多平面经食管三维超声心动图与心室造影测量右室容量和收缩功能的对比研究
作者：王 勇 张 运 李继福 张 薇 陈玉国 李贵双 张 梅 季晓平 邢艳秋 张园园
单位：
关键词：经食管超声心动描记术；心脏导管插入术；右心室功能
中国超声医学杂志990114 摘 要 目的：探讨多平面经食管三维超声心动图测量右室容量和收缩功能的可靠性。方法：在61例患者中进行经胸二维和多平面经食管超声心动图检查，分别采用双平面Simpson法和自制的三维超声心动图软件系统测量右室舒张末期容积(EDV)、收缩末期容积(ESV)、心搏量(SV)及射血分数(RVEF)，并与单平面右室造影所测结果对比。结果：经胸二维超声心动图与右室造影所测EDV、ESV、SV及RVEF均呈中度相关，r值分别为0.84、0.83、0.84、0.70，二者间有显著性差异；而多平面经食管三维超声心动图与右室造影测值高度相关,r值分别为0.93、0.94、0.93、0.93，二者间无显著性差异。结论：多平面经食管三维超声心动图为定量分析右室容量和收缩功能提供了相对无创和高度可靠的新途径。
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Comparison of Multiplane Transesophageal Three-dimensional Echocradiography
with Cineventriculography in the Measurement of Right
Ventricular Volume and Systolic Function
Wang Yong,Zhang Yun,Li Jifu,et al
Dept.Cardiology,Affiliated Hospital of Shandong Medical University,Jinan 250012
ABSTRACT Objective:To study the reliability of multiplane transesophageal three-dimensional echocardiography in the measurement of right ventricular volume and systolic function.Method:Transthoracic two-dimensional and multiplane transesophageal three-dimentional echocardiography were performed in 61 patients,the right ventricular EDV,ESV,SV and RVEF were measured by biplane Simpsons method and the three-dimensional echocardiography software made by ourselves respectively,and the data were compared with the results of single plane cineventriculography.Results:EDV,ESV,SV and RVEF measured by transthoracic two-dimentsional echocradiography correlated moderately with the results of cineventriculography(r＝0.84，0.83，0.84，0.70 respectively);paired t-test showed significant difference between two group of values.While the values measured by multiplane transesophageal three-dimensional echocardiography and cineventriculography correlated highly(r＝0.93，0.94，0.93，0.93 respectively);paired t-test showed non-significant difference between them.Conclusion:The multiplane transesophageal three-dimensional echocardiography is a relative noninvasive and highly reliable method to quantitatively evaluate right ventricular volume and systolic function.
, 百拇医药
KEY WORDS Transesophageal echocardiography Right ventricular function Cardiac catheterization
近来的研究表明，右心室的收缩功能在多种心血管疾病的发生和演变中具有十分重要的临床意义〔1，2〕。然而，由于右室解剖位置的限制性和形态的复杂性，右室收缩功能的定量分析一直是超声心动图学的难点。为探讨测量右室容量和收缩功能的新方法，我们在61例患者中进行了经胸二维及多平面经食管三维超声心动图检查，并以心导管右室造影为标准，探讨了这些方法的可靠性，现将结果报告如下。
资料与方法
研究对象 包括1996年10月～1997年11月在我院行经皮二尖瓣球囊扩张术者28例及行选择性冠状动脉造影术者33例患者，均于术中进行单平面右室造影。其中男34例，女27例，年龄23～68岁，平均年龄47.1±9.7岁。临床诊断：风湿性心脏病二尖瓣狭窄28例，二尖瓣狭窄合并主动脉瓣返流12例；冠心病心绞痛9例，陈旧性心肌梗塞22例(其中前壁14例，下后壁10例)，所有患者均为窦性心律，心功能Ⅰ～Ⅲ级，均在右室造影前24小时内行经胸二维超声心动图及多平面经食管超声心动图检查。
