胸心外科

超声心动图评估射血分数保留型心力衰竭患者右心结构及功能研究进展

作者:佚名 来源:中国医学影像技术 日期:2020-10-05
导读

         2016年欧洲心脏病学会(European Society ofCardiology,ESC)指南按左心室射血分数(left ventricular ejection fraction,LVEF)将心力衰竭(heart failure,HF)程度分为射血分数降低型HF(heart failure with reduced ejection fraction,HFrEF)、射血分数保留型HF(he

关键字:  超声心动图 

        2016年欧洲心脏病学会(European Society ofCardiology,ESC)指南按左心室射血分数(left ventricular ejection fraction,LVEF)将心力衰竭(heart failure,HF)程度分为射血分数降低型HF(heart failure with reduced ejection fraction,HFrEF)、射血分数保留型HF(heart failure with preserved ejection fraction,HFpEF)及射血分数中间值HF(heart failure with mid-range ejection fraction,HFmrEF)。

        近年来,HFpEF发病率和病死率逐年升高,流行病学研究显示,HFpEF患者以老年女性为主,且伴发房颤、高血压、糖尿病、冠心病、贫血、慢性阻塞性肺病及慢性肾脏病的概率均较高。右心室功能与HFpEF关系密切,右心室功能不全(right ventricular dysfunction,RVD)是HFpEF患者不良预后的独立预测因子。本文对超声心动图评估HFpEF右心结构及功能的研究进展进行综述。

1. HFpEF与右心功能损害的关系

        导致HFpEF患者出现RVD的原因较多,目前公认病因包括:① 肺动脉高压(pulmonary hypertension,PH),HFpEF所致左心室舒张功能不全和左心房失去顺应性均可使肺静脉系统承受额外负荷,另外某些额外成分亦会导致伴/不伴肺血管重构的肺血管收缩;②心室间相互作用,因左右心室共用室间隔和一套心肌,右心室收缩所需动力的20%~40%源于左心室收缩;③冠状动脉疾病,右冠状动脉近端或优势回旋支闭塞可能导致右心室收缩功能受损而左心室整体收缩功能正常;④房颤,使左心室充盈压力增加,导致左心房扩大和重构,继而肺动脉压力和右心室后负荷增加;⑤合并症,一些非心脏疾病,包括肥胖、糖尿病、肾功能不全、慢性阻塞性肺病和高血压等均可通过全身途径如系统炎症和内皮功能障碍等重塑右心室心肌,从而导致RVD。

2.评估HFpEF患者右心功能的价值

        RVD在左心衰竭患者中普遍存在,且为HFpEF患者不良预后的独立预测因子。GOLIASCH 等采用半定量法将右心室功能分为正常及轻度、中度、严重降低。右心室功能中度及以上减低为右心室功能明显受损,患者HFpEF发病率和死亡率均增加。ZAKIR等发现左心室舒张功能不全与PH 及RVD均呈正相关,早期评估不同程度RVD对选择HFpEF治疗方案及改善患者预后均有重大意义。国内外研究样本量及方法各有不同,且随着指南和推荐的更新,诊断标准、排除标准亦不尽相同,导致文献报道关于HFpEF患者RVD发生率的波动较大,但目前已知至少有20% HFpEF患者存在RVD,且此概率甚至可达30%~50%。深入研究RVD的发生发展有助于临床更好地认识HFpEF,进而改善患者预后。

3.超声心动图评估RVD

        超声心动图具有无创、实时、简便、价廉、可重复性强、可定量及直观等诸多优点,基于此,二维超声心动图常作为评估右心室功能的首选方法。但右心室解剖结构复杂,给超声评估带来困难。目前斑点追踪技术和三维超声心动图等新技术已逐渐成为常规二维超声成像的补充。

