超声心动图筛查肺动脉高压的方法及研究进展

吕广洁，李爱莉

（中日友好医院心脏科，北京 100029）

肺动脉高压（pulmonary hypertension，PH）是一种持续进展的肺血管疾病，表现为肺血管阻力（pulmonary vascular resistance，PVR）进行性升高，最终导致右心衰竭、甚至死亡。目前，PH 的血流动力学诊断标准为：在海平面，静息状态下，右心导管（right heart catheterization，RHC）检测肺动脉平均压（mean pulmonary artery pressure，mPAP）≥25mmHg。但RHC 是一种侵入性操作，有一定的风险性。而超声心动图（echocardiography，Echo）简便、快捷、无创，能够从血流动力学、形态学和右心功能评估等多个角度全面地评估PH，且已被许多研究[1]证实能够有效估测肺动脉压力（pulmonary artery pressure，PAP）。因此2015年欧洲心脏病与呼吸学会的PH 指南[2]推荐将Echo 作为1C 级、一线、非侵入性的方法用于可疑PH 患者的评估。本文就Echo 各项评估方法的优劣势及近年来取得的研究进展进行介绍。

1 血流动力学指标

1.1 三尖瓣反流（tricuspid regurgitation，TR）

1.1.1 利用TR 峰值压差测定肺动脉收缩压（systolic pulmonary artery pressure，sPAP）

在无右室流出道梗阻时，右室收缩压约等于sPAP。根据简化的伯努利方程，由三尖瓣反流峰值速度（TR Vmax）计算出右心房室间的压力阶差（transtricuspid pressure gradient，TR-PG），加上估测的右房压力（right atrium pressure，RAP），即可得到sPAP=4[TR Vmax]2+RAP。超声常根据下腔静脉（inferior vena cava，IVC）内径和吸气塌陷率将RAP 估测为3、8、15mmHg。上述方法与RHC 测得的sPAP 相关性良好[1]，但亦有很多因素影响估测的准确性[3]。

1.1.2 利用TR 平均压差测定mPAP

既往有许多学者[4]验证了肺循环中的sPAP 和mPAP有着密切的关系，遂提出了利用TR 估测的sPAP 来计算mPAP 的经验性公式，如mPAP=0.61×sPAP+2，mPAP=0.61×sPAP+1.95[5]等。近年来也有研究[5]通过勾画TR 频谱的速度-时间积分（velocity time integral，TVI）获得右心房室的平均压力阶差（TRPmean），加上估测的RAP 来计算mPAP，其结果与RHC 测量的mPAP 有满意的一致性和相关性。Hellenkamp 等[5]发现与TR Vmax 和经验性公式相比，TVI 方法估测的mPAP 与RHC 结果的相关性更强，对PH 的识别更加准确。

1.1.3 利用TR 峰值速度

鉴于RAP 估计的不准确性、复杂算法和派生变量的使用均会放大PAP 的估测误差，故指南[2]推荐应用TR Vmax＞2.8m/s 为诊断阈值判断PH 的可能性。

1.1.4 影响TR 估测PAP 准确性的因素

（1）TR 频谱质量：在Amsallem 的研究[4]中有25%PH患者的频谱质量较差，无法读取或仅能应用外推法估测TR Vmax 和PAP。而Schneider 等研究[6]显示综合考虑5 个成像声窗的图像，诊断PH 更加准确。因此必须行多切面扫查，从不同的声窗、角度观察，测量时应使多普勒波束尽量平行于血流方向定位，争取得到最佳反流频谱，提高评估PH 的准确性。

（2）TR 严重程度：Fei 等人的研究结果[7]表明在严重TR 的较宽层流场中，简化的伯努利方程会忽略流体本身粘滞性引起的压强变化，故不能准确评估TR-PG。Hioka1的研究[8]结果表明，在层流中包含反流时，由于压力恢复现象，简化伯努利方程可能会高估真实的TR-PG[8]。亦有文献[9]提到严重的TR 可导致右房室压均一，TR 多普勒包络缩短，sPAP 容易被低估。因此为更好地显示反流程度要充分利用彩色多普勒技术，调节血流增益至最佳信噪比，速度范围应填充至少2/3 的频谱范围[10]，以利于PAP 的准确估测。

