综合重症心脏超声的亮点与陷阱
重症行者翻译组孙甲君翻译
审校：蓝雨小胖
摘要
目前越来越多的专家使用多普勒及其他进阶超声技术对病人进行综合诊疗。因此重症超声心动图得到迅猛发展。然而,这一影像技术也具有一定的挑战性,对于复杂的重症患者,超声影像的解读远没有那么简单,有时也容易发生错误解读。本文目的在于解决潜在易于出错的临床相关领域,并提出有希望改善影像及解读准确性的方法。
关键词:重症医学,重症医疗,超声心动图,多普勒,进阶
背景
重症患者常常并发心功能不全,且双心室均可受累。心功能不全可起因于慢性的基础疾病(常常在入ICU前未得到明确诊断),急性疾病本身(如脓毒症),也可以是严重疾病的并发症(如心肌缺血)或医源性原因所致(如机械通气)。这些均会导致一系列生理的变化并需要快速的评估,治疗以及干预后的再评估。在这种情况下,超声心动图检查因其无创、便携、安全而成为一个很适合的工具。它还能提供即刻的结果，并可在床边重复监测。然而,由于使用这一影像设备的任何人都带有一定的主观性,对于重症患者进行全面细致的超声心动检查并给予合理的解读远没有那么简单。高质量的扫查常常受到机械通气,、引流管、伤口敷料、不理想的患者体位和最近手术的干扰,影像质量因此而变得欠理想,影像的解读也变得复杂，须密切接合临床。而且,危重病本身的复杂性以及机械通气、药物及器官支持治疗均使质量可能已受限制的超声影像的解读复杂化。因此为避免错误,对重症患者超声影像技术的操作方法及技巧/图像解读的混杂因素进行深入探讨是很有必要的。
大量已发表的数据已经证实超声检查在危重患者中的优点：作为一种诊断工具（例如监测机械通气导致的右心功能不全）,提供心功能分析和血流动力学评估。然而，与学习重症医学相似，超声不能“闭门造车”。在学习综合重症超声心动图的过程中,最重要的一点是要有辅导老师进行指导以避免出错、防止形成不良习惯并确保不断学习和保证质量。重症医学科医师可以应用综合超声心动图作为一种延伸检查和指点迷津的工具,尤其是常规血流动力学不能明确某一特定异常或病理状态时。这时需综合病史、体格检查、其他检查及二维/多普勒超声心动图发现来为患者制定最合理的解决方案。
本篇综述旨在解决综合重症超声心动图学习过程中如何确保图像质量/解读准确。所及内容仅涉及临床较常见的问题,不一定非常全面。
准确评估每搏输出量
重症患者中每搏输出量(SV)的评估是心血管超声心动图检查必不可少的一部分：例如血流动力学评估、瓣膜损伤程度以及心功能分析。在这方面，只有准确的成像才能获得准确的评估，我们将介绍一些简单的方法来获得这一参数。
SV是由左室流出道(LVOT)内径(假定为圆形)乘以LVOT血流速度时间积分(VTI)所得:
SV=LVOT面积×LVOT的VTI
LVOT直径应在心脏收缩中期,于胸骨旁左室长轴切面主动脉瓣尖的入口处,放大进行测量。准确的切面对于取得LVOT最大内径非常重要。因偏离LVOT中轴线而使扫查平面缩小将会低估SV。重要的是,LVOT内径的不准确测量将会导致SV数值二次方倍数的错误变化(LVOT面积=π×LVOT(r)^2)。（左室流出道速度时间积分）测量时,需用取样容积5-7mm的脉冲多普勒(PWDoppler),置于左室流出道,此时主动脉瓣的‘关闭喀喇音’应该可以看到。这才能保证LVOTVTI的估算数值与LVOT内径测量为同一位置。
连续多普勒设置应足够优化以获得准确的LVOTVT：壁滤波设置于低水平，增益降低到能看到光谱的最亮(或最浓)的部分,也称作”流速界面”，这代表着绝大部分血细胞的速度(如图1)。沿流速波形外缘描记的面积即是LVOTVTI。扫描速度尽可能降低以确保面积评估更加准确。窦性心律病人取2-3个心动周期的均值，而对于房颤病人则需要5-7个心动周期的均值。对于呼吸变异较大者，理想的测量应该在呼吸周期的同一时间点测量(如自主呼吸病人呼气末)，在治疗前后进行结果比较时尤其要注意。
