方法文章

一种基于循证的超声心动图图像采集方案用于评估右心室功能

DOI：

10.3791/68252

⸱

2025年7月22日

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Surgery, Duke University School of Medicine, Duke University Health System, 2Department of Anesthesiology, Duke University School of Medicine, Duke University Health System, 3Department of Medicine, Duke University School of Medicine, Duke University Health System, 4Durham Veterans Health Administration

本文内容

摘要

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

本方案提出并描述了一种基于证据的图像采集序列，用于右心室功能的多参数评估。

摘要

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

重症疾病中导致发病和死亡的主要危险因素之一是存在右心室功能障碍（RVD）。然而，对RVD进行表征和分级其严重程度仍具有高度主观性，不同操作者之间以及同一操作者在不同时间的操作均存在显著差异，可能导致患者接受不恰当的治疗。为解决这些问题，本研究旨在整合多种已被证实影响临床预后的超声心动图参数，构建一个用于全面评估RVD的框架。在研究的第一阶段，通过文献范围综述，确定了四项常规获取且已被验证可用于多参数评分方法以评估RVD严重程度的超声心动图发现：（1）右心室收缩功能障碍；（2）右心室扩张；（3）右心室-肺动脉去耦联；（4）室间隔变平。在本文所描述的第二阶段中，这四项超声心动图发现被转化为具体的图像采集方案，并整合进一个拟议的RVD评分系统中，该系统可适应床旁超声或会诊型超声工作流程的限制条件。

引言

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

在多种临床情况下，心血管疾病的死亡率和发病率与右心室功能障碍（RVD）密切相关1,2,3,4,5。然而，评估RVD严重程度仍具有高度主观性，因为右心室（RV）呈新月形解剖结构且室壁较薄，采用标准二维评估方法难以准确测量其容积和射血分数4。鉴于这些困难，美国超声心动图学会（ASE）最新发布的右心室评估指南建议采用数值截断点，以帮助对各项右心室参数的功能障碍程度进行分级（即正常、轻度、中度或重度）6。然而，该指南并未提供如何将这些参数整合为对RVD整体评估的具体指导。

由于目前尚无关于如何将各项右心室超声心动图参数整合为综合评分的指导建议，负责解读心脏超声图像的临床医生只能依赖主观评估右心室功能，或依赖单一参数对右心室功能障碍（RVD）进行分级7。例如，一项2019年针对来自109个国家的千余名超声心动图医师的全球调查显示，评估右心室功能最常用的三种方法为：（1）目测估测法（72%）；（2）三尖瓣环平面收缩位移（TAPSE）（69%）；以及（3）右心室S'波速度（31%）8。相比之下，即使在高收入国家，更先进的评估工具也极少被使用：右心室面积变化分数（RV FAC；9%）、应变（3%）和三维超声心动图（3D；1%）。此外，有23%的超声心动图医师仅使用目测估测法进行评估。

采用定性及单参数方法评估右心室功能自然会导致不准确。例如，Ling 等人开展了一项质量控制研究，将十五名专家对经胸超声心动图的解读与心脏磁共振成像（心脏 MRI）这一金标准进行比较，以评估右心室收缩功能障碍的严重程度9。研究发现，参与研究的超声心动图专家识别出了超过 95% 的重度右心室扩张病例。然而，对于大多数其他右心室状态，专家的准确性显著下降。例如，在识别右心室大小时，专家仅识别出不到 60% 的轻度扩张病例和不到 40% 的中度扩张病例。类似地，尽管专家能够识别出约 80% 的右心室收缩功能正常和重度减低的病例，但他们识别轻度或中度右心室功能障碍（RVD）的准确率却低于 60%。

在临床实践中，负责右心室疾病患者诊疗的临床医生并未充分认识到现实世界中对右心室功能障碍（RVD）严重程度进行超声心动图分级存在固有的主观性。许多临床医生并未意识到，RVD严重程度的分级通常依赖于主观判断。因此，接收超声心动图数据的临床医生往往对RVD评分的精确性抱有超出实际的信赖。此外，若缺乏精确且一致的方法来识别和监测疾病的严重程度，RVD患者的适当治疗可能会受到阻碍10。

