张 键 丁云川 陈 剑 侯宗柳 苏 璇 李建华 张 瑜 王庆慧

右室功能的评价在心肺疾病的治疗指导和预后评估中至关重要，但目前对右室结构和体积参数的评估可能落后于疾病的发展和治疗［1］。房间隔缺损（atrial septal defect，ASD）是最常见的成人先天性心脏病之一。继发孔型ASD心房水平分流造成血流动力学的相关变化，但常规经胸二维超声心动图仅能测量平行于声束的血流流速，无法得到实际流速和方向，因此评价腔室结构和流场运动有一定局限性［2］。血流向量成像（vector flow mapping，VFM）可以观测心腔内血流的流场状态，是评估其速度、流量、涡旋数量和能量损耗（energy loss，EL）等心腔内流体运动学改变的无创量化技术［3］。本研究应用VFM评价继发孔型ASD患者在心动周期不同时相下右室内血流流场运动状态和EL的变化规律，揭示其右室流体力学异常及EL的分析应用，旨在为右心功能的定量评估提供有力的参考。

资料与方法

一、研究对象

选取2019年9月至2020年4月我院收治的继发孔型ASD患者97例，按照指南［4］标准分组：无肺动脉高压（pulmonary arterial hypertension，PAH）组30例（肺动脉收缩压≤30 mm Hg，1 mm Hg=0.133 kPa），男16例，女14例，年龄21～74岁，平均（40±13）岁；轻度PAH组25例（30 mm Hg<肺动脉收缩压≤50 mm Hg），男14例，女11例，年龄23～73岁，平均（41±11）岁；中度PAH组22例（50 mm Hg<肺动脉收缩压≤70 mm Hg），男10例，女12例，年龄21～72岁，平均（41±13）岁；重度PAH组20例（肺动脉收缩压>70 mm Hg），男13例，女7例，年龄24～76岁，平均（43±14）岁。纳入标准：①单纯继发孔型ASD；②年龄18～75岁；③病情、透声等条件满足检查需要。排除标准：①透声条件差，或因体位受限等因素不能配合；②合并有卵圆孔未闭、严重的心律失常、原发性PAH、冠状动脉粥样硬化性心脏病、严重瓣膜性病变、原发孔型ASD等；③不愿意参加本研究者。

另选同期健康志愿者29例为正常对照组，其中男18例，女11例，年龄20～72岁，平均（41±12）岁。均排除各种心、肺疾病，无血脂、血糖、血压等指标异常。本研究经我院医学伦理委员会批准，入选者均已签署知情同意书。

二、仪器与方法

采集受试者相关基础数据，记录其年龄、体表面积、体质量、收缩压、舒张压、心率，计算体质量指数。

1.常规超声心动图及VFM检查：使用日立LISENDO 880彩色多普勒超声诊断仪，S121相控阵单晶体探头，频率1.0～5.0 MHz。受试者取左侧卧位，嘱其平静呼吸，连接同步体表心电图，经胸骨旁短轴、心尖四腔心等切面进行常规扫查，测量右室横径、右房横径、主肺动脉内径、右室前壁厚度、左室射血分数、左室收缩末期和舒张末期偏心指数，以及右心收缩、舒张功能参数，包括Tei指数、三尖瓣环收缩期位移（TAPSE）、右室面积变化率（RVFAC）、三尖瓣E峰和A峰流速及其比值（E/A）、三尖瓣环速度（e、a）、e/a及E/e。然后，启动VFM模式，调节设备深度、增益、彩色多普勒脉冲重复频率等设置，使彩色多普勒脉冲重复频率调至无混叠，帧频≥55帧/s，以清晰显示出右室完整的心内膜，获取优质VFM图像，连续采集3个心动周期图像并储存。

2.图像分析：首选心尖四腔心切面，将图像通过VFM模式在线进行分析。选择一个心动周期，完整勾画心内膜；然后选择Time-Flow Curve功能，得到时间-流量曲线，将整个心动周期划分为等容舒张期（P0）、舒张早期的快速充盈期（P1）、舒张中期（P2）、心房收缩早期（P3）、心房收缩中期（P4）、心房收缩晚期（P5）、等容收缩期（P6）、收缩中期的快速射血期（P7）、收缩晚期的减慢射血期（P8）9个时相。分别选择Streamline、Energy loss选项，获取P0～P8期右室内的流线和EL影像，测量涡流面积、循环强度、涡旋数量和EL等参数。

