第二章 超声心动图新技术

第一节 经食管超声心动图

【概述】

在过去30年里,经食管超声心动图(transesophageal echocardiography,TEE)在临床领域得到广泛应用,对心血管疾病的诊断、治疗及疗效评价产生了巨大影响。TEE是胃镜与超声检查有机结合的产物,超声探头在食管内从心脏后方近距离观察心脏的结构和功能,避免了胸壁和肺气等因素的干扰,成像清晰,操作简便。TEE探头针对受检对象分为成人、小儿和婴幼儿探头,具有不同的尺寸和频率。探头由最初单一的专用M型探头至二维、三维TEE探头,扫查模式也由单平面、双平面模式发展至多平面扫查。同时,各种以TEE为基础的新的影像技术不断得到改进和发展,使其对心血管疾病结构、功能、血流动力学定性和定量评价的精确性进一步提升。该技术主要应用于心内血栓与肿瘤、心脏瓣膜病、感染性心内膜炎、先天性心脏病等,尤其对心脏外科围手术期的诊疗,以及近年迅速发展的微创介入手术的术中监测提供了决策性依据。

【图像采集及分析】

一、TEE探头的操控及术语

TEE探头整体运动有8种,分别是:推进、后退;左转、右转;前屈、后屈;左屈、右屈(图1-2-1A)。

二、TEE常用标准切面

根据TEE探头的置入深度将TEE切面分为4个水平:食管上段水平切面(upper esophageal views,UE),距门齿15~20cm;食管中段水平切面(mid-esophageal views,ME),距门齿30~40cm;经胃底水平切面(transgastric views,TG),距门齿约50cm;经胃深部水平切面(deep transgastric views,DTG),距门齿约55cm(图1-2-1B)。

1.食管中段水平切面(ME)

食管中段水平切面是TEE检查最先观察的系列切面,也是应用最广泛、理解和掌握其他水平系列切面的基础(图1-2-2~图1-2-5)。

(1)ME四腔心切面(ME 4-Ch):

角度0°~10°,该切面是探头最初进入食管30~35cm首先出现的切面,可显示左心房、右心房、房间隔、左心室、右心室、室间隔、二尖瓣(A3A2-P1P2)、三尖瓣和冠状静脉窦(图1-2-2A)。

(2)ME五腔心切面(ME 5-Ch):

角度0°~10°,在ME 4-Ch基础上轻微前驱探头,可显示主动脉瓣、左心室流出道、左心房、右心房、左心室、右心室、室间隔、二尖瓣(A2A1-P1)和三尖瓣(图1-2-2B)。

(3)ME二尖瓣连合部切面(ME Mitral):

角度50°~70°,该切面可显示左心房、冠状静脉窦、左心耳、左心室、二尖瓣(P3-A3A2A1-P1)、乳头肌和腱索(图1-2-2C)。

(4)ME两腔心切面(ME 2-Ch):

角度80°~100°,该切面可显示左心房、冠状静脉窦、左心耳、左心室、二尖瓣(P3-A3A2A1)、左冠脉旋支(图1-2-2D)。

(5)ME左心室长轴切面(ME LAX):

角度120°~140°,该切面可显示左心房、左心室、左心室流出道、右心室流出道、二尖瓣(A2-P2)、主动脉瓣和升主动脉近端(图1-2-2E)。

(6)ME主动脉瓣长轴切面(ME AV LAX):

角度120°~140°,在ME LAX观将探头略微回撤即可,能够观察左心房、左心室流出道、二尖瓣(A2-P2)、主动脉瓣和升主动脉近端、左冠状动脉(图1-2-3A)。

(7)ME升主动脉长轴切面(ME Asc Ao LAX):

在ME AV LAX基础上将探头回撤,通常回旋到接近90°~110°之间可得到此切面,显示右肺动脉位于升主动脉后方(图1-2-3B)。

图1-2-1 TEE探头操控术语和探头置入水平示意图

A.TEE探头8种运动;B.探头置入水平。

图1-2-2 食管中段水平成像切面示意图、三维模式图及2D TEE图像切面(1)

