超声心动图测定左心室功能

第五节　超声心动图测定左心室功能

超声心动图的重要作用之一就是测定心功能，通过超声波扫查心脏的几何形状，快速获得心脏大小（如左心室内径或容积）、心室内膜移动幅度及收缩期增厚的参数。人们利用超声仪器上的计算机快速算出射血分数等心脏功能数据，为临床提供有价值的定量参考资料。应用超声多普勒则能测出房室瓣口、大动脉口的血流速度，也能推算左心室舒张期末压、肺动脉压等这些以往要靠心导管才能得到的血流动力学数据，极大地方便了心脏病的诊治。负荷超声与超声造影技术使我们能评价负荷状态下的心肌灌流、心功能储备、冠脉储备、心肌存活。计算机技术为超声心动图的发展带来了多种新的心脏功能分析软件，这些新技术能够对心肌在各个运动方位上的位移、应变、时相与顺序进行量化分析，不仅了解心肌的运动状态，而且在一定程度上反映了心肌的生物力学特性，将超声心动图的临床应用向前推进了一大步。

左心室功能技术的基础是准确测定左心室几何容积，计算左心室功能的原理应先要了解左心室的大小，然后比较心脏最大容积（通常在舒张期末）与最小容积（通常在收缩期末）之间的差异，超声心动图通过扫描获得的几何信息，包括了M型超声（一维）的心室直径（称作内径）、二维超声的心室面积、三维超声记录的心室容积，无论是哪种扫查方法获取的几何信息，均需要将其计算为容积。M型超声与二维超声将左心室假设为某一种几何模型，运用数学公式计算左心室容积。计算过程会产生一定的误差，因此三维超声的优点是不需要几何假设，减少了计算误差。

左心室整体收缩功能指标如下：

一、M型超声Teichholz校正公式

简便的计算方法为M型超声与二维超声。最为简单的测定可用M型超声，仅需测量一条径线。M型超声心动图测量的是左心室的短轴内径，仅以简单的球形几何假设，由直径粗略计算出左心室容积（V）：V=D³（单平面面积长度公式），式中：D=左心室内径，因该法计算的误差较明显，通常以Teichholz校正公式来计算：V=［7.0/（2.4+D）］×D³。不过，当患者出现室壁节段运动异常时，M型超声的计算结果则很不准确了。

二、二维超声改良Simpson法

二维超声测量与计算心室容积也有多种方法，目前常用的是改良Simpson法，原理是把左心室分割为许多薄片，用单平面面积长度法（心尖四腔观）或用双平面面积长度法（心尖四腔观加心尖两腔观），将每个薄片的体积叠加在一起以获得左心室容积。尽管二维超声模拟的数学几何容积有一定误差，但是较M型超声更接近于左心室的实际容量。用二维超声测量心功能，首先要获得清晰的收缩期末与舒张期末图像，经图像回放，用计算机勾画出心内膜。比较心室最大容积与最小容积的差异，常依据固定轴参考系统来分析，即以心脏以外的某些标志（如图像上的标志线、扇形线等）为准，将收缩与舒张两期图像重叠，观察收缩期末与舒张期末的室壁运动变化。

三、左心室整体收缩功能指标

获得左心室内径、面积或容积的基础数据后，就能计算出左心室的收缩功能参数，计算左心室短轴缩短率（FS）、每搏量（SV）、心排血量（CO）、左心室射血分数（LVEF）等的公式如下：

左心室短轴缩短率（FS）（单位：%）=［左心室舒张期末内径（Dd）-左心室收缩期末内径（Ds）］/Dd×100%

SV（单位：ml/次）=收缩期末容积（EDV）-舒张期末容积（ESV）

射血分数（EF）（单位：%）=每搏量SV/舒张期末容积EDV×100%

CO（单位：L/min）=SV×心率

心指数（CI）［单位：L/（min·m²）］=CO/体表面积（BSA）

每搏量为每一次心跳从左心室射出的血液量，正常人的范围为60～80ml；心排血量为左心室每分钟射出的血液量，心力衰竭时每搏量及心排血量均降低，正常范围为5L/min（4.5～6L/min），心力衰竭时可达2.5L/min以下；心指数是把心排血量用体表面积校正的结果，普通身材的成年人体表面积为1.6～1.7m²，心指数为3.0～3.5L/（min·m²）；射血分数为每搏量与左心室舒张末期容积的比值，是目前心血管临床常用的左心室功能观察指标之一，多数文献与专著认为，左心室整体收缩功能异常时，射血分数<50%；左心室短轴缩短率（FS）的计算原理近似于射血分数，在一定程度上也反映了左心室的收缩，其正常值为28%～35%。射血分数不能提供心肌机械运动的内在信息。另外，射血分数反映的是心肌多个区域的总和而不是局部功能。

从理论上来讲，左心室泵血是由左心室前负荷、后负荷和心肌收缩力共同作用下产生的，因左心室的整体收缩功能参数反映的是左心室的心泵功能状态。心肌收缩性是心脏的重要生理功能，心导管测量的左心室内压力上升的最大速率（dp/dt）也反映心肌的收缩功能，但是过去须通过心导管测量，目前可以利用连续波多普勒测量二尖瓣反流流速曲线加速段最大上升速率，无创伤性测得的dp/dt与心导管测量的左心室压力最大上升速率相关性较好。