3.重复性检验：由同一操作者于2周后随机抽取25例样本，重复测量P1期的EL大小，分析两次测量的参数在观察者内变异情况；再由另一操作者随机抽取25例样本，重复测量上述参数，分析观察者间变异情况。

三、统计学处理

应用SPSS 22.0和Med Calc 19.0统计软件。计量资料以表示，多组比较采用单因素方差分析。应用Pearson双变量检验法对右室整体EL与右室收缩、舒张功能参数进行相关性分析。观察者内及观察者间一致性检验采用Bland-Altman法。P<0.05为差异有统计学意义。

结 果

一、各组右室内流线的变化特点

1.正常对照组和无PAH组：P0期，右室内未发现明显的涡流；P1、P2期（三尖瓣开放之后），发现三尖瓣口附近存在较多涡流；P3～P5期，涡流仍以在三尖瓣口附近为主；P6～P8期（三尖瓣关闭之后），涡流逐渐减退消失。

2.轻度PAH组整体变化特点与正常对照组、无PAH组相似，但涡流较多，形态不规则，运动方向也较杂乱，见图1。

3.中度PAH组和重度PAH组：P0期，右室内未发现明显的涡流；P1～P7期，右室内涡流大小、方向、数目均不一样，形态不规则，运动方向杂乱无章，疏密而不均匀；P3～P5期，右室中部附近出现较大的涡流；P8期，涡流逐渐减退消失。重度PAH组较中度PAH组涡流更加杂乱多变，分布呈明显的不规律性。见图2。

二、各组一般资料和右心功能参数比较

各组间年龄、体表面积、体质量指数、收缩压、舒张压、心率比较，差异均无统计学意义。正常对照组、无PAH组、轻度PAH组、中度PAH组和重度PAH组间主肺动脉内径、右室前壁厚度、左室收缩末期偏心指数、左室舒张末期偏心指数均逐渐增大，左室射血分数逐渐减小，差异均有统计学意义（均P<0.05）。轻度、中度、重度PAH组与正常对照组和无PAH组比较，右室横径、右房横径均逐渐增大，差异均有统计学意义（均P<0.05）；无PAH组右室横径、右房横径与正常对照组比较差异均无统计学意义。各组Tei指数、E/e逐渐增大，TAPSE、RVFAC、E、E/A、e、e/a逐渐减小，差异均有统计学意义（均P<0.05）；各组间A、a比较差异均无统计学意义。见表1。

三、各组右室内涡流和EL参数比较

轻度、中度、重度PAH组与正常对照组和无PAH组比较，涡旋面积、循环强度、涡旋数量及EL值在P1～P7期逐渐增加，差异均有统计学意义（均P<0.05）。正常对照组与无PAH组P0～P8期的涡旋面积、循环强度、涡旋数量及EL值比较，差异均无统计学意义。整体EL峰值均出现在P1期。见表2。