图1.准确的每搏量(SV)评估:SV=LVOT面积×LVOTVTI。a.准确的SV=[0.×2.1cm2]×27.2cm=94ml。LVOT面积评估：使用胸骨旁长轴主动脉瓣放大切面，LVOT内径测量在收缩中期,主动脉瓣尖入口处；多普勒准确评估LVOTVTI,使用高扫描速度，降低壁滤波设置，流速评估时降低增益(光谱示踪最强部分)并看到主动脉瓣’关闭喀喇音’。b.不准确评估SV=[0.×2.4cm2]×32.7cm=ml。SV评估容易出错的地方包括二维图像获得以及多普勒成像:主动脉瓣非放大切面评估LVOT面积，在二维模式下胸前短轴或倾斜切面测量LVOT；LVOT光谱多普勒评估VTI时,在错误的位置进行容量取样或太大,增益太高，壁滤波设置太高，低扫描速度以及基线水平太低，注意应用方法不合适所导致的SV过高或过低评估。
由于心输出量(CO)是SV与心率的乘积,因此在考量CO时不去评估SV常常会误导。例如,对于一个没有心血管支持心率70次/分(bpm)/SV70ml/CO5L的病人可以认为是正常的,但对于需要去甲肾上腺素25μg/min维持血压/心率bpm/SV40ml的病人,同样是5L的CO，解读则变为病人”心脏处于强力应变状态”。
在高动力循环状态下，诊断瓣膜功能不全也需要谨慎，因为这时应用连续波(CW)多普勒描记评估（如图2），如果孤立地考量高血流所导致的跨瓣膜压力梯度增加，主动脉瓣硬化或轻度狭窄会被误认为存在显著狭窄。
图2评估瓣膜病变严重程度时须考虑每搏量的因素，高动力循环状态病人常常出现跨瓣膜压力梯度升高，在这种情况下如孤立地考虑跨主动脉瓣压力梯度会提示中度狭窄。每搏量与LVOTVTI均升高有助于识别假性血流增加。左室流出道与主动脉瓣的VTI比值有助于诊断主动脉瓣狭窄(非量化严重指数)。
上游血流与下游血流评估对判断中重度瓣膜返流的重要性
重症患者中，严重的瓣膜功能不全如得不到及时诊断是非常危险的(如主动脉球囊反搏病人出现严重的主动脉返流)。单凭彩色多普勒分析诊断中重度瓣膜返流是不够的，原因是增益/波幅设置的不当/偏心血流的存在以及可能的成像困难。应用连续波形多普勒评估血流对于瓣膜病变严重程度分析不可或缺，但血流速对于容量状态及心输出量非常依赖,如液体超负荷或高心输出量状态下会高估瓣膜返流严重程度。如果瓣膜严重返流，观察一下上游血流或下游血流是一有用的技巧，也是一个相对简单的分析方法。例如，严重二尖瓣或三尖瓣返流病人将会分别出现收缩期肺静脉或肝静脉的血液倒流(上游血流评估)；严重主动脉瓣返流病人，在胸骨上会探测到舒张期近端主动脉内的反向血流(下游血流评估)（如图3）。
某些特殊成像技巧可用于探查较小血管(例如肺静脉)：将成像宽度缩窄,成像深度最小以避免多普勒干扰，小的多普勒取样容积(~3mm)都有助于足够的血流追踪。另外，二尖瓣严重返流(假设射血分数40%)伴LVOTVTI15cm时，在脉冲多普勒模式下，早期二尖瓣返流会有一个高E峰流速波形(1.3m/s)。严重主动脉瓣返流时，通过VTI评估SV也会异常偏高。
图3上游与下游血流评估用于辅助诊断中重度瓣膜病变。a重度二尖瓣返流病人可出现肺静脉(上游)收缩期血流波形迟钝。b重度三尖瓣返流病人可出现肝静脉(上游)收缩期逆向血流。c重度主动脉瓣返流病人可出现降主动脉舒张期逆向血流(下游)。
被动抬腿试验操作:一定要照章行事
被动抬腿试验(PLR)已经成为ICU床旁评估容量反应性的重要参考标准之一。在合适选择的病人进行该试验没有大的风险且其效应可逆。机械通气病人或自主呼吸病人均可应用。为了避免不必要的液体使用,PLR应考虑做为液体负荷试验的良好替代选择。在操作前后评估心输出量变化,因单独评估血压不足以代表CO或SV的变化。心脏超声是可用于评估反应性的唯一工具,且已证明是PLR前后测量CO的准确方法。
