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综述:三维超声心动图的临床应用

 姑苏记忆 2017-05-28

目前,二维超声心动图已广泛用于常规心脏检查,以评估左室容积与功能、瓣膜结构与活动性等。然而,二维超声心动图因其固有局限性,在某些情况下无法给出精确信息。三维超声心动图被认为是克服二维局限性的理想工具,可能最终成为临床观察心脏结构的标准手段之一。美国的 Shiota 博士结合相关论文及评论对三维超声心动图在临床中的应用情况进行了综述,文发表在 Circulation Journal 2015 年第 11 期上。

左室容积与左室功能

三维超声心动图无需像二维超声那样需事先将左室假设为某种规则几何体,便可直接精确测量左室容积、心输出量及射血分数,其结果与 MRI 具有良好相关性。然而,与 MRI 相比,三维超声心动图可能会低估左室容量及射血分数。另外,三维斑点追踪技术也已成功用于左室容积与射血分数测量。

三维超声心动图还可显示室壁运动异常的具体位置,以及该异常区域的心输出量及射血分数(图 1)。如果三维超声的图像质量及时间分辨率能得以改善,更可用来反映心肌再同步化治疗的真正效果。在分析缺血性心肌病患者左室不同步性时,目前的三维超声心动图与组织多普勒显像并不一致。有文献称,对无症状的重度主动脉狭窄及左室射血分数保持正常的患者而言,三维纵向应变是预测此类患者未来发生负面心脏事件的最敏感指标。

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图 1 三维超声心动图显示左室侧壁无运动

右室容积与右室功能

尽管二维超声心动图可用许多参数反映右室大小及功能,如斑点追踪技术测定的面积变化分数、三尖瓣环收缩期位移、Tei 指数、应变及应变率等,但三维显像技术却能更精确测量右室容积及每搏输出量。由于右室几何形态复杂(图 2),因而三维技术对右室的测量比对左室更显重要。

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图 2 3D TEE 显示右室、主动脉、肺动脉瓣及三尖瓣

有作者发现,与 MRI 相比,三维超声心动图同样低估右室容量及射血分数。单心动周期三维超声心动图近期已开始应用临床,可对后天性右室前负荷或后负荷过重患者作定量的右室容积评价。

瓣膜性心脏病

三维超声心动图目前已是临床常用的瓣膜性心脏病的检查方法,尤其是实时三维经食管超声心动图(3D TEE)。

1. 二尖瓣

二尖瓣是三维超声心动图检查时最能清晰显示的瓣膜结构(图 3A),从而能准确判断瓣膜是否正常。

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图 3A 正常二尖瓣:上图为二维超声心动图,下图为 3D TEE

(1)二尖瓣反流

二尖瓣反流可分为器质性及功能性两种类型,前者常由退行性病变所致,如瓣膜脱垂或连枷样瓣膜,治疗时须了解病变的确切位置与几何形态。传统二维超声需多角度观察瓣膜,并加以想像,而三维超声明显更具优势。2007 年实时 3D TEE 开始引入临床,其图像效果非常满意, 90% 以上的二尖瓣后叶各区可显示。

2013 年有文章报道,实时 3D TEE 较经食管二维超声心动图更易于测量二尖瓣脱垂或连枷样运动的裂隙及宽度。因此,三维超声心动图可更好显示二尖瓣全貌,包括脱垂形态及其准确大小及位置(图 3B),从而有助于超声医师与外科医师、介入医师或心脏病医师进行交流与沟通。

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图 3B 实时 3D TEE 显示二尖瓣脱垂,箭头示后叶 P2 区

经胸及经食管三维彩色多普勒超声心动图可显示二尖瓣反流的射流及血流汇聚(图 3C)。血流汇聚区或近端等速表面面积(PISA)的位置及大小可确定二尖瓣反流口的位置及反流严重程度,这些信息关系到治疗方案的选择。在许多情况下,如瓣口不规则、非对称性瓣口或伴功能性或缺血性二尖瓣反流时,血流汇聚区形态并非半球形。

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图 3C 彩色多普勒 3D TEE 显示功能性二尖瓣反流的两种类型:左图为单股连续性反流束,右图为多股分散性反流束

2013 年 10 月,美国开始采用经导管的缘对缘二尖瓣夹合术治疗有手术风险的严重器质性二尖瓣反流患者。实时 3D TEE 可辅助确定二尖瓣夹距二尖瓣口的位置、二尖瓣叶夹合情况(图 3D)以及治疗效果的评估(包括残余二尖瓣反流)等。本文作者所在医学中心在实施这种方案时,必须有 3D TEE 的配合,以确保治疗成功。

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图 3D 实时 3D TEE 显示二尖瓣夹(红色箭头):左图为左房面观,右图为左室面观,A2/P2 区被夹住