A.四腔心切面;B.五腔心切面;C.二尖瓣连合部切面;D.两腔心切面;E.左心室长轴切面。

(图注:Ao.主动脉;LA.左心房;LV.左心室;RA.右心房;RV.右心室)

(8)ME升主动脉短轴切面(ME Asc Ao SAX):

自ME升主动脉长轴观基础上将探头回旋至0°~30°之间获得此切面,显示右肺动脉长轴、升主动脉和上腔静脉短轴(图1-2-3C)。

(9)ME右肺静脉切面(ME Rt pulmonary veins):

自ME升主动脉短轴观(通常为0°),前进探头并右转获得此切面,30°~50°也可同时显示右侧肺静脉(图1-2-4A)。

(10)ME左肺静脉切面(ME Lt pulmonary veins):

左肺静脉与右肺静脉的位置处于正交方向,换能器角度旋转至90°~110°并逆时针转动探头,可显示左上肺静脉和左下肺静脉(图1-2-4B)。

图1-2-3 食管中段水平成像切面示意图、三维模式图及2D TEE图像切面(2)

A.主动脉瓣长轴切面;B.升主动脉长轴切面;C.升主动脉短轴切面。

(图注:AAo.升主动脉;Ao.主动脉;LA.左心房;LV.左心室;RPA.右肺动脉;SVC.上腔静脉)

图1-2-4 食管中段水平成像切面示意图、三维模式图及2D TEE图像切面(3)

A.右肺静脉切面;B.左肺静脉切面;C.左心耳切面。

(图注:AAo.升主动脉;LA.左心房;LAA.左心耳;LPA.左肺动脉;LLPV.左下肺静脉;LUPV.左上肺静脉;RPV.右肺静脉;SVC.下腔静脉)

(11)ME左心耳切面(ME LAA):

ME左肺静脉观将探头右转,略微前进和/或前倾,即能切到左心耳,左上肺静脉也能同时显示。由于左心耳解剖复杂多变,全面评估其形态需要在多个切面完成(图1-2-4C)。

(12)ME主动脉短轴切面(ME AV SAX):

ME 5-Ch基础上,主动脉瓣位于图像中心,略微回撤探头并调整角度25°~45°获得此切面,观察主动脉瓣叶、左心房、右心房、上部房间隔、右心室流出道、左、右冠状动脉(图1-2-5A)。

(13)ME右心室流入-流出道切面(ME RV In-Out):

ME AV SAX基础上,转至50°~70°,可同时显示三尖瓣、右心室流出道、肺动脉瓣和肺动脉主干(图1-2-5B)。

(14)ME改良双腔静脉三尖瓣切面:

ME RV In-Out观探头角度不变,将其右转(顺时针)至三尖瓣出现在图像中心,可以清晰显示左心房、右心房、房间隔、上、下腔静脉和三尖瓣(图1-2-5C)。

(15)ME双腔静脉/双心房切面(ME bicaval):

ME改良双腔静脉TV观,将探头角度前旋至90°~100°,然后右转(顺时针)即获得该切面,显示的是左心房、右心房、下腔静脉、上腔静脉、右心耳和房间隔(图1-2-5D)。

2.经胃底水平切面(TG)

自食管中段、探头角度80°~100°前进至胃底水平,首先显示下腔静脉/肝静脉切面(TG IVC/Hep veins);探头前屈、角度0°~20°,随着探头轻微推进依次可获得左心室基底部短轴(TG Basal SAX)、中部乳头肌短轴(TG Mid Pap SAX)和心尖部短轴切面(TG Apical SAX);之后旋转角度至120°~140°,可获得左心室长轴切面(TG LAX)(图1-2-6)。

3.经胃深部水平切面(DTG)

在TG切面继续推进探头至胃深部,可以获得五腔心、右心室流出道和房间隔切面,但应用较少,必要时可作为其他常用切面的补充。

4.食管上段水平切面(UE)

食管上段水平切面以中段降主动脉短轴(0°~10°)为基础,探头后退至主动脉变长时轻微右旋,即可获得弓长轴切面(UE Ao Arch LAX),转至70°~90°即为弓短轴切面(UE Ao Arch SAX)。在UE Ao Arch LAX基础上缓慢推进探头并轻微右转可显示主肺动脉与左、右肺动脉(UE PA)(图1-2-7)。