PLR应严格按流程实施。接受控制性机械通气病人,潮气量应暂设为8ml/kg。按图4所示,通过移动床头将病人从半卧位放到平卧位,同时移动床尾将腿抬高30–45°,并不是人工将腿抬高。原因是:躯干和腿部的夹角保持不变以避免任何的股静脉受压,一旦受压将影响静脉回流,并同时可避免PLR操作过程中任何的疼痛或不适所导致的肾上腺素能应激反应,从而避免心率加快/CO变化的错误解读。PLR操作合适会产生大约ml血液的转移;然而如操作不当,股静脉受压仅有腹部血液的转移会导致低估液体需求。CO或SV应该在PLR后1分钟进行评估,因这时的效应是最大的。
图4.正确的被动抬腿试验操作:将病人从床头抬高30–45°的半卧位(a)调整到腿部抬高30–45°的平卧位(b)切忌单独人工抬高病人腿部.注意:保证病人躯干是平的.a插图:重点是将你的手与探头一起固定于病人躯干以保证有效的成像和相同的脉冲多普勒入口位置以及多普勒成像角度
应用超声心动图评估PLR的反应是有一定难度的。以下几点可用来保障成像及解读准确:
将手与超声探头一并固定于病人体表以确保PLR前后扫描位置相同/图像有效/脉冲多普勒扫描窗位置及角度均相同。
使用合适的增益波幅及滑动速度优化LVOT多普勒成像以确保SV评估准确(参照”准确评估每搏量”一节)。PLR前/PLR后1分钟测量SV,平卧后再次测量,且在呼吸周期的同一时间点.SV升高15%(平卧后再次下降到基础水平)作为容量反应阳性的标志。
设定多普勒扫描速度为3-5个呼吸周期并将PW多普勒定位在LVOT或主动脉瓣,最大流速的呼吸变异度可用于评估液体反应性,20%为阳性(来源于经食道超声研究)。然而,心脏的位置可随呼吸有所变动,这就给准确成像带来困难。观察多普勒影像的清晰度并确保在整个屏幕上各个波形相似来判断该测量值是否可用.在实践中,我们更依赖于每搏量的评估。
PRL操作也有一定局限性,如高腹压会引起下腔静脉受压,从而限制血液回流,导致潜在PLR结果的错误解读。另外,快速而准确的SV测量是必需的(如多普勒或校正脉搏轮廓分析技术),切记不要简单地应用血压来评估反应性。的确,由于动脉顺应性和脉搏强弱的问题仅使用脉压而不用CO的方法已经受到诸多批判。心律失常本身似乎并不受限,但要切记取5-7个连续多普勒血流VTI的平均值。
左室射血分数—另一个”陷阱”
左室(LV)射血分数(EF)常用于收缩功能的评估,在某些整体循环功能良好的特定病人或许是一个不错的参数。EF是心脏学科传统的参考指标,也是过去诸多研究中所采用的有效预后指标。然而在重症患者尤其是休克病人中,应谨慎使用。LVEF在很大程度上受二尖瓣返流左室几何形状及容量负荷状态的影响。如果左室腔解剖形状较小,LVEF数值则可能假性升高。在这些情况下,结合每搏量评估会更好地反映血流动力学状态,收缩功能可用组织多普勒成像S’波来测量,这种方法受容量状态影响较小。另外,低EF不一定真正代表着低SV和低CO,这种情况分别见于大心脏舒张末左室容积增加者和心动过速病人。MRI成像作为参考标准左室几何形状的改变或明显的局限性室壁运动异常会明显影响EF值的准确性。另外,LVEF值的计算原理(如双平面Simpson方法)没有考虑左室的扭曲和旋转,后者在整体心功能的评估中也起到重要作用,其准确的分析需要应用先进的限于科学研究的技术如斑点示踪技术。Bloechlinger等研究了感染性休克对左室扭曲的影响,并发现相对于正常情况感染性休克病人心脏最大扭曲和心尖旋转明显受限。单独应用EF值进行评估会遗漏相当一部分心脏收缩功能。
左房压与舒张性功能不全:对ICU病人意谓着什么?
