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编号:10270018
多普勒超声心动图评价左室舒张功能的研究进展
http://www.100md.com 《中华超声影像学杂志》 1998年第3期
     作者:陈立军 杨浣宜 刘汉英

    单位:100037 北京,中国医学科学院中国协和医科大学阜外心血管病医院

    关键词:

    中华超声影像学杂志/980316 左室舒张功能的研究近年来引起了广泛关注。 研究表明, 大多数心脏病人左室舒张功能异常早于收缩功能异常; 在心衰中, 30%~40%的病人收缩功能正常, 而舒张功能异常系导致心衰的原因; 且即使存在收缩功能异常, 心衰症状亦主要取决于舒张功能异常的程度[1]。 由于左室舒张功能异常主要导致左室舒张末压(LVEDP)增高而非收缩功能障碍, 因而舒张功能异常所致心衰的治疗方案有别于收缩功能异常的心衰者。超声心动图不仅可简便反复地评定左室舒张功能, 还可估测LVEDP, 指导治疗, 评价预后, 具重要临床意义。 本文就多普勒超声心动图评价左室舒张功能的研究现状作一综述。
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    舒张过程的定义、组成及影响因素

    传统心动周期根据血液动力学的变化分为以下几个时相: 心房收缩期, 心室收缩期: 包括等容收缩期、 快速射血期、 减慢射血期, 心室舒张期: 包括等容舒张期、 快速充盈期、 减慢充盈期。 Brutsaert[2]考虑到心肌松弛性(Relaxation)将心动周期分为收缩期、松弛期(包括等容舒张期和快速充盈期)和舒张晚期(Diastasis: 包括减慢充盈期和心房收缩期)。 其中心脏舒张过程包括松弛期和舒张晚期。心动周期的分期方法对正确理解舒张过程有重要意义。

    心脏的舒张是一个非常复杂的过程, 受以下诸多因素如松弛、 冠状动脉的充盈性、 舒张期抽吸作用、 粘弹性、 心包限制、 左右心室的相互影响、 心房收缩、 室壁的僵硬度、 心肌张力/应力、 心脏的前后负荷及心室的协调一致性等影响[3]。 为了方便分析, 可将舒张过程简化为: 松弛、 充盈和心房收缩。 这种简化与Brustsaert对心动周期的分类相同。
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    评价指标及其临床意义

    近年来多普勒超声评价左室舒张功能由仅根据二尖瓣血流频谱的单一指标发展为多指标综合评定。

    一、 二尖瓣血流频谱

    它主要受心肌的松弛性、 跨瓣压差、 心肌顺应性及测量时的技术因素等影响[4]。 取样容积位置应置于二尖瓣瓣尖水平, 正常二尖瓣血流频谱由E峰和A峰组成, E>A,E/A大于1小于2。 二尖瓣血流频谱测量简便, 但应结合肺静脉血流频谱分析。

    二、 肺静脉血流频谱

    肺静脉血流频谱受左房的收缩性、 松弛性、 顺应性、 左房压及左室的收缩性、 松弛性、 顺应性等诸多因素的影响[4]。 测量时取样容积置于肺静脉内靠左房入口处1~2 cm。 肺静脉血流频谱由S波、 D波和AR波组成。 S波系心室收缩时肺静脉充盈产生, D波主要反映二尖瓣E波的情况, 此时左房相当于通道作用, 影响E波的因素亦同样影响D波。 AR波系心房收缩时血液逆流入肺静脉产生的波, 正常不超过30 cm/s。 肺静脉血流频谱结合二尖瓣血流频谱可准确分析大多数舒张功能异常。
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    三、 等容舒张时间(IVRT)

    指主动脉瓣关闭至二尖瓣开放的时间, 正常73±16ms。 取样位置为左室流入道与流出道之间。该指标受心肌松弛性和左室-左房压差的影响, 如松弛性减低, 则IVRT延长。