彩色多普勒三维超声心动图可显示任何二尖瓣瓣周反流,尤其是经导管封堵后出现的瓣周反流。美国心脏研究院在二尖瓣置换术后,常规使用经食管三维彩色多普勒超声心动图显示残余反流的精确位置,并在术中立即予以纠正(图 3E)。

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图 3E 二尖瓣置换术后随即出现残余反流:上图为经食管二维超声心动图,下图为经食管三维彩色多普勒超声心动图,可显示残余反流的精确位置,有助于反流的二次纠正

(2)二尖瓣狭窄

三维超声心动图可判断二尖瓣口的最小面积及瓣膜形态异常,且优于常规二维超声心动图,并比 Gorlin 法测量的瓣膜面积更加准确。实时 3D TEE 可直观显示狭窄严重程度、形态、位置及瓣叶解剖异常。单心动周期实时三维彩色多普勒超声心动图血流汇聚法或 PISA 法测量瓣口面积比常规二维 PISA 法更准确。

(3)二尖瓣环

三维超声心动图可评估二尖瓣环的形状、面积及瓣叶的帐篷样改变,且测值准确,与 MRI 具有良好相关性。实时 3D TEE 显示功能性二尖瓣反流患者的瓣环与对照组相比,其直径更大,形状更圆更平。二尖瓣成形术后,瓣环几何形态发生显著变化,瓣环面积减少,且前瓣环减少更明显,提示人工瓣膜对瓣环存在机械压迫。

2. 主动脉瓣

三维超声心动图对主动脉瓣的评价也是其重要应用之一(图 4)。

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图 4 3D TEE 显示正常主动脉瓣在一心动周期内的变化

(1)主动脉瓣反流

主动脉瓣反流多由瓣膜异常所引起(如二叶主动脉瓣、瓣膜退行性变及风湿性瓣膜病),也可由主动脉瓣环扩张所引起(如马凡氏综合征及瓣环扩张症)。另外,还可出现于瓣膜置换术后,其实质往往是瓣周漏。三维超声心动图可详细评估这些反流的解剖结构异常及瓣周漏的位置与大小以及定量评估反流严重程度。

(2)主动脉瓣狭窄

主动脉瓣狭窄的病因包括先天性(常为二叶瓣)和获得性(如退行性钙化)。主动脉瓣正常面积约为 3~4 cm2。随人口老龄化,常规二维超声心动图最常检出退行性、钙化性主动脉瓣狭窄。三维主动脉瓣面积测量法是一种全新的非侵入性技术,可准确定量评估。

(3)主动脉瓣环

由于经导管主动脉瓣置换术的开展及术后反流的增多,左室流出道及主动脉瓣环已成为三维超声心动图研究焦点。据报道,若置换术后出现中度以上的瓣周反流,则预后不良。因而,为保证置换术成功,瓣环大小必须适中。对此,实时 3D TEE 可发挥更大作用。

3. 三尖瓣

二维超声心动图,无论经胸或经食管,均无法在同一切面上显示所有三尖瓣瓣叶,而三维超声心动图则可做到(图 5),从而更有利于理解相关病理生理机制。

三尖瓣反流可分为原发性和继发性两大类,前者由三尖瓣本身的器质性病变所引起,而后者是因瓣膜支撑结构异常所造成,如瓣环扩张和 / 或右室扩张及功能障碍、肺动脉高压等。三维超声心动图同样可对这些异常进行积极评价,如 Epstein 畸形时的瓣叶靠近心尖、类癌综合征中的瓣叶增厚及活动受限。同时,三维超声心动图还可发现与起搏器相关的三尖瓣反流。

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图 5 3D TEE 显示正常三尖瓣在一心动周期内的变化

先天性心脏病   

三维超声心动图是诊断先心病的有力工具。早期有报道称,实时 3D TTE 测量房间隔缺损的最大维度、最大周长及最大面积,其结果与经心导管球囊测量非常一致。实时或动态 3D TEE 对房间隔缺损的显示要优于 3D TTE(图 6),并已成功用于房间隔缺损封堵术中。有作者还报道了实时 3D TEE 所显示的卵园孔独特的隧道样几何形态(图 7)。

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图 6 3D TEE 显示继发孔房间隔缺损(箭头):左为左房面观,右为右房面观

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图 7 三维超声心动图显示左房面观的隧道样卵园孔(箭头)

早期的容积重建三维超声心动图已能显示实验动物模型及患者室间隔缺损的完美图像。经左室前面观,可准确判断室间隔缺位置、大小及形态。有作者预言,三维超声心动图的精确显像有助于室间隔缺损的手术治疗及导管封堵(图 8)。

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图 8 三维超声图像显示左室面观的膜部室间隔缺损

总之,实时 3D TEE 与 3D TTE 已成功应用于多种先天性心脏病的评估,并可提高对复杂性心脏病的理解。

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编辑: 高瑞秋                                                                                     

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