, 百拇医药
经胸二维超声心动图检查 采用美国惠普公司SONOS-1500型彩色多普勒血流显像仪，探头频率2.5/2.0MHz和3.5MHz。患者左侧卧位，探头置于心尖，记录心尖四腔心切面图像，然后将探头顺时针旋转90°，记录右室心尖两腔心切面图像。利用北京科力公司BIE-2020型超声心动图图像处理系统，选择三尖瓣叶关闭前的右室腔面积最大的停帧作为右室舒张末期图像，三尖瓣叶开放前的右室腔面积最小停帧作为收缩末期图像，以双平面Simpson法测得右室舒张末期容量(EDV)和右室收缩末期容量(ESV)，右室心搏量(SV)由公式SV＝EDV-ESV计算，右室射血分数(RVEF)由公式RVEF＝(EDV-ESV)/EDV计算。所有测值均取三个心动周期的平均值。
多平面经食管超声心动图检查 多平面经食管超声探头频率3.7/5.0MHz。患者检查前禁食4小时，以2%地卡因喷雾麻醉咽部，取左侧卧位，连接肢体导联心电图，将探头插入食管并定位于食管中上段,调整探头位置，使扫查切面在0°～180°旋转过程中能全面显示右室流入道、流出道及心尖等结构。然后固定探头,旋转探头晶片,每隔10°记录至少3个心动周期的右室二维切面图像,共计18幅图像，采用仪器中的边缘增强功能以清晰显示右室心内膜的回声。所有超声图像均储存于VHS录像带中。
, 百拇医药
右室三维重建 采用自制的多平面经食管三维超声心动图软件系统，将记录于VHS录像带上的超声图像转化为数字图像后输入计算机，逐帧回放，以心动周期中最大和最小右室腔面积作为右室舒张末期和收缩末期的标志，每隔10°选择一幅图像，用鼠标器手动描画心内膜边缘，由计算机将18幅经食管右室二维图像重建为右室三维图像，并自动计算出EDV及ESV。然后应用上述公式计算出SV和RVEF。
心导管右室造影 患者行二尖瓣球囊扩张术前或选择性冠状动脉造影术后进行单平面右室造影。自股静脉插入7F右心导管至右室，用高压注射器以15ml/s的速度注入30ml造影剂(76%泛影葡胺或优维显)，取右前斜60°投照心脏。将造影图像记录于录像带后，通过BIE-2020型超声心动图图像处理仪数字化后输入计算机后逐帧回放，选择最大和最小心腔作为右室舒张末期和收缩末期的标志，以单平面Simpson法计算出右室EDV和ESV，应用上述公式计算出SV和RVEF。所有测值均取三个心动周期的平均值。
统计学分析 所有测值以均数±1倍标准差表示，并以直线相关分析和配对t检验分别对比经胸二维和多平面经食管三维超声心动图与单平面右室造影的测值。
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结 果
在本研究中，所有患者进行各项检查期间血流动力学状态稳定，经胸二维和多平面经食管超声心动图检查均获得技术上满意的图像。
经胸二维超声心动图所测EDV、ESV、SV及RVEF均与单平面右室造影结果呈中度相关(r分别为0.84、0.83、0.84、0.70，S
分别为11.1ml、6.5ml、5.3ml、3.1%，p均<0.001)，配对t检验示两组数值间均有显著性差异(p<0.05)，经胸二维超声心动图所测EDV、ESV和SV有显著低估，而RVEF则有显著高估。
多平面经食管三维超声心动图所测EDV、ESV、SV及RVEF与单平面右室造影测值均呈高度相关(r分别为0.93、0.93、0.94、0.93)，S
分别为7.4ml、4.4ml、3.4ml、1.5%，p均<0.001)，配对t检验示两组数值间均无显著性差异(p>0.05)。
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讨 论
长期以来，对右室功能的研究并未受到应有的重视，这一则因为人们对右室在循环系统中的作用没有足够的认识，二则因为缺少无创并准确测量右室容量和功能的方法。近年来，右室功能的研究日益受到重视，有多种影像学技术被用于右室收缩功能的定量分析，如X线右室造影、放射性核素右室造影，磁共振及超声心动图等。其中，超声心动图以其无创、方便及价廉等优点成为目前临床较常用的方法。但右室形状复杂，且随负荷状态不同其形状变化显著，难以用固定的数学模型加以模拟；右室流入道与流出道并不位于同一平面，经胸二维超声心动图所测的仅是右室流入道的容量和功能；右室肌小梁较发达，心内膜边缘不规则，影响了右室心内膜描绘的准确性〔3，4〕。由于这些限制性，经胸二维超声心动图测量右室收缩功能的准确性较低，尚不能满足临床的需要〔5，6〕。
许多研究都已证明了三维超声心动图测量左室容量和收缩功能的可靠性,而应用这一技术对右室的研究尚处于起步阶段〔7、8〕。Linker〔9〕等首先在离体实验中证实了三维超声心动图测量右室容量的准确性。虽有研究利用经胸超声心动图进行右室三维重建〔10〕,但这种方法存在较多限制性:①经胸超声图像分辨力较差,右室心内膜显示不清晰,在肺气肿、肥胖或胸廓畸形患者尤甚;②经胸超声不能显示右室的全部结构,造成容量计算误差；③经胸难以获得足够的二维切面图像进行三维重建。近年来,经食管超声心动图为右室三维重建提供了新途径,已成为研究热点。Jiang等〔11，12〕利用经食管超声心动图对离体人类右室及犬的在体右室进行了三维重建，所测右室容量及射血分数均与实测值高度相关，相关性优于二维超声心动图。沈学东等〔13〕应用经食管三维超声心动图测量了17例患者的右室射血分数，但未与创伤性技术对比。
, 百拇医药
