超声心动图评估右心室功能的应用进展

何洁欣，张 莹

［广东省心血管病研究所广东省人民医院（广东省医学科学院），广州510080］

提要：右心室是构成心脏“泵”功能的一部分，但由于右心室结构的复杂性及前期对右心室功能认识不足，使得对右心室功能的准确评估较为困难，既往对右心室功能的研究较少。近年来，超声心动图技术的发展使其评估右心室功能的准确性不断提高，并且能够对右心疾病患者进行危险分层及提供预后信息。本文主要概述右心室的结构及功能，超声心动图评估右心室功能的常用测量指标及其研究进展。

既往对心室功能的研究主要关注左心室的结构和功能，而对右心室（right ventricle，RV）功能的研究较少。随着对右心疾病的研究深入，越来越多的证据显示，右心室功能的评估对制定疾病的诊疗方案及评估预后有着重要作用，在多种心血管疾病中右心功能评估的重要性日益显著。在这篇综述中，我们将论述右心室的结构特征和功能特点，以及近年来超声心动图评估右心室功能的研究进展。

1 右心室的结构和功能

右心室壁较薄，结构复杂，横面呈新月形，侧面呈三角形，其内有突出的肌小梁、粗大的节制索及肺动脉圆锥，以室上嵴为界分为流入道、流出道和布满肌小梁的心尖部三部分，且不在同一平面内，致使右心室几何形状不规则，难以用二维技术同时成像［1］；此外，正常的右心室是一层薄壁结构（成人约为3～5 mm），很难从周围组织中观察到并区分出来；同时，右心室突出的肌小梁也使右心室的边界检测进一步复杂化，这些解剖结构都决定了计算右心室容积和评估右心室功能与左心室相比更为困难。

右心室是肺循环的动力器官，在正常的循环和负荷情况下维持肺灌注以便输送静脉血进行气体交换，促进体循环静脉血回流。然而，当肺循环压力升高时，右心室心排血量对压力负荷较敏感，心排血量减少，从而使容量负荷不断增加，心室持续扩张、肥厚，最终导致右心衰竭。而近年来的临床证据显示，右心室功能的变化可以及早提示患者的病情进展及危险分层，从而预测肺动脉高压和心力衰竭等心脏病患者的生存率及远期预后［2］。因此，客观、准确地评价右心室功能具有重要意义。

2 超声心动图评估右心室功能的常用指标

目前，常用的评估右心室功能的检查方法主要有右心导管检查、心脏磁共振成像以及超声心动图。右心导管检查是目前评价右心室功能的“金标准”，但是该方法为有创性检查，难以在临床上广泛应用。心脏磁共振可以获得清晰的心脏结构成像，较准确地测量右心室的容量及功能［3］，然而，磁共振检查费用昂贵，且检查者体内的金属物品也会限制磁共振的使用［4］。因此，作为一种无创、简便、有效的评估右心室功能的成像手段，超声心动图成为目前心脏病患者的初步诊断和日常随访中最常用的检查方法。在传统的二维超声心动图技术中，Tei 指数，三尖瓣环收缩期位移（tricuspid annular plane systolic excursion，TAPSE），组织多普勒三尖瓣环S′和右心室面积变化分数（fractional area change，FAC）是常用的评估右心室收缩功能的测量指标。

Tei 指数评估右心室的整体功能，不受心率、右心室压力或三尖瓣反流等的影响，但当R-R 间期不同时，其测量结果不可靠。由于右心室的收缩机制主要是以心肌纵向缩短为主，又以三尖瓣环侧收缩幅度最大，因而通过测量右心室游离壁三尖瓣侧瓣环的纵向偏离位移TAPSE 或通过组织多普勒超声技术测量三尖瓣环的运动速度S′可近似评估右心室的收缩功能，但TAPSE与S′均只采用单一节段位移来代替整体收缩功能，当发生节段性室壁运动异常时，其数值会与整体收缩功能有较大偏差。由于右心室结构难以完整成像于同一个二维平面，采用不同的几何假设测量的右心室容积差异较大，因此二维超声心动图一般不估测右心室射血分数（right ventricle ejection fraction，RVEF），而通过测量舒张末期和收缩末期面积来计算FAC。该指标也能反映右心室收缩功能，且与磁共振测量的RVEF 相关性良好。但由于右心室的心内膜面常显示欠佳，面积的描绘较为困难，观察者间的差异可能较大；而且，FAC 的测量忽略了右心室流出道的影响，不能完全代表右心室的整体收缩功能［5-6］。