表1 各组一般资料和右心功能参数比较（）

表1 各组一般资料和右心功能参数比较（）

TAPSE：三尖瓣环收缩期位移；RVFAC：右室面积变化率；E：三尖瓣E峰流速；A：三尖瓣A峰流速；e、a：三尖瓣环速度。1 mm Hg=0.133 kPa

组别正常对照组（29）无PAH组（30）轻度PAH组（25）中度PAH组（22）重度PAH组（20）F值P值年龄（岁）41.00±12.00 40.00±13.00 41.00±11.00 41.00±13.00 43.00±14.00 1.08 0.10体表面积（m2）1.68±0.30 1.77±0.63 1.54±0.45 1.74±0.26 1.63±0.42 1.89 0.07体质量指数（kg/m2）26.54±2.43 27.36±3.87 28.31±2.12 26.62±3.11 28.95±2.48 0.69 0.50右室横径（cm）2.41±0.47 2.45±0.61 2.75±0.43 3.18±0.49 4.26±0.17 9.30 0.00右房横径（cm）4.62±0.22 4.84±0.25 5.06±0.20 5.23±0.27 5.71±0.38 16.01 0.00主肺动脉内径（cm）2.32±0.25 2.61±0.22 2.99±0.19 3.14±0.36 3.85±0.46 41.61 0.00右室前壁厚度（cm）0.36±0.09 0.44±0.09 0.52±0.09b 0.62±0.08 0.77±0.02 5.80 0.00收缩压（mm Hg）127.83±5.42 124.35±5.19 127.35±6.23 125.84±4.44 128.01±5.01 0.86 0.46舒张压（mm Hg）82.34±5.66 86.11±5.28 84.22±6.74 85.62±6.11 85.92±5.34 1.58 1.18心率（次/min）68.24±6.44 65.30±5.72 63.43±5.41 67.99±4.16 68.23±6.90 1.11 0.54左室射血分数（%）60.23±4.19 53.42±4.11 50.38±3.96 46.84±3.49 41.55±4.18 34.63 0.00左室收缩末期偏心指数1.04±0.05 1.23±0.09 1.37±0.11 1.58±0.23 1.69±0.34 25.87 0.00组别正常对照组（29）无PAH组（30）轻度PAH组（25）中度PAH组（22）重度PAH组（20）F值P值左室舒张末期偏心指数1.02±0.06 1.15±0.10 1.30±0.09 1.46±0.12 1.57±0.12 32.11 0.00 Tei指数0.23±0.09 0.34±0.08 0.47±0.33 0.61±0.58 0.73±0.40 18.84 0.00 TAPSE（mm）24.12±4.37 20.56±4.72 16.17±4.07 14.82±3.74 12.30±3.12 40.68 0.00 RVFAC（%）E（m/s）A（m/s）E/A e（m/s）a（m/s）44.96±4.88 42.18±4.10 38.29±5.37 31.55±6.08 28.16±6.69 12.03 0.00 0.57±0.08 0.52±0.14 0.48±0.20 0.44±0.27 0.40±0.10 28.44 0.00 0.39±0.07 0.48±0.27 0.56±0.38 0.59±0.42 0.65±0.38 0.26 1.15 1.46±1.22 1.09±0.15 0.86±0.36 0.75±0.19 0.62±0.13 42.44 0.00 0.13±0.06 0.11±0.08 0.07±0.02 0.05±0.04 0.04±0.02 26.55 0.00 0.09±0.02 0.10±0.02 0.08±0.05 0.16±0.10 0.15±0.07 0.10 0.99 e/a 1.46±0.12 1.15±0.20 0.83±0.34 0.32±0.29 0.27±0.24 17.37 0.00 E/e 4.28±0.32 4.75±0.74 7.25±0.63 8.54±0.67 8.90±0.57 30.08 0.00

四、右室整体EL与右心收缩、舒张功能参数的相关性分析

126例受试者右室整体EL在P1期分别与Tei指数、三尖瓣E峰流速、E/e均呈正相关（r=0.768、0.941、0.937，均P<0.05），与 TAPSE、RVFAC、e均呈负相关（r=-0.864、-0.734、-0.817，均P<0.05）。见图3。

