• Easy to get a quick measurement
• Very easy to make a sizeable mistake
• The trick is to know when a technique cannot be used.
诀窍是知道什么时候不能使用某项技术。

# # Anatomy

• Inlet, apical trabecular and outlet portion
入口、心尖肌小梁 / 肉柱和出口部分
• These portions do not have discrete borders
这三个部分没有明确的界限；因此超声测量中用到的 Simpson 方法会用到一个几何学上的假设
• Thickest at base; only 1 to 2 mm at apex
心底部最厚；心尖部只有 1 到 2 毫米
• Myocardial strands oblique in the subepicardium, circumferential in the middle and longitudinal in the subendocardium.
心肌束在心外膜下倾斜，在心内膜下呈环状，在心内膜下呈纵向。因此也决定了心肌的收缩方向，有一定的旋转扭曲。
• LV movements:
1. Radial (circumferential) thickening 环向 / 内向增厚
2. Longitudinal shortening 纵向缩短
3. Rotation 旋转

If the LV does not work well, it is not a single view or measurement type that gives us the answer.

# # Normal LV measurements

WomenMen
Reference rangeMildly abnormalModerately abnormalSeverely abnormalReference rangeMildly abnormalModerately abnormalSeverely abnormal
Linear method 线性方法

Endocardial fractional shortening, %

27-45

22-26

17-21

≤16

25-43

20-24

15-19

≤14

Midwall fractional shortening, %

15-23

13-14

11-12

≤10

14-22

12-13

10-11

≤10

LV mass 左室质量
LV mass, g67-162163-186187-210≥21188-224225-258259-292≥293
LV mass/BSA, g/m243-9596-108109- -121≥12249-115116-131132-148≥149
LV mass/height, g/m41-99100-115116-128≥12952-126127-144145-162≥163
LV mass/height2, g/m218-4445-5152- -58≥5920-4849-5556-63≥64
Relative wall thickness, cm0.22-0.420.43-0.470.48-0.52≥0.530.24-0.420.43- -0.460.47-0.51≥0.52
Septal thickness, cm0.6-0.91.0-1.21.3-1.5≥1.60.6-1.01.1-1.31.4-1.6≥1.7
Posterior wall thickness, cm0.6-0.91.0-1.21.3-1.5≥1.60.6-1.01.1-1.31.4-1.6≥1.7
2D Method 二维方法

Ejection fraction, %

≥55

45-54

30-44

<30

≥55

45-54

30-44

<30

LV dimension 左室尺寸

LV diastolic diameter

3.9- 5.3

5.4-5.7

5.8-6.1

≥6.2

4.2-5.9

6.0-6.3

6.4-6.8

26.9

LV diastolic diameter/BSA, cm/m2

2.4-3.2

3.3-3.4

3.5-3.7

≥3.8

2.2-3.1

3.2-3.4

3.5-3.6

≥3.7

LV diastolic diameter/height, cm/m

2.5-3.2

3.3-3.4

3.5-3.6

≥3.7

2.4-3.3

3.4-3.5

3.6-3.7

≥3.8

LV mass 左室质量
LV mass, g66-150151-171172-182>19396-200201-227228-254>255
LV mass/BSA, g/m244-8889-100101-112≥11350-102103-116117-130≥131

BSA, body surface area 体表面积；LV, left ventricular; 2D, 2 dimensional.

• 缩短分数仅仅是单平面的二维测量，当存在左室收缩功能障碍时，并不能很好的反映实际情况。比如在胸骨旁长轴的径线测量，如果收缩功能异常正好出现在下壁，心尖两腔下测得的 FS 很可能偏高。
• Simpson 双平面法测得的 EF 是目前的金标准。参考值不同协会或地区略有不同。
• 左室舒张内径除以体表面积后，男女差异显著减小；需要考虑到身高体重的影响

# # Linear method 线性测量方法

• M-mode M 模式
• 2D Fractional Shortening 二维缩短分数

• If there are LV wall motion abnormalities, they are always inaccurate.
如果有左室壁运动异常，它们总是不准确的。
• Rely on symmetrical contraction of the myocardium.
依赖于心肌的对称性收缩。
• Operator-dependent.
操作者主观影响大