3 超声心动图评估右心室功能的研究进展

3.1 超声斑点追踪和三维超声心动图技术的发展

随着斑点追踪超声心动图（speckle-trackingechocardiography，STE）技术的出现，右心室心肌应变成为了近年来较新的评估右心室心肌收缩功能的指标。二维斑点追踪（two-dimensionalspeckle tracking echocardiography，2DSTE）应用二维超声心动图对图像序列中的心肌特征性回声斑点进行逐帧追踪，通过斑点位置的变化来测算心肌的运动及形变，从而提供关于右心室节段和整体收缩功能的信息。根据心肌运动的方向，分为纵向应变（longitudinalstrain，LS）、径向应变（radialstrain，RS）、圆周应变（circumferential strain，CS）和旋转应变（rotation strain，Rot），分别代表纵向、径向、圆周及旋转方向上的形变。这种二维应变的测量改善了最初通过组织多普勒技术测量形变的角度依赖性和信噪比，可以快速获取应变信息［5，7］。然而，右心室壁较薄，结构复杂，流入道和流出道位于不同的平面，斑点在平面外难以逐帧追踪斑点运动，因此对右心室收缩功能的评估效果欠佳［5］。

三维超声心动图的发展提高了右心室容量和右心室功能评估的准确性，利用实时三维的计算方法可以进一步更准确地估测右心室的容积和三维右心室射血分数（three-dimensional right ventricle ejection fraction，3D-RVEF），使得超声心动图测量的RVEF 更接近心脏磁共振的测量结果［8］。不仅如此，由于三维超声心动图不受二维平面的限制，可与超声斑点追踪技术结合为三维斑点追踪技术（three-dimensional speckle tracking echocardiography，3DSTE），从而克服了2D-STE“跨平面失追踪”的局限性，而且不受时间分辨率的影响，能同步追踪心脏各室壁的运动。研究证实，3D-STE 是评估右心室收缩功能的可靠方法，且由于其能在三维容积内追踪心肌的运动轨迹，评估右心室不同解剖部位的形变（包括右心室流入道、流出道和心尖），其测量值通常比二维斑点追踪更加准确［9］。3D-STE还较2D-STE 引入了面积应变（area strain，AS）、三维整体应变等新的评价室壁整体和节段运动的参数，AS 被证实与磁共振测量的RVEF 具有很强的相关性［10］。然而，斑点追踪技术对图像质量要求较高，且仍缺乏足够的研究及数据证实其有效性及截断值，目前还无法在临床上常规应用［5-6］。

3.2 比较评估右心室功能的指标的准确性

如上所述，右心室心肌应变有多个应变参数来评估右心室不同方向的形变。然而哪个应变量的评估结果更为准确？Smith 等首次应用3D-STE 来定量评估肺动脉高压患者的右心室收缩功能，并提出在肺动脉高压患者中，所有应变量的值均显著降低，而AS与CS 和磁共振测量的RVEF 存在显著的相关性。不仅如此，他们还比较了应变量与传统二维超声心动图指标的相关性，结果发现AS 和LS与TAPSE 存在中度相关。Ishizu 等［9］的研究进一步证实3D-STE 测量的右心室容积及RVEF与磁共振的测量结果存在相关性，验证了3D-STE 的可靠性与可行性。同时，他们还评估了不同室壁节段的应变程度对整体收缩功能的影响，结果表明，流入道AS 值和流出道CS 值的降低对右心室整体收缩功能障碍的影响最为显著，流入道AS 和流出道CS 是RVEF 的显著相关因素［9］。

既往也有许多研究比较传统二维超声心动图指标与RVEF 的相关性。Lee 等［11］在大量研究的基础上进行了一项meta 分析，分别比较TAPSE与FAC 和心脏磁共振测量的RVEF 的相关性，分析结果表明，与TAPSE 相比，FAC与磁共振测量的RVEF 相关性更高，能更准确地评估右心室收缩功能［11］。对于如何选取合适的右心室功能评价指标，既往的研究尚无统一定论，而2020 年的英国超声心动图学会指南提出，对于不同的右心疾病，由于其对右心结构和功能的影响不同，因此常规测量的超声心动图指标对右心疾病评价的敏感性和特异性也不同，在评价右心室功能时应以疾病为导向，选择最佳的右心室功能评价指标［6］。

