容量法参数在实时三维超声心动图诊断三尖瓣反流中的效力比较

刘 宇， 陈蓓绮， 潘翠珍， 董丽莉， 舒先红

复旦大学附属中山医院心脏超声诊断科，上海 200032

随着二尖瓣、主动脉瓣经皮介入治疗的广泛开展，未经干预的三尖瓣反流(tricuspid regurgitation，TR)对预后的不良影响逐渐凸显[1-2]，因此三尖瓣经皮介入治疗的研究逐渐被开展[3]。介入治疗的早期经验表明，内科药物治疗无效的重度TR患者群体的反流程度很重，介入治疗后虽然反流减少[4]，但依据现有指南[5]仍评估为重度。因此，TR传统分级方式已不能满足介入术中即刻疗效的评估，而目前应用超声心动图定量评估TR的经验仍然匮乏[6]。而且，由于三尖瓣反流口形态不规则[7]及血流速度慢[8]，缩流颈宽度(vena contracta width，VCW)和近端等速表面积(proximal isovelocity surface area，PISA)测定受到限制。

依据容量法理论[5]，三尖瓣反流量(regurgitant volume，RVol)为右心室每搏量(right ventricular stroke volume，SVRV)或三尖瓣前向搏出量与右室流出道前向搏出量(right ventricular outflow tract stroke volume，SVRVOT)的差值，依据该差值可计算有效反流口面积(effective regurgitant orifice area，EROA)和反流分数(regurgitant fraction，RF)。容量法在二尖瓣及主动脉瓣反流中曾被广泛应用[9-11]，该法测定的EROA因不受压力和容量负荷影响，且与血流动力学后果有良好相关性，而被推荐为瓣膜病评估的核心指标[5]。但由于传统二维超声心动图(two-dimensional echocardiography，2DE)难以测量SVRV，而三尖瓣前向搏出量的测量也受到低速血流和瓣环形态测量的限制而易产生误差[12]。因此既往鲜用容量法定量测定TR，而多使用PISA法。

实时三维超声心动图(three-dimensional echocardiography，3DE)的出现，为测量SVRV提供了条件。因其测量的SVRV与心脏磁共振指标有良好的相关性[13]，且系统误差可被忽略[14]，被指南推荐用于右心室的容积定量测定[15]。本研究拟将3DE应用于TR容量法测定，比较各定量指标间的相关性、与血流动力学结局的相关性以及对TR的诊断效力。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选择2018年7月至2019年7月于复旦大学附属中山医院心外科行孤立三尖瓣手术或经右心房-房间隔入路的二尖瓣合并三尖瓣手术的患者，于术前1 d回顾分析其二维超声心动图图像。排除标准：(1)轻度以上肺动脉瓣反流或狭窄；(2)心内分流；(3)透声条件差；(4)年龄小于18岁。本研究属于“三尖瓣反流治疗及随访的超声心动图研究”的子项目，经复旦大学附属中山医院医学伦理委员会批准(B2018-117)，患者均签署知情同意书。

1.2 超声心动图检查 所有入组患者均接受标准经胸2DE及右心室3DE检查，所有2D及3D图像均使用GE Vivid E95(GE Vingmed Ultrasound AS公司)及4V探头采集，并于EchoPAC 203工作站脱机分析。

由于TR患者存在呼吸变异性[16]，且多数患者合并心房颤动(房颤)，因此所有2D和3D图像采集时均不屏息；3D图像采集时尽量不拼接(仅在心室无明显呼吸位移且心律正常的患者中尝试拼接以提高空间分辨率)。在窦性心律患者中，分别在吸气和呼气时各采集3个连续心动周期图像；在房颤、房扑或频繁期前收缩患者中，连续采集6个心动周期图像，若未包含完整吸气、呼气相，则再重复采集6个心动周期图像。所有测量均取6个或以上心动周期平均值。

1.2.1 2DE 所有传统2DE参数测量均依据美国超声心动图学会最新指南[15]进行。测量反流束面积和VCW时，2D彩色多普勒(color flow Doppler，CFD)标尺控制在50～70 cm/s；测量PISA半径时，CFD基线调至30～40 cm/s。VCW测量取心尖四腔观切面；反流束面积和PISA半径测量则选取可完整显示反流束和血流汇聚区的切面。

1.2.2 3DE 右心室图像采集在专用检查床上进行，检查床心尖相应位置有一缺口。患者取左侧卧位，以右心室聚焦的心尖四腔观切面无拼接采集，通过优化扇角和倾斜角度以最大帧频采集整个右心室图像。如果仍未达到20 Hz[17]，则通过降低线密度以达到指南要求的帧频。通过多切面模式显示多个平行短轴观平面(图1A)，确保数据集包含完整的右室流出道(right ventricular outflow tract，RVOT)。