## # M-Mode

### # MAPSE

• Annular motion towards apex 瓣环向心尖部的移位

• Apical view recorded in two patients demonstrates the measurement of the descent of the base with M-mode echocardiography (arrows).
两名患者的心尖四腔心显示了 M 型超声心动图测量基线值的下降。
• The M-mode interrogation beam has been directed from the apex of the heart through the lateral annulus.
选择 M 模式，把取样线放置在二尖瓣瓣环，超声波束从心尖到左室侧壁的瓣环处。
• A: Note the approximate 1.6 cm of annular motion toward the apex in systole.
收缩期，二尖瓣瓣环向心尖方向移动约 1.6cm。（评估左室纵向的收缩功能）
• B: Recording in a patient with severe systolic dysfunction reveals substantially decreased annular motion of <1.0 cm in systole.
严重的收缩期功能障碍患者，收缩期瓣环运动显著减弱，幅度非常小，朝心尖移动距离＜1.0 cm。

### # EPSS

E-point septal separation E 峰间隔距离
Maximal early opening of mitral valve (E-point) distance from IVS 二尖瓣的最大早期打开点（E 峰）与 IVS 距离

• M-mode echocardiograms recorded in two patients with significant systolic dysfunction.
在两名具有明显收缩功能障碍的患者中记录了 M 型超声心动图。

• 胸骨旁左室长轴切面，M 模式采样线放在二尖瓣的前叶上；描绘出二尖瓣前叶随着时间变化的运动曲线；

• The magnitude of opening of the mitral valve, as reflected by E-wave height, correlates with the volume of transmitral flow and, in the absence of significant mitral regurgitation, with left ventricular stroke volume.
在收缩期，二尖瓣运动的 E 峰应靠近室间隔，E 波峰值顶点反映了二尖瓣的打开度，与二尖瓣血流量相关，在没有明显二尖瓣返流的情况下，与左心室每搏量相关。

• The internal dimension of the left ventricle correlates with diastolic volume. As such, the ratio of mitral excursion to left ventricular size parallels ejection fraction.
左心室的内部尺寸与舒张体积相关。因此，二尖瓣偏移与左心室大小的比率与射血分数平行。

• Normally, the mitral valve E-point (maximal early opening) is within 6 mm of the left side of the ventricular septum. In the presence of a decreased ejection fraction, this distance is increased.
通常，二尖瓣 E 峰（最大早期开口）距离心室隔左侧 6mm 以内。在射血分数降低的情况下，这个距离会增加。

• A: An E-point septal separation (EPSS) of 1.2cm (normal, <6mm).
图 A：E 峰间隔距离（EPSS）为 1.2cm（正常，<6mm）。

• B: Recording in a patient with more significant left ventricular systolic dysfunction in which the EPSS is 3.0cm.
图 B：左室收缩功能障碍更严重的患者，EPSS 为 3.0cm，提示二尖瓣前叶根本没有接近室间隔

• Also note the interrupted closure of the mitral valve with a B bump (top), indicating an increase in the left ventricular end-diastolic pressure.
另需注意二尖瓣关闭中断，并伴有 B 峰 (顶部)，表明左室舒张末压升高。

• 此方法目前已经比较少用

## # 2D Fractional Shortening

• 如果存在左室收缩节段性异常，可能导致测量误差。如心尖四腔心可以观察到节段性收缩功能障碍，但在胸骨旁长轴切面测量的值为正常，无法体现节段性异常。
• 心肌有三个不同的收缩方向，FS 仅体现了一个内向的环向运动，不能很好体现其纵向以及扭转的功能。
• 胸骨旁长轴可以看到前间隔，但如果心尖两腔下前壁出现的功能障碍，FS 无法很好的体现左室功能
• 而 EF 是 FS 的两倍，如果 FS 存在误差，则 EF 是两倍的误差
因此，临床上很少用 FS 乘 2 来计算 EF
• Fractional Shortening Measurement :

$\frac{\text{End Diastolic Diameter} - \text{End Systolic Diameter}}{End Diastolic Diameter}$

< 29%LV systolic dysfunction
• Ejection Fraction Measurement:

$\text{Fractional Shortening} \times 2$

55-65%normal
45-55%mildly impaired
35-45%moderately impaired
<35%severely impaired

### # Pitfalls 隐患

• Off-axis images 图像离轴
图片偏离中心轴时，如果进行 M 模式测量，取样线不能很好的和室间隔垂直，可能导致误差
• “In-between views”
在应用心尖四腔测量时，有可能切到四腔心和五腔心或者和三腔心之间，这些情况下可能出现较大测量误差。
• Foreshortened chambers 腔室缩短
在应用心尖四腔测量时，有时不能很好的切到心尖部位，可能导致出现心尖透视缩短。在进行心尖视窗检查时，要选择心尖搏动最明显处，尽可能下降一个肋间，尽量避免心尖透视缩短的问题
• Poor definition 清晰度不高
在做径线测量时，成像质量越好，心内膜界限越清晰，测量结果越精确。有些慢阻肺或者肥胖的患者，图像清晰度会差，心内膜显影不清，很难找到正确的边界。如果找不到明确的边界，就不应该追踪测量，因为不会得到准确的测量值。
• Wall motion abnormalities 室壁运动异常
胸骨旁长轴切面进行单一平面评价时，只会考虑间隔和后壁的收缩情况，而忽略其他的一切；因此尽量不采用，而是多使用 Simpson 双平面法或者三维的方法进行综合评估。
• If it does not look right = do not measure it!