在本研究中，我们首次在较大系列的患者中应用经胸二维超声心动图、多平面经食管三维超声心动图和心导管右室造影三种技术测量了右室容量、心搏量和射血分数。以往研究证实，单平面与双平面右室造影两种技术测量右室容量高度相关，无显著性差异〔14〕，故本研究采用了较为简便的单平面法。本文结果显示，经胸二维超声心动图测右室EDV、ESV、SV及RVEF仅与右室造影结果中度相关，各组均数间有显著性差异；而多平面经食管三维超声心动图测值均与右室造影结果高度相关，且各组均数间无显著性差异。与以往的经胸二维和三维超声心动图技术相比，本文方法具有以下优点：①通过食管探头内相控晶片的旋转来采集图像，探头位置固定,图像定位准确;②由于避免了胸壁与肺的干扰，二维切面图像质量明显提高,有利于三维重建;③在探头从
0°～180°旋转过程中超声束可全面显示右室流出道、心尖和流入道，从而可准确测量右室容量和射血分数。但该方法亦有其限制性：①经食管超声为一半创伤性的检查技术；②三维重建方法仍较复杂。随着多平面经食管超声探头的小型化和三维重建软件的改进，这些限制性将被克服，从而可大大增加这一技术的临床实用性。
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基于上述结果，我们认为，对于右室容量和收缩功能的评价，经胸二维超声心动图的准确性较低，目前尚不能满足临床需要；而多平面经食管三维超声心动图具有与单平面右室造影相似的准确性，为定量分析右室容量和收缩功能提供了相对无创和高度可靠的新途径。
参考文献
[1]Pugh FJ,McGoon D.Exclusion of the right ventricle from the circulation:Hemodynamic observations.Surgery,1973,73:607～611
[2]Seki S,Ohba O,Tanizaki M,et al.Construction of a new ventricle on the epicardium.A possible correction for underdevelopment of the right ventricle.J Thorac Cardiovasc Surg,1975,70(2):330～337
, http://www.100md.com
[3]Feneley M,Garaghm T.Paradoxical and pseudoparadoxical interventricular septal motion in patients with right ventricular volume overload.Circulation,1986,74:230～238
[4]Stool EW,Mullins CB,Leshin SJ,et al.Dimentional changes of the left ventricle during acute pulmonary arterial hypertension in dogs.Am J Cardiol,1974,33:868～875
[5]Panidis IP,Ren JF,Kotler MN,et al.Two dimensional echocardiographic estimation of right ventricular ejection fraction in patients with coronary artery disease.J Am Coll Cardiol,1983,2:911～918
, 百拇医药
[6]Starling MR,Crawford MH,Sorensen SG,et al.A new two-dimentional echocardiographic technique for evaluating right ventricular size and performance in patients with obstructive lung disease.Circulation,1982,66:612～620
[7]Fazzalari NL,Goldblatt E,Adams AP,et al.A composite three-dimensional echocardiographic technique for left ventricular volume estimation in children:Comparison with angiography and established echocardiographic method.J Clin Ultrasound,1986,14:663～667
, 百拇医药
[8]Sapin PM,Schroder KM,Gopal AS,et al.Comparison of two and three-dimensional echocardiography with cineventriculography for measurement of left ventricular volume in patients.J Am Coll Cardiol,1994,24(4):1254～1259
[9]Linker DT,Moritz WM,Pealman AS,et al.A new three-dimensional echocardiographic method of right ventricular volume measurement:In vitro validation.J Am Coll Cardiol,1986,8(1):101～107
[10]颜紫宁，黄定九，武晋鸿，等.三维超声心动图对右室功能的研究.中华超声影像学杂志，1995，4(1)：36～37
, 百拇医药
[11]Jiang L,Handschumacher MD,Hibberd MG,et al.Three-dimensional echocardiographic reconstruction of right ventricular volume:In vitro comparison with two-dimensional methods.Am Soc Echo,1994,7:150～158