    四、 A-Ar间期

    依据血流传播理论, 心房收缩时产生A波, A波先传至心尖部然后再传至左室流出道形成Ar,正向的A波与负向的Ar之间的时间即为A-Ar间期, 其正常值>45 ms。 Pai[5]等研究了高龄正常人和部分左室肥厚患者,认为A-Ar间期随左室肥厚和年龄增加而缩短, 不受心率影响, 可估测左室舒张功能。 当舒张功能减低时, A-Ar间期缩短, 不受前负荷影响。

    五、 -dp/dtmax和松弛时间常数(Tau)
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    -dp/dtmax即等容舒张期时左室压力下降的最大速度。 以往对-dp/dtmax和Tau的测定仅限于导管室, Chen[6]利用连续多普勒进行了研究。 多普勒测定这两个指标的前提是必须存在二尖瓣返流并认为左房压恒定。 测定方法: 连续波多普勒记录二尖瓣返流最大速度, 在其减速支中计算机分析每点速度并据简化Benoulli方程转换为返流压差, 这样可得出瞬时dp/dt的曲线。 -dp/dtmax与心导管同步测压的相关系数达0.94。 正常值>1500mmHg/s。该指标可反映等容舒张期时左室压力下降的最大速度,但受负荷状态及主动脉压的影响。 Tau的测定相对繁锁,依据公式P(t)=P×e-t/Tau计算, 正常<40ms。Tau可准确反映等容舒张期左室压下降的速率, 不受心脏负荷和心率影响, 系评价左室松弛性的可靠指标。

    左室充盈异常的三种形式

    大量研究表明, 舒张功能异常的形式主要表现为三种[4,7]: 最早出现的左室充盈减低(松弛功能减低); 左室充盈假性正常及晚期的限制型充盈异常。 三种形式的病理生理及多普勒特征见附表。 几乎所有心脏病人舒张功能异常均表现为这三种形式。Appleton[7]根据这三种表现形式指出了舒张功能发展的自然过程。 他认为年青人左室充盈几乎均发生于舒张早期, 所以IVRT、DT相对较短,S波、 D波基本相等, D略大。 随着年龄增加, 松弛功能减低, E和D波减低, IVRT、 DT和S波均增加, 故心房收缩时A峰幅度增加, 同样的改变见于各种心脏病早期导致的左室松弛性下降。 AR可正常或升高, 取决于左房、 左室的顺应性是否正常及左房压是否升高。 随着左室松弛性的降低和顺应性轻度下降, 左房容量及压力升高, 因而IVRT缩短, E、D波增加趋于正常。 如左室顺应性继续下降, 左房容量和压力继续增高, 上述指标变化更为明显, S波随左房顺应性下降而下降, 常低于D波, 此时可能表现为假性正常, 但AR增加, 左房大, 提示舒张功能异常。 如左室顺应性明显减低,左房扩大但充盈压不能明显提高, E明显大于A, IVRT很短, DT<160 ms, 表现为限制性充盈异常和突然提前终止充盈, D亦增高且突然终止, S波由于心房顺应性下降而降低。 左室充盈异常的三种形式贯穿于疾病发展的全过程, 几乎概括了所有形式的舒张功能异常。
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    附 表 左 室 充 盈 异 常 的 三 种 形 式

    舒张早期左室充盈减低

    左室充盈假性正常

    限制型左室充盈异常

    症状

    静息时无症状

    劳力性呼吸困难

    轻微活动后气喘

    心功能状态

    轻微异常

    中度异常

    明显异常
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    左房

    大小正常±收缩功能增强

    增大±收缩功能增强

    增大+收缩功能增强

    充盈压

    正常

    增加

    明显增加

    左室流入道血

    低E高A,E/A<1,二尖瓣血流频谱正常

    高E低A,E/A≥2,流频谱

    IVRT≥110 ms,IVRT正常,IVRT≤60 ms,DT≥240 ms
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    DT正常

