無創估測單心室患者腔肺分流術前后心功能的新進展

吳力軍，孫 錕

（上海交通大學醫學院附屬新華醫院超聲中心，上海 200092）

單心室是一種比較少見的紫紺型先天性心臟病，是指一個心室接受經兩組或共同房室瓣兩側大部分心房血液。Van Praagh等根據殘余心腔的位置將其分為左室型單心室、右室型單心室、共同心室、不定型單心室四型。單心室主心腔同時接受腔靜脈及肺靜脈大部分血流，造成容量負荷增加；同時承擔體、肺兩個循環的負荷，造成壓力負荷增加；由于心腔容量和壓力的超負荷可導致心腔變形，收縮和舒張功能低下。早期行腔-肺分流術可減輕心臟的容量負荷，有可能改善患者的心功能；腔肺分流術后近期效果較好，但中遠期效果較差，分析認為可能與心功能不全有關[1-2]。因此，對單心室患者腔肺分流術前后的心功能變化進行評估十分重要。

心血管造影是診斷先天性心臟病的金標準，可以應用心腔內峰值壓力變化率（dp/dt）等指標來估測單心室患者的心功能，但該技術具有創傷性、放射性，復查隨訪不方便，臨床應用受限[3]。超聲心動圖技術具有無創、簡便等優點，廣泛用于心功能的評估。核磁共振在目前的醫學影像設備中分辨率最高，可用來估測心功能。隨著心胸外科技術的發展，進行腔肺分流術患者逐漸增多，無創估測單心室患者手術前后心功能的研究較多，本文對應用超聲心動圖、核磁共振技術無創估測單心室患者腔肺分流術前后心功能的研究新進展綜述如下。

1 根據超聲心動圖技術進行估測

1.1 心肌工作指數（Myocardial performance index，MPI）

1995年日本學者Chuwa Tei[4]在研究中發現心室收縮功能不全時，等容收縮期（ICT）延長，心室射血時間（ET）縮短；舒張功能不全時，等容舒張期（IRT）延長，ET縮短；由于心室收縮功能與舒張功能不全往往同時存在，ICT與IRT之和與ET的比值有可能反映心室的整體功能變化（包括收縮功能和舒張功能）。由于房室瓣血流A峰與下一心動周期E峰間的時間間隔減去半月瓣射血時間即為ICT與IRT之和，MPI可以利用公式MPI=（ICT+IRT）/ET計算。

朱善良等[5]以25例功能性單心室患兒為研究對象，測得單心室患者 MPI為 0.446±0.099，正常兒童左心室 MPI為0.292±0.045，單心室患者的MPI明顯高于正常兒童，單心室患兒的MPI與心導管測定的單心室最大峰值壓力變化率Max（dp/dt）呈顯著負相關（r=-0.820，P<0.01），與患兒年齡呈正相關（r=0.519，P<0.01），表明MPI可以比較準確地反映單心室患者的整體心功能；單心室患者存在一定程度的心功能不全，且隨年齡增長，心功能有惡化趨勢。Zhang等[6]對161例單心室患兒的研究發現，單心室患者的MPI明顯高于正常兒童，左室型、右室型、不定型間的MPI差異無顯著性意義（P>0.05），48例 6歲前行腔肺分流術的患者 MPI為 0.480±0.180，明顯低于手術前的 0.550±0.210（P<0.01），提示不同類型單心室間心功能狀況無差異，早期手術可以改善單心室患者的心功能。而Atz等[7]研究則表明不同合并畸形的單心室間腔肺分流術后心功能間無明顯差異。

應用MPI估測心功能存在以下問題：①IRT與ICT受多種血流動力學因素的影響，如心率、血壓、瓣膜返流、心臟前負荷等，影響其準確性；②只能評價心室的整體功能，不能區分舒張或收縮功能不全；③心律失常患者不能應用；④是否能夠反映心功能不全的程度尚存在爭議。

1.2 三維超聲心動圖（3DE）

臨床上常用射血分數、縮短分數等指標來評價心室的收縮功能，但心腔容量的計算依賴心室的幾何形態假設。單心室患者的心腔形態極不規則，再加上殘余心腔存在，常用的容積相關指標測定困難，準確性較差[8]。3DE技術克服了二維平面顯像的限制，無需幾何學假設，有可能準確估測單心室患者的心腔容量及心功能[9]。

Altmann等[10]研究了12例左室型單心室患兒，分別用二維及三維超聲方法測量心室容量、射血分數、心肌質量并與磁共振測值相比較，發現運用三維超聲所測的射血分數（誤差4.4%±5.3%）比二維超聲所得值（誤差8.5%±10.3%）更接近MRI測值。然而，由于三維超聲技術采樣需要笨重的設備，重構花費時間長，容易造成圖像移位，估測的準確性較差，臨床應用困難。

