左心室收缩功能的超声检测

左心室收缩功能是评估许多心血管疾病，如冠心病、高血压、心肌病等的病情及临床转归的重要指标。超声心动图可以对左心室收缩功能进行定性或定量评价。

一、左心室整体收缩功能测定

（一）M型超声及全方向M型超声

1.对无左心室形态异常和局限性室壁运动异常的患者可采用传统M型超声心动图检测，于左心室腱索水平作为标准测量区。舒张末期径以心电图的QRS波群的R波顶点处测定，收缩末期径以心电图T波终末处测量（图2-1-1），测定值通常取3～5个心动周期的平均值。

2.实际工作中由于病人体形、心脏位置不同和患有肺气肿等因素影响，传统M型的取样线难以与所检测的心室内径保持平行。而全方向M型超声心动图的取样线角度和位置可以随意调整，这样可确保取样线的角度和位置与所测径线真正平行减少测值的误差（图2-1-2）。有报道在对左心室舒张末期内径测量时，全方向M型与二维超声测量值符合良好，误差小。而传统M型技术与二维超声值比，测量计算值误差较大。

图2-1-1　M型超声心动图
左心室长轴心室舒张末期径及室间隔、左心室后壁厚度

图 2-1-2　M型测量左心室收缩功能

3.对于存在有节段性室壁运动异常和心室形态改变的病人，以一条取样线测定心室容积的方法不能准确反映整体心室容积和功能。利用全方向M型超声心动图可以在任意部位和角度设置取样线的特点，有学者做了如下研究：沿左心室长轴将二尖瓣环至心尖分为3等份，分别为基底段、中间段、心尖段。在各段的短轴切面上启动全方向M型功能，使M型取样线置于各段的0°、45°、90°、135°位置上，分别测量左心室收缩功能结果并求出平均值，最后综合三个节段的平均值求出左心室整体收缩功能，所测结果与左心室造影结果高度相关。该技术的局限性是对二维图像的依赖性较大，有待进一步改进。

（二）二维超声测定

二维超声心动图可获取心脏结构的任一声像观察面，可直观、实时、全面观察心脏及大血管的活动及瓣膜的情况，有利于评价心脏泵血功能。而且清晰的二维超声图像是进行多普勒、三维超声等检查的基础。

二维超声心动图检测指标——左心室心搏量。

1.单平面法　面积-长度法：V＝8A2/3πL= 0.85A2π/ L

A为左心室腔断面面积；L为左心室长径。

改良Simpson法：V=（A1+A2+A3）H+ A4H/2+πH3/6

A1到A4依次为二尖瓣、二尖瓣腱索、乳头肌及心尖的左心室短轴切面的面积，H为心尖四腔心切面的左心室长径。改良后的Simpson公式准确性高，易操作，并且对冠心病有室壁运动异常者适用，但要求四个短轴切面要清晰准确（图2-1-3）。

2.心尖双平面Simpson法　要求记录清晰的心尖四腔和二腔切面，心内膜界限勾画清楚，测量左心室长径、短径，由仪器自动得出左心室容积（图2-1-4）。

图2-1-3　改良Simpson法测量左心室容量

（三）三维超声测定

目前临床上常用的测量心功能方法多基于对左心室形态的几何假设，这与实际情况不完全相符。另外，心脏的运动较复杂，除收缩和舒张活动外，还伴随上下、前后的移动和旋转，因而使收缩期及舒张期的测量难以保持在同一切面上进行。实时三维超声心动图可以克服以上缺点，其成像系统扫描是容积成像，在评价左心室功能时不受左心室几何形状的限制，无需模拟公式，通过对左心室腔包含的体素量来定量左心室容积和射血分数。（图 2-1-5）国内外的研究证实，应用实时三维超声测量左心室容积与射血分数与磁共振显像测值高度一致，并且图像采集及资料分析时间短于磁共振显像。