图1-2-5 食管中段水平成像切面示意图、三维模式图及2D TEE图像切面(4)

A.主动脉短轴切面;B.右心室流入-流出道切面;C.改良双腔静脉三尖瓣切面;D.双腔静脉/双心房切面。

(图注:AV.主动脉瓣;Ao.主动脉;IVC.下腔静脉;LA.左心房;LCC.左冠瓣;NCC.无冠瓣;RA.右心房;RCC.右冠瓣;RV.右心室;RVOT.右心室流出道;SVC.上腔静脉;TV.三尖瓣)

实时三维经食管超声(real-time three-dimensional transesophageal echocardiography,RT-3D TEE)是超声技术又一新的突破,将TEE与实时三维超声的优势相结合,真实反映心脏在循环状态下的立体结构和功能状态,提供了较TEE二维超声和经胸超声心动图(TTE)三维超声更为丰富的形态学和血流动力学信息。RT-3D TEE具有多种成像模式:多平面成像(X-plane)、实时三维成像(live 3D)、局部放大成像(3D zoom)、全容积成像(full volume)和彩色血流容积成像(3D color Doppler)。

图1-2-6 经胃底水平成像切面示意图、三维模式图及2D TEE图像切面

A.下腔静脉/肝静脉切面;B.左心室基底部短轴切面;C.左心室中部乳头肌短轴切面;D.左心室心尖部短轴切面;E.左心室长轴切面。

(图注:Ao.主动脉;HV.肝静脉;IVC.下腔静脉;LA.左心房;LV.左心室;MV.二尖瓣;RV.右心室)

图1-2-7 食管上段水平成像切面示意图、三维模式图及2D TEE图像切面

A.降主动脉短轴切面;B.降主动脉长轴切面;C.主动脉弓长轴切面;D.主动脉弓短轴切面;E.肺动脉切面。

(图注:Ao.主动脉;Ao arch.主动脉弓;LPA.左肺动脉;LSCA.左锁骨下动脉;PA.肺动脉;RPA.右肺动脉)

【临床应用】

一、TEE的适应证和禁忌证

1.门诊TEE适应证

(1)经胸超声检查成像困难者如肥胖、肺气肿、胸廓畸形或在近期胸部手术后,以及正在使用机械辅助呼吸的患者。

(2)经胸超声检查难以显示的部位如左心耳、上腔静脉、左右肺静脉以及胸降主动脉,对左右冠状动脉主干的显示等。

2.围手术期TEE适应证

(1)术前需要明确的诊断及鉴别诊断

1)急诊手术麻醉,需要排除心脏和大血管的并发症,或需要鉴别诊断,如夹层动脉瘤、肺栓塞、心肌梗死等,但患者经胸超声检查成像困难者。

2)手术前给外科医生提供明确完善的诊断,以便决定最终的手术方案。

(2)术中监测

1)术中出现难以解释的低血压、低血氧,且难以纠正者。

2)血流动力学监测,观察前负荷、后负荷、心肌收缩及舒张功能等。

(3)术后指导排气及评价即刻手术效果。

(4)在非心脏手术中的TEE监测,如神经外科手术中,监测卵圆孔未闭右向左分流情况,以预防矛盾栓塞等。

3.TEE禁忌证

(1)绝对禁忌证:

患者拒绝。先天性或获得性的上消化道疾病,如活动性上消化道出血、食管梗阻或狭窄、食管占位性病变、食管撕裂和穿孔、食管憩室、食管裂孔疝、先天性食管畸形、近期食管手术史、食管静脉曲张、咽部脓肿。

(2)相对禁忌证:

凝血障碍、纵隔放疗史、颈椎疾病、咽部占位性病变。严重心血管系统疾病,如重度心力衰竭、严重心律失常、急性心肌梗死、不稳定型心绞痛、重度高血压、低血压或休克状态等。麻醉剂过敏。

