時間-空間關聯(lián)成像技術評估圓錐動脈干畸形胎兒心功能

應 倩，武育蓉，陳 筍，孫 錕

(上海交通大學醫(yī)學院附屬新華醫(yī)院小兒心血管科，上海 200092)

圓錐動脈干畸形(conotruncal defect, CTD)是指一組由于圓錐動脈干在胚胎發(fā)育過程中出現(xiàn)異常而導致的先天性心臟畸形，是嬰幼兒最常見的發(fā)紺型先天性心臟病，其所造成的血流動力學變化可導致患兒心功能受損甚至死亡[1-3]。本研究結合傳統(tǒng)胎兒超聲心動圖和時間-空間關聯(lián)成像(spatiotemporal image correlation, STIC)技術對CTD胎兒的心功能進行綜合評估，以加深對CTD的病理生理學的理解，并指導圍產(chǎn)期干預。

1 資料與方法

1.1一般資料 選取2015年3月—2016年10月于本院接受胎兒超聲心動圖檢查的39胎CTD胎兒(CTD組)，孕婦年齡22～37歲，平均(29.4±3.6)歲，孕21～30+6周，平均(24.97±2.43)周；其中法洛四聯(lián)癥16胎、大動脈轉位10胎(完全性大動脈轉位9胎、矯正性大動脈轉位1胎)，右心室雙出口9胎、永存動脈干3胎、肺動脈(pulmonary artery， PA)閉鎖合并右心室雙出口1胎。納入標準：單胎妊娠；孕20～40周；胎兒生長發(fā)育與孕周相符；產(chǎn)前超聲疑診胎兒CTD并經(jīng)產(chǎn)后超聲證實；不合并其他心外畸形及染色體異常；孕婦體健。收集同期與CTD組孕周相匹配、且超聲心動圖檢查胎兒心臟結構正常的39胎正常胎兒為對照組，孕婦年齡20～36歲，平均(29.1±3.7)歲，孕21+3～31+3周，平均(25.05±2.45)周。2組孕婦年齡、孕周差異均無統(tǒng)計學意義(P均>0.05)。本研究通過本院倫理委員會審核通過，所有受檢孕婦均知情同意，并簽署知情同意書。

1.2儀器與方法 采用GE Voluson E8超聲診斷儀，經(jīng)腹三維容積探頭RM6C，頻率4～8 MHz。使用GE 4D View version 10.5軟件進行圖像后處理。

1.2.1二維超聲檢查 采用多切面順序節(jié)段分析法對胎兒進行檢查，分別探查各標準切面及心臟結構，測量胎兒心室橫徑和主動脈(aorta， AO)瓣環(huán)內(nèi)徑、PA瓣環(huán)內(nèi)徑，并計算二者比值(PA/AO)，測量左心室舒張末期內(nèi)徑(left ventricular end diastolic diameter, LVDD)和右心室舒張末期內(nèi)徑(right ventricular end diastolic diameter, RVDD)，并計算二者比值(RVDD/LVDD)；測量左心室收縮末期內(nèi)徑(left ventricular end systolic diameter, LVDS)和右心室收縮末期內(nèi)徑(right ventricular end systolic diameter, RVDS)，計算左心室縮短分數(shù)(left ventricular fractional shortening, LVFS)及右心室縮短分數(shù)(right ventricular fractional shortening, RVFS)。

1.2.2STIC圖像的獲取及分析 以標準四腔心切面為容積獲取的初始切面，調(diào)整取樣框深度、寬度，根據(jù)孕周及胎兒體位設置容積掃描角度為20°～40°，采集時間為10.0～12.5 s，使容積取樣框略大于四腔心切面，獲取容積數(shù)據(jù)。采用STIC-VOCAL后處理模式分別測量左、右心室容積，包括左心室舒張末期容積(left ventricular end-diastolic volume, LVEDV)、右心室舒張末期容積(right ventricular end-diastolic volume, RVEDV)、左心室收縮末期容積(left ventricular end-systolic volume, LVESV)及右心室收縮末期容積(right ventricular end-systolic volume, RVESV)，見圖1；并計算左心室每搏輸出量(left ventricular stroke volume, LVSV)、右心室每搏輸出量(right ventricular stroke volume, RVSV)及左心室射血分數(shù)(left ventricular ejection fraction, LVEF)和右心室射血分數(shù)(right ventricular ejection fraction, RVEF)。

