第三节　重症心脏超声评估每搏量

心输出量（cardiac output，CO）等于每搏量（stroke volume，SV）乘以心率（heart rate，H R）。心输出量的改变与心率的改变（跟心肌氧耗成比例）、每次心脏射血的差异（每搏量）有关。每搏量减少时心率会代偿性增快，从而维持一定的心输出量。然而，这种变化无疑反映了不利的情况，那就是心肌能耗增加。相反地，补液试验可以增加每搏量，但不一定增加心输出量，因为随着液体进入心率反应性降低。但总的来说，这是一个好的结果，因为在获得同样体循环系统灌注的情况下，能耗更低。另外，每次心脏搏动之间每搏量的变异需要考虑心肺相互作用的机制所在。因此，能够直接测量每搏量（ml）的方法较测量平均心输出量（L/min）的方法更可靠。

每搏量的测量方法很多，应用最广泛、最容易接受的还是通过二维及脉冲多普勒超声技术测量左室流出道直径和血流速度来得到。

一、测量原理

多普勒超声技术能够无创测量每搏量，即每搏血流容积。血流容积（volumetric flow）是指在单位时间里流经某一横截面（心脏瓣口或大血管）的血流量。多普勒超声技术测定血流容积是定量分析多种血流动力学指标的基础，包括心搏量、心输出量、分流量及反流量等。利用多普勒超声技术测量血流容积的原理：假设血流以均匀的流速（v）流经某圆形管道，该管道横截面积为A，那么经过时间t，血流流过的距离为v·t，而通过该横截面的血流量Q可看作一圆柱体，其容积为

Q ＝ A·v·t　（1）

由公式1可见，只要测量出血流经过的瓣口或管腔的横截面积、血流速度和时间，即可计算出血流容积。然而，人体心脏瓣口和血管管腔并不是规则的圆形管道，血流经过的横截面积和血流速度也是随心动周期变化而变化的.因此，要应用上述原理需满足以下3个前提：

1.瓣口或管腔的横截面积不变

对于心血管的许多部位，如房室瓣口、升主动脉、降主动脉和主动脉等，这一前提都不能满足。但如果横截面积变化较小，如瓣环处（主动脉瓣环和肺动脉瓣环），或者能进行校正，例如求得心动周期中的平均面积，则横截面积可视为一固定值。为了尽量减小面积测量的误差，应尽可能直接测量血流经过的瓣口或管腔的横截面积。但是，在许多情况下，很难甚至不可能进行直接测量。若瓣口或管腔面积或者接近规则的几何图形，可由直径推算横截面积。

2.空间流速分布基本一致

即要求在所测量的横截面积上，血流流速均匀，即同一横截面上各个点的速度基本一致，在这种情况下，脉冲多普勒取样容积所在部位测量的局部流速才具有代表性，才能反映整个横截面上的平均流速。事实上，在人体心血管系统的多个部位（如房室瓣下、升主动脉、降主动脉和主动脉等）空间流速分布并不一致。但对于某些部位（如房室瓣和半月瓣环等）流速基本一致。此时，脉冲多普勒取样容积所在部位的空间平均流速则代表了血流流经的横截面上空间平均流速。即使如此，由于血流的脉动，空间平均流速仍然会随时间而变化，因此，需要将每瞬时的流速对时间进行积分，公式1变为

Q ＝A·VI　（2）

式2中VI为取样容积中内容的空间平均流速积分。一般来说，将脉冲多普勒频谱中灰阶最深的轮廓线用来作为取样容积中的空间平均流速，这一流速又被称为模式流速（modelvelocity），利用计算机或求积仪将上述轮廓线积分，即可求出空间平均流速积分。由于积分得出的面积的单位为cm2，而频谱中的纵坐标单位为cm/s，横坐标单位为s，因此必须对积分后的面积进行单位换算才能得到流速积分的单位cm。换算时，首先按下式求出定标系数C。

C ＝t·V（L·H）（3）

式3中频谱曲线的时间为t，单位为s，频谱曲线的峰值为V，单位为cm/s，频谱曲线在横坐标上的长度为l，单位为cm，频谱曲线峰值在纵坐标上的高度为h，单位为cm。由式3可见，定标系数的单位为cm－1，因此将这一系数乘以频谱曲线积分后的面积即可得出流速积分的单位。