值得注意的是，除了常规超声心动图（echo）之外，目前还有一些正在开发中的工具可用于评估右心室功能障碍（RVD）的严重程度。然而，这些工具每一种仍部分处于实验阶段，或存在显著局限性。例如，心脏磁共振成像（MRI）可用于评估RVD严重程度，但其费用昂贵，要求患者病情足够稳定以耐受长时间转运和扫描，且并非所有医疗机构都具备该设备9,11。类似地，一些新兴的超声心动图辅助技术，如斑点追踪应变成像和三维（3-D）超声，也已被用于评估右心室收缩功能障碍的分级。然而，这些技术的准确应用需要接受 extensive 培训，进行 extensive 的后期处理，并依赖特殊硬件或软件，而这些条件并非普遍具备，尤其是在床旁诊疗环境中11。

因此，目前仍迫切需要开发一种简单且多参数的超声心动图方法，用于评估和分级整体右心室功能障碍（RVD）。为解决这一问题，本研究开展了一项分为两个阶段的项目，旨在建立基于证据的图像采集方案，以评估RVD。在第一阶段12，研究团队对现有文献进行了范围综述12,13，识别出三种已通过前瞻性验证的、可利用常规经胸超声心动图测量参数完成的多参数RVD 评分工具（例如，无需应变成像、三维超声或复杂多步骤测量，这些技术超出了常规超声检查的可行性）3,4,14,15。这三项研究共验证了四项右心室发现，每项均能独立预测短期（≤30天）死亡率：（1）右心室收缩功能障碍；（2）右心室扩张；（3）右心室-肺动脉失耦联；（4）室间隔变平。在项目的第二阶段（即本论文所呈现的内容），将上述四项右心室超声心动图参数（1）转化为可在常规超声设备（即B模式、M模式、彩色及频谱多普勒）和多种真实世界临床场景下实施的图像采集流程——在这些场景中，患者因素常导致仅能在一个或两个超声切面（即胸骨旁、心尖和/或剑下切面）获得足够清晰的图像；并（2）整合为一个建议的右心室评估框架。

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方案

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

所有涉及人类受试者的研究操作均符合杜克大学医疗系统机构研究委员会的伦理标准以及1964年《赫尔辛基宣言》及其后续修正案或其他同等伦理标准16。所有图像/视频片段均来自一个去标识化的内部超声教学视频库，因此无法获取书面知情同意（该数据库中的所有图像/视频片段均已完全去标识化，无法识别或联系到任何个体患者）。本方案适用于多种临床环境下的成年患者，包括但不限于围手术期、重症监护和急诊护理。唯一的严格排除标准是无法获得任何足够的经胸/经腹心脏超声声窗。所使用的设备和软件列于材料表中。

1. 患者体位

  1. 对于胸骨旁或心尖切面：若条件允许，将患者置于左侧卧位，左臂外展，左手置于患者头后。若患者无法耐受此体位，可将患者置于仰卧位，左臂尽可能外展远离身体一侧。
  2. 对于剑下切面，将患者置于仰卧位，双膝弯曲，双臂置于身体两侧。

2. 探针与模式

  1. 选择扇形阵列/扇形弧（相控阵）探头17,18,19,20。选择心脏预设模式。启用心电图门控（如具备该功能）。

3. 预览超声扫描窗

  1. 预览胸骨旁、心尖和剑下心脏切面21。
    1. 如果这三个切面均能提供足够清晰的心脏图像质量，则仅执行步骤 4.2.1、4.2.3、4.4、5.1、6.2 和 6.3.4。
    2. 如果仅在其中 1-2 个切面中可获得足够清晰的心脏图像，则对图像质量达标的超声切面执行下述所有相关步骤。
    3. 若任何切面无法获取，则跳过所有需要该切面的步骤。