# # 2D method 二维方法

## # Effort for improvement

• 2 dimensional image measurements
• More information = more assurance 信息越多越精确
• Many exist, we essentially use only one.
有很多种，目前基本上只用了一种。

## # 2D method weakness

• Same as in linear 二维方法和线性测量存在相似的缺点
• Rely on symmetrical LV contraction
依赖对称性的左心室收缩
• Require good endocardial definition
需要良好的心内膜边界清晰度
• Solution: LV contrast
解决办法：左室增强剂
• Operator dependent.
对操作者水平的依赖

## # LV systolic function

• Top: The methodology for determining fractional area change, which is defined by the formula in the figure.
顶图：图中的公式定义了面积变化分数的确定方法
• Middle and bottom: Using the geometric assumption that the left ventricular cavity represents a cylinder and cone configuration, the volume of each separate component can be calculated as noted. The overall left ventricular volume equals the sum of the two volumes.
中图和底图：使用几何假设，即左室腔代表下方的圆柱体和上方的圆锥体结构，可以如上所述单独计算两个部分的体积。左心室总容积等于两个部分的容积之和。

### #Simpson 方法

• 就是把这上述的两个部分，再细分为数个等高的圆盘。重要的参数包括：圆盘的半径和高度。整体的高度是左室心尖到二尖瓣瓣环。

• The operator just needs to delineate the endocardium in the 4C and 2C views in systole and diastole.
操作者只需要在 4C 和 2C 切面上，在收缩末期和舒张末期进行心内膜描绘。

• The machine does the mathematics:
机器讲进行数学运算：

• The LV cavity is arbitrarily decided into 10 segments of equal height.
左室腔被任意确定为 10 个高度相等的部分。
• The height of each cylinder is defined as the overall length divided by the number of disks.
每个圆柱体的高度定义为总长度除以圆盘数。
• The total volume of the ventricle is the same of the individual disk volumes.
心室总容积与圆盘容积之和相同。
• 与面积变化分数运用面积有点类似，此处运用了容积

• 心尖两腔心展示了（右侧）前壁和（左侧）下壁
• 心尖四腔心展示了（前外侧）游离壁和（后侧）室间隔
• 同样依赖清晰度，看不清楚心内膜边界时不用，否则误差大

## #LV Volume & Mass

• Initial calculations by M-mode
最初是用 M 模式进行计算

• Usual M-mode problems
M 模式存在局限性

• They assume predetermined geometry
假设了左室为一个预定的几何形状

• If the LV shape is abnormal, they lose accuracy.
如果左室形状异常，则将影响测量的精确度。

• Improvement of 2D echocardiography 使用下面的方法，二维测量将较单纯的 M 模式得到改善

• One method is the Teichholz (cubed) formula (which can be used in M-mode as well)
一种方法是 Teichholz（立方体）公式（也可以在 M 模式中使用）
• It assumes that the LV is a sphere
假设左室是一个球体
• The diameter is the internal diameter of the LV and the sphere thickness is the myocardial thickness.
球体的直径为左室内径，球体的厚度为心肌厚度。
• LV mass from cubed formula

$\text{LV volume} = (\text{IVS} + \text{LV internal dimension} + \text{posterior wall})^{3} - \text{LV internal dimension}^{3}$

$\text{LV mass} = \text{Myocardial volume} \times \text{密度}$

# # Q&A

1. LV 测量表格中，Linear method 中 FS 分为 Endocardial FS 和 Midwall FS，有什么不同呢？

测量 FS 时，我们通常是在胸骨旁左室长轴测中间位置的心肌边缘的距离，也就是心内膜 Endocardial FS；Midwall FS 是指测量心肌中间部位的距离，这不是目前常规的做法，是学术或过时的做法，现在也不会单独使用。

2. Volume of LV = Myocardial volume?

No, 计算 LV mass 的公式中的 Volume of LV / LV volume 其实是心外膜为边界的所有的体积之和，包含了心肌、血池容积
Myocardial volume 只是心肌的体积