超声对循环功能的快速评估不同于一般心血管超声诊断,属于循环监测的范畴,目的是为了解决心血管相关问题而提供快捷、可靠的诊疗决策依据。典型的代表是在急诊、危重症超声中推广使用的FAST、FATE[1,2]等。这种基于临床问题的超声对循环功能的快速评估技术正在临床的各个领域逐渐拓展开来。
对广大临床医师而言,如何用超声监测循环功能,迅速解决临床问题,是一个现实而迫切的问题,但是,要获得心脏超声的知识和技能,不仅需要花费时间和精力去掌握解剖空间的概念,还要完成大量的操作训练,学习曲线长,效率不高,因此建立一个切实可行,让临床医师容易掌握,可用于快速评估循环功能的超声监测方法是当务之急。本文将对超声循环功能快速评估的方法进行阐述。
要快速评估循环功能,我们就必须简化心血管模型。在临床实践中,心血管系统可以被抽象为一条“能排血,能供血”的管道,正常状态下,它的壁是完整的,在内分泌和心电生理系统的双重控制下规律舒缩,随着壁的舒缩,腔可以“扩大、缩小”,配合瓣的有序开闭,单向驱动血流与大动脉耦合产生脉压,维持器官的搏动性灌注。病理状态下壁和瓣发生心脏固体成分的异常,腔和流发生流体成分的异常。超声可以从形态和功能两个方面评估循环系统,为相关的诊疗决策提供依据。
心血管超声切面不仅数量众多,所测量的参数也是五花八门、层出不穷。我们不禁要问自己,是不是每一个切面、每一种参数都对循环功能监测和术中诊疗决策起作用呢?以诊疗决策为目的的超声循环监测方法应该包括哪些内容?基本的思维方法是什么?
结合国内外临床超声发展的趋势和经验,我们提出:超声循环功能快速评估与监测必须在临床实践中实现规范化、标准化。下面以术中TEE为例,描述超声循环功能监测的基本思路:从影像资料的特征出发建立个体化的病理生理学模型,据此进行术中诊疗决策,管控相关风险。
一、切面的标准化
(一)标准化切面的介绍
麻醉、危重症和急诊医学的工作特点决定了超声影像技术在这些领域里应用的模式,超声技术从一开始进入临床,切面标准化工作就一直没有中断过,在TTE方面,出现了以FATE(FocusedAssessedTranstherticEchocardiogray)为代表的临床超声基本切面[2],年确立了20个TEE标准切面[3],并在随后的临床实践中每隔3~4年不断更新和扩充内容。不仅有临床超声操作指南还有相关的超声培训指南。有些指南发表后也有人提出质疑和自己的见解[4],但是指南确立切面标准化的工作目标一直得到公认。值得注意的是,学科之间的协作成为临床超声推广工作的亮点,不仅有超声学会和麻醉学会两个学科之间的协作[5],也有包括心脏学会在内的三个学科之间的协作[6],更体现出各种指南中的培训目标和各学会的专科准入制度相结合的特点[7]。国外经验证明,临床超声要实现大家做,一起做,规范做的局面,必须根据临床需要制定标准和规范,并持续改进[8,9]。
年心血管麻醉学会和美国心脏超声协会将20个TEE标准切面简化到11个,双方共同发表联合声明,定义了TEE监测和TEE诊断的清晰界限(图1),也标志着超声监测循环功能进入到一个合作发展的新阶段[10]。
最近,中国麻醉医师术中TEE推广培训协作组提出了适用于麻醉急诊和术中循环监测的TEE-FOCUS/TTEFOCUS的概念,其基本切面有5个,切面的选择上有别于急诊常用的4个FATE基本切面,临床实践证明适用于术中循环的监测(图2)。
TEE-FOCUS/TTE-FOCUS涉及到5个基本切面中有4个关于心脏的基本切面和1个关于大血管的基本切面:1.经胃底心室短轴切面,2.食管中段四腔心切面,3.左心室长轴切面,4.右心室流入流出道切面,5.腹主动脉和或下腔静脉短轴切面。
为了有效地推广TEE-FOCUS/TTE-FOCUS中关于心脏的标准切面,我们与中科院成都信息技术有限公司合作,推出了基于Android平台的手机APP教学软件(维思模-Vrsim)。
(二)标准化切面的应用