1.3統(tǒng)計學分析 采用SPSS 24.0統(tǒng)計分析軟件，對數(shù)據(jù)進行正態(tài)性檢驗，符合正態(tài)分布的計量資料以±s表示。2組間計量資料比較采用獨立樣本t檢驗，CTD組胎兒左、右心室容積指標比較采用配對t檢驗。P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1二維超聲測量參數(shù)比較 CTD組與對照組間LVDD、LVDS、RVDD和RVDS差異均無統(tǒng)計學意義(P均>0.05)。CTD組RVDD/LVDD高于對照組(P=0.011)。剔除CTD組中的3胎永存動脈干后，2組AO內(nèi)徑差異無統(tǒng)計學意義(P=0.361)，CTD組胎兒PA內(nèi)徑及PA/AO均小于對照組(P均<0.001)，見表1。CTD組LVFS和RVFS均較對照組明顯降低(P均<0.001)，見表2。

表1 CTD組與對照組二維超聲測量參數(shù)比較(±s，n=39)

表1 CTD組與對照組二維超聲測量參數(shù)比較(±s，n=39)

組別LVDD(mm)LVDS(mm)RVDD(mm)RVDS(mm)RVDD/LVDDPA內(nèi)徑(mm)AO內(nèi)徑(mm)PA/AOCTD組9.07±1.326.02±0.869.62±1.506.41±0.971.07±0.143.53±1.085.05±0.970.73±0.30對照組9.41±1.415.91±0.879.52±1.365.97±0.971.01±0.055.22±0.654.86±0.751.07±0.05t值1.104-0.561-0.332-1.982-2.6308.163-0.9206.950P值0.2730.5760.7400.0510.011<0.0010.361<0.001

圖1 應用STIC-VOCAL技術測量心室體積 設定旋轉角為15°，將參考點置于心室內(nèi)，對軟件自動生成的12個層面逐一描繪心內(nèi)膜面，軟件自動計算得出體積

2.2容積指數(shù)比較 CTD組與對照組間LVEDV及LVESV差異均無統(tǒng)計學意義(P均>0.05)，但CTD組LVSV(P=0.017)及LVEF(P<0.001)均較對照組明顯下降；CTD組與對照組RVEDV、RVESV差異均無統(tǒng)計學意義(P均>0.05)，但RVSV(P=0.029)及RVEF(P<0.001)均較對照組明顯下降，見表3。

表2 CTD組與對照組間LVFS及RVFS比較(±s，n=39)

表2 CTD組與對照組間LVFS及RVFS比較(±s，n=39)

組別LVFS(%)RVFS(%)CTD組33.41±3.2833.36±2.64對照組37.08±4.0437.28±3.74t值4.4025.350P值<0.001<0.001

2.3CTD組胎兒左、右心室容積指標比較 CTD組胎兒RVEDV高于LVEDV(t=-2.737，P=0.008)，LVESV與RVESV差異無統(tǒng)計學意義(t=-1.223，P=0.225)，RVSV和RVEF均高于LVSV和LVEF(t=-3.189、-2.570，P=0.002、0.012)，見表4。

3 討論

許多疾病在宮內(nèi)即可引起胎兒心功能改變，如胎兒心臟畸形、心律失常、宮內(nèi)發(fā)育遲緩及雙胎輸血綜合征等[4]。心功能受損可反映疾病的嚴重程度，評估胎兒心功能也可為科學進行圍產(chǎn)期管理提供重要依據(jù)。

目前已有多種指標可用于評估胎兒心功能。收縮功能指標包括動脈血流峰值流速、心室縮短分數(shù)、二尖瓣和三尖瓣環(huán)位移、LVSV和RVSV、心室射血分數(shù)等[2]，舒張功能指標包括房室瓣E峰、A峰峰速、E/A、心室收縮期、舒張早期及舒張晚期的心肌最大運動速度以及左、右心室的心肌運動速度比等[5-6]。此外，Tei指數(shù)可反映心室整體功能。但受胎兒心臟體積小、心率快、胎動等因素影響，運用傳統(tǒng)胎兒超聲心動圖評估胎兒心功能仍較為困難[4]。STIC技術于2003年被首次提出，通過容積探頭采集胎兒心臟三維數(shù)據(jù)后，可獲取心臟在一個心動周期內(nèi)的完整運動信息[7]，通過后處理軟件，允許操作者在3個正交方向上旋轉容量數(shù)據(jù)，從任意角度、任意方位對胎兒心臟結構進行三維動態(tài)觀察、分析和測量等，彌補了二維超聲只能獲取有限切面的不足，使操作者能更有效地認識胎兒心臟的空間立體結構。此外，STIC可利用后處理軟件來計算心室容積，且不依靠幾何形態(tài)學假設，進一步可計算心室每搏輸出量、心輸出量和射血分數(shù)等，評估心功能更加精準。然而，STIC容積數(shù)據(jù)是在二維超聲圖像的基礎上重建而成，故在很大程度上依賴于二維超聲圖像質量。根據(jù)筆者經(jīng)驗，STIC分析適用于圖像質量較好、但因胎兒體位等原因使得采用二維超聲難以獲得相關切面的病例。