3.多普勒声束与血流方向的夹角最好为零，且不随时间变化

这一前提要求操作者记录下与血流方向平行的最大流速，以免低估流速。在心脏的多个部位（如房室瓣、半月瓣、升主动脉和降主动脉等）都可以使声束与血流方向基本平行。因此，需根据音频信号和频谱显示，而不单纯依据二维图像所显示的解剖结构，仔细调整超声探头的方向，以记录到血流的最大频移。虽然在心动周期中，有心脏搏动的影响，声束与血流方向难以始终保持平行，但因为心脏搏动引起的声束-血流夹角很小。夹角＜10°时，速度测量误差只有2%，可忽略不计。根据公式1可计算心搏量，流速时间积分的含义是每次心脏搏动，流经面积为A的横截面的血流柱所通过的距离。所以，流速时间积分又称为每搏距离（stroke distance）。

二、主动脉血流量的测量

应用多普勒超声技术测量主动脉血流量的部位目前尚不统一。现有文献中报道的测量部位包括主动脉瓣环、主动脉窦、升主动脉近端、升主动脉远端和降主动脉等。但根据血流容积测量的三个前提，主动脉瓣环目前被认为是测量主动脉血流量比较理想的部位。

（一）主动脉血流量测量流程

1.首先找到胸骨旁长轴，观察主动脉瓣运动确保没有主动脉瓣狭窄。

2.于收缩期主动脉瓣完全打开时冻结图像，用电子游标测量主动脉瓣根附着水平主动脉前后壁距离得到左室流出道直径（LVOD）。

3.找到心尖五腔心平面。

4.脉冲多普勒模式下将取样容积置于左室流出道，即主动脉瓣下方，窗宽为2～4mm。

5.记录左室流出道血流速度，冻结图像，描记最大速度轨迹。超声仪会计算主动脉速度时间积分（VTI），后者反映了搏出血流的位移。搏出血流位移乘以左室流出道横截面积（将左室流出道看作圆柱形，由主动脉瓣根直径计算而来）则得到每搏量（S V）。选择同一个呼吸周期内3～5个连续图像进行测量，计算SV的平均值。

6.平均SV乘以心率（HR）即得到心输出量（CO）。

（二）主动脉血流量测量的具体方法

1.操作前准备

（1）探头选择：

检查心脏时成像最佳的探头为相控阵探头，能够比较清晰地显示随时间变化的动态图像。通常成人超声心动图所用的频率范围为（1.5～4.0）MH z。

（2）患者体位：

患者应为仰卧或左侧卧位，必要时可垫右肩。在对胸骨旁及心尖进行图像采集时，若情况允许，将患者的身体转向左侧，可使心脏更加贴近胸壁。尽量将左臂展开，使肋间隙最大，可获得更好的声窗。

（3）仪器调节：

仪器的设置对图像能否清晰显示有着十分重要的作用。首先选择合适的低频探头，其次调节合适的图像深度，使图像占据约屏幕的2/3，调整增益和对比度，使图像显示清晰。彩色多普勒时注意调节彩色增益，得到清晰的血流彩色频谱，避免丧失部分血流信号或者出现彩色斑点影响判断。频谱多普勒增益过高容易出现镜面图像和噪点，过低则可能丧失部分频谱信号。可通过改变取样容积的长度来调节其大小，一般脉冲多普勒取样容积长度成人为5～8mm。取样频率可调节脉冲多普勒与彩色多普勒的探测深度和最大可测流速之间的关系。在不影响探测深度的情况下，取样频率应尽可能高。尽可能调整探头方向，使取样线与血流方向平行，才能探测到血流最大速度。若频谱多普勒无法探测到血流最大速度，可选用连续多普勒。

2.相关平面及判断标准

（1）胸骨旁长轴平面-2D：

可显示右室前壁、右室部分、室间隔、左室、左室后壁、左房、主动脉、二尖瓣、主动脉瓣。心房、心室、室壁结构显示清楚，二尖瓣、主动脉瓣开闭清楚，室间隔与左室后壁平行即为标准胸骨旁长轴平面。

