三﹑左心室收缩功能测定
（一）M型超声心动图
超声测定左心室整体收缩功能主要是基于心室大小和容积的变化。因此我们描述的重点也在于心腔大小、面积、容积、质量和收缩功能的测量。
1.左心室大小的测量 通常取胸骨旁左心室短轴腱索水平测量（图4-5），应用M型超声测量左心室舒张末期和收缩末期内径（LVDd、LVDs）；舒张期左心室室间隔（IVS）和左心室后壁（LVPW）厚度也在腱索水平M型超声测量。无显著节段性室壁运动异常存在时，该腱索水平测量的左心室大小可用于计算左心室收缩功能。
目前常用的计算容积的方法为Teichholz校正公式：
D为左心室内径，V为左心室容积，根据LVDd 、LVDs 分别计算出左心室舒张末容积（LVEDV）和收缩末期容积（LVESV）。因此，每搏出量（SV）= LVEDV－LVESV，心排血量（CO）= SV×HR。左心室短轴缩短率（fractional shortening，FS）和射血分数（LVEF）计算为：
图4-5 左心室大小的M型测量
通常取左心室短轴腱索水平，于舒张末期（心电图R波）和收缩末期（心电图T波终止处）测量左心室舒张末期内径、收缩末期内径、室间隔（IVS）和左心室后壁（LVPW）舒张末期厚度。
FS正常范围为25%～45%（95%可信度）；LVEF的正常值为59%±6%。LVEF小于50%通常可认为存在左心室收缩功能异常。
2.左心室质量和左心室室壁张力的测定 根据Penn公式可较为可靠地估测左心室质量（LVM），该公式估测的LVM与体表面积有关，男性和女性的正常值分别为（93±22）g/m2，（76±18）g/m2。
LVM=1.04［（LVDd+IVS+LVPW）3-（LVDs）3］-13.6
左心室室壁张力可经M型超声资料结合左心室压计算，临床上通常简便计算相对室壁厚度（RWT）来估算室壁张力，该指标有助于评价左心室肥厚。左心室相对室壁厚度男性和女性的正常值分别为0.34±0.07，0.35±0.08。
3.其他测定左心室收缩功能的M型指标 ①射血前期（PEP）和射血期（LVET）比值（图4-6）。在前、后负荷无改变时，PEP延长表示心肌收缩力减弱，PEP/LVET不受心率影响，PEP/LVET正常值为0.29±0.06，数值增大表示收缩功能减退。②EPSS（E-point septal separation），即二尖瓣前叶E点和室间隔的分隔间距，正常值为0～5mm。③主动脉根部前后运动幅度以及主动脉瓣的开放幅度等（图4-7）。
图4-6 M型超声心动图测量左心室射血前期（PEP）和射血期（ET）
通常取主动脉瓣水平M型曲线，PEP为心电图R波起点至主动脉瓣叶开放的时间，ET即为主动脉瓣叶开放至主动脉瓣叶关闭的时间。
图4-7 陈旧性心肌梗死患者的主动脉瓣根部M型超声心动图
患者，女性，61岁。图示主动脉瓣开放幅度明显减小，提示心排血量低下。
M型超声心动图测定简便可行，多数超声诊断仪输入测量数据可直接计算出LVFS、LVEF、SV、CO等参数。但M型超声缺乏二维或三维切面等空间相关信息为其一主要限制，不适用于室壁瘤以及存在显著节段性运动异常等患者。
（二）二维超声心动图
左心室解剖上为厚壁、子弹形腔室。正常左心室形态匀称，有两个相对相等的短轴和一个心底（二尖瓣瓣环）至心尖的长轴。二维超声心动图可实时观察心腔形态、结构和功能的变化，1989年美国超声心动图学会推荐应用二维超声心动图测量左心室大小和功能。短轴超声切面上左心室表现为近似圆形的结构，前内侧左心室部分为室间隔，由左心室、右心室共同参与，室间隔以外的室壁称为游离壁（free wall）。
1.计算左心室容积的几何模型 扁椭圆体（prolate ellipsoid）是计算左心室容积常用的几何学形态（图4-8），扁椭圆体有一长轴（L）和与长轴正交的两个短轴（D1，D2），扁椭圆体计算容积（V）的公式为：
图4-8 扁椭圆体模式图
扁椭圆体有一长轴（L）和与长轴正交的两个短轴（D1，D2），沿着长轴方向切割扁椭圆体可出现两个正交的平面，沿短轴方向切割可获取第三个平面。
2.左心室容积测定 目前临床常用的扁椭圆体容积计算方法：
