血流向量技术评价心脏功能进展

2021-12-01季翔，张霞

赣南医学院学报 2021年2期

季翔，张霞

（皖南医学院第一附属医院弋矶山医院超声医学科，安徽芜湖 241002）

血流向量技术（Vector flow mapping，VFM）是一种新的超声技术，可用于直观定量评价心腔内血流动力学变化［1］，该技术基于彩色多普勒血流成像，将观察平面内的流体运动分解为基本流和涡流，通过平面流函数方程，得到心腔内血流的二维矢量速度信息，它能定量地评价观察平面内血流的二维矢量速度分布，是一种利用速度矢量反映血流速度大小和方向，直观地显示心脏腔内血流状态的超声新技术［2-3］。通过VFM技术可以观察到心脏腔内的流场，区分层流和涡流，得到心腔内的能量损失值。涡量和能量损失（EL）是VFM 的两个重要的定量参数［4-5］。VFM 技术不仅能提供直观、动态的心室腔涡流形态和演变规律，而且能为评价正常或异常涡流提供更多的定量指标。当病变发生时，涡流的稳定性被破坏，影响心脏的能量转换和传递，表现为空间上的不规则性和时间上的无序性，从而形成一种非线性的流体运动，除了血液本身的黏性外，涡流还不断地变为湍流。当血流转向时，与血管壁摩擦形成摩擦热，摩擦热产生过程中消耗的能量称为EL，反映心脏功能的变化。EL 在心血管疾病的发生发展中起着重要作用，动态监测EL有助于预测高血压患者是否合并心血管疾病及病情的严重程度。

1 VFM评价心肌病患者心脏功能

扩张型心肌病是一种以左心室和/或右心室明显扩张、射血分数降低和充血性心力衰竭为特征的心肌疾病，随着发病率和死亡率的增加，扩张性心肌病已成为严重威胁人类健康的疾病。VFM 在心肌病中的应用更为可靠和可行，已成为研究的热点。杜智慧等［6］将40 例扩张型心肌病患者为实验组，40 例健康志愿者作为对照组，通过VFM 发现实验组涡流圈数较对照组明显增多；实验组涡流纵径和横径均明显高于对照组；提示扩张性心肌病患者左室功能发生异常，VFM 能够直观检测左室腔内血液流场变化，为定量评价扩张型心肌病患者左室腔内血液流场变化提供依据。一项研究［7］将58 例扩张性心肌病患者作为观察组，56 例健康志愿者作为对照组，通过VFM 发现在等容收缩期间，对照组旋涡的面积轻微增加并不显著，但流量明显减少［（10±27）%］；观察组旋涡的面积和流量均显著下降，其中流量减少了（29±54）%，当主动脉瓣开口时，观察组在左室的中部和基底部的平均血流速度均显著低于对照组，提示VFM 能够通过旋涡显像更好地评估扩张性心肌病患者的等容收缩期间左室腔内血流能量损耗的病理生理状态。李巧贞等［8］运用VFM 研究发现扩张性心肌病继发心力衰竭患者校正心腔大小的影响，等容收缩期末左室涡流的面积和流率心力衰竭组均小于对照组，发现经过等容收缩期后，心力衰竭患者左室涡流的大小与流率均显著降低，且低于正常心脏，VFM 可以定量评价心力衰竭患者的左室功能。

肥厚型心肌病是一种以心肌非对称肥厚为特征的遗传性特发性心肌病，主要累及室间隔，其典型病理改变为心肌细胞异常肥大、排列紊乱和间质纤维化。该病有猝死的风险，早期发现肥厚型心肌病具有重要的临床意义，VFM 可以为评价肥厚型心肌病提供一种有用的方法。王薇［9］将31 例确诊为左室流出道梗阻的肥厚型心肌病患者作为观察组，选择40 例健康体检者为对照组，运用VFM 在基底水平、乳头肌水平和心尖水平3 个切面上测定收缩期峰值流度、峰值流量、收缩期负向总流量，提示梗阻性肥厚型心肌病患者左室功能下降，VFM 能够有效评估患者的左室收缩期功能，为临床诊断提供量化的参考依据。一项研究［10］运用VFM 对40 例HCM患者（实验组）和40 例健康体检者（对照组）进行评价，发现在对照组中，能量损失总和和平均能量损失从基底段到顶点呈逐渐下降的趋势，肥厚型心肌病组中没有观察到这种规律，与对照组相比，肥厚型心肌病患者在左室快速射血期和心房收缩期时室壁剪应力升高，心室舒张末期室壁剪应力降低，提示肥厚型心肌病患者左室功能减低，由VFM 得到的能量损失和室壁剪应力值是新的血流动力学参数，可有效地评价肥厚型心肌病患者的收缩期和舒张期血流动力学改变。