五、重复性检验

P1期EL在观察者内和观察者间均有良好的一致性，所有测值落在差值的95%可信区间内（P<0.05）。见图4。

表2 各组不同时相右室涡流和EL参数比较（）

表2 各组不同时相右室涡流和EL参数比较（）

EL：能量损耗

组别P1P2P3P4P5P6P7P8涡旋面积（mm2）P0正常对照组无PAH组轻度PAH组中度PAH组重度PAH组F值P值28.73 0.00 80.52 0.00 58.62 0.00 42.32 0.00 19.28 0.00 34.66 0.00 1.72 0.87 25.44 0.00组别正常对照组无PAH组轻度PAH组中度PAH组重度PAH组F值P值P1 29.17±7.22 29.89±8.69 32.61±8.55 48.29±13.48 57.31±15.37 23.11 0.00 P3 26.14±55.55 27.08±54.18 28.54±61.37 45.62±47.48 55.39±44.36 42.16 0.00 P2 20.46±8.83 21.55±8.44 25.12±6.71 31.49±9.67 39.24±10.11 10.89 0.00 P4 14.48±7.81 16.26±7.11 18.61±6.38 26.82±6.22 31.25±7.47 52.46 0.00 P5 20.91±4.38 21.54±4.91 24.32±6.39 30.70±8.42 36.28±8.12 55.41 0.00 P6 24.81±4.91 24.52±3.88 26.18±5.47 35.94±6.25 39.26±7.46 18.63 0.00 P8 3.36±2.59 3.65±2.11 3.89±3.25 4.61±2.28 5.02±3.37 26.67 0.00 P7 15.47±12.11 15.31±12.69 19.73±8.47 27.41±9.39 34.66±9.14 1.89 0.36组别正常对照组无PAH组轻度PAH组中度PAH组重度PAH组F值P值P1 4.01±0.50 4.24±0.68 4.61±0.89 6.42±1.48 7.38±1.72 76.29 0.00 P3 2.07±0.78 2.11±0.69 2.20±0.75 3.28±1.15 3.91±1.94 31.32 0.00 P5 1.64±0.69 1.69±0.23 1.85±0.73 2.04±0.32 2.74±0.65 43.25 0.00 P2 3.79±0.70 3.83±0.13 4.03±0.63 5.16±0.83 6.49±1.15 42.69 0.00 P7 1.38±0.63 1.42±0.51 1.67±0.75 2.14±0.69 2.75±0.51 4.90 0.00 P6 1.68±0.69 1.70±0.13 1.73±0.91 2.82±1.10 3.19±1.32 20.19 0.00 P4 2.58±0.64 2.59±0.48 2.73±0.55 3.46±0.68 4.22±0.73 16.59 0.01 P8 0.56±0.59 0.63±0.42 0.87±0.11 1.47±0.84 1.83±0.56 15.33 0.00组别正常对照组无PAH组轻度PAH组中度PAH组重度PAH组F值P值85.46 0.00循环强度（m2/s）P0 2.18±1.14 2.12±1.50 2.42±1.34 6.87±3.62 6.15±3.22 1.85 0.08涡旋数量（个）P0 0.58±0.13 0.56±0.25 0.49±0.96 0.53±0.47 0.51±0.68 1.10 0.39 EL（N·m-2·s-1）P0 1.58±0.44 1.59±0.38 4.64±0.59 7.21±0.89 8.52±0.11 51.67 0.00 P1 8.73±0.72 9.68±0.66 13.25±0.38 16.72±0.88 17.36±0.66 48.20 0.00 P2 5.09±0.66 5.11±0.48 8.93±0.38 12.24±0.59 14.82±0.27 3.34 0.01 P3 3.72±0.79 4.41±0.87 6.21±0.91 8.22±0.35 9.03±0.37 43.19 0.00 P4 3.22±0.64 3.65±0.88 4.52±0.82 6.21±0.46 7.11±0.54 47.00 0.00 P5 1.61±0.39 1.89±0.67 3.90±0.11 5.54±0.37 5.98±0.91 1.29 0.02 P6 1.44±0.86 1.65±0.58 3.22±0.62 4.18±0.38 5.62±0.12 2.01 0.10 P7 1.36±0.63 1.48±0.68 2.14±0.75 2.75±0.75 3.33±0.41 4.21 0.01 P8 0.71±0.90 0.82±0.38 1.15±0.54 2.23±0.85 2.89±0.21 0.31 0.00 301.57±51.25 307.62±48.95 336.46±63.09 408.31±59.74 420.63±62.18 218.23±56.43 223.96±59.39 260.48±52.21 343.91±42.38 359.85±48.60 254.53±92.17 268.21±96.32 273.41±68.44 328.76±83.43 346.31±76.53 277.35±91.70 286.93±90.19 299.33±84.87 345.60±81.90 360.43±75.82 259.83±71.63 266.47±74.39 278.28±75.63 328.83±84.42 341.63±86.38 377.21±249.01 379.60±251.39 385.49±262.68 407.94±237.43 419.25±256.31 372.80±354.32 364.57±323.19 355.28±314.11 365.93±290.39 364.24±281.12 25.02±37.69 27.31±36.90 32.11±28.69 47.38±28.26 52.10±28.49 7.54±10.10 7.88±10.47 9.69±9.60 12.23±12.34 13.85±14.62