        3.1 常规超声心动图

        3.1.1 右心室结构改变

        由于右心室解剖结构复杂,且缺乏特殊的右心解剖标志作为参考点,以常规二维超声评估右心室大小难度较大。美国超声心动图学会和欧洲心血管影像学协会(American Society of Echocardiography and European Association of cardiovascular imaging,ASE/EACVI)更新的指南推荐将以下参数用于评估右心室结构,包括右心室内径(right ventricle dimension,RVd)、收缩末期面积(end-systolic area,ESA)、舒张末期面积(end diastolic area,EDA)及室壁厚度。

        HFpEF可通过系统性炎症及释放各种细胞因子诱发右心室壁肥厚、右心扩大,继而导致右心衰竭。MELENOVSKY等研究证实,与正常对照组相比,HFpEF患者RVd显著增加。ROBAEYS等发现,与正常对照者相比,HFpEF患者右心室结构无显著差异,但RVD增大约30%。ZAKIR等认为右心室易出现结构改变的原因在于右心室较左心室对后负荷更敏感,左心室在压力超负荷情况下可通过增强收缩力来与之对抗,而右心室主要表现为室壁厚度增加;随时间推移,右心室肥大可能无法维持正常收缩压水平,导致右心室扩张、收缩功能减弱。

        3.1.2 右心室功能改变

        ASE/EACVI指南推荐以1个或多个参数综合评估右心室收缩功能,包括面积变化分数(fractional area change,FAC)、三尖瓣环侧壁收缩期纵向位移速度(DTI-derived tricuspid lateral annular systolic velocity wave,S’)、三尖瓣环收缩期位移(tricuspid annular plane systolic excursion,TAPSE)及右心室心肌做功指数(right ventricle index of myocardial performance,RIMP)。目前常用于评价HFpEF患者右心室功能的参数为FAC、TAPSE及S’。MELENOVSKY等发现33%的HFpEF 患者存在RVD(定义为FAC<35%),HFpEF患者右心室FAC及S’均较健康对照者降低约20%~25%。BOSCH 等发现,无论S’、TAPSE还是FAC,在健康对照者、HFpEF及HFrEF患者之间右心室功能均呈逐渐降低趋势。

        PUWANANT等通过小型队列研究发现约30%的HFpEF患者右心室FAC减低(<45%);如以TAPSE减小(<15mm)或S’降低(<11.5cm/s)为标准评估右心室功能,则RVD概率达40%~50%,故认为TAPSE用于判定RVD的敏感性更高,而特异性较低。GORTER等报道,以TAPSE、FAC及S’评估HFpEF患者RVD的发生率分别为28%、18%和21%;TAPSE每降低5mm,患者死亡率增加26%,FAC每下降5%,死亡率增加16%,而S’改变对死亡率无明显影响。分析原因,可能在于右心室收缩是多种收缩机制综合作用的结果,且以右心室肌纤维纵向收缩为主;随着后负荷增加,右心室横向收缩增加而纵向收缩减少,最终表现为TAPSE减少、FAC增加。

        GHIO等以肺动脉收缩压(pulmonary artery systolic pressure,PASP)与TAPSE的比值作为评价右心室与肺循环耦合的简化指标,以TAPSE=14mm、TAPSE/PASP=0.36mm/mmHg作为RVD的临界值,发现相当大比例HFrEF患者虽然肺动脉压力正常,但右心室功能减低,提示除后负荷增加之外,还有其他原因导致RVD,如心室间相互作用及合并症等。GUAZZI等提出可采用TAPSE/PASP对HF 患者进行风险分层,TAPSE/PASP <0.35mm/mmHg患者年龄更大、NYHA 分级更高,心房颤动和慢性肾病患病率均更高。

        3.2 斑点追踪技术

        近年来,二维斑点追踪成像技术(two-dimensional speckle tracking echo cardiography,2D-STE)被广泛用于心肌力学研究。2D-STE可区分正常、主动心肌节段形变与心肌功能受损,逐渐用于观察右心室。右心室重构最初表现为纵向功能减弱而横向收缩力补偿性增加,故右心室纵向应变(right ventricle longitudinal strain,RVLS)可作为识别右心室早期功能障碍的敏感指标。但右心室的几何学特点复杂,缺乏特殊的右侧解剖标志作为参照点,以2DSTE测量RVLS具有挑战性。

