心功能分析技术是什么 右心功能评价方法的比较

作者：齐元琨 崔晓霈 张红雨

单位：山东大学齐鲁医院保健科(老年医学科)

引用本文:齐元琨, 崔晓霈, 张红雨. 右心功能评价方法的比较 [J] . 中华结核和呼吸杂志, 2021, 44(7) : 665-670. DOI: 10.3760/cma.j.cn112147-20210318-00182.

摘要

随着对血流动力学认识的深入，右心功能评估逐渐得到重视，右心功能评价的方法也趋于多样化。本文就目前常用的右心功能评价方法，特别是各种无创右心功能评价方法及其各自优缺点进行对比。

右心衰竭是由多种病因引起的以静脉压升高和（或）肺循环障碍为特点的临床综合征。与左心衰竭相比，右心功能受累更具有普遍性^［1］，右心衰竭是肺动脉高压患者死亡的主要原因，也是冠心病和左心衰竭患者不良结局的预测指标^［2］。因此，右心功能管理与评价在心血管疾病治疗及预后评估中的作用日益得到重视。本文将就目前右心功能评价的方法进行比较。

一、右心解剖及生理特点

右心室位于心脏最前方，大部分为胸骨遮挡，增加了超声对右心检查的难度，其解剖结构较左心室复杂，几何形状不规则^［3］，室壁厚度为2~5 mm，重量约为左心室的1/6。心脏收缩时，右心室输出量虽与左心室相近，但其射血分数明显低于后者。同时，由于右心室心肌质量及后负荷均明显低于左心室，因此右心室每搏功仅为左心室的1/4^［4］。右心室的射血机制包括：纵向缩短、横向收缩、室间隔膨入右心室内，同时心包和游离壁也起到辅助作用^{［2, 3］}。

（一）右心导管检查

精确测量心脏和肺部血流动力学指标，对于疾病的诊断，管理和预后评价有着极为深刻的影响。右心导管检查（right heart catheterization，RHC）通过穿刺颈内静脉或股静脉，利用Swan-Ganz导管即漂浮导管测量各项血流动力学参数。成人RHC评价右心功能的指标及正常值见表1。

1.心输出量和心指数：测量心输出量主要有2种方法：（1）热稀释法，将一定容量的冰水混合物从漂浮导管的近端（右心房内）注入，位于肺动脉内导管远端的温度感受器可获得血液温度变化，使用热量守恒方程计算相应数据。存在心内分流的先天性心脏病及三尖瓣大量反流的患者，热稀释法的准确度受到影响^{［7, 8］}。（2）间接Fick法，假设吸入肺部的氧气全部转移到血液中，心输出量等于耗氧量与动静脉血氧差值的比值^［9］。Fick法不受心内循环血流影响，可用于心内分流患者；但需多位置放置导管抽取血液测量血氧饱和度，以估测的基础代谢率及氧耗量进行计算，且常用公式估测的氧耗量与直接测量存在较大误差^［10］，多用于先天性心脏病术前评估及基础研究^［7］。当患者存在心力衰竭及负荷升高时，心输出量及心指数均降低，同时还受到心率、代谢及心内分流的影响^［11］。心指数为心输出量与体表面积的比值，相对较稳定^［12］，目前国内外肺动脉高压指南均将心指数作为危险分层及预后评估的重要血流动力学指标^［13］。

2.右心房压（right atrial pressure，RAP）和波形：通过漂浮导管尖端在右心房内直接测得，mRAP≥10 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa）提示容量超负荷或各种原因（如瓣膜病、心肌病、心包填塞、肺动脉高压等）引起的右心衰竭，如果同时合并肺小动脉楔压升高，提示左心衰竭继发的右心功能恶化^［4，14］。

3.右心室舒张末压（right ventricular end-diastolic pressure，RVEDP）为右心室收缩开始时测量的压力，在正常情况下非常低，反映的是心包约束和压力，而不是右心室舒张末期的拉伸作用^［15］。循环血容量增加、右心室肥大及顺应性降低、反流性瓣膜病及缩窄性心包炎等导致右心衰竭时，RVEDP升高^［14］。