2 VFM评价冠心病患者心脏功能

冠状动脉粥样硬化性心脏病是一种由冠状动脉粥样硬化引起的心脏疾病，它会导致血管管腔狭窄或阻塞、心肌缺血、缺氧或坏死，甚至导致血压下降，休克和心力衰竭。部分研究采用VFM 来评价冠心病患者的心脏功能，并取得了良好的效果。在一项［11］运用VFM 比较急性前壁心肌梗死患者介入（PCI）治疗前后左心室血流向量的变化评价左室功能的研究中，发现对照组及急性前壁心肌梗死组各水平最大速度均表现为从心尖到基底逐渐增加，术前各水平最大向量速度均小于对照组，而术后3 天与术前比较无显著性差异，术后1 个月各水平最大向量速度增大，提示PCI术后一个月后，急性前壁心肌梗死室壁运动的同步性得到改善，VFM 为评价急性前壁心肌梗死患者PCI的疗效提供了新途径。周丽等［12］运用VFM 发现急性前壁心肌梗死组心尖部涡流与正常对照组相比较，涡流量减小，涡流面积增大，涡流强度减小，提示急性前壁心肌梗死患者左室构型发生变化，收缩功能减低，VFM 从心腔内流体力学角度为冠心病急性心肌梗死后左室重构程度及收缩功能的评价提供了新的量化依据。

3 VFM评价糖尿病患者心脏功能

糖尿病是一种以高血糖为特征的代谢性疾病。高血糖是由胰岛素分泌缺陷或生物功能受损，或两者兼得引起的。糖尿病慢性高血糖可导致心血管功能受损，VFM 可评价糖尿病患者左室收缩和舒张功能。在一项VFM 评价2 型糖尿病患者左心室舒张期EL 的研究中［13］，发现2 型糖尿病组患者舒张期等容舒张期EL、舒张早期EL、减慢充盈期EL、心房收缩期EL、舒张末期EL 均高于健康对照组受检者，提示2 型糖尿病患者舒张期部分时相左心室EL 增高，VFM 有望成为定量评价糖尿病左心室舒张功能障碍的指标之一。LI CM 等［14］将糖尿病患者分为血糖控制组和血糖非控制组，发现与健康对照组相比，血糖控制组的舒张能量损失降低，而血糖非控制组的舒张能量损失显著增加，收缩期能量损失的损害仅见于血糖非控制组，而血糖控制组无明显损害，提示糖尿病患者左室功能下降，糖尿病患者血糖水平未控制则左室功能下降更明显，VFM 在评价糖尿病患者左室能量损失具有很高的可行性和重复性。

4 VFM评价高血压患者心脏功能

高血压长期控制不良可导致心脏结构和功能的改变，VFM 对评价高血压患者的心功能有很好的临床价值。在一项包含高血压患者56 例（高血压组）及同期健康成年人32 例（对照组）的研究中［15］，发现高血压组快速射血期EL、心房收缩期EL 高于对照组，提示高血压患者早期出现左房功能不全，VFM 可评价高血压患者左心房血液流场能量损耗状态。杨仁翠等［16］发现高血压组的二尖瓣环于长轴的平均峰值舒张速度、平均舒张期峰值应变率和平均峰值收缩速度、平均收缩期峰值应变率（Ssr）低于健康对照组，提示高血压患者左室功能下降，VFM 能够准确量化心腔内血流状态，能够在无创性可视化条件下研究心腔血流动力学情况。ZHOU BY等［17］发现与对照组相比，高血压组血流更亮，涡流更多。高血压组心脏收缩期峰值流速、收缩期峰值流量、中层和基底层收缩期总负向血流量、心尖至主动脉瓣的速度梯度及主动脉半程流速均高于对照组，提示高血压组左室血流动力学发生变化，收缩功能下降，VFM 可用于高血压患者左室收缩功能的评价。

5 VFM 评价先天性心脏病房间隔缺损患者心脏功能

房间隔缺损是最常见的先天性心脏病之一，房间隔缺损患者心房水平的左向右分流导致右心容量负荷增加，引起右心室形态学改变，导致心功能异常。由于右心形态复杂，常规超声心动图方法对右心功能的评价较困难，而VFM 可以通过分析血流动力学对房间隔缺损患者心功能进行评价。一项研究［18］发现房间隔缺损患者左室舒张期瞬时正向流量（基底段及中间段）、正向总流量（基底段）均小于对照组，右室舒张期峰值流速、瞬时正向流量、正向总流量（基底段、中间段及心尖段）均明显大于对照组，左室（中间段及心尖段）及右室（基底段、中间段及心尖段）涡量绝对值均大于对照组，提示房间隔缺损患者心室舒张功能下降，VFM 是一种无创性评价心腔血流流场特征的有效手段。刘金凤等［19］运用VFM 发现房间隔缺损患者术后短期内右心室舒张期各节段血流的流场峰值速度、峰值流量及舒张期正向流量较术前明显降低，但仍高于对照组，提示房间隔缺损患者术后右心室腔舒张期血流流场动力学较术前明显恢复，但短期内仍未恢复至正常状态，VFM 可用于房间隔缺损术后血流动力学状态的监测与随访。WEI X 等［20］用VFM 和频谱多普勒计算肺-体流量比，并与经心导管术获得的血氧数据比较，发现与频谱多普勒相比，VFM 测得的肺-体流量比与血氧分析数据相关性更高，提示VFM 能较频谱多普勒更准确地获得房间隔缺损患者肺-体流量比以及评价右房血流状况。