[12]Jiang L,Siu SC,Handschumacher MD,et al.Three-dimensional echocardiography:In vivo validation for right ventricular volume and function.Circulation,1994,89:2342～2350
[13]沈学东，张 煜，陈世波，等.多平面经食管体元模型动态三维重建评价右心室射学分数的临床应用.中国超声医学杂志，1997，13(6)：24～27
[14]Ferlinz J.Measurements of rjght ventricular volumes in man from single plane cineangiograms:A comparison to the biplane approach.Am Heart J,1977,94:87～90
(1998-07-03收稿，1998-08-11修回), http://www.100md.com
单位：
关键词：经食管超声心动描记术；心脏导管插入术；右心室功能
中国超声医学杂志990114 摘 要 目的：探讨多平面经食管三维超声心动图测量右室容量和收缩功能的可靠性。方法：在61例患者中进行经胸二维和多平面经食管超声心动图检查，分别采用双平面Simpson法和自制的三维超声心动图软件系统测量右室舒张末期容积(EDV)、收缩末期容积(ESV)、心搏量(SV)及射血分数(RVEF)，并与单平面右室造影所测结果对比。结果：经胸二维超声心动图与右室造影所测EDV、ESV、SV及RVEF均呈中度相关，r值分别为0.84、0.83、0.84、0.70，二者间有显著性差异；而多平面经食管三维超声心动图与右室造影测值高度相关,r值分别为0.93、0.94、0.93、0.93，二者间无显著性差异。结论：多平面经食管三维超声心动图为定量分析右室容量和收缩功能提供了相对无创和高度可靠的新途径。
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Comparison of Multiplane Transesophageal Three-dimensional Echocradiography
with Cineventriculography in the Measurement of Right
Ventricular Volume and Systolic Function
Wang Yong,Zhang Yun,Li Jifu,et al
Dept.Cardiology,Affiliated Hospital of Shandong Medical University,Jinan 250012
ABSTRACT Objective:To study the reliability of multiplane transesophageal three-dimensional echocardiography in the measurement of right ventricular volume and systolic function.Method:Transthoracic two-dimensional and multiplane transesophageal three-dimentional echocardiography were performed in 61 patients,the right ventricular EDV,ESV,SV and RVEF were measured by biplane Simpsons method and the three-dimensional echocardiography software made by ourselves respectively,and the data were compared with the results of single plane cineventriculography.Results:EDV,ESV,SV and RVEF measured by transthoracic two-dimentsional echocradiography correlated moderately with the results of cineventriculography(r＝0.84，0.83，0.84，0.70 respectively);paired t-test showed significant difference between two group of values.While the values measured by multiplane transesophageal three-dimensional echocardiography and cineventriculography correlated highly(r＝0.93，0.94，0.93，0.93 respectively);paired t-test showed non-significant difference between them.Conclusion:The multiplane transesophageal three-dimensional echocardiography is a relative noninvasive and highly reliable method to quantitatively evaluate right ventricular volume and systolic function.
