多种影像学检查评估肺动脉高压患者右心房结构及功能的应用进展
2025-09-15 来源:医学影像学杂志

作者:李军,山东第一医科大学(山东省医学科学院);李巧,山东第一医科大学附属省立医院超声医学科

 

肺动脉高压(pulmonary hypertension,PH)是由多种病因引起的,具有高发生率和高死亡率的疾病,其主要特征是肺血管阻力和肺动脉压的升高,最终发展成右心衰竭或死亡。右心房与右心室关系密切,当PH患者右心室发生功能障碍时,右心房体积增大往往发生于右心室扩张之前已经证实,右心房体积的增大及功能障碍是PH患者临床恶化的独立影响因子。

 

因此,早期尽可能准确的评估右心房的结构和功能,对PH患者具有极其重要的临床价值。超声心动图、CT、心脏磁共振成像都可以对右心房结构和功能进行评估。本文就多种影像学检查对PH患者右心房结构和功能评估中的应用进展做一综述。

 

1. 超声心动图评价右心房结构及功能

 

1.1 二维超声心动图检查

 

二维超声心动图(two-dimensional echocardiography,2DE)在测量大血管直径,房室腔大小,室壁以及房、室间隔的厚度等方面应用已十分熟练,是现今临床上最常用的评估房室结构和功能的影像学工具。2DE对于右心房的评估目前主要是大小和压力,右心房大小和右心房压也是PH患者发生不良心血管事件的独立预测因子。线性直径、面积、容积都可以对右心房大小进行估量,但是其准确性存在差异。

 

EBTIA等以磁共振做对比,比较了2DE线性直径和几种容积法的准确性,发现所有容积法判断右心房增大的准确性高于线性直径,同时也表明容积法中心尖四腔心下双平面面积—长度法和单平面Simpson's法相比于其他方法具有较高的准确性和可重复性。虽然容积法估量的准确性较高,但其值缺乏可靠的参考区间,因而线性直径或面积依然是目前美国超声心动图协会推荐使用的方法。

 

右心房压是一种血流动力学变量,与右心房顺应性,右心室的压力、容量状态具有相关性。右心导管是测量右心房压的金标准,但因为有创,可重复性差,临床上出现了很多替代指标,如:下腔静脉内径及塌陷率,右心房容积,肝静脉收缩期充盈分数,三尖瓣舒张早期血流速度与三尖瓣环舒张早期运动速度比值等。其中下腔静脉内径及塌陷度是最常用的参数,但对某些人群并不适用。

 

如:年轻运动员和接受呼吸机治疗的人群,下腔静脉内径在正常状态下扩张,这两类人群不宜用下腔静脉内径推测右心房压。研究发现儿童和青少年的右心房压和右心房容积与下腔静脉内径相关性较好,与下腔静脉塌陷率和肝静脉收缩期充盈分数相关性差,因而不建议使用下腔静脉塌陷率评估儿童和青少年右心房压。

 

1.2 实时三维超声心动图检查

 

近年来,实时三维超声心动图(real-time threedimensional echocardiography,RT-3DE)成为一项具有重要临床应用价值的超声成像新技术。它可实时采集、同步显示心脏的三维图像,观察心脏的形态结构及各结构的空间位置,并能对心脏各腔室进行容积测量,其对心腔容积的测量与心功能评价不依赖于几何模型假设,克服了传统的M型、2DE、组织多普勒(tissue doppler imaging,TDI)以及静态三维超声心动图的种种弊端。

 

LI等分别用心脏磁共振、RT-3DE和2DE检查测量了23例PH患者的右心室舒张末和收缩末容积,统计分析数据后得出,心脏磁共振和RT-3DE检查两者具有很高的相关性,而2DE严重低估了右心室容积,这与VELASCO等结论一致。由此表明RT-3DE能更准确的测量心腔容积。最近一项研究采用RT-3DE随访了62例PH患者的右心房容积,发现一年内右心房容积增大14 ml,PH患者发生临床恶化的敏感性为82.6%。此外,也有研究分析了急性下壁心肌梗死患者的右心房容积,得出右心房最大容积指数>27.9 ml/m2是此类患者累及右心室的独立预测因子,其敏感性和特异性均高达80%以上。

 

1.3 超声斑点新技术检查

 

二维斑点追踪超声心动图(two-dimensional speckle tracking echocardiography,2D-STE)是通过追踪二维图像的心肌斑点标记,从而计算心肌形变,所获得的参数能够很好的反映右心房的整体或局部功能。近年来,许多研究已经证实2D-STE所获得的右心房纵向应变可以预测PH患者的右心功能临床分级以及预后。LIU等研究表明当RALS<38.08%时,预测PH患者WHO心功能分级≥Ⅱ级的敏感性和特异性分别为86.8%和84.0%。

 

孟祥丽等将RALS和RAVI在预测PH患者WHO心功能≥Ⅲ级方面做了对比,发现RALS预测的准确性更高(敏感性:83.3%vs 71.4%)。BAI等对53例由结缔组织病引起的PH患者做了(19.3±10.9)个月随访,得出与RALS≥22.9%相比,RALS<22.9%发生临床恶化的风险更高。另外,STOLFO等把RALS与右心室游离壁纵向应变联合分析,发现两者联合可提高PH患者风险评估系统的准确性。

 

三维斑点追踪超声心动图(three-dimensional speckle tracking echocardiography,3D-STE)同时结合2D-STE与RT-3DE的优点,避免了2D-STE斑点移出二维图像平面时,斑点就会消失这一问题。与2D-STE相比,3D-STE增加了三维立体应变和面积应变。

 