3.3 探索新的右心室评价指标

除了上述提到的已经公认的测量指标，近年来也有研究提出一些新的评估右心室收缩功能的参数。Topilsky等［12］在研究中发现相对较小的左心室（＜63 mm）或缩短的校正心率后三尖瓣反流持续时间（tricuspid regurgitation flow corrected for heart rate，TRDc）与左心室辅助装置植入术后患者30 d内的不良预后相关［12］。Cho等［13］进一步研究证实TRDc与心脏磁共振测量的RVEF 呈显著正相关，TRDc 减低与与肺动脉高压患者的心血管病死率和再住院率相关。因此，TRDc可能是预测肺动脉高压患者右心室功能障碍和预后的一个有用的替代指标。其原因可能是TRDc包括右心室等容时间（指等容收缩时间和等容舒张时间）以及右心室射血时间，研究结果提示，TRDc与右心室射血时间明显相关，而与右心室等容时间相关性不大，这提示右心室功能障碍患者TRDc缩短可能是右心室射血时间缩短的结果。由于肺动脉高压患者常伴有肺动脉阻力升高，右心室充盈血量减少和右心室排血量减少，因而其右心室射血时间缩短，从而导致TRDc减小［13］。然而，TRDc与右心导管的测量值没有显著相关性。因此，TRDc 是否可作为一个新的评估右心室收缩功能及预测肺动脉高压患者预后的指标还需要更多的研究证据。

Alsoos 等［14］还提出用右心室流出道收缩偏移（right ventricular outflow tract systolic excursion，RVOT_SE）来评估右心室收缩功能的方法，将RVOT_SE与目前常用的其他右心室收缩功能评估方法（FAC、TAPSE、组织多普勒三尖瓣环S′等）进行相关性分析，结果发现，在RVOT_SE 值为0.54 cm 时，RVOT_SE 诊断右心室收缩功能减低的敏感性和特异性分别为98%和96%。他们认为，由于右心室游离壁常容易发生心肌缺血或心肌梗死，容易影响心肌的收缩功能，从而使TAPSE 等测量产生误差，而右心室流出道抵御缺血的能力更强，因此能更准确地测定右心室功能。但是，RVOT_SE与RVEF 的相关性如何以及RVOT_SE能否像其他参数一样能预测患者的预后，这个研究尚未提及，还需要进一步的探索［14］。

3.4 预测患者的危险分层及预后

越来越多的研究表明，右心室功能与肺动脉高压、慢性心力衰竭、致心律失常右心室心肌病、肺栓塞、心肌梗死等多种心血管疾病患者的危险分层及预后密切相关，超声心动图对多种心血管疾病的危险分层及预后具有重要的预测价值。

3.4.1 肺动脉高压 Ogihara 等［15］采用超声心动图随访药物治疗前后的肺动脉高压患者，将治疗前后的症状、运动耐量、血浆脑钠肽及血流动力学参数等临床指标与超声心动图随访过程中的超声参数变化进行比较，发现在肺动脉高压患者中，Tei 指数与肺血流动力学变量密切相关，且Tei 指数的改善与肺动脉高压经过个体化治疗后心脏后负荷的改善相关。这一研究表明，Tei 指数能够明确患者血流动力学的变化，并对肺动脉高压治疗的疗效及预后具有一定的提示作用。

随着三维超声心动图技术的发展，对肺动脉高压患者的危险分层及预后评估更加准确。Nagata 等［16］与Liu 等［17］研究证明，三维超声心动图测量的RVEF 是心血管疾病死亡及主要不良事件发生的独立预测因子，其比临床的危险因素与其他的超声心动图参数更能预测患者未来的病情进展及预后结局。Smith 等研究发现，在3D-STE 中，AS、LS 和CS 的降低与肺动脉高压患者的死亡风险增加有关，其中AS与RVEF 存在显著的相关性，有可能成为一个评估右心室收缩功能及预测预后的重要指标。因而，利用三维超声心动图和斑点追踪超声心动图来评估心血管疾病患者的预后，将为临床医生的诊疗带来巨大的参考价值。3.4.2 心力衰竭 近年来有研究表明，肺动脉压力和右心室功能耦合可以改善心力衰竭患者的预后分层。因此，Ghio 等［18］对此进行深入研究，证实右心室功能障碍和肺动脉压力增高是所有慢性心力衰竭患者预后不良的显著相关因素，提出并验证TAPSE/PASP 的比值是一个简单、有力的心力衰竭患者预后的独立预测因子，进一步改善了慢性心力衰竭患者的危险分层。