目前，右心导管检查主要用于先天性心脏病手术指征评估，心脏手术术后监测，心力衰竭、肺水肿、瓣膜性心脏病、心肌病及肺动脉高压等疾病的诊断和临床监测^［8，16］。

（二）脉搏指数连续心输出量监测（pulse index contour continuous cardiac output，PiCCO）

PiCCO检测将2根导管分别置入上腔静脉及大动脉内，采用热稀释法结合动脉压力波形曲线进行分析，获得连续的血流动力学参数^［17］，具有创伤小、监测时间长等优点，可以根据血流动力学对危重患者进行有针对性治疗，提高患者生存率，但需对患者进行特殊护理，防止出现穿刺部位的感染。

RHC和PiCCO均为创伤性检查，增加患者痛苦、操作繁琐、技术要求高、耗时长，存在相关并发症。RHC需要导管室配合并且对术者的熟练度要求较高，所以RHC的临床普及和应用率并不高，各种无创心功能检测方法应运而生。

（三）心脏磁共振成像（cardiac magnetic resonance，CMR）

CMR可提供右心室和肺动脉的高质量图像并进行3D重建，清晰显示右心腔大小及形态、心肌厚度和跨瓣血流速度，准确评估右心室容量和射血分数^［18］。CMR目前已成为无创评估心脏结构和功能的“金标准”^［19］。CMR评价成人右心功能的参数及正常值见表2^［20］，其主要缺陷是花费高、检查时间长、技术和图像分析要求高和患者耐受性差，限制了临床应用。

（四）放射性心血池显像

放射性心血池显像是最早用于临床的无创右心功能评估方法^［21］，能够同时评估右心室射血分数、室壁灌注和心肌代谢。使用¹⁵O-和¹¹C-标记的示踪剂，通过正电子发射断层扫描还可以评估右心室心肌氧耗量^［22］，但由于需要使用放射性核素，普及应用受到限制。

（五）超声心动图（transthoracic echocardiography，TTE）

经胸壁TTE应用超声测距原理，超声波透过皮肤及皮下组织测量各处心壁、心室及瓣膜等结构的周期性活动，在观察心脏结构的同时可对心脏功能进行评价。通过测量流出道的血流速度，可获得射血分数等参数。通过测量肺动脉瓣及三尖瓣的反流速度，应用简化Bernoulli方程，从而估测肺动脉压力^［23］。TTE评价右心功能的指标较多。

1.面积变化分数（fractional area change，FAC）：从心尖四腔心切面分别测量舒张末期与收缩末期右心室面积，面积差与舒张末期面积的比值即为FAC，正常成人FAC>35%，如图1，2。FAC与心脏磁共振所得的RV射血分数有较好的相关性，可用于右心室心肌梗死和肺动脉高压患者的预后评估^［24］。然而，右心室大量肌小梁会影响心内膜描记的精准度，从而影响FAC评估的准确性。

2.三尖瓣环收缩期位移（tricuspid annular plane systolic excursion，TAPSE）：可反映右心室纵向收缩功能，是右心室收缩功能的定量指标^［25］，Kaul等^［26］发现TAPSE与同位素测得的右心射血分数相关性好。在心尖四腔心切面，M型取样线置于三尖瓣瓣环，测量三尖瓣环从舒张末期至收缩末期的位移^［27］（图3），正常成人参考值应≥16 mm。TAPSE优点是测量方法简单、重复性好；缺点是不适用于外科术后，仅体现右心室的纵向收缩能力、不能反映流出道部分的收缩能力^［28］。

3.心肌功能指数（Tei index）：指等容收缩及等容舒张时间之和（三尖瓣关闭到开放的时间）与射血时间的比值，可同时反映右心室收缩和舒张功能。正常值为0.28±0.04，右心功能不全者Tei指数升高^［29］。Tei指数不受右心室结构和心率影响，只和右心室收缩时间相关，但是当右心房压增高及心律失常时准确度明显下降^{［25，30］}。

4.其他参数：包括组织多普勒测三尖瓣环收缩期的运动速度（DTI-derived tricuspid lateral annular systolic velocity，S′-wave）、等容收缩期右心室加速时间（myocardial acceleration during isovolumic contraction，IVA）、三维超声右心室射血分数测量（right ventricular EF by 3D，3D RVEF）及右心室纵向应变（right ventricular longitudinal strain，RVLS）等^［31］。