有研究指出面积应变对局部室壁运动异常的敏感性好,表明3D-STE能更加准确的评估心室壁的整体与局部功能。目前,3D-STE所获得的右心房应变主要分析一些特定的疾病,如:矫治性法洛四联症、致密化不全心肌病、特发性高嗜酸性粒细胞综合征和心脏淀粉样变性。很少有学者用3D-STE来专门分析PH患者的右心房功能。

 

2. CT检查评价右心房结构及功能

 

CT检查是一种应用已久的成像技术。此前,CT检查因具有高的辐射剂量,高的对比剂用量以及低的图像质量,在评价心室腔结构和功能方面很少使用。如今,CT检查很大程度克服了这些不足,而且与超声心动图和心脏磁共振(cardiac magnetic resonance,CMR)检查相比,CT检查具有十分出色的空间分辨率,能够对心房的解剖结构进行详细的评价,具有不可替代的优势。

 

相比于其他影像学手段,CT检查可以更经济有效的区分不同病因的PH。PH临床上按病因主要可分为五类,按血流动力学可分为毛细血管前PH和毛细血管后PH(主要是第二类)。不同病因引起的PH治疗所用方法不同,有时甚至是相悖的,如:血管扩张疗法对特发性PH可以治疗,但对射血分数保留的心力衰竭引起的PH却是禁忌证,因此准确的区分不同类型的PH是十分必要的。

 

JIVRAJ等发现,CT检查所测量的左心房最大轴向横截面积可以区分毛细血管前PH和毛细血管后PH。近来,HUIS等把右心房大小纳入参考,发现了更加准确、稳定的指标,他们将15例射血分数保留的心力衰竭引起的PH和15例特发性PH患者作为样本,分别测量左心房大小,左心房/右心房比值,发现左心房/右心房比值在鉴别两类疾病的准确性高于单纯左心房大小(横向视图的AUC0.833vs0.818,多平面重建后的AUC为0.840 vs 0.823)。

 

这可能是因为左心房和右心房大小都随心动周期变化,但方向和幅度相似,所以左心房/右心房比值相对恒定,其鉴别两类疾病的准确性自然也就高于随心动周期变化的左心房大小。

 

3. CMR评价右心房结构及功能

 

CMR是一种无创,无辐射,一站式影像学检查技术。与其他影像学检查相比,具有高的可重复性和准确性、较好的空间分辨率、时间分辨率以及高的软组织对比度,因此被公认为评价心脏结构和功能的“金标准”。

 

3.1 CMR对于心房容积的应用

 

稳态自由进动(steady-state free precession,SSFP)序列是将心电门控扫描获得的长轴和短轴电影图像,通过专业后处理软件,排除右心房附件,勾画心内膜,从而计算得到右心房容积。CMR心房容积正常值的参考范围是以此序列建立的,但该序列是在多个心动周期采集图像信息并融合成单个图像,这种采集方式本身就会存在两个问题:1)当心率不规则时,容易出现伪影;2)图像信息所需数据较多,每个数据都要在多个心动周期下采集,极其耗时。

 

压缩感知(compressed sensing,CS)技术的出现很好的克服了以上的问题。ALTMANN等研究表明,CS技术可以极大的减少长轴和短轴图像的采集时间,同时也表明虽然CS技术采集的图像质量不如传统电影成像高,但两者在参数评估上相当,没有显著的区别,可代替SSFP序列测量右房容积,为临床使用。

 

3.2 CMR对于心房功能的应用

 

心肌磁共振特征追踪(cardiac magnetic resonance-feature tracking,CMR-FT)是一种图像后处理技术,是近些年CMR领域研究心肌应变的热点。与心肌应变的“金标准”—心肌标记术相比,CMR-FT在常规电影序列下就可以分析整体和局部应变,无需额外的序列,后处理程序简单,图像获得容易。与超声斑点追踪技术相比,它具有较高的空间分辨率和良好的再现性,不受声窗、操作者技术等因素的干扰。

 

CMR-FT所导出的应变曲线可以反映右心房功能,而右心房功能似乎在预测PH患者的症状发展和预后方面起着关键作用。LENG等以80例PH患者做队列研究,观察CMR-FT所衍生的右心房功能参数,发现管道功能对不良事件的预测价值最高。YAMASAKI等研究了29例行球囊肺血管成形术后的慢性血栓栓塞性PH患者,得出储存和管道功能增加,代表了右心房功能恢复。

 

4. 小结

 

超声心动图具有快速、经济、安全、可重复等优点,但2DE对心内膜显示欠完整,在评价右心房大小时依赖几何假设;RT-3DE需要高分辨率的图像,也易受到检查者手法、经验等影响;2D-STE依赖高的图像质量;3D-STE尚未标准化。CT检查具有高的空间分辨率,能经济有效的区分不同类型的PH,但存在电离辐射,对比剂易引起心率增快、心房增大,也会诱发肾病的风险。CMR是评价右心房容积及功能的“金标准”,但不适用于体内装有金属装置的患者,而且费用比较昂贵、检查耗时长,婴幼儿检查时还需要镇静。

 

总之,每种影像学检查在评价右心房结构和功能时都有其独特的优势,也有其相应的不足,不能相互替代。在临床应用时需要根据临床目的、患者自身情况选择合适的影像学检查手段。在未来的设计研究中,也应该改进这几种影像学检查的不足,如:以标准化方式记录的超声检查数据、优化的CT检查对比剂注射方案、使用多层CMR检查。虽然目前各种影像学检查都围绕左心以及右心室展开,对右心房研究尚少。但随着临床对右心房重要性的认识,相信超声心动图、CT、心脏磁共振成像在评价右心房结构和功能方面会有更广阔前景。

 

来源:李军,李巧.多种影像学检查评估肺动脉高压患者右心房结构及功能的应用进展[J].医学影像学杂志,2024,34(06):138-141.

 


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