心脏为一结构复杂、快速舒缩相交替活动的肌性立体器官,以往的M型和二维超声心动图只是一维或二维显像技术,因此在很多心脏指标的定量上存在诸多弊端。实时三维超声心动图( RT-3DE)是新近发展的一项技术,是超声技术领域内的新突破,它能够快速实时地显示心脏三维空间结构、能够对心脏指标进行三维空间上的准确定量。
1 左心功能检测的现状
X线造影能准确测量心室功能,但属有创性检查、难以重复进行、可发生对比剂不良反应、导管检查并发症及X线辐射损害等,临床应用也受到限制,难以成为常规检查。MRI测量心功能准确性较高、重复性较好而毋须对心室形态进行几何假设等,是评价心功能的理想方法。但不能用于体内安装有除颤器、起搏器等物品的病人、不适合用于危重症病人,临床应用受到限制。放射性核素技术是从静脉注射核素标记物,通过计算机辅助γ照相机或心功能仪,在体外测定心排血功能的各项参数。属射线辐射性检查,对被检查者有一定伤害。M型和二维超声心动图是目前临床上最常用的心功能评价方法,其评价心功能无创、费用低、病人易于接受、可连续反复检查。基本原理是基于几何假设,在测量正常左心功能时显示出较高的准确性,但心室形状复杂呈不规则的结构,难以用固定的数学模型加以模拟、疾病导致心室变形偏离假设模型、或所取的切面不是标准切面等都会导致其心功能测量的准确性降低。故长期以来,如何利用超声心动图这一无创性检查手段来准确测量心室容量和心功能,一直是心血管领域的重要课题。
三维超声心动图(3DE)显示整个心室的立体三维结构,能准确评价心功能而无需依赖几何形状的假设,但由于计算机技术的限制, 3DE采图及后处理耗时费力、不能实时显示心脏的活动情况等,限制了其临床应用。实时三维超声心动( RT-3DE)操作简便、成像快速、实时显示心脏的立体三维结构,评价心功能准确而且重复性好,从而更好地满足临床的应用要求。Jenkins 等用M型超声、2DE、RT-3DE 及心脏MRI对患者行左心室功能研究,以MRI作参考标准,RT-3DE对EF、心室容积及心室重量测量结果均较M型、2DE准确性高,可重复性好。张嬿等以心脏磁共振（CMRI）为参考标准，应用RT-3DE测量31例健康自愿者左心室舒张末期容积（LVEDV）、收缩末期容积（LVESV）、每博量（SV）、及射血分数（EF）。结果RT-3DE 测量所得LVEDV、LVESV、SV、EF与CMRI具有良好的相关性, r分别为0.946、0.939、0.950、0.947 (P 均<0.001), LVEDV、LVESV、SV 测值较CMRI偏小(P 均<0.001) , EF测值二者间差异无显著性意义(P>0.05),RT-3DE测值观察者内及观察者间均具有良好的一致性,r值0.903～0.947。
2 RT-3DE在冠心病的左心功能检测中的运用
冠状动脉粥样硬化性心脏病(简称冠心病)是中老年最常见的心脏病。在临床实践中,冠心病重构的左室腔往往增大、变形,或局部室壁运动异常,甚至在一个心动周期可能有多种异常改变,此时所取的切面未必是标准切面,若用固定公式来计算变形的左室,心功能参数的测量值会偏离实际值。RT-3DE的诞生是超声技术的重大突破,不仅可迅速、实时地显示心脏的三维解剖结构和空间毗邻关系,而且对冠心病左心室容量与射血分数的测量无需依赖几何形状的假设,在评价心功能方面具有独特的优势。
2.1 左心室整体功能的检测