TTE普及性高、无创、操作简便、可重复、可显示心脏结构异常，但对操作者技术要求高，结果易受主观影响，且右心解剖位置及结构对超声成像存在固有限制。TTE右心功能评估指标各有其优点和局限性^{［25，31, 32］}（表3），因此指南推荐多指标结合评估右心功能^［32］。需要注意的是，TTE可用于肺动脉高压的筛查，但不能作为确诊标准^{［13，33］}。将TTE与CT结合可提高肺动脉高压诊断的准确性，可用于肺动脉高压早期筛查和病因诊断^［34］。

（六）超声心输出量监测

超声心输出量监测（ultrasonic cardiac output monitoring，USCOM）是一种应用连续多普勒超声进行无创血流动力学检测的方法。将探头分别放置于左胸骨旁和胸骨上窝位置监测经肺和经主动脉血流，测量两部位的射血速度×管腔截面积（根据身高体重换算），即可得出左、右心室射血时间、外周血管阻力、CI和CO等参数^［35］。由于探头角度等原因，USCOM所测心输出量常比实际偏低^［36］。正常人静息状态下USCOM测得左、右心的心输出量与心指数具有良好相关性^［37］。USCOM具有无创、快速、简便等优点，然而，USCOM信号受患者体脂含量、超声探头选择、气胸以及体位等影响，临床上经常用来与其他血流动力学的检测方法作对比^［38］。此外，USCOM设备昂贵，难以普及。

（七）心电图

心电图检查（electrocardiogram，ECG）虽然没有特异性右心功能评价指标，但简便、经济、技术操作要求低、普及率高，对于肺栓塞、肺动脉高压及心肌梗死等导致右心扩大、肥厚的疾病具有提示作用。文献报道R_I<2 mm SV₁≤2 mm、V₁R/S>1、V₆R/S<1、V₁导联qR波或额面QRS电轴>110°对右心受累阳性预测率>80%。电轴右偏合并额面QRS电轴>110°对于重度肺动脉高压具有一定预测价值^［39］。

（八）阻抗心动描记法

阻抗心动描记法（impedance cardiography，ICG）是通过测量胸阻抗随心动周期的变化而进行血流动力学检测的方法^［40］。主动脉、肺动脉等大血管容量和血液流速会随心脏搏动发生动态变化导致胸阻抗变化。在颈部及胸部之间加入恒幅高频检测电流，通过电流变化可得出胸腔内阻抗随心动周期的变化^［41］，进而计算每搏输出量、心输出量、心指数和胸液传导性等参数（表4）。

虽ICG测量心输出量与热稀释法及直接Ficks法所得心输出量均具有较好的相关性，并可连续监测反映右心前负荷^{［42, 43, 44, 45］}，但其在肺动脉高压患者右心功能评估中的准确性仍有争议。研究表明ICG与心肺运动试验相结合同时测量每搏输出量、心指数与VO_2peak，可用于评估肺动脉高压患者的疾病严重程度和短期预后^［44］。同时应用ICG、右心导管和CMR测量肺动脉高压患者心输出量，右心导管和CMR符合率较高，但ICG所测心输出量较右心导管测量值高估、相关性差^［45］。Lesny等^［46］发现，与左心衰竭相比，ICG测得肺动脉高压患者心输出量准确性下降，可能与肺动脉重塑、肺动脉阻抗改变有关。此外，当患者存在严重水肿、大量胸腔积液或体型肥胖时，其电阻抗信号弱、干扰性生物电过高，导致测量准确性下降^［47］。

ICG具有无创、操作简便、无需专业技术人员、可多次甚至连续监测等优点，但是对于右心功能评价，目前的研究均存在样本量过小的问题，结论尚不可靠。

三、小结

目前，采用热稀释法的右心导管检测仍然是右心功能评估的金标准，但是各种无创检测方法均有其独特的应用价值和优势（表5），也是血流动力学评估的发展趋势。除较成熟的CMR、放射性心血池显像及超声心动图外，更为低成本、简便易行和容易普及推广的ICG在右心功能评估中的作用值得进一步进行大样本临床研究。

参考文献（略）

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