（3）估测RAP：Fei 等人[7]的研究显示在TR 程度不同的情况下，RAP 对sPAP 准确性的影响存在显著差异（P=0.008）。反流量大可能导致下腔静脉和肝静脉充血，可能是由于直接的体积效应，而不是单纯的压力升高，影响Echo 对RAP 的真实估计。但亦有研究[10]提到重度TR 时，随着有效反流口面积的增加，压力梯度减小，可能会导致RAP 的低估。RAP 的估测是通过观察测量IVC 内径和吸气塌陷率等来判断的，而IVC 的改变也受到其顺应性、右心重构、胸膜腔内压等影响，所以应对E/e’，肝静脉收缩期反向血流、三尖瓣前向血流的呼吸变化率等进行评估，以便更准确地估计RAP[11]。

（4）经验性公式：近年来各种经验性公式[12]层出不穷，但各种公式的提出均基于对各自中心样本的分析，而各研究入组患者的数量、病例组成不同，导致经验性公式具有其局限性，并不适用于普遍人群的应用。

超声对PAP 和RAP 估测的准确性受到多种因素影响，二者相加会产生何种效果，还具有不确定性。另外，mPAP 是通过勾画TR 频谱得到的，对频谱质量要求较高，且这一平均梯度只考虑了收缩期的峰值压力，不包括舒张压。虽然部分研究显示mPAP 诊断PH 的效果要优于sPAP、TR Vmax[5]或者利用PAAT 的经验公式[13]，但不同研究[5，8]得到的诊断阈值不同，所以未来还需要更多研究来探索的超声筛查PH 的诊断阈值。

1.2 肺动脉瓣反流（pulmonary regurgitaion，PR）

1.2.1 利用PR 舒张早期峰值速度（Vearly）测定mPAP

舒张早期PR 峰值速度与mPAP 相关，公式为：mPAP＝4（Vearly ）2+RAP。Hoika 等研究[8]发现利用PR 频谱测得的mPAP 能够有效筛查。因此对于TR 频谱质量不佳的患者，由PR Vearly 估测mPAP 是一个可行且有效的替代方法。

1.2.2 PR 舒张末期血流速度（Vend）测定肺动脉舒张压（dystolic pulmonary artery pressure，dPAP）

PR（Vend）与dPAP 相关，公式为：dPAP＝4（Vend ）2+RAP。此外，还可以利用估测的dPAP 和sPAP 来计算mPAP，公式：mPAP＝2/3 dPAP+1/3 sPAP。但在重度PR 时，由于血流速度快速衰减，应用PR 舒张末期速度可能会低估dPAP。而且当心脏存在缩窄性或限制性状态时，这种方法是无效的。

1.3 右室流出道（right ventricular outflow tract，RVOT）测量肺动脉血流加速时间（pulmonary artery acceleration time，PAAT）

RVOT 的频谱通常呈对称的圆顶形，但由于PH，脉冲波迅速上升至峰值，导致PAAT 缩短。成人PAAT 的正常值为136～153 ms，当PAAT＜105ms 高度提示PH[2]，而血流频谱收缩期中期的切迹常提示肺血管阻力的增高。

最新的一项Meta分析[14]显示，将PAAT 纳入PH 评估可增强临床诊断能力。亦有部分研究提出了基于PAAT 估测PAP 的经验性公式，Mohammad 等[15]提出了sPAP＝82.6-0.58×PAAT+RAP，认为在缺少TR 时，PAAT 有助于sPAP的评估。而Hellenkamp 等[11]利用更大的样本量对于既往的经典公式进行了验证，发现基于PAAT 估算的mPAP 与RHC 结果相关性较弱。关于PAAT 的经验性公式尚未统一，诊断效能尚待考证。

1.4 肺血管阻力（pulmonary vascular resistance，PVR）与肺毛细血管楔压（pulmonary artery wedge pressure，PAWP）的估测

PVR 的评估有利于判断PH 类型、制订治疗方案和危险程度分级。许多研究提出了基于超声参数计算PVR 的探索性公式，如PVR＝TR-PG/RVOT TVI[16]、由PR 推导的（mPAP-dPAP）/CO[17]等，但这些公式的准确性尚待考证。

RHC 测量的PAWP 通常被认为是左室充盈压力的替代指标，由Echo 测量的二尖瓣舒张早期峰值血流速度与二尖瓣环侧壁舒张早期峰值运动速度的比值（E/e，）、左心房容积体表面积和PR 舒张末期跨瓣压差[18]等能够对PAWP 进行有效估测，进而有助于鉴别肺毛细血管前及毛细血管后型的PH。最新的一项Meta分析[19]显示，RHC 与ECHO 测量的PAWP 的相关性取决于不同的疾病状态，在射血分数降低的心衰患者中，二尖瓣流入指数（E/e'、E/A和E 峰减速时间）具有合理的临床适用性。此方法评估的准确性亦会受到二尖瓣环钙化、反流量和节段性室壁运动异常的影响，因此必须结合临床资料和ECHO 其他征象综合评估。