4. 胸骨旁切面

  1. 胸骨旁长轴切面
    1. 获取胸骨旁长轴（PLAX）切面21。测量右心室流出道舒张末期内径（PLAX RVOT EDD）（图1）。
    2. 点击 Acquire （或相应功能键）。
  2. 右心室流入道切面
    1. 获取右心室流入道切面（RV-I 切面）（图2A）21。
    2. 前侧三尖瓣环平面收缩期位移（A-TAPSE）
      1. 启动 Zoom 功能，并调整 Zoom 框，使其中心对准前侧三尖瓣环（在右心室流入道切面中，屏幕右侧的三尖瓣环）（图2）。
      2. 进行前侧 A-TAPSE 测量（图2B）。
    3. 三尖瓣反流峰值压差测量
      1. 将彩色多普勒取样框置于三尖瓣及右心房上方（图3A）。
      2. 若存在三尖瓣反流：
        1. 将光标移至反流束中心，启动连续波多普勒（CWD）。
        2. 当连续波多普勒频谱完整显示于屏幕时，点击 Freeze （或相应功能键）。
        3. 使用游标工具（或相应工具）测量三尖瓣反流峰值压差（图3B）。
        4. 点击 Acquire （或相应功能键）。
  3. 胸骨旁主动脉瓣短轴切面（又称右心室流入-流出道切面）
    1. 在主动脉瓣水平获取胸骨旁短轴（PSAX）切面21。
      1. 在右心室中部横截面测量右心室舒张末期内径（PSAX RVEDD）（图4A）。
      2. 点击 Acquire （或相应功能键）。
      3. 测量右心室流出道缩短分数（RVOT FS）（图4B）。
      4. 点击 Acquire （或相应功能键）。
  4. 胸骨旁左心室乳头肌中部（心室中部）短轴切面（PSAX Mid-LV）
    1. 在左心室乳头肌中部（又称心室中部）水平获取胸骨旁短轴切面21。
    2. 定性评估室间隔形态，并将其归类为以下之一：（1）在整个心动周期中向右心室方向膨出（正常）；（2）在心动周期的任何阶段呈平坦或向左心室方向膨出（矛盾性室间隔运动）；或（3）不确定（图5）。

5. 顶端窗口

  1. 心尖四腔心切面
    1. 获取心尖四腔心（A4C）切面21。
    2. 在舒张末期冻结图像（此时右心室大小在视觉上最大）。
      1. 定性评估右心室/左心室舒张末期面积比，将其分为 ≤2/3（正常）或 >2/3（异常）（图6）。
      2. 使用卡尺工具（或等效工具）测量并获取右心室基底直径（A4C RVBD）6（图7）。
      3. 使用描记工具（或等效工具）测量并获取右心室舒张末期面积（RVEDA），包括乳头肌、肌小梁及隔缘支6（图8）。
      4. 滚动查看冻结的视频片段，找到收缩末期（此时右心室大小在视觉上最小），使用描记工具（或等效工具）测量右心室收缩末期面积（RVESA），然后点击获取（或等效操作）6。
      5. 按如下公式计算右心室面积变化率（RV FAC）6：((RVEDA - RVESA)/RVEDA) × 100。
    3. 解冻图像。
    4. 常规（侧壁）三尖瓣环收缩期位移（L-TAPSE）
      1. 启动放大功能，并将放大框定位在侧壁三尖瓣环中心。
      2. 进行L-TAPSE测量6,7,21（图9）。
        注：由于解剖M型超声在许多用于床旁超声的设备上并未提供，且在经胸超声心动图（TTE）中也未常规应用，因此本方案中未包含该技术4,14,15。然而，若操作者所用设备具备解剖M型功能，可根据操作者判断选择使用，以最大程度使三尖瓣环运动方向与M型取样线对齐。