（2）心尖四腔心平面-2D：

可显示左右心房、左右心室及各自的壁、室间隔。标准平面下双房、双室及二、三尖瓣显示清楚，室间隔竖直位于屏幕中央，左室呈子弹型，右室呈三角形，右室/左室的比例不超过0.6。

（3）心尖五腔心平面-2D：

在四腔心基础上探头尾部稍向下压即可得到，可见左室流出道、左心室、左心房以及右心的一部分。

（4）左室流出道彩色多普勒：

心尖五腔心平面，从心尖探测表现为左室收缩期均匀蓝色血流，为心脏收缩时血流由心室经左室流出道向主动脉射出形成的背离探头的蓝色血流。正常情况下，左室流出道除了在收缩早期可出现局部少量绿色或青色的斑点图像外，一般无其他色彩的血流。

（5）左室流出道频谱多普勒：

测量主动脉VTI时选择脉冲多普勒PW模式，将取样容积置于主动脉瓣下，调整探头方向至探测到最大速度，若最大速度超过探测范围则可改为连续多普勒CW模式，显示出心室收缩期窄带单峰、基本对称的三角形频谱曲线，上升支较窄，顶峰及下降支较宽，PW时为中空三角形，CW时为实心、稍圆钝的三角形。成人正常最大流速均值为0.9m/s，范围0.7～1.1m/s。

3.测量详细步骤

（1）胸骨旁长轴图像获取：

将相控阵探头置于胸骨旁3、4肋间，标记点指向右肩，找到胸骨旁长轴平面，上下倾斜探头，力求显示主动脉最大直径。有的患者3、4肋间被肺遮挡或显示不清者，可考虑上移或下移一个肋间，或者沿肋间前进或后退一些，以获得更加清晰的图像。

（2）判断是否存在主动脉瓣狭窄：

冻结图像，回放图像，仔细观察是否存在主动脉狭窄，必要时可在彩色多普勒模式下观察是否有收缩期经狭窄处高速花色血流。

（3）左室流出道直径测量：

若不存在主动脉瓣狭窄，冻结图像的情况下，选择收缩末期（主动脉瓣关闭前、瓣口完全打开的一帧），用电子游标测量主动脉瓣瓣根附着点水平主动脉前后径之间的距离，即为左室流出道直径（LVOD）（图2-3-1）。左室流出道直径的测量为内膜到内膜的测量，即为主动脉壁回声内侧缘到内侧缘的距离，此时测得的直径垂直于主动脉长轴。为了减少呼吸对瓣环直径的影响，应测量连续3～5个心动周期的直径并加以平均。测得左室流出道直径后即可计算流出道面积。对于大多数成人，利用二维超声心动图直接测量主动脉横截面积常较困难。由于主动脉的横截面积近于规则的圆形，因此通常测量其直径并由式4求出横截面积（A）：

A＝（π/4）D2

（4）

（4）心尖五腔心的获得：

2D模式下先找到胸骨旁长轴，沿心脏长轴方向滑动探头，将心尖置于屏幕中央，将相控阵探头顺时针旋转9 0°得到心尖四腔心标准平面（此时标记点指向左边）。在心尖四腔心基础上稍微下压探头尾部，即可得到心尖五腔心（此时可见左室流出道）。

（5）VTI的测量：

选择彩色多普勒模式，显示出主动脉血流信号及方向，正常情况下为收缩期背离探头的蓝色明亮血流。将取样容积置于主动脉瓣口下方（图2-3-2），通过左右摆动探头调整血流方向尽量与取样线平行，选择脉冲多普勒模式（PW），则可得到主动脉血流的速度时间积分（VTI）图像（中空、窄峰、形态一致的三角形，若峰速度过大无法探及可选用连续多普勒模式，则为实心、稍圆钝的三角形）（图2-3-3）。描记主动脉速度时间积分图像的轨迹，计算机或求积仪可计算出VTI值，单位为cm。选择同一呼吸周期内连续3～5个VTI图像进行测量并求其平均值，以减少呼吸周期的影响。