2 PH 的间接征象

（1）主肺动脉增宽：主肺动脉直径＞25mm 时为增宽[2]。研究[20]证明，ECHO 测量的肺动脉与主动脉内径的比值＞0.76 时提示PH。（2）右心室扩大：心尖四腔心切面测量右心室基底部横径＞4.1cm 和中部横径＞3.5cm 时，提示右心室扩大[21]。（3）左心室偏心指数（eccentric index，EI）增大：PH 患者右心室压力增高和心室收缩达峰时间延迟导致心室间的不同步，室间隔变平直或左心室成“D”字样改变。当LV EI＞1.1 时，提示右室的压力或容量超负荷[22]。（4）右心房扩大和IVC 增宽：右心房横径＞4.4cm、面积＞18cm2或容积（女性＞27ml/m2或男性＞32ml/m2），则提示右心房扩大[21]。IVC 内径＞21mm 时为增宽[2]。（5）右室游离壁增厚：右室游离壁厚度＞5mm 时为增厚，需注意除外乳头肌、心包脂肪等结构[22]。（6）右心室收缩功能降低：①右心室三尖瓣环收缩期位移（tricuspid annular plane systolic excursion，TAPSE）：TAPSE＜17mm 意味着右室心肌纵向收缩功能减低[21]。该指标可重复性好，但具有角度依赖性。②二维右心室面积变化分数（fractional area change，FAC）：RV FAC＜35% 提示右心室收缩功能减低[21]。③组织多普勒相关参数：三尖瓣环收缩期速度（S’）代表右室游离壁纵向运动速度，S’＜9.5cm/s 被视为RV 纵向收缩功能异常[21]；右心室等容舒张时间（right ventricular isovolumic relaxation time，rIVRT），＞75ms 对肺动脉高压有可靠的预测价值，＜40ms对肺动脉高压有较高的阴性预测价值[9]；右心室心肌做功指数（RV index of myocardio performance，RIMP），＞0.54 时提示右室功能异常[21]，RIMP 具有容量依赖性，RAP 增高或心律失常时不适用。④右心室游离壁长轴应变（free wall longitudinal strain，FWLS）：FWLS 的绝对值＜20%提示功能异常[21]。既往研究也证实右室FWLS 对检测右室功能异常或右心衰竭[23]更加敏感。⑤三维测得的右心室射血分数（RV ejection fraction，RVEF）：＜45%提示右室收缩功能异常[21]。它不依赖于心室形状的几何假设，半自动识别心内膜边界，测量更准确。但具有负荷依赖性，受分辨率及帧频的限制，声窗较差及心律失常时不适用。

上述超声征象和相关参数对于评估PH 有着重要的临床价值，尤其是在无法测得TR 或PR、患者声窗欠佳的情况下。研究证明[24]，超声心动图可准确、客观地对PH 患者肺血管压力及右心室功能做出评估。在利用超声筛查可疑PH 患者及监测治疗效果时，应综合考虑患者的血流动力学、PH 继发形态学和右室收缩功能的改变，以做出恰当的评估，为临床诊疗提供可靠参考。

3 指南对超声评估PH 可能性的推荐

2015年欧洲心脏病和呼吸学会的PH 指南推荐应根据TR Vmax，并结合心室内径、RVOT、IVC 等征象将PH 的可能性分为轻、中、高度[2]。对于低度可能为PH 的患者应考虑其他病因或持续随访。而对于中度和高度可能为PH的患者，需要结合临床症状与体征、心电图、肺功能等筛查出与左心、肺部疾病相关的PH，其中有严重PH/RV 功能降低或诊断不明的患者需经RHC 明确诊断，经肺血管造影或肺通气/灌注显像明确有无肺栓塞，并结合病史及其他相关检查明确PH 的病因及分类。需要明确的是ECHO只对PH 的可能性做出评估，并不能对PH 的程度做出诊断，RHC 才是诊断PH 的金标准。

4 总结与展望

ECHO 是临床疑诊PH 的一线检查手段，能可靠地估测PAP，并提供包括形态学、血流动力学以及右心功能改变等间接指标，帮助筛查PH 患者。但超声亦有其固有的局限性，比如它对于声窗和操作者手法的要求较高，测量的影响因素较多，目前尚缺乏统一的规范和标准等。未来尚需建立一套规范的、能够提供诊治所需信息的超声综合评价体系，对早期筛查PH、监测心功能变化及评估预后提供更多的价值。