值[29]，结果发现左室射血分数正常的心力衰竭患者的峰值应变率都降低，左室收缩和舒张功能均受到不同程度的损害。Decloedt等[30]为研究2DSTI是否可以检测主动脉瓣返流（AR）时左心室功能的变化，通过斑点追踪29匹健康的热血马和57匹有AR的热血马的左室长轴和短轴图像，分别测量各节段的径向、圆周和纵向应变及应变率，计算出各节段的平均值，结果重度AR组舒张早期纵向应变率低于对照组。提示2D-STI能够检测AR左室心肌运动改变。为了使临床病例获得更准确的诊断和预后，需要进一步研究来验证这些结果。另有学者研究儿童心脏移植受者可能发生移植后冠状动脉疾病和心脏舒张功能障碍的风险，通过评估接受心脏移植儿童的冠状动脉内膜增厚和左室应变的状态，发现许多儿童纵向应变和应变率值低于正常值，提示舒张期应变率和内膜厚度具有相关性[31]。

另外，左房功能与左室功能相辅相成，互相影响。左心房通过储存、通道及泵功能来调节左室充盈，左室松弛功能受损与左房通道容量减低有关，为了保持左室舒张末期容量及正常搏出量，储存及泵功能也应逐步加强。随着舒张功能损害程度的加重和左房收缩功能的下降，左室充盈也随之降低。王硕等[32]应用2D-STI评价社区人群左房应变率与左室舒张功能的相关性研究，发现左室舒张功能也可通过左心房的应变率间接体现出来。Leischik等[33]提出左房功能分析在评估左室舒张功能中具有一定的作用，目前用于研究左室舒张功能的标准超声心动图参数包括脉冲多普勒二尖瓣血流分析、组织多普勒成像测量和左房维数的估计，然而上述参数并不能直接量化左房的性能，提示先利用应变和应变率成像评估左房功能的变形状态，再根据左房应变率的变化间接评价左室舒张功能。这个结论在以前的研究中得到过验证，但这项技术目前还没有在常规的临床实践中使用，且受图像质量影响较高，若缺乏标准化则会影响后期分析结果。

目前STI技术因其影响因素较少，时间空间分辨率高，可以检测心肌各个方向的运动状态，这样一种能准确反映心肌形变能力的技术，受到了临床医生及科研人员的青睐。

综上所述，超声心动图技术成为临床常用的无创评估左室舒张功能的首选方法，不同的方法都有不同的优点与不足。目前常规超声心动图如脉冲多普勒及M型超声心动图因其简便快捷而常用于临床评估左室舒张功能，但是其影响因素较多。组织多普勒结合脉冲多普勒可以评估左室舒张功能，但是其具有角度依赖性。实时三维超声心动图价格昂贵并对操作者的要求较高，从而限制其普及。斑点追踪技术是近几年兴起的一项新技术，其没有角度依赖性，能更加准确地评价左室舒张功能。因其影响因素相对较少，并且随着参数的变化可以较为全面的反映心室舒张异常的不同程度，有望在临床中为患者的疗效评估及预后提供真实可靠的依据。