[科普中国]-超声心动图

超声心动图是指应用超声测距原理脉冲超声波透过胸壁、软组织测量其下各心壁、心室及瓣膜等结构的周期性活动,在显示器上显示为各结构相应的活动和时间之间的关系曲线,用记录仪记录这些曲线,即为超声心动图。1

简介超声心动图是利用超声的特殊物理学特性检查心脏和大血管的解剖结构及功能状态的一种首选无创性技术。21954年首次应用超声诊断心脏病。临床常用的有三种：M型、二维和多普勒超声心动图。正在研究已开始初步用于临床的有实时三维超声心动图、各种负荷超声心动图（包括运动和药物诱发）、经食道超声心动图、声学造影及组织多普勒等。

原理探头发出超声束，通过心脏各层组织，反射的回波在探头发射超声波的间隙被接收，通过正压电效应转变为电能，再经检波、放大，在荧光屏上显示为强弱不同的光点，超声波脉冲不断穿透组织及产生回波。不同时间反射回来的声波，依反射界面的先后而呈一系列纵向排列的光点显示于荧光屏上。慢扫描电路的水平偏转板使纵向排列的光点在示波屏上从左向右扫描，呈现连续波动的曲线及图形（图 1）。横坐标为时间，心脏各层结构反射的光点随时间而展开，即形成一幅显示距离、时间、幅度及光点强弱的位置、时间曲线图，此即M型超声心动图。二维超声心动图的原理与M型相似，不同之处是探头产生的声束进入胸壁后呈扇形扫描，根据探头的部位和角度不同，可得不同层次和方位的切面图。此法能在透声窗较窄的情况下，避开胸骨和肋骨的阻挡，显示较大范围的心内各结构的空间方位，图像比较清晰，是目前主要的检查法。造影超声心动图是通过静脉或心导管注射声学造影剂，使心腔内均匀的血液产生较大的声阻差，超声束通过时产生密集的云雾状回声，与正常时心腔的暗区形成鲜明的对比，此法对心内分流性疾患和三尖瓣关闭不全的诊断帮助较大。多普勒超声心动图是在二维及M型超声技术的基础上，利用多普勒原理检测心脏及大血管内血流的一种新技术。

种类M型超声心动图

患者平卧或左侧卧位，平静呼吸。探头置于胸骨左缘第3或第4肋间，涂耦合剂后进行定点，或探头作弧形转动扫查。从心底部扫查到心尖部，必要时在剑突下或胸骨上窝探查。

正常波群 一般划分为四区。

① 4区。又称心底波群，是声束通过图2第4条线，自前至后分别穿透胸壁、右室流出道、主动脉根部及左房，其回波在相对应的部位显示在荧光屏上，分别代表各层组织回声的强弱和运动状态。

② 3区。探头从4区略向下转即移行为3区。声束通过图2第3条线。自前至后可分别见到胸壁、右室、室间隔、左室流出道、二尖瓣前叶、左房或房室交界处的回声。并可见到主动脉前壁延续为室间隔，主动脉后壁与二尖瓣前叶相接。一般在此区测量左室流出道。

③ 2(b）区。又称二尖瓣波群。探头稍向下指，声束即通过图2中2b线，分别穿透胸壁、右室，室间隔、左室流出道、二尖瓣前后叶及左室后壁。

④ 2（a）区。又称心室波群，探头置于胸骨左缘第4肋间，声束通过2a线。回声所代表的解剖结构自前至后为胸壁、右室前壁、右室、室间隔、左室及左室后壁。一般心室的内径、室间隔及左室后壁的厚度均在此区测量。

⑤ 1区。声束指向心尖部，即可见1区。此处心腔内径较小，左室后壁之前可见乳头肌等结构。

M型超声心动图与心电图、心音图、心尖搏动图及颈动脉搏动图同步描记，可以研究其间的相互关系。

二维超声心动图

患者采平卧位或左侧卧位，探头放置部位与 M型相同。二维超声心动图采用三个直角相交的平面束观察心脏(图3）。长轴切面指纵切心脏的探测平面，与前胸壁体表垂直，平行于心脏长轴，相当于患者平卧，由左向右观察。扇尖为前胸壁，扇弧为心脏后部，图右为头侧，图左为脚侧。短轴切面即横断心脏的扫查平面，与前胸体表及长轴相垂直，相当于患者平卧，检查者由脚侧向头侧观察心脏横断面。图像的上下端分别为心脏的前后侧，图左为心脏右侧，图右为心脏左侧。四腔切面即探测平面与心脏长轴及短轴垂直，而与前胸壁体表近于平行，扇尖为心尖部，扇弧为心底部，图左为心脏右侧，图右为心脏左侧。心脏体积较大，结构复杂，探头随意置于心前区，即能获得一种图像。常用的有10种基本图像。