Fukuda等用3DE、单光子发射计算机断层成像术( SPECT)测量25例冠状动脉疾病患者左心功能, 3DE测量的左室EDV、ESV、EF与SPECT呈高度相关(r分别为0.97, 0.99, 0.97) ,认为3DE可准确测量冠状动脉疾病患者左心功能。Prakash等应用15个模仿室壁瘤的体外充水球形型,RT-3DE所测容积与排水容积呈高度相关(r=0.99),证明RT-3DE测量不规则心腔容积准确性很高。Arai等通过应用RT-3DE,2DE和定量门控单光电子发射型计算机断层成像术(QGSPECT)对25名有室壁运动异常的冠心病患者进行左心室容积的测量。结果在左心室舒张末容积和收缩末容积的测量中,RT-3DE与QGSPECT有良好的相关性分别为(r=0.97,平均差3.4ml;r=0.98,平均差2.0ml);2DE与QGSPECT也有良好的相关性分别为(r=0.98,平均差21.1ml;r =0.98,平均差15.6ml),但2DE低估了左心室的容积。在射血分数(EF)上,RT-3DE比2DE与QGSPECT有更好的相关性(r=0.92,平均差-0.2%;r=0.89,平均差+2.1%)。故作者认为RT-3DE可以方便、准确地在有室壁运动异常的患者中评价左心室容积和EF。高敬等[12]应用RT-3DE评价冠心病患者的左心功能，分别对冠心病患者进行2DE及RT-3DE检查，结果2DE与RT-3DE测量的左室舒张末容积、收缩末容积、射血分数相关系数分别为:EDV,r=0.875;ESV,r=0.912;EF,r=0.905。二维超声心动图与实时三维超声心动图比较,低估左室收缩末及舒张末容积,高估左室射血分数。
2.2左心室局部功能的检测
郭薇等应用实时三维超声心动图（RT-3DE）的左室局部容积-时间曲线(LVRV-TC)评估冠心病患者左室局部容积变化。结果与健康者比较，冠心病患者的收缩与舒张期左室最大容积与局部最小容积增加（P<0.001,P<0.05）。RT-3DE的左室容积-时间曲线图形能够显示各节段心室的局部容积变化情况。
2.3 左房功能的检测
Poutanen等对30个健康儿童用RT-3DE和MRI两种方法测量左房容积,结果证明RT-3DE测量左房容积与MRI测量结果同样准确。谢明星等应用 RT-3DE与常规2DE,研究30例正常人与30例CHD患者的左心房功能, 进行两组间测量, 结果比较有显著性差异, 表明RT-3DE可以准确、无创评价左房功能。李方等应用电影磁共振（cine-MRI、RT-3DE和二维超声心动图（2DE）检测冠心病患者左房，探讨RT-3DE检测左房容量与功能的准确性及应用价值。结果RT-3DE测定左房容量与功能准确可靠，测得的左房功能参数能准确反映冠心病左室舒张功能受损的程度。
3 RT-3DE在先天性心脏病左心功能检测中的运用
虽然作为金标准的心血管造影、MRI和EBCT可为先心病患者提供准确的心功能资料,但由于有创、技术繁杂、成本高或无法床旁操作而不适合在小儿尤其是危重儿中广泛开展。目前M型和二维超声心动图作为临床上检查心脏疾病的常规技术,由于测定心功能需进行几何学假设的内在缺陷,不能准确评估这一类病人的心功能状况。RT-3DE以其独特的容积扫描和容积显示优势,可以快速直观再现心室的复杂空间形态,优化了传统三维超声心动图的图像质量和图像采集过程,克服了2DE二维平面显像和所切超声斜面的限制,通过预测心腔的实际形状计算心腔的容积和各项心功能指标,无需几何学假设。Meyer-Wittkopf等用3DE检查了22例先天性心脏病、29例健康胎儿心脏后认为3DE可准确测量患有先天性心脏病的胎儿心功能。梁雪村等用实时三维超声心动图评估复杂型先天性心脏病左、右室收缩功能的可靠性，RT-3DE测定心室的收缩末期和舒张末期容量,计算每搏量。测值分别与磁共振和M型超声心动图描记(ME)的二、三尖瓣瓣环收缩期位移进行比较。