图2-1-4　心尖双平面Simpson法

图2-1-5　三维超声测量左心室容积

综上方法，左心室整体收缩功能常用指标有以下几点。

1.每搏量（SV） 目前常用Teichnolz校正公式计算心室容积，即V=7.0D3/（2.4+D），D为左心室内径，分别测定舒张末内径（Dd）及收缩末内径（Ds），按此公式由Dd、Ds分别计算出舒张末和收缩末期容积（VD和VS）。

SV=VD-VS（ml）

2.心排血量（CO）及心排血指数（CI）

CO=SV×HR（L/min）

CI=CO/BSA［L/（min·m2）］

3.射血分数（EF） 左心室射血分数指左心室每搏量占左心室舒张末期容积的比率，是目前最常用的评价左心室功能的指标。

EF=SV/VD＝（VD-VS）/VD，正常值为50%～75%。

4.短轴缩短率（FS） FS=（Dd-Ds）/Dd×100%，与左心室EF相关性较好，正常值为30%～50%。

5.左心室平均周径纤维缩短速度（mVcf）　mVcf反映短轴周长在收缩期纤维缩短的变化速度，受心率的影响，计算公式为：

mVcf（周径/s）=（Dd-Ds）/ET×Dd，正常值为0.9～2.0周径/s。

6.室壁收缩期增厚率（△T%） △T%=（该室壁收缩期厚度-舒张期厚度）/舒张期厚度×100%。

常用于研究室间隔及左心室后壁，此指标较为敏感，正常值＞35%。室壁肥厚、心肌缺血或心肌梗死时，△T%明显下降。

7.室壁收缩运动幅度与速度　正常左心室后壁收缩幅度为9～14mm，室间隔收缩幅度为4.5～9mm。室壁收缩速度=收缩幅度/收缩时间，后壁收缩速度的正常值为(40±5）mm，室间隔收缩速度15～25mm/s。目前，脉冲组织多普勒成像技术（DTI）可以直接测定心室各个节段的收缩速度，具有更高的价值。

8.面积缩短分数（FAC） 通常于胸骨旁短轴取乳头肌中部平面面积，LVAD为舒张期面积，LVAS为收缩期面积，计算公式为：

FAC=（LVAD-LVAS）/ LVAD。此法不适用于节段性室壁运动异常者。

9.二尖瓣-室间隔间距（EPSS） 为舒张期二尖瓣开放M型超声心动图上E点至室间隔左心室面的垂直距离，正常＜1cm，EPSS测定值与左心室造影所测EF高度负相关（R=0.86），但不适用于二尖瓣狭窄和主动脉瓣关闭不全者，舒张功能异常对此指标也有影响。

（四）多普勒超声测定

1.心搏量（SV） 目前多通过主动脉瓣环、二尖瓣环或二尖瓣口的血流进行计算，尤其是主动脉瓣环血流测定法在临床上最为常用，方法为：选择无反流的主动脉瓣口，测得收缩期主动脉瓣环内径，根据公式瓣环面积（AAO）=π×（瓣环内径/2）2，计算出瓣环面积。取样容积置于瓣环处，取得过瓣血流脉冲多普勒，测得血流速度时间积分（VTI），再求出心搏量（SV）。SV= AAO×VTI。

2.测算主动脉血流动力学指标，如主动脉血流最大速率、最大加速度等，反映左心室收缩功能。

3.对二尖瓣反流者可测算左心室等容收缩期压力最大上升速率（dp/dt） 方法为：在有二尖瓣反流的患者，以连续多普勒测定二尖瓣反流，取反流频谱上升支上的两点（通常取速度为1m/s和3m/s两点），根据Bernoulli方程算出压差，除以两点间的时间（图2-1-6）。计算出左心室收缩早期压力上升速率（Max dp/dt）反映左心室的收缩功能。

（五）组织多普勒（DTI）超声测定

1.心肌收缩速度　如瞬时运动速度、平均速度、峰值速度、加速度、减速度等。用脉冲或M-型彩色DTI测定的左心室壁运动速度，可准确测定左心室收缩功能，并不受心内膜下心肌的运动的影响。可通过取样容积置于间隔、侧壁、前壁、下壁和后壁心肌上从心尖二腔、三腔、四腔切面观察评估，整体功能由其各个部位的功能的平均得出（图2-1-7）。