, 百拇医药
KEY WORDS Transesophageal echocardiography Right ventricular function Cardiac catheterization
近来的研究表明，右心室的收缩功能在多种心血管疾病的发生和演变中具有十分重要的临床意义〔1，2〕。然而，由于右室解剖位置的限制性和形态的复杂性，右室收缩功能的定量分析一直是超声心动图学的难点。为探讨测量右室容量和收缩功能的新方法，我们在61例患者中进行了经胸二维及多平面经食管三维超声心动图检查，并以心导管右室造影为标准，探讨了这些方法的可靠性，现将结果报告如下。
资料与方法
研究对象 包括1996年10月～1997年11月在我院行经皮二尖瓣球囊扩张术者28例及行选择性冠状动脉造影术者33例患者，均于术中进行单平面右室造影。其中男34例，女27例，年龄23～68岁，平均年龄47.1±9.7岁。临床诊断：风湿性心脏病二尖瓣狭窄28例，二尖瓣狭窄合并主动脉瓣返流12例；冠心病心绞痛9例，陈旧性心肌梗塞22例(其中前壁14例，下后壁10例)，所有患者均为窦性心律，心功能Ⅰ～Ⅲ级，均在右室造影前24小时内行经胸二维超声心动图及多平面经食管超声心动图检查。
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经胸二维超声心动图检查 采用美国惠普公司SONOS-1500型彩色多普勒血流显像仪，探头频率2.5/2.0MHz和3.5MHz。患者左侧卧位，探头置于心尖，记录心尖四腔心切面图像，然后将探头顺时针旋转90°，记录右室心尖两腔心切面图像。利用北京科力公司BIE-2020型超声心动图图像处理系统，选择三尖瓣叶关闭前的右室腔面积最大的停帧作为右室舒张末期图像，三尖瓣叶开放前的右室腔面积最小停帧作为收缩末期图像，以双平面Simpson法测得右室舒张末期容量(EDV)和右室收缩末期容量(ESV)，右室心搏量(SV)由公式SV＝EDV-ESV计算，右室射血分数(RVEF)由公式RVEF＝(EDV-ESV)/EDV计算。所有测值均取三个心动周期的平均值。
多平面经食管超声心动图检查 多平面经食管超声探头频率3.7/5.0MHz。患者检查前禁食4小时，以2%地卡因喷雾麻醉咽部，取左侧卧位，连接肢体导联心电图，将探头插入食管并定位于食管中上段,调整探头位置，使扫查切面在0°～180°旋转过程中能全面显示右室流入道、流出道及心尖等结构。然后固定探头,旋转探头晶片,每隔10°记录至少3个心动周期的右室二维切面图像,共计18幅图像，采用仪器中的边缘增强功能以清晰显示右室心内膜的回声。所有超声图像均储存于VHS录像带中。
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右室三维重建 采用自制的多平面经食管三维超声心动图软件系统，将记录于VHS录像带上的超声图像转化为数字图像后输入计算机，逐帧回放，以心动周期中最大和最小右室腔面积作为右室舒张末期和收缩末期的标志，每隔10°选择一幅图像，用鼠标器手动描画心内膜边缘，由计算机将18幅经食管右室二维图像重建为右室三维图像，并自动计算出EDV及ESV。然后应用上述公式计算出SV和RVEF。
心导管右室造影 患者行二尖瓣球囊扩张术前或选择性冠状动脉造影术后进行单平面右室造影。自股静脉插入7F右心导管至右室，用高压注射器以15ml/s的速度注入30ml造影剂(76%泛影葡胺或优维显)，取右前斜60°投照心脏。将造影图像记录于录像带后，通过BIE-2020型超声心动图图像处理仪数字化后输入计算机后逐帧回放，选择最大和最小心腔作为右室舒张末期和收缩末期的标志，以单平面Simpson法计算出右室EDV和ESV，应用上述公式计算出SV和RVEF。所有测值均取三个心动周期的平均值。
统计学分析 所有测值以均数±1倍标准差表示，并以直线相关分析和配对t检验分别对比经胸二维和多平面经食管三维超声心动图与单平面右室造影的测值。
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结 果
在本研究中，所有患者进行各项检查期间血流动力学状态稳定，经胸二维和多平面经食管超声心动图检查均获得技术上满意的图像。
经胸二维超声心动图所测EDV、ESV、SV及RVEF均与单平面右室造影结果呈中度相关(r分别为0.84、0.83、0.84、0.70，S
分别为11.1ml、6.5ml、5.3ml、3.1%，p均<0.001)，配对t检验示两组数值间均有显著性差异(p<0.05)，经胸二维超声心动图所测EDV、ESV和SV有显著低估，而RVEF则有显著高估。多平面经食管三维超声心动图所测EDV、ESV、SV及RVEF与单平面右室造影测值均呈高度相关(r分别为0.93、0.93、0.94、0.93)，S
分别为7.4ml、4.4ml、3.4ml、1.5%，p均<0.001)，配对t检验示两组数值间均无显著性差异(p>0.05)。, http://www.100md.com