二、TEE的临床应用

1.心脏血栓

射频消融术前明确左心耳血栓:TEE是大多数房颤、房扑(心房扑动)、房速(房性心动过速)患者进行射频消融或电复律前的必需检查。于食管上段切面显示左心耳,由0°~180°观察整个左心耳,以明确是否存在左心耳血栓(图1-2-8)。

2.房间隔缺损(atrial septal defect,ASD)

(1)ASD封堵术前评估:

Ⅱ孔型ASD行封堵术前,由于TTE图像欠清晰,不能明确缺损各残端大小,或多发ASD,进一步行TEE以明确是否存在封堵适应证,并为封堵器大小的选择提供参考(图1-2-9)。在食管中段的四腔心、主动脉瓣短轴及双心房切面分别显示主动脉侧、房后壁侧、二尖瓣侧、上下腔静脉侧及冠状静脉窦侧房间隔残端的长度,以及房间隔的总长度。

(2)少见类型ASD:

上腔静脉型、下腔静脉型及冠状静脉窦型ASD较为少见,且位置隐蔽,易导致漏诊,TTE检查后如有怀疑可结合TEE检查确诊。于双腔静脉切面显示上腔静脉及下腔静脉开口,观察近上腔或下腔静脉开口处是否存在缺损(图1-2-10)。食管中下段冠状静脉窦切面,观察窦壁是否完整,是否存在分流。

3.卵圆孔未闭

卵圆孔未闭为缺血性脑血管病的重要常见病因之一。采用食管中段双心房切面,观察卵圆窝处是否存在回声分离,并用彩色多普勒观察是否有分流。如无明确分流存在,可嘱患者做瓦尔萨尔瓦动作(Valsalva maneuver)或咳嗽动作。如仍不能确诊,可行声学造影检查(图1-2-11)。

4.心脏瓣膜病

(1)二尖瓣脱垂:

二尖瓣脱垂修复术前关于脱垂区域及腱索断裂情况的准确判断对制定手术方案及成功实施手术至关重要。RT3D TEE能够显示与外科视野一致的二尖瓣左心房面观,快速、准确定位脱垂区域与腱索断裂情况(图1-2-12);尤其是在多区域病变时更具优越性(图1-2-13),与常规2D TEE结合应用,为手术方案制定提供可靠依据。

(2)主动脉瓣病变或先天畸形:

TEE能清晰显示主动脉瓣数目、形态,评估瓣叶增厚程度,明确有无瓣上或瓣下狭窄(图1-2-14)。

5.人工瓣异常

人工瓣置换术后,可能发生人工瓣狭窄、卡瓣、瓣周漏、感染性病变、血栓、血管翳等并发症。TEE能清晰显示二尖瓣位人工瓣,可明确人工瓣功能异常的原因和人工瓣瓣周病变(图1-2-15)。对主动脉瓣位人工瓣瓣周漏和功能障碍性反流的鉴别并不优于TTE,但仍可作为TTE的补充。

图1-2-8 左心耳血栓超声图像

ME二尖瓣连合部切面采用X-plane模式显示左心耳内血栓形成(白箭)。

(图注:LA.左心房;LV.左心室)

图1-2-9 继发孔型房间隔缺损超声图像

A.ME四腔心切面测量ASD径线;B.ME主动脉瓣短轴切面测量ASD径线;C.ME双心房切面测量ASD径线;D.“3D zoom”模式于左心房面观直视ASD封堵器。

(图注:AV.主动脉瓣;LA.左心房;LV.左心室;RA.右心房;RV.右心室;SVC.上腔静脉)

图1-2-10 上腔静脉型房间隔缺损超声图像

A.ME四腔心切面显示房间隔连续完整,彩色多普勒未探及房水平分流;B.ME主动脉瓣短轴切面显示房间隔连续完整,彩色多普勒未探及房水平分流;C.ME双腔静脉切面显示上腔静脉处房间隔回声失落,彩色多普勒探及该处房水平左向右分流;D.“3D zoom”模式左心房面观直视房间隔缺损位于上腔静脉侧。

(图注:LA.左心房;IVC.下腔静脉;RA.右心房;SVC.上腔静脉)