1.3 严重程度分级 依据指南[15]推荐，通过EchoPAC的RVQ模块，SVRV为心动周期中右心室容积最大值(RVEDV)和最小值(RVESV)的差值(图1B)。脉冲多普勒取样容积置于肺动脉瓣环位置测量RVOT速度时间积分(velocity time integral，VTI)；RVOT面积通过于胸骨旁短轴面测量肺动脉瓣环直径计算得到(图1C、1D)。RVol由SVRV减去SVRVOT得到。EROA由RVol除以连续多普勒测量的三尖瓣反流束的VTI得到(图1E)。RF由RVol除以SVRV获得。

图1 容量法定量测定三尖瓣反流示意图

TR严重程度直接从患者手术记录获取。术中由术者在直视下将0.9%氯化钠液注入右心室，根据目视的反流程度结合术者经验，判定反流严重程度。其中，记录为“中重度”时即认为是重度TR；未明确记录反流程度者不纳入统计分析。研究结束前手术医师均不知晓本研究。

1.4 测量可重复性 第1次心超数据测量2周后，随机选取20例患者，由同一观察者和另一观察者重新测量TR定量参数，对2次测量结果进行比较。两位观察者均接受过TR定量和右心室分析的专门培训。

2 结 果

2.1 基线特征 共选择患者171例，最终纳入统计分析148例。未纳入的23例患者中，10例右心室图像质量差；9例患者手术记录未明确记载TR严重程度；4例患者3DE数据未包括RVOT部分。148例纳入统计分析的患者中，行孤立三尖瓣手术患者51例，行经右房-房间隔入路的二尖瓣合并三尖瓣手术患者97例。所有患者均已除外毛细血管前肺动脉高压。合并基础疾病：高血压51例；糖尿病36例；慢性阻塞性肺疾病9例。容量法定量TR成功率约91.8%(157/171)。

根据TR性质分为器质性组与功能性组，结果(表1)表明：两组患者年龄、性别、体表面积(body surface area，BSA)、心率、收缩压与舒张压、LVEF和心指数差异均无统计学意义；房颤发生率相似。两组重度和非重度患者间，所有2DE和3DE的TR定量指标差异均有统计学意义(P<0.05)；两组患者中重度TR者的右房室也大于非重度TR者(P<0.05)。

表1 按TR性质和严重程度分组患者的基线临床与超声心动图数据比较

2.2 各定量指标间的相关性 结果(图2)显示：TR患者中，容量法测得的各定量指标间均高度相关。RVol与EROA呈线性相关(r=0.93,P<0.001)；RVol、EROA均与RF呈对数相关(r=0.86,P<0.001；r=0.86,P<0.001)。相同RF对应的EROA或RVol范围较广；当RF大于50%时，RF与EROA、RVol的关系均趋于平缓，表明RF大于50%时，其反映瓣膜病损害的准确性下降。

2.3 各定量指标与右心室容量过载参数的相关分析 结果(表2)显示：在TR患者中，RVol、EROA较RF与右房室扩张相关参数有更好的相关性(P<0.001)。

图2 容量法测得的各指标间的关系

表2 容量法测得的指标与右心室容量过载参数的Spearman相关分析

2.4 各定量指标诊断效力的比较 ROC结果(图3)显示：以外科手术记录的TR分级为参比标准时，EROA与RVol曲线下面积(area under the curve，AUC)相似(Z=0.885,P=0.376 1)，均高于RF(Z=2.271,P=0.023 1；Z=2.731,P=0.006 3)。

以40 mmHg为界值分为肺动脉收缩压升高组和肺动脉收缩压正常组。肺动脉收缩压正常组中，RF的AUC仍小于EROA(P=0.001 9)和RVol(P=0.002 7)；肺动脉收缩压升高组中，三者的AUC差异消失。肺动脉收缩压升高组RF的AUC略大于肺动脉收缩压正常组(0.827vs0.798)，但差异无统计学意义。

多元线性回归(表3)表明，RF受到心率、心输出量、EROA、右心室舒张末容积指数、右心室射血分数和肺动脉收缩压的多重影响(P<0.001)。

图3 容量法测得的各指标的ROC

表3 RF的影响因素多元线性回归分析

2.5 测量一致性 结果(表4)显示：观察者内TR各定量参数测量一致性良好；观察者间测量误差的ICC置信区间较宽，但可接受。

表4 容量法定量参数的测量一致性 ICC (95% CI)

