临床医生如何正确理解超声技术测量的心脏功能指标 山东大学齐鲁医院 张 梅

主要内容 了解超声测量心功能指标的常用方法 结合临床判断心脏功能 新技术的应用

心功能不全的类型 收缩性心功能不全，左室射血分数正常的心力衰竭（HFpEF） 舒张功能不全，左室射血分数减低的心力衰竭（HFrEF）

左室收缩功能的超声测量方法 左室等容收缩期和射血期指标 左室容量和射血分数 简单几何形态的假设 Teichholtz公式 面积－长度公式 复合几何形态常用的组合公式 无几何形态假设 心尖双平面Simpson公式 心尖单平面Simpson公式

其中长椭球(prolate ellipsoid)是最常用的几何假设 简单几何形态假设 其中长椭球(prolate ellipsoid)是最常用的几何假设

M型超声测量方法 Teichholtz公式 在节段性室壁运动异常的患者中，Teichholtz公式有较大的误差

面积－长度公式

辛普森法则（Simpson法则）示意图 V =π·D1/2·D2/2·H =π/4·D1·D2·H 即一较大几何体的体积可由若干个具有相似形状的较小几何体的体积所组成。这一方法亦称为圆盘相加法

心尖双平面Simpson公式

三维超声心动图

举例正常M型心功能

举例正常二维

二维超声面积—长度公式

Simpson’s法则

三维超声心动图

4 chamber view of LV Diastole Systole

2 chamber view of LV Diastole Systole

不同方法测量的指标 (mm) (ml) (ml) (%) MRI 93 255 190 26 4AC 89 223 161 Length-D EDV ESV EF (mm) (ml) (ml) (%) MRI 93 255 190 26 4AC 89 223 161 2AC 91 208 139 Simpsons’ 212 145 32 A/L 88 226 159 30 3D 91 234 161 31

LVEF > 50% 且 左心室舒张末期容积指数(LVED VI) < 97 ml / m² HFpEF诊断步骤(ESC共识,2007) HF的症状或体征 LVEF > 50% 且 左心室舒张末期容积指数(LVED VI) < 97 ml / m² 左心室舒张、充盈、舒张期扩胀和硬度异常 肺动脉楔压>12 mmHg 或 左心室舒张末压>16 mmHg 组织多普勒 NT proBNP > 220 pg/ml BNP > 200 pg/ml 15 > E/E’ > 8 E/E’ > 15 071016a_Irbe GLB.IRB.07.10.11 NT proBNP > 220 pg/ml or BNP > 200 pg/ml 超声血流多普勒 : . E/A DT . 肺静脉血流 . 左房扩大 . 左心室肥厚 . 房颤 组织多普勒 E / E’ > 8 HFPEF From Paulus. Eur Heart J. 2007

European Heart J 2009,10: 165-193

左心室舒张功能超声心动图分析 Ho CY et al. Circulation. 2006;113:e396-398e. 071016a_Irbe GLB.IRB.07.10.11 超声心动图分析舒张特征 等容舒张时间(IVRT)、二尖瓣血流多普勒速度、组织多普勒测定的二尖瓣环舒张早期速度(Ea)以及M-型二尖瓣彩色血流传播速度(Vp)来评估左心室舒张， 心肌舒张异常时，LV压力降低速度减慢，IVRT延长，然而，LV充盈压不一定升高。 甚至静息时LV充盈压也不升高，舒张异常的患者运动和/或心率加快时充盈压可能上升，导致LV舒张期充盈时间缩短、LV充盈总体代偿。 参考文献: Oh JK, Hatle L, Tajik AJ, Little WC. Diastolic heart failure can be diagnosed by comprehensive two-dimensional and Doppler echocardiography. J Am Coll Cardiol. 2006;47:500-506. Ho CY et al. Circulation. 2006;113:e396-398e.