2.二尖瓣环收缩期下移速度　二尖瓣环收缩期下移速度是指左心室射血期二尖瓣环朝向探头的速度，它不受心内膜显示的清晰度的影响，是快速评价左心室收缩功能的一个良好指标。二尖瓣环六个部位（前壁、下壁、侧壁、后间隔部、后壁、前间隔部）的平均峰值瓣环下行速度与左心室射血分数呈线形相关，并且当平均峰值瓣环下行速度＞5.4cm/s时，其诊断左心室射血分数EF＞50%的敏感性为88%，特异性为97%。

3.二尖瓣环收缩期位移　应用组织多普勒M型测量二尖瓣环收缩期位移可以评价左心室收缩功能，位移的减小反映收缩功能的减低。二尖瓣的位移＜4.8mm时，预测EF≤30%的敏感性为90%，特异性为78%。

4.动脉壁运动速度　正常人主动脉前壁在收缩早期运动速度＞6cm/s，左心室收缩功能轻度下降时，其速度为4～6cm/s，左心室收缩功能显著下降时，其速度＜4cm/s，用此指标可以对左心室收缩功能进行快速估测。但是主动脉壁运动速度除了受左心室收缩功能的影响之外，还受主动脉壁的弹性和顺应性的影响，这种方法也存在局限性。

图2-1-6　通过二尖瓣反流速度测量dp/dt

图2-1-7　心尖四腔观，应用DTI测量室间隔基底段室壁的心肌运动

5.时间间隔　如心室电激动至心室收缩期峰值速度时间间隔、射血前期/左心室射血期等，当左心室收缩功能下降时，PEP（射血前期）延长，LVET（左心室射血时间）缩短，PEP/LVET升高。

总之，对左心室功能的评价应该是综合的评价，掌握每种超声技术的优缺点才能快速、准确判断心脏功能，更好地为临床服务。

二、左心室节段收缩功能测定

左心室整体功能是各节段局部功能的总和，任何一部分局部功能降低均会影响左心室的整体功能，室壁节段性运动异常（regional wall motion abnormalities，RWMA）是心肌缺血最早的特征性表现之一，也是超声心动图诊断冠心病的主要依据，正确地评定心脏功能对临床医生很重要。

RWMA的表现：①室壁运动减低、消失、反常（矛盾）运动；②室壁收缩运动延迟、时间滞后；③心肌收缩时的变形及变形率减低；④心肌收缩运动梯度低下；⑤室壁收缩期增厚率减低、消失、负值。1989年，美国超声心动图学会建议采用室壁运动记分指数评价左心室局部的收缩功能，其方法为：应用二维超声心动图记录二尖瓣、乳头肌和心尖3个水平的左心室短轴切面，以二尖瓣交界处、乳头肌附着点及室间隔与右心室壁交界处等解剖结构为依据，将上述3个切面中的左心室室壁划分为16个心肌节段，每个节段按照室壁运动状况给予下列记分：1分——运动正常；2分——运动减弱；3分——运动消失；4分——矛盾运动；5分——室壁瘤。将16个节段的分数相加并除以节段数目，可得出室壁运动记分指数。此指数越大，表明运动异常的节段越多，左心室收缩功能受损越严重。

观察室壁的节段性运动虽然可以了解心脏的局部功能，但为半定量性，而且要有一定的经验。新的超声技术可以记录到高帧频的影像，从而捕捉到心动周期中每个瞬间的活动。组织多普勒超声心动图通过二维扇扫以150帧幅/min的速度记录心肌运动的速度，从而记录到由心肌运动速度演变得到的参数，如心脏室壁各节段收缩期和舒张期的心肌运动速度（velocity），位移距离（tracking），应变率（strain rate）和应变（strain）。这些参数可用来评价心室局部心肌功能。