    DT≤150 ms

    肺静脉血流频谱

    D波减低,S波增高

    AR波增加,S波减低

    S波减低±D波及AR波增加

    舒张异常

    左室松弛功能减低

    左室松弛功能减低+左室顺应性减低

    严重左室顺应性减低+左室松弛功能减低

    不同舒张功能异常形式之间亦可出现转换, 取决于病情的好转或进展。 舒张早期左室松弛减低与假性正常、 假性正常与早期限制型充盈异常之间可互相转换, 但舒张早期左室松弛减低不能变为正常, 晚期限制型充盈异常也不能转换为假性正常。
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    临床上缩窄性心包炎与限制型心肌病的鉴别较为困难, 多普勒超声心动图可资区分。Oh[8]的研究表明, 缩窄性心包炎的二、 三尖瓣血流频谱随呼吸而变化: 吸气时二尖瓣E波和肺静脉D波较呼气时减小幅度≥25%, 三尖瓣E波和肝静脉血流比呼气时幅度增大≥40%, 而限制型心肌病二尖瓣血流不受呼吸影响, 表现为限制型充盈异常, 三尖瓣血流随呼吸改变不显著(≤15%)。估测左室舒张末压

    LVEDP正常<12 mmHg, 临床多采用肺毛细血管楔压(PCWP)反映LVEDP, 正常PCWP抗体<18 mmHg, ≥20 mmHg出现肺瘀血, ≥30 mmHg出现肺水肿。 Mulvagh[9]应用二尖瓣血流频谱估测LVEDP。 他研究了33名患者, 得出如下回归方程LVEDP=46-0.22 IVRT-0.10 AFF-0.3 DT-(2÷E/A)+0.05 MAR, AFF为心房充盈分数, MAR为二尖瓣血流频谱的终点到心电图R波顶峰的时间。 对LVEDP>15 mmHg者, 该方程敏感性及特异性为90%。 Rossvol[10]应用肺静脉血流频谱对LVEDP进行估测。 AR波超过A波时限者, 估测LVEDP>15 mmHg的敏感性及特异性分别为85%和79%, 所有LVEDP>18 mmHg的患者肺静脉收缩期充盈分数(收缩期流速积分/收缩期与舒张期流速积分之和)均明显降低(<0.4)。 Giannuzzi[11]研究了140名心肌梗塞后患者(EF≤35%), E/A比值≥2估测PCWP≥20 mmHg的敏感性为99%, 但特异性低, 为43%; 而DT与PCWP呈高度负相关(r=0.90), DT≤120 ms估测PCWP≥20 mmHg的敏感性和特异性分别为100%和99%, 以上研究均有心导管对照。
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    估 测 预 后

    Xie[12]研究了100例心衰病人(EF<40%), 二尖瓣血流频谱表现为限制型充盈异常者(E/A≥2或E/A=1及DT≤140 ms)1年及2年死亡率明显高于非限制型者(E/A≤1或E/A=1~2及DT>140 ms), 分别为19%vs5%和51%vs5%, P值<0.01。 限制型与非限制型相比心源性死亡的相对危险度1年及2年分别为4.1和8.6, 提示限制型充盈异常是预测心源性死亡率高的一个独立、 最好的指标。 Ciannuzzi[13]的研究表明, DT是估测预后不良的独立、 敏感指标, DT≤125 ms可提供更多的预后不良信息。

    影 响 因 素

    由于舒张过程是一个复杂的多因素相互作用的过程, 单一指标无法准确反映整个左室的舒张功能, 因此必须综合考虑, 全面评价。 高龄、 心率快、 左室前负荷减低或后负荷增加时可出现假阳性,表现为E/A减低, 假性正常者须参照肺静脉血流频谱及左房大小分析。 负荷状态、 二尖瓣或主动脉瓣返流、 心率、 心律、 收缩功能状况等因素均会影响多普勒超声心动图评价舒张功能的准确性[19], 现有反映舒张功能的多个指标间的敏感性、 特异性和准确性还待进一步研究。
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    发 展 趋 势