限制性 负荷依赖性 左房压的影响 心动过速 心房颤动 年龄 > 50 岁 取样容积位置 定性评价 LV preload and afterload left atrial pressure tachycardia atrial fibrillation age > 50 yrs positions of sample volume qualitative

LVDD: Doppler Patterns

HFpEF收缩功能真正正常吗？ Yip GWK, Wang M, Ho PY, Sanderson JE. Eur J Echocardiogr 2000;2:S60

Yip G, Wang M, Ho P Sanderson JE Heart 2002;87:121-125

DHF的左室长轴功能 Sanderson JE, Wang M, Wang T et al Heart 2008 Normals DHF P value Sm (cm/s) 5.6  1.0 4.5  1.2 <0.0005 Em (cm/s) 5.7  1.5 3.7  1.6 E/Em (E/E’) 12  3 20 9 LVEF (%) 62  8 53  13 Sanderson JE, Wang M, Wang T et al Heart 2008

舒张功能失调和舒张功能衰竭收缩性异常 Em : Normal > DD > DHF = SHF Sm : Normal > DD > DHF > SHF Yu CM et al, Circ 2002

心力衰竭——为何射血分数正常? 左室肥厚的影响 McIver and Townsend Heart 2008

心力衰竭——为何射血分数正常? 公式①：心腔容积 = 心脏总体积 – 室壁体积 公式②：射血分数 = 舒张末期心腔容积 — 收缩末期心腔容积 将①导入②： 射血分数 = 舒张末期心脏总体积 — 收缩末期心脏总体积 舒张末期心脏总体积—室壁体积 因此若心脏总体积保持不变，室壁体积的增加必将导致EF增加。 From : Manistry CH & Francis DP Ejection fraction- a measure of desperation? Heart 2008

心衰分类与心室重构程度及病因相关 Sanderson JE Review: heart failure with a normal ejection fraction Heart 2007;93:155-158

主要内容 了解超声测量心功能指标的常规方法 结合临床判断心脏功能 新技术的应用

结合临床判断心脏功能 左房44mm，左室69mm，右房39mm×57mm，右室20mm，室间隔11mm，左室后壁9mm ，升主动脉28mm，主肺动脉28mm。 除左室侧后壁动度尚可外，余室壁动度减低　 LVEF:0.25

结合临床判断心脏功能

结合临床判断心脏功能 左房45mm，左室65mm，右房49mm×48mm，右室18mm，室间隔10mm，左室后壁11mm 室间隔、左室前壁及心尖部变薄，最薄约5ｍｍ，动度基本消失，下部中段动度减低 　LVEF:0.43

结合临床判断心脏功能 左房41mm，左室63mm，右房38mm×47mm，右室22mm，室间隔6mm，左室后壁8mm ，升主动脉20mm。 室间隔及心尖部心肌变薄，回声增强，动度明显减弱，下壁动度减弱 LVEF:0.25

门诊患者出现无法解释的呼吸困难系射血分数正常性心衰：一项压力-容量环分析 Heart Failure With Preserved Ejection Fraction in Outpatients With Unexplained Dyspnea: A Pressure-Volume Loop Analysis (J Am Coll Cardiol 2010;55:1701-1710)

因心衰住院的患者中约有1/2为射血分数正常性心力衰竭(heart failure with preserved ejection fraction，HFpEF)

采用有创性左右心导管检查评估压力-容量环的变化，对病情稳定的不明原因慢性呼吸困难门诊患者进行鉴别诊断 30例因不明原因慢性呼吸困难而转诊至心内科的射血分数>50% 患者，分为HFpEF组 (n=20) 和对照组 (n=10) 在静息或血流动力学干预 (握拳运动试验、抬腿试验、注射硝普钠和多巴酚丁胺)状态下，心导管检查示左心室舒张末压>16 mmHg