        BOSCH等研究结果显示,对照者、HFpEF及HFrEF 患者的RVLS 分别为(26.7±5.0)%、(22.7%±6.6)%及(18.2±6.7)%,差异有统计学意义(P<0.001),提示随着左心室收缩功能减低,右心室功能亦逐渐减低。吴梦等发现健康对照者及HFpEF、HFrEF 患者间右心室游离壁应变(right ventricular free wall strain,RVFWS)逐渐降低,且HF患者RVFWS与LVEF、TAPSE、心肌做功指数(myocardial performance index,MPI)、右心室壁厚度均相关(r=-0.68、-0.53、0.52、0.51,P 均<0.01)。

        李玉曼等使用三维斑点超声观察HFpEF患者右心室功能变化,结果显示RVLS是HFpEF患者预后不良的独立预测因子;RVFWS<22%的HFpEF患者发生不良临床结局风险增加。田新桥等发现PH 患者右心室整体应变(global longitudinal strain,GLS)与S’相关性良好,提示右心室GLS可作为评估其纵向收缩功能的指标。GUENDOUZ等认为右心室应变较常规二维超声参数更能预测不良结局,以GLS<21%可识别具有不良心脏事件高风险患者,提示右心室GLS可作为慢性HF患者临床管理的敏感指标。

        CARLUCCIO 等观察200 例TAPSE 正常(>16mm)的HFrEF(LVEF≤40%)患者,发现RVFWS预测预后的最佳临界值为-15.3%,AUC0.68,(P<0.001),敏感度50%,特异度80%。MORRIS等综合评估201例HFpEF 患者和364例无症状左心室舒张功能不全(left ventricle diastole dysfunction,LVDD)患者的左右心室收缩和舒张功能,发现HFpEF患者较无症状LVDD患者右心室纵向收缩和舒张功能受损更严重,这可能与HFpEF患者多并发糖尿病、冠心病、高血压等有关;多元回归分析结果显示,左心室应变、左心室舒张早期应变率、右心室壁厚度、TAPSE 及右心室FAC 是RVLS及右心室整体纵向舒张早期应变率(right ventricular global longitudinal early diastolic strainrate,RV-SRe)的独立预测因素。

        3.3 三维超声心动图

        三维超声心动图克服了常规二维超声心动图评价右心室的局限性,可测量右心室容积;但在心脏手术后(无明显室间隔移位的情况下)患者,即便常规二维参数(即TAPSE、S’)普遍降低,也不代表右心室整体收缩功能减低,此时右心室射血分数(right ventricle ejection fraction,RVEF)具有独特的临床价值。三维超声心动图评估RVEF受右心室后负荷、室间隔运动、图像质量和心律等影响,因而并非评估右心室功能的首选方法,常需与其他参数结合进行综合评估。

        张兰等评价左心疾病相关性PH 患者右心室重构,发现RVEF、右心室舒张末期容积指数(right ventricle end-diastolic volume index,RVVId)、右心室收缩末期容积指数(right ventricle end-systolic volume index,RVVIs)对于诊断反应性PH 具有较好的应用价值,表明其具有鉴别被动性与反应性PH 的潜力。在三维超声评价右心室结构及功能的基础上,进一步判断PH 类型,可更好地指导临床治疗。

4.小结与展望

        目前国内外对HFpEF患者右心功能十分重视,且推荐采用多种参数综合评估右心室结构及功能。在常规二维超声心动图基础上,联合应用斑点追踪技术及三维超声心动图,可以更早期、更全面地发现右心异常。如何更好地运用这些技术并指导临床是未来努力的方向。

        来源:刘修颖,孙阳.超声心动图评估射血分数保留型心力衰竭患者右心结构及功能研究进展[J].中国医学影像技术,2020,36(04):614-617.

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