（1）面积-长度法（area-length method，图4-9）：应用心尖双平面，A1为心尖四腔心左心室面积，A2为心尖二腔或心尖左心室长轴左心室面积，L为双心尖切面共同长轴的长度（心尖至二尖瓣环水平），左心室容积（V）计算公式如下：
图4-9 面积-长度法计算左心室容积
A1、A2分别为心尖四腔心、心尖二腔心左心室面积；L为双心尖切面共同长轴。
当使用单一切面时，V简化为：
（2） Simpson方法：Simpson方法计算左心室容积的数学基础是，一物体不管形状如何，该物体的容积等于该物体切成多等分切面的容积总和，每一切面可根据椭圆体计算容积，如图4-10所示ai、bi为椭圆体直角相交的直径；L为该物体的长轴的长度，n代表该物体几等分；单一椭圆体的容积由如下公式计算：
左心室容积（V）等于所有单一椭圆体容积的总和：
图4-10 Simpson法计算左心室容积
ai、bi分别为心尖四腔心、二腔心横截面直径；L为双心尖切面共同长轴的长度。
Simpson方法不管心腔几何形状如何均适用，应用该方法测定的左心室容积和左心室造影等测定的结果有良好相关。临床超声通常应用简化Simpson法，取心尖正交两切面（四腔和二腔），沿左心室长轴将左心室分成20等分圆柱体，各圆柱体容积之和即为左心室容积。目前的超声诊断仪多数已内置了面积―长度法和Simpson方法以利于左心室容积的计算，操作时只需于舒张末期和收缩末期描绘双心尖相交切面心内膜（图4-11）。如仅使用单一切面则默认上述公式ai、bi相等也能计算出左心室容积（图4-12）。
除了数学形态几何学假设的局限，二维超声心动图测定左心室容积的准确性取决于心内膜的清晰定位、超声诊断仪设置和检查者的熟练程度。如应用直角相交的心尖四腔心和二腔心切面计算容积时，理论上心尖四腔心和二腔心切面的左心室长轴长度（Lax）应一致，实际操作时Lax的误差不应过大（图4-13）。由于左心室心尖准确定位有一定困难，所以应用二维超声测定左心室容积对操作者操作熟练程度有更高的要求。
图4-11 心尖双平面简化Simpson法测量左心室舒张末期容积和收缩末期容积
取心尖四腔（A，B）和心尖二腔心切面（C，D）两正交切面，于舒张末期（A，C）和收缩末期（B，D）人工描绘心内膜界面，超声诊断仪能自动沿左心室长轴将左心室分为等高的20等分圆柱体，各圆柱体体积之和即为左心室容积。
图4-12 心尖四腔心切面Simpson法测量左心室舒张末期容积和收缩末期容积
取心尖四腔心切面，分别于舒张末期和收缩末期冻结超声图像，人工描绘心内膜边缘测量出左心室舒张末期容积为192.5ml（A），左心室收缩末期容积为140.3ml（B），两者之差为每搏出量（52.2ml）。
图4-13 左心室长轴的超声测量
A为心尖四腔心切面，左心室长轴（Lax）为二尖瓣瓣环的中点至心尖的距离；B为心尖二腔心切面，左心室长轴（Lax）为二尖瓣瓣环的中点至心尖的距离。理论上心尖四腔心切面的左心室长轴应等于心尖二腔心切面的左心室长轴，实际操作时两者间的误差宜小于10%。
3.左心室收缩功能测定 根据二维超声心动图测定左心室舒张末期容积（LVEDV）和收缩末期容积（LVESV），可计算左心室射血分数（LVEF）。二维超声心动图测定的LVEF通常≥55%。静息状态下，LVEF小于50%可认为存在左心室收缩功能减退。收缩功能的损伤，表现为LVEF的降低的同时，也表现为异常增加的LVESV；LVESV也是反映左心室收缩功能的指标之一。根据文献报道，EF测定的差异性为10%，左心室容积测定的检查者自身差异性为5%～10%，检查者之间个体差异性则更高，范围为7%～25%。左心室容积正常值（LVEDV，LVESV）男性通常较女性大，正常参考值为：LVEDV，（70±20）ml/m2；LVESV，（24±10）ml/m2。
对于二维超声图像不佳的患者，左心室容积测量的主要限制是无法清晰定位心内膜。应用自然组织谐波显像技术（native tissue harmonic imaging）可提高心内膜组织界面与心腔边缘的显示（图4-14）。由于心内膜描绘冗长费时，超声声学定量技术（acoustic quantitation，AQ）自动检测心腔室血液和组织界面的边缘（即自动边缘检测，automatic boundary detection，ABD）也有助于实时快速地测定左心室收缩功能（图4-15）。
