首页 临床医学 心血管病学 超声心动图 第一阶段 Basics
  • 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.
如果左室功能不好，则不能使用单一的切面或评估方式，应综合多个方法进行全面的评估

# Normal LV measurements

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

Endocardial fractional shortening, %
心内缩短分数

27-45

22-26

17-21

≤16

25-43

20-24

15-19

≤14

Midwall fractional shortening, %
室壁中部缩短分数

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, %
射血分数

≥55

45-54

30-44

<30

≥55

45-54

30-44

<30

LV dimension 左室尺寸

LV diastolic diameter
左室舒张内径

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
左室舒张内径 / 体表面积

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
左室舒张内径 / 身高

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.
记住绿色的，尤其是正常值的范围

  • 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

有两种：

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

局限性：

  • 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。

该方法可以称为 MAPSE, Mitral annular plane systolic excursion，评估左室的纵向收缩功能，如果运动降低，提示左室僵硬度高，比如心肌淀粉样变、左室肥厚，都有可能出现纵向收缩功能障碍。

# 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

局限性：

  • 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 :

    End Diastolic Diameter−End Systolic DiameterEndDiastolicDiameter\frac{\text{End Diastolic Diameter} - \text{End Systolic Diameter}}{End Diastolic Diameter}

参考范围
< 29%LV systolic dysfunction
  • Ejection Fraction Measurement:

    Fractional Shortening×2\text{Fractional Shortening} \times 2

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

# Pitfalls 隐患

可能导致测量误差的陷阱：

  • 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。

当二维测量存在困难或误差时，也可以考虑其他方法
一般运用多种方法，方法越多，侧量越全面

# 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

    LV volume=(IVS+LV internal dimension+posterior wall)3−LV internal dimension3\text{LV volume} = (\text{IVS} + \text{LV internal dimension} + \text{posterior wall})^{3} - \text{LV internal dimension}^{3}

    LV mass=Myocardial volume×密度\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