结果:RT-3DE 测量的左室每搏量[LVSV,(15.9±10.62)ml]和右室每搏量[RVSV,(12.42±4.69)ml]与磁共振测量的LVSV(16.56±10.64)ml和RVSV(13.96±7.96)ml均存在显著正相关,r值分别为0.98和0.75,P均小于0.05。RT-3DE测定左室每搏量(12.67±10.10)ml和ME测定二尖瓣瓣环收缩期平均位移(8.17±1.92)mm之间的相关性显著,相关系数r=0.86 (P <0.001);RT-3DE测右室每搏量(11.83±12.02)ml和ME测定三尖瓣瓣环收缩期位移(11.04±3.06)mm两者亦存在显著正相关,相关系数r=0.88(P<0.001)。
4 RT-3DE在心肌病左心功能检测中的运用
Mark等用3DE测量13例扩张型心肌病(DCM)患者和12例健康志愿者左心功能,3DE测量的EDV、ESV、EF和MRI无显著差异(P >0.05) ,呈高度相关(r为0.98,0. 99, 0.97)。Chuang等用2DE、3DE、MRI测量25例DCM患者左心功能, 3DE的EDV、ESV测值和MRI无显著差异性( P>0.05) ,而2DE明显低估了EDV、ESV(P<0.01); 3DE测量的EF与MRI相关性(r =0.98)高于2DE与MRI的相关性(r =0.73) ,也认为3DE测量心肌病患者左心功能具有较高的准确性;LGutierrez-Chico等以MRI为标准，用2DE、3DE的2、4、8平面法测量35例心肌患者左心功能。3DE各平面法测值与MRI的相关性均高于2DE，认为3DE能准确测量心肌病患者左心功能且优于2DE。
5 RT-3DE检测胎儿左心功能
目前胎儿RT-3DE仍处于研究阶段,Bhat等的心脏模型试验表明RT-3DE 可对妊娠中晚期胎心容积及重量做定量评价,舒张期对室壁重量的估测最准确,而心腔容积的估测则对>2.5 mL胎心效果较好。Esh-Broder等用3DE测量37例妊娠16～26周正常胎儿左、右心室容积和心功能后认为3DE可以准确测量正常胎儿左、右心室功能。
6 RT-3DE对其他心脏疾病的左心功能检测
纪淑娇等[运用实时三维超声心动图(RT-3DE)定量评价慢性肾衰(CRF)与原发高血压(HTN)患者左室整体功能。用二维及三维超声心动图依次检查慢性肾衰患者(CRF组)23例,高血压患者(HTN组)22例及正常对照组23例;采集二维及三维相关参数。与正常对照组比较,CRF组3D-EF(三维的EF值)、PER(峰值射血率)及PFR(峰值充盈率)均降低(P<0.05), LVMI(左室质量指数)、ESV(收缩末期容积)、16Tmsv-SD(左室16-节段达峰时间标准差)、16Tmsv-Dif(左室16-节段达峰最大差值)升高(P<0.05)。与HTN间比较,CRF组3D-EF及PER降低, ESV、16Tmsv-SD、16Tmsv-Dif升高(P<0.05)。CRF患者左室功能的损害较HTN患者更明显;RT-3DE超声心动图为评价CRF患者左室整体功能提供无创、有效的新方法。Apfel等用2DE、3DE和MRI分别测量了26例因肺动脉高压而室间隔下压、左室变形病人的左室EDV和ESV,发现3DE与MRI的相关性(r分别为0.94和0.87)高于2DE与MRI的相关性(r分别为0.80和0.62),认为3DE可准确测量肺动脉高压患者左心功能。此外, Acar等认为3DE还可准确测量心瓣膜疾病患者左心功能。
7 RT-3DE检测左心功能的局限性和前景展望