心导管和超声心动图指标的比较 采用有创性左右心导管检查评估压力-容量环的变化，对病情稳定的不明原因慢性呼吸困难门诊患者进行鉴别诊断 HFpEF(n 20) CON(n 10) HFpEF vs. CON 目的 采用有创性左右心导管检查评估压力-容量环的变化，对病情稳定的不明原因慢性呼吸困难门诊患者进行鉴别诊断 患者及分组 30例因不明原因慢性呼吸困难而转诊至心内科的射血分数>50% 患者，分为HFPEF组 (n=20) 和对照组 (n=10) 最近，来自比利时阿尔斯特心血管中心的Penicka M博士及其同事采用有创性压力-容量环（pressure-volume loop，P-V环）分析对存在不明原因慢性呼吸困难且病情稳定的门诊患者进行了深入研究。心室P-V环是一种分析心功能变化的非负荷依赖性方法，可用于分析左、右心室收缩和舒张功能的变化。 该研究纳入了30例因不明原因慢性呼吸困难而转诊至心内科的HFPEF（射血分数＞50%）患者，心血管评估慢性呼吸困难的程度为NYHA II-III级。患者的平均年龄67±8.6岁，27%为男性。所有患者均接受左、右心室导管检查以评估P-V关系。研究采用P-V导管检查确定HFPEF的定义为：在静息或血流动力学干预（握拳运动试验、抬腿试验、注射硝普钠和多巴酚丁胺）状态下，P-V导管检查示左心室舒张末压＞16 mmHg。根据导管检查的左心室舒张末压值将患者分为HFPEF组（n=20）和对照组（n=10）。 HFPEF的定义 在静息或血流动力学干预 (握拳运动试验、抬腿试验、注射硝普钠和多巴酚丁胺)状态下，心导管检查示左心室舒张末压>16 mmHg 40

两组患者的舒张末P-V环关系 HFpEF的潜在发病机制 舒张末期僵硬度高(＞0.178 mmHg/ml) 30 30 25 20 15 10 5 80 100 120 140 160 EDV (ml) HG L RE DO NI ED P (mmHg) 舒张末期僵硬度高(＞0.178 mmHg/ml) 舒张末期僵硬度低(＜0.178 mmHg/ml) HFPEF组/对照组，n(%) 14(70)/0(0) 6(30)/10(100) 重度动态二尖瓣关闭不全(≥3/4)，n 2 心室收缩不同步，% 26±7 31±5/19±7 与对照组相比，HFPEF组患者的舒张末P-V环关系始终向上、向左移动，与血流动力学状态无关（图）。有14例（70%）HFPEF患者静息时的舒张末期僵硬度＞0.178 mmHg/ml，甚至超出了对照组舒张末期僵硬度的最高值（0.144 mmHg/ml）（表）。所有患者静息时的左心室舒张末压均不正常。因此，左心室舒张末僵硬度明显增加是HFPEF的潜在发病机制。6例HFPEF患者的舒张末僵硬度较低，与对照组重叠。其中2例患者静息时的左心室舒张末压和左心室舒张末僵硬度均在正常范围内，但在握拳运动期间出现严重二尖瓣关闭不全，这2例患者有心肌梗死病史；4例患者存在严重的左心室收缩不同步，左心室舒张末僵硬度轻度增加——介于0.140~0.153 mmHg/ml之间。 左心室舒张末期压力与容积的关系 红色为HFpEF患者，黑色为对照组。方块代表静息(RE)状态下、握拳(HG)、抬腿(LL)、注射硝普钠(NI)和多巴酚丁胺(DO)期间的舒张末容积(EDV)和舒张末压(EDP)的平均值，水平误差线表示EDV的SEM，垂直误差线表示EDP的SEM HFpEF的潜在发病机制 41