3 讨 论

美国超声心动图学会2017年的瓣膜反流指南[5]推荐用PISA法测定，将EROA≥40 mm2或RVol≥45 mL作为定量诊断重度TR的指标。由于PISA法简便易行，在左心瓣膜反流中的检查结果与其他影像学手段取得了良好的一致性，且有较高的预后预测价值，渐渐在临床应用中替代容量法[18-19]。但是，TR的低速特性偏离了PISA法的假设模型，用PISA法存在低估可能[8]，并得到证实[7, 20-22]；而且，心导管无法测量SVRV，同时难以用于测量三尖瓣RF。而容量法定量TR的少量研究[7, 22-23]中，容量法仅作为参比标准，而无相关截断值。因此，指南无法给出容量法诊断重度TR的RF标准，仅推荐在心脏磁共振中沿用二尖瓣反流的RF标准。

EROA、RVol和RF均有可单独诊断重度反流的界值(左心瓣膜中)，且各自意义不同。EROA是评估瓣膜反流的核心指标[11]，反映瓣膜损害程度，由于其不受压力和容量负荷影响[24]，可作为随访指标；RVol可反映容量负荷程度[10]，与血流动力学后果和症状联系紧密，但由于其受压力、容量负荷影响明显，因此不适用于瓣膜病的随访；RF则是心导管诊断瓣膜反流的定量指标，因对压力、容量负荷变化相对不敏感，可用于评估瓣膜损害程度[24]。

本研究中，EROA、RVol和RF之间均表现出良好的相关性。然而，当RF大于50%时，其反映瓣膜病变的准确度下降，具体表现为相关性曲线的斜率下降，与左心瓣膜相关研究[11]结果类似。根据三尖瓣介入治疗的经验[4, 6, 25]，重度TR患者瓣膜病变程度范围很大，且介入治疗后常无法降为重度以下。这提示如果在重度病变中无法准确反映反流程度，RF对TR的评估价值将减小。

在与血流动力学后果的相关性分析中，EROA、RVol与右房室扩张指标之间也表现出了相近的良好相关性；而RF则与右房室扩张指标相关性差。在无限制性病变的情况下，右心室扩张常受到容量过载(即RVol)的影响[26]；而RF相同时，RVol之间甚至可相差数倍。既往肺动脉瓣反流相关研究[27]也表明，RF相比RVol无法反映血流动力学结局。虽然右心室扩张不等同于预后，但在既往接受法洛四联症纠治术的患者中，右心室扩张程度与右心室收缩力呈负相关[28]，提示右心室扩张与右心功能下降相关。RF与TR患者预后的关系仍待进一步研究。

EROA与RVol对TR的诊断效力相似，而RF的诊断效力则较低。多元线性回归分析发现，除了EROA外，RF也受到心率、心输出量、EROA、右室舒张末容积指数、右心室射血分数和肺动脉收缩压的多重影响，提示RF既不适用于诊断重度TR，也不适用于TR随访。

本研究中，RF诊断肺动脉收缩压正常及升高人群的AUC相似；而在肺动脉收缩压升高组中，EROA、RVol和RF间AUC的差异也减小。由于手术治疗TR的患者需要除外肺动脉高压，因此未能进一步验证在肺动脉收缩压升高超过心外科手术耐受范围的人群中，RF是否仍然具有同样的特征。肺动脉瓣反流诊断经验[29]说明，RF无法准确诊断重度TR可能与右心系统的低压特性有关。

超声心动图是瓣膜病评估的一线手段，在TR的定性评估中得到广泛应用。本研究为临床应用超声心动图定量TR提供了依据。本研究所采用的容量法原理与心脏磁共振定量瓣膜反流一致，而心脏磁共振仅能提供RVol和RF作为定量指标，因此本文也为进一步在磁共振中探索这两个指标的应用条件与局限性提供了思路。

本研究的局限性：(1)未与心脏磁共振对照右心室容积测量数据，且单切面测量的RVOT可能存在高估或低估，导致容量法定量不准确；(2)目前外科手术中一般通过0.9%氯化钠液反流试验评估病变程度，该方法有一定主观性，将其作为参比标准可能导致结果偏倚。

综上所述，本研究表明：(1)基于实时三维超声心动图和容量法测定TR的EROA、RVol和RF可行；(2)EROA和RVol较RF能更准确反映TR的严重程度和血流动力学结局；(3)容量法测定的EROA和RVol可较准确地诊断重度TR，而RF因受容量和压力负荷影响，不能准确诊断重度TR。