ICU病人中,左室舒张功能不全的发生率往往被严重低估,鉴于其可能的预后价值应尽早识别。但舒张功能不全的评估在ICU病人中具很大挑战性。最近的推荐主要包括:应用二尖瓣环e’峰流速波形(应用组织多普勒成像),应用脉冲多普勒显示的二尖瓣返流E峰流速波形,左房大小和三尖瓣返流射血。根据这一推荐,正常的e’波形和左房大小正常就可除外舒张功能不全。作者建议应用不同的参数对舒张功能进行分级,如反映左房压的二尖瓣返流E/e’比值和E/A比值。这就意谓着左房压直接与舒张功能不全的程度相关。
不幸的是,ICU病人的左房压并不与舒张功能完全相关:一个容量超负荷的病人尽管左室舒张功能正常,但可出现很高的左房压。相反,一个低血容量病人左房压很低但可表现为左室’僵硬’顺应性下降。还有,感染性休克病人可同时出现收缩/舒张功能不全,而此时左房压可能还是正常的。低血容量可致舒张功能不全,且研究已证实对有液体反应性者输注液体可改善左室舒张功能。描述ICU患者心脏舒张功能，和左房压应分别评估和计算。e’波可能是ICU病人中评估左室舒张功能最好的参数,因其对前负荷依赖性较小。应用组织多普勒成像时,保证图像的准确性是非常重要的:例如通过将PWDoppler（脉冲多普勒）追踪于二尖瓣环基底部并要考虑到测量具有角度依赖性。取间隔侧与侧壁二尖瓣环e’平均值来计算E/e’比值。对于左房压评估,E/e’比值,肺静脉血流和E波下降时间这三个参数越来越受到重视。在重症患者中很多超声心动检查参数的正常参考范围尚未得到广泛认可,尤其是左房压。基于一项单中心小型研究的结果,我们使用E/e’比值14(平均值)作为肺动脉嵌顿压18mmHg(代表着左房压升高)的预测阈值。更大规模/强有力的研究将很快发表。另外,房间隔位置固定并凸向右房也可提示左房压升高。当然,此时也需要考虑右房的压力,因房间隔的偏移取决于左右房压的相对大小.
右心功能不全:需要系统性的综合评估
ICU机械通气病人的右室功能评估具有一定挑战性。高PEEP保护性通气,小潮气量及低驱动压通气策略均改善了ARDS病人的预后。使用高PEEP,加之ARDS本身,可能会导致急性肺心病(ACP)和肺动脉高压。无论是前负荷还是后负荷的变化,右室都是相对很敏感的。右室大小常可在四腔心尖切面进行评估。右室包围着左室且心室腔容量大于左室,这种情况常常由于传统超声二维的特征而错误解读.心尖切面右室呈三角形看上去比左室小(右室左室的面积比例正常为0.6)。但将探头稍向右移或升高一个肋间隙，右室看上去就大于左室。为了正确评估右室大小，探头应放置于左室心尖部，室间隔平行于心室长轴且位于扫描图像的中间部分。对于正确解读左室的绝对及相对大小/右室定性定量评估，旋转优化探头位置是非常必要的。评估左室是否扩张对于判断右室:左室比值非常重要，但判断右室是否扩张时可单独测量右室大小。
在胸骨旁短轴切面,急性肺心病病人可出现室间隔矛盾运动伴左室D字征改变。[33,34].三尖瓣环平面收缩偏移(TAPSE)和TVS’波(在组织多普勒成像时)对右室功能变化是敏感的,但这些参数对于左室功能的变化也是敏感的。应用所有可能的超声窗口从多个二维层面联合M超与多普勒来探查右室可提供丰富的信息来综合理解这一复杂结构解剖与功能。随不同PEEP的调整动态评估右室功能可为选择最合适的通气参数/高度个体化地优化心肺交互作用提供非常有价值的信息。
识别多普勒提供的所有信息
脉冲多普勒超声显像常常用于评估血流动力学和压力梯度,但流速的波形也必须理解。很多年之前,绝大部分这些影像是通过M超分析所得,很长时间之后多普勒超声技术才得到广泛应用。右室流出道多普勒血流波形的分析可提供关于肺部血流动力学的间接信息。明显的肺动脉高压患者会出现肺动脉瓣加速时间缩短/时期关闭,表现为收缩中期切迹常常形象地称为”飞翔’W’征”(图.5a)。该切迹可能是由于肺动脉顺应性下降或肺动脉阻力增加所致,是肺动脉高压的高度特异性表现。二尖瓣’L波’较为常见/很有帮助,也易被忽视，而可以见到由肺静脉血流来源在早期快速充盈之后左房汇入左室而形成显著的跨二尖瓣的舒张中期血流（图.5b）。L波常见于心脏正常的心率缓慢病人,但它缺是左室僵硬度增加或主动舒张延迟这一病理状态的典型表现,并提示左室前负荷增加和中度舒张功能不全。L波预示着心力衰竭患者的不良预后,在危重患者中尚未得到密切
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