（一）解剖M型超声

解剖M型能显示左心室短轴方向上的心肌运动状况，与DTI 技术有互补作用。应用该技术可在多个节段中实时定量分析心室壁的运动以及室壁收缩期增厚率，从而帮助鉴别正常与异常节段。操作时，先取得满意的二维超声心动图像，然后启动解剖M型模式，在二维图像上设定超声取样线，使取样线通过感兴趣区域，观察沿该线上各解剖结构位点的随时间而运动的曲线，并进行测量分析。其主要缺点是其时间分辨率受制于二维超声图像，因此与常规M 型相比，解剖M型的取样率较低，有时图像边界有“模糊”的感觉（图2-1-8）。

图2-1-8　解剖M型可使取样线垂直室间隔，提高测量的准确性

（二）DTI技术

与常规超声比较，该技术可以更客观地定量评价室壁运动，尤其在局部室壁运动的定量分析方面有独到的优势。局部左心室收缩和舒张功能可通过取样容积置于间隔、侧壁、前壁、下壁和后壁心肌上从心尖二腔、三腔、四腔切面观察评估。

（三）心肌运动速度阶差（myocardial velocity gradient，MVG）

MVG是指心内膜与心外膜运动速度之差与室壁厚度的比值，用公式表示MVG=（Vend-Vepi）/L。正常情况下Vend＞Vepi，心肌缺血时在心肌运动速度下降的同时，由于心内膜受缺血影响更明显，所以心内膜速度下降较心外膜快，引起MVG降低。由于这个指标相对不受心脏整体运动及多普勒入射角的影响，所以被认为是评估局部心肌运动更精确的指标。实验证明MVG可以检出普通DTI不能检出的心肌缺血节段。

（四）定量组织速度成像（Quantitative tissue velocity imaging，QTVI）技术

正常人等容收缩期（IVC）波以正向为主与S波同向。急性心肌缺血及陈旧性心肌梗死者局部运动曲线Vs、VE波幅降低，IVC呈反向或双向，时间延迟。正常人舒张早期VE协调性随年龄增加而下降。高血压病人VE协调性下降，室壁肥厚者更差。

（五）应变及应变率（SR）

测量心肌应变（率），因其较少受到心脏位移和邻近组织牵拉效应的影响，可以更好地反映局部心肌功能。在正常人，左心室纵向上不同室壁的应力及应变率相对相似，由基底到心尖应力和应变率也基本上相似，应变率曲线较一致。在收缩期，纵向心肌缩短，心肌纵向应变和应变率为负值，应变率曲线中收缩应变率（SRs）为一宽带负向峰。应变率成像（SRI）呈黄到红色，表示心肌的收缩。在舒张早期和末期，应变率的两个正向波提示心肌的伸展。此外，时间-速度积分曲线一般为正向单峰曲线，在收缩期末达到峰值，SRI为绿到黄色。在心肌梗死病人，收缩期局部心肌从心底部到心尖部收缩形变发生紊乱，应变率曲线变得杂乱，SR正负相混杂，SRI呈红蓝色相间，中段和心尖部出现SR呈正相的反相伸展（图2-1-9）。

（六）实时三维成像技术

动物实验研究表明，心肌纤维的排列空间交错，在收缩过程中会发生变化，人类心肌纤维的排列更复杂，其收缩是非对称性的。故采用几何对称、时相协调等的模型进行分析是不符合实际情况的。应用三维超声心动图技术研究正常左心室局部收缩功能，表明左心室各节段的收缩功能并非均一，前壁、前间壁和侧壁收缩功能明显强于下壁和后壁，局部射血分数从心底部到心尖部具有逐步增强的趋势，局部心搏量从心底部到心尖部则有逐步下降的趋势，这说明单纯应用局部射血分数来评价左心室局部功能具有一定的局限性。

图2-1-9　心肌梗死病人应变率曲线
收缩期应变率曲线变得杂乱SR正负相混杂，SRI呈红蓝色相间

将实时三维成像技术与彩色组织多普勒超声成像相结合，显示心肌组织运动的多普勒信号，观察心肌活动的先后顺序，进而了解心肌各个区域电激动的过程。有作者用彩色多普勒牛眼图显示室壁各区活动的先后顺序，在确定室壁活动方面有很大潜力。