图4-14 自然组织谐波显像技术描绘心内膜
左图为心尖左心室长轴切面基波显像，右图为自然组织谐波显像。
图4-15 超声声学定量技术测量左心室收缩功能
实际操作时可取心尖四腔或二腔切面等，沿左心室边缘描绘感兴趣区域（ROI）后启动ABD模式，可自动测量左心室舒张末期容积（EDV）、收缩末期容积（ESV）和左心室射血分数（EF）。
（三）多普勒超声心动图
多普勒超声心动图可通过测定左心室每搏出量和心排血量等评价左心室整体收缩功能。结合二维测定计算横截面积（CSA），通过该区域的血流速度时间积分（VTI）乘以CSA即为每搏出量（SV）（图4-16）。该方法不受左心室形态的影响。传统的反映左心室整体收缩功能的参数还有：等容收缩期（ICT）、左心室射血时间（LVET）、射血前期时间（PEP）和PEP/LVET比值（图4-17）等。这里介绍瞬时变化压力（dp/dt）和心肌做功指数（IMP），dp/dt指左室压力最大上升速率，等同于dp/dt max。
图4-16 多普勒超声心动图测定左心室每搏出量
左图为胸骨旁左心室长轴（放大），测定左心室流出道直径为1.8cm；右图为心尖左心室长轴引导应用脉冲多普勒测量左心室流出道血流频谱，沿着频谱轮廓描绘可计算出血流流速积分（20cm），因此左心室每搏出量＝3.14×（0.9）2×20＝50.9（ml）。
图4-17 扩张型心肌病患者的脉冲多普勒左心室流出道血流频谱
图例该患者的左心室PEP=192ms，LVET=246ms；PEP/LVET=0.78，PEP/LVET的正常值为0.29±0.06，该数值明显增高，提示左心室收缩功能减退。
1.dp/dt 等容收缩期内左心室压力变化速率（dp/dt）是反映左心室收缩的指标之一。等容收缩期内左心房压无明显改变，因此等容收缩期内二尖瓣反流频谱二尖瓣反流速度变化能估测左心室压力变化速率。通常在二尖瓣反流频谱上测定速度为1m/s和3m/s两点间的时间间隔（dt）；根据柏努利方程，从1m/s到3m/s的压力变化为32mmHg（4×32－4×12），因此dp/dt（mmHg/s）为：dp/dt=32/dt（图4-18）。
图4-18 dp/dt的测定图解
如图为二尖瓣反流连续多普勒血流频谱，测定时取二尖瓣反流血流频谱上升支1m/s和3m/s两点处的时间间隔，即为dt。该图例dt=70ms，dp/dt=32/0.07=456mmHg/s。
研究证实多普勒测定的dp/dt和心导管测值有良好相关，dp/dt的正常值≥1 200mmHg/s，临界值为1 000～1 200mmHg/s，dp/dt＜1 000mmHg/s提示左心室收缩功能减退。
2.心肌做功指数（index of myocardial performance） Tei等提出了一包括收缩和舒张时间间期而反映左心室整体功能的心肌做功指数（IMP）。左心室收缩功能不全导致等容收缩间期（ICT）延长和射血时间（ET）的缩短；收缩和舒张异常均可引起心肌迟缓异常而延长等容舒张间期（IRT）；IMP即为ICT与IRT之和除以ET。
可简便地从多普勒超声心动图获取测定IMP所需的时间间期（图4-19，图4-20）。IMP的正常值为0.39±0.05，扩张型心肌病IMP显著增加为0.59±0.10。同样也可测定右心室的IMP，研究表明右心室IMP有助于鉴别肺动脉高压和正常者（0.93±0.34 vs 0.28±0.04）。
图4-19 图解测量心肌做功指数
MCO为二尖瓣关闭至二尖瓣开放的时间间期（a），ET为左心室射血时间（b）。ICT（等容收缩时间），IRT（等容舒张时间），LVOT（左心室流出道）。
图4-20 心肌做功指数测定
患者，男性，16岁，临床诊断为限制型心肌病。左图为二尖瓣流入血流频谱，测定二尖瓣关闭至二尖瓣开放的时间间期（a），即血流频谱A峰终止处与下一二尖瓣流入血流频谱E峰起始处的时间间期（405ms）；右图为左心室流出道血流频谱，测定左心室流出道血流频谱起始处至终止处的时间间期（b），b即为射血时间（242ms）。因此IMP=（a-b）/b=0.67，IMP增大提示存在左心室整体收缩功能异常。