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长期以来，对右室功能的研究并未受到应有的重视，这一则因为人们对右室在循环系统中的作用没有足够的认识，二则因为缺少无创并准确测量右室容量和功能的方法。近年来，右室功能的研究日益受到重视，有多种影像学技术被用于右室收缩功能的定量分析，如X线右室造影、放射性核素右室造影，磁共振及超声心动图等。其中，超声心动图以其无创、方便及价廉等优点成为目前临床较常用的方法。但右室形状复杂，且随负荷状态不同其形状变化显著，难以用固定的数学模型加以模拟；右室流入道与流出道并不位于同一平面，经胸二维超声心动图所测的仅是右室流入道的容量和功能；右室肌小梁较发达，心内膜边缘不规则，影响了右室心内膜描绘的准确性〔3，4〕。由于这些限制性，经胸二维超声心动图测量右室收缩功能的准确性较低，尚不能满足临床的需要〔5，6〕。
许多研究都已证明了三维超声心动图测量左室容量和收缩功能的可靠性,而应用这一技术对右室的研究尚处于起步阶段〔7、8〕。Linker〔9〕等首先在离体实验中证实了三维超声心动图测量右室容量的准确性。虽有研究利用经胸超声心动图进行右室三维重建〔10〕,但这种方法存在较多限制性:①经胸超声图像分辨力较差,右室心内膜显示不清晰,在肺气肿、肥胖或胸廓畸形患者尤甚;②经胸超声不能显示右室的全部结构,造成容量计算误差；③经胸难以获得足够的二维切面图像进行三维重建。近年来,经食管超声心动图为右室三维重建提供了新途径,已成为研究热点。Jiang等〔11，12〕利用经食管超声心动图对离体人类右室及犬的在体右室进行了三维重建，所测右室容量及射血分数均与实测值高度相关，相关性优于二维超声心动图。沈学东等〔13〕应用经食管三维超声心动图测量了17例患者的右室射血分数，但未与创伤性技术对比。
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在本研究中，我们首次在较大系列的患者中应用经胸二维超声心动图、多平面经食管三维超声心动图和心导管右室造影三种技术测量了右室容量、心搏量和射血分数。以往研究证实，单平面与双平面右室造影两种技术测量右室容量高度相关，无显著性差异〔14〕，故本研究采用了较为简便的单平面法。本文结果显示，经胸二维超声心动图测右室EDV、ESV、SV及RVEF仅与右室造影结果中度相关，各组均数间有显著性差异；而多平面经食管三维超声心动图测值均与右室造影结果高度相关，且各组均数间无显著性差异。与以往的经胸二维和三维超声心动图技术相比，本文方法具有以下优点：①通过食管探头内相控晶片的旋转来采集图像，探头位置固定,图像定位准确;②由于避免了胸壁与肺的干扰，二维切面图像质量明显提高,有利于三维重建;③在探头从
0°～180°旋转过程中超声束可全面显示右室流出道、心尖和流入道，从而可准确测量右室容量和射血分数。但该方法亦有其限制性：①经食管超声为一半创伤性的检查技术；②三维重建方法仍较复杂。随着多平面经食管超声探头的小型化和三维重建软件的改进，这些限制性将被克服，从而可大大增加这一技术的临床实用性。
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基于上述结果，我们认为，对于右室容量和收缩功能的评价，经胸二维超声心动图的准确性较低，目前尚不能满足临床需要；而多平面经食管三维超声心动图具有与单平面右室造影相似的准确性，为定量分析右室容量和收缩功能提供了相对无创和高度可靠的新途径。
参考文献
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[8]Sapin PM,Schroder KM,Gopal AS,et al.Comparison of two and three-dimensional echocardiography with cineventriculography for measurement of left ventricular volume in patients.J Am Coll Cardiol,1994,24(4):1254～1259
[9]Linker DT,Moritz WM,Pealman AS,et al.A new three-dimensional echocardiographic method of right ventricular volume measurement:In vitro validation.J Am Coll Cardiol,1986,8(1):101～107
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(1998-07-03收稿，1998-08-11修回), http://www.100md.com