四、左心室局部收缩功能指标

了解左心室局部收缩功能的简便方法就是观察左心室的节段运动，通常根据美国超声心动图学会的16节段分类法分析室壁运动，值得注意的是中国人右冠状动脉（RCA）供血区域较西方人宽广，RCA主要供应下壁与后壁。采用室壁节段运动记分法对左心室节段运动进行半定量分析的方法：

室壁节段运动指数（WMI）：正常运动=1分；运动减弱（hypokinesis）=2分，收缩期心内膜移位减低；运动不能（akinesis）=3分，收缩期心内膜无移位或室壁无增厚；反常运动（dyskinesis）=4分，收缩期心内膜向外移位或室壁变薄。WMI=总积分和/ 16（节段总数）。

正常人心脏的心肌纤维分布存在走行上的差异，左心室的心肌分为长轴方向的纵行肌纤维，与短轴方向的环行肌纤维。正常人左心室从基底段至心尖段存在运动幅度与速度逐渐减低的差异。正常人左心室节段收缩的差异可能与心肌带的扭转运动程度不均一有关。当冠心病心肌缺血时，缺血的左心室节段运动减弱，未发生缺血的左心室节段运动则不减低，形成了左心室局部功能异常的状态。在发生心肌梗死的心肌节段，心肌收缩明显降低，局部心室节段的功能显著减低。尽管扩张型心肌病患者心脏运动比正常人减低，但是扩张型心肌病的心肌运动节段并不是一致地“运动普遍减低”，而是大多数心肌节段运动明显降低，还有一部分心肌呈运动幅度相对增强，这一部分心肌可能通过代偿性运动相对增强来维持扩张型心肌病患者达到一定水平的心脏泵血需求。

五、实时三维超声心动图测量左心室功能

采用矩阵超声探头与三维空间定位技术，能够实时地显示心脏的立体结构。实时三维超声操作简便、成像迅速，无需依赖心腔几何形状的假设，即能准确测量左心室的容积及功能，且测量精确度不受室壁运动异常的影响。可沿左心室心内膜面按照左心室的实际形状来采集、计算，故测定结果准确、重复性较好。实时三维超声可测定左心室舒张期末容积（EDV）、左心室收缩期末容积（ESV）、左心室射血分数（EF）。也可测得左心室17节段容积曲线、根据局部心肌节段容积变化百分率（EDV%），计算出16个心肌节段的左心室局部射血分数（regional ejection fraction，REF）。实时三维超声心动图计算左心室质量也很准确，即使在左心室肥大和左心室形状不规则的患者，实时三维超声也显示出其准确性和良好重复性。

一些心脏超声分析技术就是设计用于检测局部心室功能的，如组织多普勒技术、组织多普勒成像技术（也称定量组织速度显像，quantitative tissue velocity imaging，QTVI）、斑点追踪技术（speckle tracking imaging，STI）。另外，实时三维超声心动图技术也能测定局部左心室功能。组织多普勒、斑点追踪、速度向量成像技术均是在二维超声显示的基础上，采用各自的成像原理，获取局部心肌节段的速度曲线、应变和应变率曲线。实时三维超声心动图则能同时获得17个心肌节段的速度曲线、应变和应变率曲线。正常人左心室各心肌节段长轴运动的收缩期峰值速度、应变呈从基底段到心尖段逐渐递减的趋势；正常人内膜下心肌的应变（无论是长轴或是环向方向）均明显大于外膜下心肌，即正常心肌的应变呈现出内膜下心肌与外膜下心肌的跨壁梯度。在各种心脏病状态下，左心室各节段的收缩期峰值速度及位移均减低。近年来认识到组织多普勒技术，同样受角度依赖性影响，对心尖等部位的检测准确性和重复性较差；采用实时三维超声技术能进一步提高心肌节段的检出率，能描绘同一个心动周期内左心室17个（或18个）心肌节段的局部容积曲线，用于测定心室局部容积与局部射血分数。检测局部左心室功能的各种超声新技术不仅能测量心肌的收缩功能，还能显示左心室各部的同步性，检出心室运动是否同步；实时三维超声经计算左心室每个节段的容积，绘制该节段的时间容积曲线，以心动周期中各个心肌节段达到最小容量的时间间期，来判定左心室的收缩是否同步；通常以各个心肌节段达最小容量时间的标准差大小来表示左心室收缩不同步的程度。目前临床能应用实时三维超声选择同步化治疗的患者、评价治疗的效果。牛眼图是在实时三维超声显像的基础上，以彩色牛眼图的方式自动将左心室17个心肌节段描绘于一个圆形平面图上，显示17个（或18个）心肌节段运动的分布，直观地反映了心肌节段运动幅度变化的方法。它能定量分析左心室心肌各节段的运动状态，操作者只要阅读牛眼图心肌节段颜色分布，就可立即获悉室壁运动异常的范围，简便地了解异常节段的空间分布。