6. 肋下切面

  1. 肋下四腔心切面
    1. 获取肋下四腔心（SC4C）切面21。
    2. 在舒张末期冻结图像。
      1. 定性评估右心室/左心室面积比，判断为 ≤2/3 或 >2/3（图10）。
  2. 下腔静脉短轴切面
    1. 获取下腔静脉短轴切面17,22。
    2. 当下腔静脉显示最大时冻结图像，测量其短轴和长轴直径，以计算球形指数（图11）23。
  3. 肋下右心室流入-流出道/下腔静脉长轴切面
    1. 获取肋下右心室流入-流出道/下腔静脉长轴切面21。
    2. 三尖瓣环收缩期位移的肋下超声心动图测量（SEATAK 测量）
      1. 启动放大功能，并将放大框居中置于前侧三尖瓣环处（图12）。
      2. 进行前侧 SEATAK 测量（图12）24,25。
    3. 解冻图像，进行三尖瓣反流评估（重复步骤 4.2.3.1–4.2.3.2，包括子步骤）。
    4. 要求患者做一次"吸气"动作，然后根据美国超声心动图学会（ASE）指南7，测量下腔静脉最大前后径及其塌陷率。
  4. 肋下左心室乳头肌水平短轴切面（SC Mid-LV）
    1. 在左心室乳头肌中部（心室中段）水平获取肋下短轴切面21。
    2. 重复步骤 4.4.2（室间隔运动的定性评估）。

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结果

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

该方案对以下每一项赋予一分：（1）右心室扩张；（2）右心室收缩功能障碍；（3）右心室-肺动脉（PA）去耦联；以及（4）右心室扩张与心室间压力平衡的组合（各项定义见下文）。为便于记忆，RVD评分的核心内容可用助记符“CISS”概括：Coupling（耦联）、Interventricular Septal Motion（室间隔运动）、Squeeze（收缩力）和Size（大小）。

在这四个参数中，至少应有三个可被评定为“正常”或“异常”，以最大程度地使评分系统与现有少数经过前瞻性验证的右心室功能障碍（RVD）严重程度评分研究保持一致。当可获得的变量少于三个时，该评分系统将脱离现有的验证数据，临床医生应沿用现有的RVD严重程度分级实践。此外，每个参数均按优先顺序列出多种评估方法。因此，若第1种方法不可行，则应依次采用后续推荐方法。st 如果已有明确的选择方法并能提供无歧义的答案，则可跳过后续方法。而如果第一个方法st 如果选择方法不可用或提供的数据不明确（例如处于临界值），则应继续采用下一项所列参数以筛查病理情况。

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讨论

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

该方法相较于其他方法的重要性
目前在评估和分级右心室功能障碍（RVD）方面，仍存在巨大的未被满足的客观性需求。为应对这一需求，开展了一项分为两个阶段的研究项目。在第一阶段，通过对文献进行范围综述，仅发现三种已发表的、经过前瞻性验证的、多参数右心室严重程度分级系统，这些系统仅使用常规获取的超声心动图数据。该范围综述进一步比较了这些研究，发现它们在四个超声心动图参数上存在显著重叠，当这些参数被整合到多参数评分系统中时，每个参数均具有独立预测短期（<30天死亡率）的能力。在项目的第二阶段，这四个右心室参数被转化为一种图像采集方案，该方案可结合常规超声心动图工作流程实施，并整合为一个全面的右心室评估框架。

与目前仅通过目测估计和单一参数（如TAPSE8）组合来评估右心室功能障碍（RVD）严重程度的常规做法相比，本研究所提出的RVD评估方案具有多项优势。首先，该方案具有良好的可重复性，因其整合了多个数据点，这些数据点要么已在常规超声心动图检查中常规获取，要么足够简单，可轻松纳入任何常规超声心...

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致谢

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

作者希望感谢医学图书馆员Leila Ledbetter和Aaliyah Alvin，感谢他们在本手稿撰写前的范围研究中提供的帮助；同时感谢Alina Nicoara博士和Sundar Krishnan博士为本项目早期阶段提供的有益反馈。

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材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
CX50飞利浦https://www.philips.com/healthcare/product/HC795076GI/cx50-xmatrix-general-imaging-ultrasound-system
Edge 1Sonositehttps://www.sonosite.com/products/ultrasound-machines-and-accessories
Epic 7C飞利浦https://www.philips.com/healthcare/product/HC795200C/epiq-7-ultrasound-system-for-cardiology
HS60三星https://www.samsunghealthcare.com/products/UltrasoundSystem/HS60/General%20Imaging/benefit
Logiq E10GEhttps://www.gehealthcare.com/products/ultrasound/logiq/logiq-e10

参考文献

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