讨 论

VFM以超声彩色血流多普勒成像和二维心肌组织追踪技术为基础，遵守血液不可压缩、质量守恒定律及连续方程的原理，通过联合心腔血流评估来测量血流流速、流量及涡量的时间-空间分布情况［5］。已有学者［6］证实VFM测得的血流速度向量值与腔室内实际血流速度大小相似，说明VFM是一种可在临床应用中有效评估心腔血流运动变化的成像技术。本研究应用VFM评估继发孔型ASD患者在心动周期不同时相下右室腔内血流流场运动及EL的演变规律，旨在为发现心腔血流动力学改变提供一种全新的方法。

Honda等［7］研究发现室间隔缺损儿童的左室整体EL与导管内参数（右室收缩压和舒张末压）和血清脑钠肽水平具有相关性。本研究结果发现，正常对照组、无PAH组、轻度PAH组流线成像均显示P1、P2期三尖瓣口附近存在较多涡流，P6～P8期涡流逐渐减退消失。分析原因可能是当ASD不合并PAH或合并PAH较轻时，右室收缩压和舒张末压无明显升高，对腔室形态和结构变化影响较小，未对血流流场运动造成明显影响［8］。中度PAH组和重度PAH组在P1～P7期右室内均有大小、方向、数目不一样的涡流出现，且重度PAH组较中度PAH组涡流更加杂乱多变，分布呈明显的不规律性，同时定量分析结果发现轻度、中度、重度PAH组与正常对照组和无PAH组比较，涡旋面积、循环强度、涡旋数量及EL值在P1～P7期均逐渐增加（均P<0.05），正常对照组P0～P8期上述参数与无PAH组比较差异均无统计学意义。随着PAH压力逐渐升高，涡流逐渐增多增强，EL值逐渐增大，有研究［9］证实，ASD心房水平左向右分流会导致肺血流量增多，使肺血管的血流剪切力增大，引起肺血管损伤，故ASD与是否发生PAH存在相关性，缺损越大，分流量越大，PAH的患病率就越高。此外，研究［10］发现PAH与ASD的缺损大小也具有相关性。ASD心房水平左向右分流可增加右室舒张末期容积，导致右心容量负荷增加，引起肺血容量增加和肺动脉扩张，PAH压力逐渐升高，同时左心容量负荷降低，室间隔偏向左室一侧，使血液淤滞、血容量及血液质点增多，导致涡流和EL逐渐增加［11］。

本研究相关性分析发现，126例受试者右室整体EL在P1期分别与Tei指数、E、E/e均呈正相关（r=0.768、0.941、0.937，均 P<0.05），与 TAPSE、RVFAC、e均呈负相关（r=-0.864、-0.734、-0.817，均P<0.05）。通过分析发现，涡流在心腔内旋转碰撞，会影响正常血流向量的分布，同时由于血流黏滞，心室壁各节段的室壁剪切应变力与周围血流相互摩擦会产生热量，增加流体质点的EL［12］。Tei指数是评价右心功能的有效参数，且很少受到腔室形态、三尖瓣反流及右室充盈状态的干扰［13］。ASD合并PAH时，肺血管受到的阻力变大，右心后负荷变重，同时由于右心压力变大和右室射血量的减少，致PAH逐渐升高，EL逐渐增加，引起右心收缩和舒张功能降低，最终致心功能衰竭［14］。对右室EL进行分析可以为定量评估右心收缩和舒张功能提供有力的依据。

本研究的局限性：首先，样本量较少，今后需进一步增加样本量，得到更加准确的实验结果；其次，VFM应用二维图像来模拟三维的血流流场［15］，可能会丢失一些重要数据。后续将通过评估ASD封堵术前、术中及术后患者的情况，结合右心导管检测结果，进一步为临床治疗提供更加可靠的参考依据。

综上所述，VFM可反映ASD右室血流流场运动和EL的变化规律，通过可视化测量涡旋面积、循环强度、涡旋数量及EL等参数，为右室EL的应用分析及右心收缩、舒张功能、PAH压力大小的定量评估提供有力参考，为ASD手术治疗提供更多的参考价值。