图1-2-11 卵圆孔未闭超声图像

A.ME双心房切面显示卵圆孔处少量左向右分流(白箭);B.卵圆孔处少量右向左分流(白箭);C.右心声学造影(生理盐水)显示增强剂由右心房通过卵圆孔进入左心房(白箭);D.“3D zoom”模式显示卵圆孔左心房面观(黑箭)。

(图注:LA.左心房;RA.右心房;AAo.升主动脉)

图1-2-12 二尖瓣腱索断裂伴脱垂超声图像

A.ME四腔心切面显示A2区脱垂(白箭)及断裂腱索(红箭);B.ME两腔心切面显示A3区脱垂(绿箭)及断裂腱索(蓝箭);C.ME三腔心切面显示A2区脱垂(白箭)及断裂腱索(红箭);D.“3D zoom”模式显示A2、A3区腱索断裂伴脱垂左心房面观及模式图(左下角,脱垂区域为红色)。

(图注:A.前叶;P.后叶;LA.左心房;LV.左心室;RA.右心房;RV.右心室)

图1-2-13 巴洛综合征(Barlow syndrome)超声图像

A.ME四腔心切面显示二尖瓣A2、P2区瓣叶卷曲、收缩期脱向左心房侧,A2区与P2区间明显缝隙(白箭),多普勒探及重度反流;B.ME两腔心切面显示二尖瓣瓣叶增厚、翻腾样改变,收缩期各区域均脱向左心房侧,二尖瓣重度反流;C.“3D zoom”模式二尖瓣左心房面观显示瓣叶弥漫增厚、卷曲,膨向左心房侧,A2、A3区与P2、P3区间明显对合缝隙(虚箭),P2、P3区两处瓣叶裂(实箭);D.二尖瓣脱垂模式图。

(图注:A.前叶;P.后叶;AL.前外连合;AV.主动脉瓣;LA.左心房;LV.左心室;LAA.左心耳;PM.后内连合;RA.右心房;RV.右心室)

图1-2-14 先天性主动脉瓣四叶式畸形超声图像

A.ME主动脉瓣短轴切面采用RT3D TEE的X-plane模式同时显示主动脉瓣的短轴和长轴切面观,瓣叶关闭时中心对合缝隙(白箭);B.ME主动脉瓣长轴切面彩色多普勒显示主动脉瓣重度反流;C.“3D zoom”模式主动脉瓣正面观显示主动脉瓣四叶开放呈“◇”形(白箭);D.“3D zoom”模式主动脉瓣正面观显示瓣叶关闭中心对合缝隙(白箭)的立体图像。

(图注:AAo.升主动脉;LA.左心房;LV.左心室;RA.右心房;RV.右心室;RVOT.右心室流出道)

图1-2-15 二尖瓣位人工机械瓣赘生物超声图像

A.ME四腔心切面显示二尖瓣位人工机械双叶瓣开放,瓣片及瓣环表面未见确切附加回声;B.ME四腔心切面显示二尖瓣位人工机械瓣关闭,外侧瓣环左心房面可见一粗糙条索回声(白箭);C.“3D zoom”模式下显示收缩期机械瓣关闭,瓣环左心房面附着不规则赘生物(黑箭);D.“3D zoom”模式下显示舒张期机械瓣开放,赘生物分别进入两侧瓣口(黑箭)。

(图注:LA.左心房;LV.左心室;RA.右心房;RV.右心室)

6.感染性心内膜炎

TEE可提高赘生物、瓣膜穿孔、瓣周脓肿等病变的检出率(图1-2-16)。对感染性心内膜炎的明确诊断、外科术前评估及内科治疗效果的评估和随诊有重要作用。

7.TEE在心脏介入手术中的应用

(1)TEE在经导管主动脉瓣置换术(transcatheter aortic valve replacement,TAVR)中的应用:

术中全麻患者推荐常规行TEE监测。术前TEE再次确认主动脉瓣和主动脉根部情况、评估二尖瓣,左、右心室结构和功能,并观察有无左心耳血栓、心包积液等;术中TEE引导导丝过瓣口、球囊扩张以及人工瓣膜的置入,监测上述过程中是否心脏压塞、冠脉堵塞、影响二尖瓣装置等并发症的发生;TAVR介入术后即刻,评估人工瓣膜功能、形态、瓣周/瓣口反流程度等(图1-2-17)。

瓣周反流严重程度判断标准:

在主动脉短轴切面,反流束长度占缝合环周长的比例可以作为反流程度的半定量指标,< 10%为轻度,10%~30%为中度,> 30%为重度。

(2)TEE在左心耳封堵术中的应用:

术前评估及筛选,TEE术前评估左心耳形态、分叶,左心房及心耳内有无血栓,是否适合封堵,多角度(0°、45°、90°、135°)测量开口径及深度协助选伞(图1-2-18)。术中监测引导房间隔穿刺,准确定位鞘管位置和路径,监测封堵伞的释放。左心耳封堵术残余漏的超声分级标准:1级,重度漏,多束血流自由交通;2级,中度漏,射流束> 3mm;3级,轻度漏,射流束1~3mm;4级,微量漏,射流束< 1mm;5级,未见伞周漏(图1-2-19)。

(3)TEE在经导管二尖瓣修复术中的应用:

经导管二尖瓣修复术,使用Mitral Clip系统进行二尖瓣成形术。应用TEE在术前精细评估二尖瓣病变,筛选合适的病例、左心房有无血栓;术中指导房间隔穿刺;实时监测装置的位置和状态,鞘管和装置的传送、抓取二尖瓣前叶和后叶的中央小叶,观察术后即刻反流情况。

图1-2-16 主动脉瓣赘生物超声图像

A.ME主动脉瓣短轴切面显示右冠瓣表面附着弱回声(白箭);B.ME主动脉瓣长轴切面显示右冠瓣左心室面附着粗糙条索样回声舒张期甩入左心室流出道,彩色多普勒探及中度反流(白箭);C.“3D zoom”模式主动脉瓣左心室面观显示舒张期赘生物脱入左心室流出道的立体形态(黑箭);D.“Full volume 3D color”模式显示赘生物及主动脉瓣反流的立体形态。

(图注:LA.左心房;LV.左心室;MV.二尖瓣;PA.肺动脉;RV.右心室)

图1-2-17 TAVR术中TEE监测超声图像

A.ME主动脉瓣短轴切面显示主动脉瓣呈先天二叶式畸形,瓣叶增厚,瓣口面积明显减小(白箭);B.ME主动脉瓣长轴切面彩色多普勒显示跨瓣血流速度显著加快(白箭);C.人工瓣膜释放后即刻显示主动脉瓣短轴约“12点”位置少量瓣周反流(白箭);D.“3D zoom”模式显示人工瓣膜瓣叶纤细,关闭线呈正常“Y”字形(白箭)。

(图注:AAo.升主动脉;LA.左心房;LV.左心室;RA.右心房)

图1-2-18 左心耳Watchman封堵术前径线测量

A.0°切面;B.45°切面;C.90°切面;D.135°切面。

(图注:AV.主动脉瓣;LA.左心房;LV.左心室)

图1-2-19 左心耳Watchman封堵术后3个月复查超声图像

A.3D“X-plane”模式显示左心耳内封堵器(白箭);B.3D“X-plane”模式彩色多普勒显示封堵器轻度残余漏(白箭);C.“3D zoom”模式显示左心耳内封堵器立体形态,表面未见血栓形成;D.“3D zoom color”模式显示封堵器轻度漏(白箭)。

(图注:LA.左心房;LV.左心室)

【小结】

TEE能够实时对心脏结构、功能、血流动力学进行定性和定量评价,可作为TTE的有益补充。随着技术的日臻成熟和规范,TEE在临床诊断和治疗中的应用日益广泛,在心脏介入以及外科手术治疗中发挥着不可替代的作用。相信未来伴随信息技术和人工智能在超声领域研究和应用的不断深入,TEE在临床诊疗中将具有更广泛的价值和前景。

(陈 昕 梁彗莉 赵洪泽 王 涛)