合理应用这些切面可有效地监测术中的循环事件,例如:骨科和泌尿外科手术常见的肺动脉栓塞,开颅手术常见的气体栓塞,低血容量,整体和局部左心功能评价,右心功能评价,基本的瓣膜疾病,成人简单的先心病,心包填塞,胸部创伤等如下所述。
1.左心室长轴切面(图2基本切面左上):(1)左心房大小、房壁厚度是否正常,舒缩运动是否正常;(2)二尖瓣开闭运动是否正常,有无穿孔及赘生物;(3)左心室流入道是否通畅;(4)左心室,室壁厚度是否正常,舒缩运动是否正常;(5)左心室流出道是否有梗阻;(6)主动脉瓣开闭是否正常,有无赘生物;(7)升主动脉管壁、管腔是否正常;(8)腔内血流是否正常。
2.右室流入流出道切面(图2基本切面右上):(1)右心房大小、房壁厚度是否正常,舒缩运动是否正常;(2)三尖瓣开闭运动是否正常,有无穿孔及赘生物;(3)右心室流入道是否通畅;(4)右心室大小,室壁厚度是否正常,舒缩运动是否正常;(5)右心室流出道是否有梗阻;(6)肺动脉瓣开闭是否正常,有无赘生物;(7)肺动脉管壁、管腔是否正常;(8)腔内血流是否正常。
3.经胃左心室短轴切面(图2基本切面左下):(1)左、右心室腔大小及形态;(2)左、右心室比例及室间隔凸向哪一侧;(3)室壁厚度和搏动幅度;(4)腔内血流是否正常。
4.食管中段四腔心切面(图2基本切面右下,图4):(1)各房室大小及其比例;(2)切面中心室壁的厚度、搏动幅度、连续性;(3)二尖瓣和三尖瓣的形态结构和开闭功能;(4)腔内血流是否正常。
5.降主动脉短轴切面(图3右下):(1)降主动脉管腔大小及形态;(2)主动脉壁各层是否增厚,回声增强;(3)是否存在夹层或假性动脉瘤;(4)腔内血流是否正常。
二、从标准化切面和标准化测量中提取影像学特征
术中时间有限,需要麻醉医师迅速决定,往往来不及做精确的测量,所以我们首先应该明确要测什么,其次是怎么测量的问题。超声监测循环功能用到的参数不外乎壁、腔、瓣、流四个方面,壁就是房壁、室壁、血管壁,腔就是心房、心室腔和血管腔,瓣就是房、室之间的两个房室瓣、心室和大动脉之间的两个半月瓣,流就是心血管的正常和各种异常血流[11]。其基本的定性指标如表1,超声评价循环功能最重要的是将患者的心血管特征提取出来,用病理生理学模型解释,然后用于诊疗决策。
以左心室中段短轴切面为例,在这个切面上,可以观察左、右心室的心腔大小,室壁厚度。左心室正常值男性55mm,女性50mm,正常情况下左心室和右心室的比例关系大约是5∶2;而左心室舒张末面积(LVEDA)和左心室收缩末面积(LVESA)的比例大致是2∶1,我们将正常比例的心室舒缩关系形象而有趣地描述为“大眼瞪小眼”,还可以描述“大眼瞪大眼”为心衰,“小眼瞪小眼”为容量不足[12],室颤时心室舒缩功能丧失,趣称为“干瞪眼”。(图5)
生理学中左心室有两条曲线,心室的容积-时间曲线和压力-时间曲线,左心室容积-时间曲线的最大值点对应着左心室舒张末容积,最小值点对应着左心室收缩末容积,最大值点和最小值点之间的差值间接或直接地反映每博输出量(SV)。EF(射血分数)=SV/EDV。术中直接监测LVEDV尚不容易,直接测量LVEDV要用实时三维超声心动图技术、二维图像自动分割技术、结合辛普森法计算得到,这种方法用在术中直接监测左心室的容积-时间曲线成本较高。如果心室形态正常,我们还是推荐用M型超声测量LVEDD/LVESD,计算FS(FS=LVEDD-LVESD/LVEDD)或者左心室中段短轴2D切面测量计算FAC=LVEDA-LVESA/LVEDA;EF≈2FS。
三、从超声影像学特征出发从而建立个体化的病理生理模型
(一)超声循环监测的正常值
正常值是描述正常心脏结构和功能的基础,最重要的参数莫过于心血管腔的内径和房室、血管壁的厚度。通过将测量值与正常值(表2)作出比较,即可以提取心血管的影像学特征。
(二)常见的循环系统病理类型的超声形态特征
有了正常值,就可以对常见的循环系统病理类型进行区分和归纳,下面阐述常见的循环系统病理类型的超声形态特征与常见病理类型的关系[13]。