结论及意义 除心导管检查外，HFpEF组中仅有5例（25%）门诊患者符合欧洲心脏病学会（ESC）定义的HFpEF诊断标准 门诊患者可更多地采用心导管检查以确诊HFpEF。在进行导管检查时采取简单的血流动力学干预(如握拳运动、抬腿等)可有助于确诊HFpEF 左心室僵硬度增加、心室收缩不同步、二尖瓣关闭不全可能是HFpEF的发病机制 明原因的呼吸困难是诊断HFPEF的重要线索，心血管门诊医生在面对此类患者时应当考虑到HFPEF的可能 目前，心力衰竭的诊断主要依据典型的临床症状和体征。静息状态下，心脏功能和结构异常的客观证据包括BNP水平升高和超声心动图异常。诊断HFPEF还需要左室射血分数＞50%、左室舒张容积指数＜97 ml/m2及舒张功能障碍的证据。该研究采用有创性心脏导管检查测定左室舒张压来定义HFPEF，这种检测方法堪称HFPEF诊断的金标准。事实上，HFPEF组中仅有5例（25%）门诊患者符合欧洲心脏病学会（ESC）定义的HFPEF诊断标准；这表明现有的诊断标准用于病情稳定的门诊患者存在敏感性和特异性均较低的问题。因心力衰竭恶化而住院的患者与病情稳定的慢性呼吸困难门诊患者在临床表现、BNP水平及超声心动图指标方面均存在差异，门诊患者可更多地采用右心导管检查以确诊HFPEF。鉴于部分HFPEF患者静息时的左室舒张末压正常，因此在进行导管检查时采取简单的血流动力学干预（如握拳运动、抬腿等）可有助于确诊HFPEF。 该研究的亮点在于通过采用有创性右心导管检查评估P-V环的变化来对病情稳定的不明原因慢性呼吸困难门诊患者进行鉴别诊断，并且结果显示左心室僵硬度增加、心室收缩不同步、二尖瓣关闭不全可能是HFPEF的发病机制。这提示不明原因的呼吸困难是诊断HFPEF的重要线索，心血管门诊医生在面对此类患者时应当考虑到HFPEF的可能。

预测HFpEF的指标

常规超声心功能指标的意义 LVESVI LVmass LAVmax/m2 EF Stress echo

主要内容 了解超声测量心功能指标的常规方法 结合临床判断心脏功能 新技术的应用

三维超声在冠心病患者PCI 前后心脏功能评价中的应用

数据分析 整体功能 左室收缩末容积（LVESV） 左室射血分数（LVEF） 左室舒张末质量（ED Mass） 左室舒张末容积（LVEDV） 左室收缩末容积（LVESV） 左室射血分数（LVEF） 左室舒张末质量（ED Mass） 左室收缩末质量（ES Mass） 左房最大容积（LAmax） 左房最小容积（LAmin） 左室舒张末质量指数（EDMI） 左室收缩末质量指数（ESMI） 左房最大容积指数（LAmaxI）

数据分析 局部室壁节段指标 收缩期峰值应变（Ss） 达峰时间（T）

3-Dimensional pre-PCI

PCI术前患者局部室壁运动情况

3-Dimensional post-PCI 造影结果示：患者LAD近端狭窄50%，中远段狭窄70%

PCI术后患者局部室壁运动情况

结果 PCI前后左室整体功能的比较 指标 PCI前（n=25） PCI后 (n=25) P LVEDV(ml) 72.47±14.82 66.57±15.78 0.022 LVESV(ml) 34.18±10.02 29.37±7.73 0.002 LVEF(%) 52.82±8.5 55.79±6.04 0.045 ED Mass 119.42±24.88 111.03±25.31 ES Mass 83.52±22.55 77.46±16.71 0.077 LAmax 32.45±11.57 35.04±7.62 0.237 LAmin 16.36±9.87 15.68±4.82 0.732 EDMI 68.17±12.36 63.41±13.07 0.019 ESMI 47.58±11.02 44.22±8.5 0.074 LAmaxI 18.55±6.31 20.15±4.35

结 果 PCI术前患者局部节段指标的比较 指标 狭窄≥70% （n=212） 狭窄<70% (n=207) P 收缩期峰值应变（%） 结 果 PCI术前患者局部节段指标的比较 指标 狭窄≥70% （n=212） 狭窄<70% (n=207) P 收缩期峰值应变（%） -12.92±7.62 -16.18±8.69 0.000 达峰时间（ms） 410.95±90.60 394.42±104.56 0.091

狭窄≥70%节段PCI术前后局部节段指标的比较 结 果 狭窄≥70%节段PCI术前后局部节段指标的比较 指标 PCI前（n=212） PCI后 (n=207) P 收缩期峰值应变（%） -12.92±7.62 -12.86±7.94 0.917 达峰时间（ms） 410.95±90.60 386.12±102.21 0.004

总 结 了解超声测量心功能指标的常规方法 一定结合临床判断患者心脏功能 三维超声技术将提供更为可靠的评价心脏 容积和功能的方法

谢谢！