近年來，實時三維超聲心動圖（RT-3DE）技術發展較快，可以在數秒內獲得心臟動態立體結構，進而計算各項心功能指標；由于采樣時間短，重復性好，使臨床應用成為可能。Sorinao等[11]應用3DE對29例患者進行研究，27例獲得滿意的3DE圖像進行分析，3DE估測的單心室收縮末期容量、心室質量及射血分數，與MRI測值高度相關，表明3DE為評價單心室的心腔大小及功能提供了一個新方法。

但是，RT-3DE亦有其局限性，全容積成像過程中，受檢者的呼吸或身體移位易造成圖像重組處的錯位；其“瓜瓣樣”視角無法包含過度增大的單心室主心腔及殘余心腔；RT-3DE應用的探頭仍較大，難以透過小嬰兒的肋間隙進行采樣。

1.3 組織多普勒成像（TDI）

TDI以心內膜的運動或者室壁的增厚為基礎，通過濾掉高速低振幅的血流運動信號、放大低速高振幅的的心肌運動信號并以彩色亮度階差顯示心肌運動的速度。高速的脈沖波心肌組織多普勒成像能實時、定量地測量心肌運動速度，測量沿心臟長軸方向的房室瓣環運動速度可以反映心室的收縮和舒張功能。

Bassareo等[12]對16例單心室患者進行研究，應用TDI技術測量12個不同心肌節段的TDI指標，結果發現單心室患者的心肌最大收縮期速度（S）、E′/A′明顯下降， ICT、IRT 明顯延長，提示單心室患者存在一定程度的收縮及舒張心功能不全，而TDI技術可以克服傳統超聲技術的缺陷，比較好地反映單心室患者Fontan術后的心功能變化。

Abdul-Khaliq等[13]應用TDI技術研究21例功能性單心室患者，發現殘余心腔前壁運動速度較后壁顯著減弱，殘腔的環向收縮及舒張功能及其加速、減速時間均明顯低于正常對照組。朱善良等[14]研究了23例功能性單心室患兒，發現單心室腔肺分流術后兩側壁房室瓣環運動速度Sm、Em、Am均較術前顯著降低，而Em/Am比值、Q-Sm間期無顯著變化。Vitarelli等[15]分組研究了24例Fontan術后患者，發現未表現出收縮功能不全的Fontan術后患者收縮速度不變而節段及瓣環的舒張早期速度減慢，說明充盈不足。

TDI技術受聲束方向與室壁運動方向夾角的影響，受幀頻高低的影響，若聲束與室壁間夾角較大，引起的誤差將較大；若圖像質量較差，誤差也較大。

1.4 斑點追蹤顯像（Speckle tracking imaging，STI）

STI是以二維灰階圖像為基礎，在室壁中選取一定范圍的感興趣區，在每個心動周期，分析軟件根據組織灰階自動追蹤感興趣區內心肌組織的信號，并與上一幀圖像相比較，計算整個感興趣區內各節段心肌形變程度。由于斑點追蹤技術克服了傳統的組織多普勒技術的缺點，不受聲束方向與室壁運動方向夾角的影響，不受幀頻的影響，有可能更加準確地反映心肌的形變情況。

Moiduddin等[16]對13例行Fontan術后及13名年齡匹配的正常兒童進行研究，結果發現單心室患者右心室6個節段的應變明顯低于對照組，右心室游離壁基底段的應變率及位移明顯低于正常人，右心室各節段的收縮活動不同步，提示單心室患者存在一定程度的心功能不全，存在心臟收縮活動不同步，STI可以反映右室型單心室患者術后的心功能變化。

Chen等[17]研究認為，任何室壁運動都是一個三維立體的空間運動，而過去提出的應變率成像（SRI）及STI僅在一維或二維空間反映心肌的形變，不能完全反映心肌的空間位置變化，具有一定的局限性；只有三維應變成像才可能準確反映心肌的節段運動。

2 根據核磁共振技術進行估測

核磁共振對心腔內結構的分辨率較高，通過三維重構可以比較準確地測定心腔的容量，進而計算射血分數，具有準確性高、不依賴心腔的幾何形態、無放射性等優點，有可能比較準確地估測單心室患者的心功能指標[18]。

鐘玉敏等[19]對53例單心室患者進行研究，應用核磁共振技術評估其射血分數，并與心血管造影估測的射血分數進行對比分析，結果發現二者間高度相關，兩者間無顯著性差異，證明了MRI估測單心室患者心功能的可行性。

Truong等[20]首次應用核磁共振中的速度向量成像技術，對38例Fontan術后的單心室患者的主心腔進行分析，并與14例正常兒童及成人進行對照，結果發現單心室患者的心尖部旋轉角度明顯低于正常人，單心室術后患者單心室腔的應變明顯下降，提示單心室術后患者存在一定程度的節段性心功能障礙。

目前評估單心室患者心功能的方法，有的影響因素較多，有的處于研究階段，臨床應用受限；今后應繼續尋找影響因素少，適用范圍廣的新指標。

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