Houard 等［19］比较2D-STE与二维超声心动图、心脏磁共振对射血分数降低型心力衰竭（heart failure with reduced ejection fraction，HFrEF）患者的预后评估，结果表明，与磁共振测量的RVEF、二维超声心动图测量的TAPSE、FAC 相比，2D-STE 测量的右心室心肌整体纵向应变具有更高的预测价值，是评估HFrEF患者全因和心血管病死率的一个独立且强有力的预测因子。

3.4.3 致心律失常右心室心肌病 对于早期致心律失常性右心室心肌病（arrhythmogenic right ventricular dysplasia，ARVD）诊断尚未完全明确的人群，如基因阳性的ARVD患者的家庭成员，如何预测其早期心律失常事件的发生，改善其危险分层，这一问题引起了Leren 等［20］的关注。他们采用心电图、超声心动图及应变分析综合评估ARVC患者，结果发现，早期发生不良事件的患者，其右心室的直径较大，右心室应变的机械离散度更高，且具有更多心电图的异常信号。与仅使用电参数相比，将超声心动图测量的右心室直径和右心室流出道内径与电参数结合起来，可以进一步改善对早期ARVC患者不良事件的识别，改善早期ARVC患者的危险分层。

Saguner 等［21］还进行了一项中位观察时间为5 年的长期观察性研究，比较FAC 和TAPSE 对高危ARVC患者发生主要不良心血管事件（major adverse cardiovascular events，MACE）的预测效果，结果表明，TAPSE 降低和右侧心腔扩大均与ARVC患者发生MACE 的风险增加有关，而FAC 是ARVC患者不良结局的最强的超声心动图预测因子。这项研究表明，TAPSE与FAC 可以预测ARVC患者MACE 的发生风险，从而评估此类患者的危险分层，以明确是否需要植入心律转复除颤器治疗［22］。

3.4.4 肺栓塞 Vitarelli 等［23］研究评估了急性肺栓塞合并右心室功能障碍的患者右心室功能参数的变化，分别于患者肺栓塞急性发作时、30 d 和6 个月中位随访期后完善三维超声心动图和斑点追踪超声心动图检查。结果发现，3D-RVEF 和右心室游离壁中段的纵向应变（mid free wall-RV longitudinal strain，MFWRVLS）的变化是最敏感的不良事件预测指标。MFWRVLS 和3D-RVEF 在肺栓塞患者的短期和长期随访中可能会持续减低，与其不良结局相关。胡丽艳等［24］研究将肺栓塞患者分别于治疗前后完善超声心动图检查，结果表明超声心动图能够准确、敏感地反映肺栓塞患者治疗前后的右心室收缩和舒张功能变化，在临床上可以作为肺栓塞治疗效果的评价指标。

3.4.5 心肌梗死 Kidawa 等［25］同时应用组织多普勒和实时三维超声心动图评价急性下壁心肌梗死患者的右心室功能，结果表明，组织多普勒测得的三尖瓣环收缩期峰值速度S′与RVEF 结合可用于诊断右心室心肌梗死。Engy等［26］研究对急性ST 段抬高型心肌梗死（ST-segment elevation myocardial infarction，STEMI）和非急性ST 段抬高型心肌梗死（non-ST elevation myocardial infarction，NSTEMI）的患者在心肌梗死发生的24 h 内完善超声心动图检查，测量其右心室功能参数，并对其进行了30 d 的随访，观察他们在30 d 内是否发生MACE，结果发现，MACE 组患者的FAC、TAPSE、三尖瓣环S′均减低，提示FAC、TAPSE 和S′均可作为STEMI 和NSTEMI 后30 d 内发生MACE 的独立预测因素。常规右心室功能参数可用于评估急性心肌梗死后患者的短期预后。

超声心动图的快速发展使其越来越多地替代右心导管检查和心脏磁共振成像，成为右心室功能评估的首选检查手段。斑点追踪和三维超声心动图技术的发展，近年来对新的测量指标的探索都使右心室功能评估和预后分层的准确性不断提高，为右心疾病的诊治提供了更多、更精细的影像学数据。相信随着研究的不断深入，超声心动图对右心室功能的评估将逐渐趋于规范化和标准化，使超声心动图技术成为右心疾病的临床随访中必不可少的影像学手段。