（6）SV的计算：

如前所述，测得主动脉瓣环直径和主动脉VTI值即可通过公式2计算得出SV。

（7）CO的测量：

窦性心律患者，SV乘以心率即计算出心输出量CO。

4.注意事项

（1）选择合适的增益及对比度，获得更高的图像质量，使内膜显示清晰，减小测量误差。

（2）平面需标准。胸骨旁长轴时应能看到主动脉瓣两个瓣随心脏收缩舒张而开闭，为避免斜切，应仔细调整探头角度，显示最大直径；为获得标准的心尖五腔心平面，最好由胸骨旁长轴滑动至心尖，找到心尖四腔心后再获得，避免直接经心尖探测时肋间隙不同所引起的误差。

（3）若瓣膜狭窄或有赘生物则不能用此法测量。

（4）直径的测量为内膜到内膜的测量，避免高估或低估左室流出道横截面积。且左室流出道直径与主动脉长轴是垂直的。

（5）取样容积需置于瓣膜下方，取样线与血流方向应尽量平行，若实在无法调整到平行，二者夹角不能超过20°。

（6）主动脉血流速度的测量一般选择脉冲多普勒，但若存在高速血流则选择连续多普勒。

（7）脉冲多普勒模式下，标准的VTI图像应是边缘清晰、窄峰、中空的三角形，形态相似，随呼吸可能存在变异；连续多普勒模式下，则为较圆钝的实心三角形。

（8）描记时应选择相对稳定且相似的连续3～5个图像求平均值，描记时紧贴边缘，避免高估或者低估。

（三）小结

多普勒测量重复性好。影响精确性的主要来源在LVOD的测量。任何LVOD测量的误差都会在计算横截面积时平方，从而高估或者低估SV。主动脉VTI的变异和SV的变异成比例，因为即使血流和压力发生改变，左室流出道的面积也是一定的。因此主动脉VTI的变异可以精确反映干预措施或者患者本身引起的血流变化。正常成年人静息状态下主动脉VT I的测值为（2 0±3）cm，峰速度为0.7～1.1m/s。

脉冲多普勒PW能够在左室流出道处精确测量血流流速。然而，在主动脉瓣或者瓣膜水平以下存在狭窄时，可以应用连续多普勒CW，用CW能将沿多普勒取样线最狭窄处的最大速度记录。

同样的脉冲多普勒、连续多普勒亦可用于TEE达到同样的目的。用TEE测量LVOD往往结果更可靠，但是血流流速的测量要求探头位置放置要合适。为了获得主动脉血流的最佳多普勒声束，可以采用深胃底五腔心0°视角或经调整的探头角度为120°～130°的经胃平面。

（四）局限性

主动脉瓣狭窄或瓣膜下梗阻限制了此法的应用，因为此时最大速度的VTI并不能代表左室流出道水平的实际搏出血流的位移，而是狭窄水平的搏出血流位移。心房颤动患者要求计算连续几个主动脉VTI的平均值从而得到因每次心搏变异引起SV不同的平均值。最后，对于主动脉瓣反流的患者，此法会高估，因为舒张期反流量并未计入其中。

（五）主动脉狭窄者的测量

1.单纯主动脉瓣狭窄

单纯主动脉瓣狭窄患者，舒张期通过二尖瓣口的血流量应等于收缩期通过主动脉瓣口的血流量。

AVA＝（CMA×DVI）/SVI　（5）

式5中，二维超声测量的舒张期二尖瓣口的平均面积为CMA，脉冲多普勒测量的舒张期二尖瓣血流的流速积分为DVI，连续多普勒测量的收缩期主动脉瓣口的流速积分为SVI。

2.主动脉瓣狭窄合并反流

收缩期通过主动脉瓣口的血流量等于收缩期通过主动脉瓣环的血流量。

AVA＝（AOA×SVI1）/SVI2

（6）

式6中，主动脉瓣环收缩期的面积为AOA，脉冲多普勒测量的收缩期主动脉瓣瓣环处的流速积分为SVI1，连续多普勒测量的收缩期主动脉瓣口的流速积分为SVI2，主动脉瓣口的面积为AVA。

（六）其他测量SV或者CO的方法

在二尖瓣或者肺动脉瓣水平估测SV同样可以，但是瓣口直径的测量不如主动脉水平可靠，导致测值变异更大。收缩期与舒张期左室容积同样可以用于估测SV。然而，不管何种算法（Teichholz，Simpson），测量的任何小误差都会被放大，影响估测SV的准确性。

（曾学英 尹万红）