    随着超声技术的不断发展,彩色M型多普勒超声心动图和组织多普勒显像(TDI)技术为分析心脏舒张功能提供了新的手段。 Takatsuji[14]通过分析彩色M型左室血流充盈方式在时间/空间上的传播速度, 发现与心导管测值Tau和-dp/dtmax相关良好(r=-0.82和-0.72), 且可区分充盈正常或假性正常, 从而为分析复杂的舒张功能提供了一个简便、 实用的方法。 Garcia[15]应用TDI分析了缩窄性心包炎和限制型心肌病患者的舒张早期室壁运动最大速度Ea, 发现Ea在正常人和缩窄性心包炎患者明显高于限制型心肌病患者, 多元回归分析显示Ea是鉴别两者的最佳指标。

    多普勒超声心动图为准确评价心脏的舒张功能、 估测左室充盈压、 评价预后、 指导治疗提供了丰富的信息。 可以预见, 随着研究的深入还会有新的指标和方法不断出现, 以期阐明复杂的心脏舒张过程服务于临床。
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    参 考 文 献

    1Lenihan DJ, Gerson MC, Hoit BD, et al. Mechanisms, diagnosis, and treatment of diastolic heart failure. Am Heart J, 1995,130∶153.

    2Brutsaert DL, Sys SU, Gillebert TC. Diastolic failure: Pathophysiology and therapeutic implications. JACC, 1993,22∶318.

    3Nishimura RA, Housmans PR, Hatle HK, et al. Assessment of diastolic function of the heart: Background and current applications of Doppler echocardiography. Part I. Physiologic and pathophysiologic features. Mayo Clin Proc, 1989;64∶71.
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    4Cohen GI, Pietrolungo JF, Thomas JD, et al. A practical guide to assessment of ventricular diastolic function using Doppler echocardiography. JACC, 1996,27∶1753.

    5Pai RG, Shakudo M, Bansal RC, et al. Rate of transmission of transmitral Doppler velocity "A" wave to the left ventricular outflow tract: A new index of diastolic function in left ventricular hypertrophy. Circulation, 1991,84(Suppl)∶Ⅱ-587.

    6Chen C, Rodriguez L, Guerrero JL, et al. Noninvasive estimation of the instantaneous first derivative of left ventricular pressure using continuous-wave Doppler echocardiography. Circulation, 1991,83∶2101.
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    7Appleton CP, Hatle LK. The natural history of left ventricular filing abnormalities: assessment by two-dimensional and Doppler echocardiography. Echocardiography, 1992,9∶437.

    8Oh JK, Hatle LK, Seward JB, et al. Diagnostic role of Doppler echocardiography in constrictive pericarditis. JACC, 1994,23∶154.

    9Mulvagh S, Quinones MA, Kleiman NS, et al. Estimation of left ventricular end-diastolic pressure form Doppler transmitral flow velocity in cardiac patients independent of systolic performance. JACC, 1992,20∶112.
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    10Rossvoll O, Hatle LK. Pulmonary venous flow velocities recorded by transthoracic Doppler ultrasound:Relation to left ventricular diastolic pressures. JACC, 1993,21∶1687.

    11Giannuzzi P, Imparato A, Temporelli PL, et al. Doppler-derived mitral deceleration time of early filling as a strong predictor of pulmonary capillary wedge pressure in postinfarction patients with left ventricular systolic dysfunction. JACC, 1994,23∶1630.

, 百拇医药     12Xie GY, Berk MR, Smith MD, et al. Prognostic value of Doppler transmitral flow patterns in patients with congestive heart failure. JACC, 1994,24∶132.

    13Giannuzzi P, Temporelli PL, Bosimini E, et al. Independent and incremental prognostic value of Doppler-derived mitral deceleration time of early filling in both symptomatic and asymptomatic patients with left ventricular dysfunction. JACC, 1996,28∶383.

    14Takatsuji H, Mikami T, Urasawa K, et al. A new approach for evaluation of left ventricular diastolic function: spatial and temporal analysis of left ventricular filling flow propagation by color M-mode Doppler echocardiography. JACC, 1996,27∶365.

    15Garcia MJ, Roderiguez L, Ares M, et al. Differentiation of constrictive pericarditis from restrictive cardiomyopathy: assessment of left ventricular diastolic velocities in longitudinal axis by Dopper tissue imaging. JACC, 1996,27∶108.

    (收稿 1996-12-17 修回 1998-01-01), 百拇医药