① 左室长轴图。探头置于胸骨左缘第3或4肋间，声束与长轴平行，即得左室长轴图。显示右室、室间隔、左室、左房、主动脉根部及主动脉瓣和二尖瓣。

② 主动脉根部短轴图。显示主动脉根部、右室流出道、主动脉瓣，左房、房间隔、部分右房、右室及三尖瓣隔叶。

③ 二尖瓣水平短轴图。可显示左、右室，室间隔与二尖瓣口，左室侧壁及后壁等。

④ 乳头肌水平短轴图。显示左室、左室乳头肌和部分右心室。

⑤ 心尖四腔图。探头置于心尖搏动处，指向右侧胸锁关节。图上室间隔起于扇尖，向远端伸延，接房间隔及心房穹窿。十字交叉位于中心，向两侧伸出二尖瓣及三尖瓣隔叶，并可清楚地看到二、三尖瓣口。由于室间隔房间隔连线与二、三尖瓣连线成十字交叉，故将左、右心划分为4个腔室。探头稍向上倾斜，扫描平面经过主动脉根部，使四腔间又出现一环形的主动脉腔，即所谓心尖五腔图。

⑥ 心尖部二腔图。探头位置同前，逆时钟转位，使扫描平面不通过室间隔，即可获得心尖二腔图。着重显示左房、左室、左室流入道及流出道。

⑦ 剑突下四腔图。仰卧，下肢屈曲，使腹部松弛，探头置于剑突下，指向左肩，接近冠状切面。在图上扇尖处可见肝实质反射，再为右室、左室、右房、左房，此切面声束与房间隔垂直，房间隔完整，一般无假性回声脱失。

⑧ 下腔静脉长轴图。探头置于剑突下，扫描平面与下腔静脉平行，图像显示右房、下腔静脉及肝静脉。

⑨ 主动脉弓长轴图。仰卧位，头部尽量后仰，探头置于胸骨上窝，使声束与左肩、右乳头连线平行扫查。图形显示升主动脉、主动脉弓、头臂血管起源及降主动脉等。

⑩ 主动脉弓短轴图。探头位置同上，转动90°，横切主动脉弓，除显示主动脉横切面处，尚可见肺动脉干分叉处及右肺动脉，有时可见上腔静脉。

造影超声心动图

在二维图像或M型超声监视下，由静脉注射声学造影剂。中国常用 3%过氧化氢或碳酸氢钠醋酸混合液，造影剂与血液混合后含有微小气泡（可吸收），在右侧心腔产生云雾状回声，根据显影的部位、扩散范围、光点密度、运行方向等，可确定心内有无右向左的分流及其分流水平（图10）。对左向右分流患者，右侧心腔可有负性造影区。对右心负荷过重者，可借助造影判定右室前壁有无增厚、右室是否扩大，亦可判断室间隔有无增厚。根据瓣口处造影剂有无来回穿梭现象，可以了解有无三尖瓣关闭不全。可测量静脉注射声学造影剂到心前区出现造影剂的时间，即臂心循环时间（正常人一般在10秒左右；心力衰竭者>15秒）。根据M型超声心动图上造影剂流线的倾斜度，可计算该区的血流速度。本法对主动脉瓣、二尖瓣关闭不全和左向右分流的诊断有一定的意义。一种超声造影心肌灌注显影增强检查法对冠心病的诊断有意义。

多普勒超声心动图

血液内有很多红细胞，它能反射和散射超声，可以认为是微小的声源。探头置于肋间隙不动而发射超声波，红细胞在心脏或大血管流动时，红细胞散射的声频发生改变。红细胞朝向探头运动时，反射的声频增加，反之则降低。这种红细胞与探头作相对运动时所产生声频的差值称为多普勒频移。它可以显示血流的速度、方向和血流的性质。多普勒超声心动图又分为脉冲多普勒超声心动图、连续波多普勒超声心动图、彩色多普勒超声心动图。应用最多的是脉冲多普勒超声心动图，它可以在二维图像监视定位情况下，描记出心内任何一点血流的实时多普勒频谱图。

脉冲多普勒超声心动图 在二维或 M型图像监视定位下，利用多普勒原理，采用距离选通技术，将取样容积放在心脏或大血管内一定部位，取一定容积的血流信息，经快速傅立叶变换，实时地以频谱的方式显示某点的血流速度、方向和性质。据此可以判断各瓣膜口有无狭窄、返流，了解心内有无分流，并且计算心排血量和跨瓣口的压力阶差。