1.心室腔小壁厚:左室长轴、短轴切面,可见室壁增厚,心腔缩小(图6上左、右)常见于高血压病,主动脉瓣狭窄,左室流出道梗阻,肥厚型心肌病,心肌糖原沉积病;右室肥厚-法洛氏四联症,肺动脉闭锁,肺动脉高压。
肥厚心室的顺应性降低,前负荷对心房收缩功能的依赖性增加,心肌氧供对后负荷依赖性增加,硬膜外或腰麻可降低外周血管阻力,如盲目进行麻醉可能带来灾难性后果。一般情况下不需要主动增强心肌收缩力,合并流出道梗阻还要减低心肌收缩力,增加外周血管阻力(图6红色箭头所示)和血容量。
2.左心室腔大壁薄:心尖四腔、心室短轴切面,心腔扩大,室壁变薄,搏幅减低,这类心脏左室舒张末压升高(图7红色箭头所示),造成冠脉灌注压降低,心肌缺血。这类患者若诱导期如出现心跳骤停,心肺复苏极为困难。常见于扩张型心肌病,主动脉瓣反流,缺血性心肌病,容量过负荷等。处理上要保持心率/律稳定,合适的前负荷,减轻后负荷,增强心肌收缩力。
3.右房右室大,左房左室小(图8):肺栓塞,右室心梗,肺动脉高压,大房缺,二尖瓣狭窄晚期,三尖瓣重度反流,肺静脉异位引流。这类心脏右心室舒张末压升高,如遇到左房压急性升高的因素(急性左心衰、突发心房颤动、二尖瓣急性关闭不全),发生心跳骤停的风险很高。
四、常见心脏病的超声影像特征
(一)单纯瓣膜病的超声影像特征
单纯瓣膜病术中管理风险由大到小依次为:主动脉瓣反流,主动脉瓣狭窄,二尖瓣反流,二尖瓣狭窄。其超声影像特征见表3。
(二)常见先心病的超声影像特征
常见的先天性疾病按照病理生理学特征可分为两种类型,“肺血多”型和“肺血少”型(图9)。两类疾病的超声要点、麻醉要点和外科要点都有各自的特点。
1.以肺血多为主要表现的疾病有:房间隔缺损,室间隔缺损,动脉导管未闭[14,15],主、肺动脉窗等疾病。早期表现为左向右分流(图10中虚线所示),胸片显示肺纹理增多。虚线表示相应心血管节段存在无效循环,无效循环经过的心、血管腔增大,无效循环未经过的心血管腔不增大。肺充血后血管床扩张,容易发生感染和急性肺动脉高压危象。体外循环术后容易发生鱼精蛋白过敏,严重者甚至会发生心脏停搏。
房间隔缺损、室间隔缺损、动脉导管未闭的患者长期肺充血可导致肺动脉高压,肺小动脉管壁增厚、闭塞直至艾森曼格综合征。艾森曼格综合征的患者行剖宫产手术时要注意维持体循环阻力和血容量,降低肺循环阻力。
2.以肺血少为主要表现的疾病有:法洛氏四联症、肺动脉闭锁等(图10)。这类疾病肺血管树发育差,胸片肺纹稀疏,早期表现为右向左分流,术中血氧饱和度下降的原因是体循环阻力下降,右向左分流增加,肺血减少,表现为“血压依赖性氧合”,如遇到右室流出道动力性梗阻,会出现严重的低氧血症,称为缺氧发作。“肺血少”的先心病通常无肺动脉高压,不容易发生鱼精蛋白过敏,不发生艾森曼格综合征,左房压低,左心室容积偏低,术后需要避免容量过负荷。这类患者因为肺血少,因此吸入麻醉效果差,由于在发育期间形成了大量的体肺侧枝(MAPCUS),增加肺血流量,这些侧枝循环在术后常会带来间质性肺水肿,因此需要做杂交手术,在矫正肺动脉狭窄/闭锁的同时行侧枝封堵。
五、小结
循环功能监测是麻醉风险管理的重要内容(图11),将超声用于循环功能监测是麻醉学发展的需要,近年来,越来越多的麻醉医师认识到没有超声循环功能监测,心血管麻醉的安全将得不到保障。未来,超声快速评价和监测心血管功能将成为非心脏专科麻醉医师的必备能力。
我国临床超声监测技术的发展比较迅速,已经成立了中国麻醉医师术中TEE推广培训协作组,协作组在中华医学会麻醉学分会刘进主委的直接领导下,凝聚海内外华人麻醉医师的积极性和创造性,积极开展培训和推广工作[16],我们有理由相信,随着中国国力的增强和住院医师规范化培训的推进,临床超声在中国将出现多学科协作的新局面,全面推广将成为不可逆转的趋势。
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