表3 CTD組與對照組心室容積指數(shù)比較(±s，n=39)

表3 CTD組與對照組心室容積指數(shù)比較(±s，n=39)

組別LVEDV(ml)LVESV(ml)LVSV (ml)LVEF(%)RVEDV(ml)RVESV(ml)RVSV(ml)RVEF(%)CTD組1.17±0.280.46±0.110.71±0.2060.00±5.311.25±0.320.49±0.130.76±0.2260.15±4.87對照組1.29±0.430.42±0.130.87±0.3566.46±6.481.34±0.420.44±0.150.90±0.3266.82±6.01t值1.466-1.4282.4644.8141.005-1.6902.2305.379P值0.1470.1570.017<0.0010.3180.0950.029<0.001

表4 CTD組胎兒左、右室容積指數(shù)的比較 (±s，n=39)

表4 CTD組胎兒左、右室容積指數(shù)的比較 (±s，n=39)

項目舒張末期容積(ml)收縮末期容積(ml)每搏輸出量(ml)射血分數(shù)(%)左心室1.17±0.280.46±0.110.71±0.2060.00±5.31右心室1.35±0.310.49±0.130.86±0.2263.08±5.26t值-2.737-1.223-3.189-2.570P值0.0080.2250.0020.012

本研究對CTD胎兒進行超聲指標分析和心功能評估，發(fā)現(xiàn)與正常胎兒相比，CTD胎兒PA內(nèi)徑明顯減小，且心功能指標不同程度下降，表明與正常胎兒相比，CTD胎兒的PA發(fā)育明顯滯后。雖然CTD胎兒RVDD/LVDD高于正常胎兒(P=0.011)，但比值仍<1.2，故可認為左、右心室發(fā)育尚平衡。這可能是由于胎兒循環(huán)的特殊性(卵圓孔、動脈導管持續(xù)開放)，并且CTD通常合并大型室間隔缺損，左、右心之間存在血流溝通，可在一定程度上緩解右心室的壓力負荷、保障左心室血液充盈，使得左心室發(fā)育基本正常。本研究中其他收縮功能指標結果均提示CTD組左、右心室收縮功能有不同程度下降，主要表現(xiàn)為心室收縮末期橫徑及容積高，致使縮短分數(shù)、射血分數(shù)及每搏輸出量降低，與對照組相比差異有統(tǒng)計學意義，但仍正常范圍內(nèi)，表明嚴重的CTD可能在宮內(nèi)即已對胎兒心功能造成一定程度的影響。有關CTD胎兒的心功能研究較少，但其在產(chǎn)后對心功能的影響已被證實。Oosterhof等[8]分析42例先天性心臟病患者(32例法洛四聯(lián)癥，10例PA狹窄)的心室功能，結果顯示右心室容量負荷增加可導致LVEF和RVEF均下降。如同時存在右心室壓力負荷增加，則會加劇右心室心功能不全[9]。胎兒循血液環(huán)的特殊性緩解了右心室壓力，故雖存在血流動力學變化以及心功能指標下降，但尚未達到心功能不全的病理狀態(tài)。

此外，本研究比較CTD胎兒左、右心室容積指數(shù)，發(fā)現(xiàn)左心室舒張末期容積、每搏輸出量及射血分數(shù)均低于右心室。當然，右心室在胎兒期本身為優(yōu)勢心室。已有研究[10-13]證實，胎兒期右心室容量大于左心室，但其中右心室搏出量/左心室搏出量為1.0～1.5，且對于該比例隨孕周的變化仍有爭議。然而，LVEF和RVEF在整個孕周應基本保持恒定，且基本一致[14]。本研究中，CTD組與對照組間RVEDV差異無統(tǒng)計學意義，提示CTD胎兒右心室擴張表現(xiàn)不明顯，但CTD組中RVEF明顯高于LVEF，可能體現(xiàn)了右心室心功能增強的代償機制。

本研究的局限性：①CTD組中4胎合并左心發(fā)育不良、2胎合并右心發(fā)育不良，這2種嚴重先天性心臟病畸形可對胎兒心功能造成影響[15-16]，從而影響分析結果；②CTD組樣本量較少，在統(tǒng)計分析時易發(fā)生偏倚；③僅觀察診斷時CTD胎兒心功能的情況，對于遠期心功能改變?nèi)孕枥^續(xù)隨訪觀察。

綜上所述，CTD胎兒PA發(fā)育較差，且CTD可對胎兒心功能造成一定程度影響。臨床應密切觀察、隨訪CTD胎兒心功能情況，為合理的圍產(chǎn)期管理提供依據(jù)。STIC技術可作為傳統(tǒng)超聲心動圖的重要補充而用于評估胎兒心功能。