血液在正常人心脏和大血管内流动时，其血流方向相同，但其横截面上各点的流速不同。研究证明，流经各瓣口的血流为层流，其频谱特点为频谱窄、光点密集，中间空虚，音频输出可听到柔和平滑的多普勒声。当血流经过狭窄的瓣膜或管腔时，血流速度增加，血流方向和速度均不相同，产生湍流，其特点是频谱宽，光点分散，中间充填，可听到粗糙刺耳的血流声。血流过快测量将受限制。

频谱图的纵坐标反映血流的方向和速度，血流朝向探头流动即产生向上的频移，反之则产生向下的血流图，频移幅值代表血流速度的高低；横坐标代表时间。

连续波多普勒超声心动图可以测量过高的血流速度，但不能明确最高流速的具体位置，一般只用于瓣膜或血管狭窄远端血流速度的测定。

彩色多普勒血流显像 以彩色的亮度表??现红蓝相混的杂色。1980年代发展的新技术将血流显色，重叠于黑白的二维或M型心动图上，可更清楚地显示结构异常和血液动力学异常的关系，这即是彩色多普勒血流显像。用自相关技术和彩色编码处理，一般将血流朝向探头的显示为红色，背向探头的血流显示为蓝色，以色彩的亮度表示血流速度，出现涡流时，由于血流方向不同，出现红蓝相混的杂色。这样便可以观测心脏或大血管内血流的方向、途径，血流性质，有无异常血流束等，可以诊断瓣膜有无狭窄、返流，有无异常的分流等（彩图）。本法主要优点为：①快速筛选正常和异常血流，尤其是检测异常的分流和返流；②区别发生在相同心动周期，来自不同部位而方向相似的血流，如联合瓣膜病变的和多发性分流；③通过射流方位的显示，指导连续波或脉冲多普勒探测，提高定量分析心排血量及压差的准确性；④对返流和分流病变，可提供简便的半定量诊断方法。不足之处是二维结构显象的质量因帧数减少而降低。

临床应用依类型而划分，有如下的应用

心脏和大血管结构

M型超声心动图和二维超声心动图可实时观察心脏和大血管结构，对心包积液、心肌病、先天性心脏病、各种心瓣膜病、急性心肌梗死的并发症（如室间隔穿孔、乳头肌断裂、室壁瘤、假性室壁瘤）、心腔内附壁血栓形成等有重要诊断价值。对心脏肿物、冠心病、心包疾患、高血压性心脏病、肺心病、人工瓣膜随访、大血管疾患也有辅助诊断价值。

血流速度和血流类型

多普勒超声可探测血流速度和血流类型，因而对有分流和返流的心血管疾病诊断帮助很大，可进行定量或半定量分析，与M型和二维超声心动图相结合益处更大，还能较准确地提供左室收缩和舒张功能的定量数据。

三维重建超声心动

三维重建超声心动仍处于研究阶段，主要想解决心脏的定量分析和提供更清晰的立体结构，各种负荷超声心动图主要是为了提高超声心动图对冠心病的诊断价值，通过运动或应用多巴酚丁胺来增加心脏负荷或用潘生丁产生窃血诱发心肌缺血，缺血处心肌收缩期运动减弱或不运动，本法对诊断冠心病的敏感性和特异性优于心电图运动试验。

经食道超声

经食道超声是经胸超声心动图的一种补充，目前已在国内少数大医院开展，主要应用范围有：确定栓子的来源，特别是对经胸超声不能获得满意图像及左心耳部血栓、感染性心内膜炎、主动脉夹层、术中监测等。

血管内超声

血管内超声主要应用于冠脉内，使用直径1.1～1.8毫米的导管顶端装有超声探头，将其放置到冠脉病变部位可更好地观察病变外形，且可根据回声特性判断病变构成，这一点优于冠脉造影。还可用它观察经皮腔内冠状动脉成形术（PTCA）后冠脉的结构变化。

估价局部心肌灌注

造影超声心动图仍处于研究阶段，有可能成为一种估价局部心肌灌注的有用方法，今尚缺少理想的造影剂。

英文缩略语A：前侧；P：后侧；R：右侧；L：左侧；RVOT：右室流出道；RA：右房；TV：三尖瓣；PV：肺动脉瓣；AV：主动脉瓣；LA：左房；LCC：左冠状动脉瓣；RCC：右冠状动脉瓣；NCC：无冠状动脉瓣；RV：右室；IVS：室间隔；IAS：房间隔；AML：二尖瓣前叶；PML：二尖瓣后叶；MVO：二尖瓣口；PW：后壁；DAO：降主动脉；AO：主动脉；LV：左室；APEX：心尖部；BASE：基底部；ATL：三尖瓣前叶；STL：三尖瓣隔叶；PPM：后乳头肌；SV：取样容积。