24節段斑點追蹤技術評價正常胎兒心功能

黃樂文 陸紅妤 包凌云 牛琳 黃安茜 韓佳霖

以往評估胎兒心功能的主要方法包括二維、脈沖多普勒和M型超聲，但因其主觀性或聲束角度依賴性受到了一定限制［1-2］。隨著超聲技術的發展，斑點追蹤技術成為定量評價心臟功能和心肌運動的新技術，通過識別感興趣區內的心肌聲學斑點并追蹤其運動，來量化心肌的運動和變形，已在成人缺血性心臟病、糖尿病心臟受損等［3-4］的機制探討及功能評估中發揮重要價值，然而其在胎兒心臟的應用中報道較少。作者應用24節段斑點追蹤成像技術獲得中晚孕期正常胎兒心室、心肌應變參數，探討其預測胎兒心功能的臨床價值。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 2019年9月至2020 年1月本院行常規產科超聲檢查的單胎孕婦117例。年齡18～42（31.9±4.2）歲。納入標準：①孕20～40周；②能清晰顯示胎兒的心尖四腔心切面；③超聲檢查未發現胎兒先天性心臟病、結構畸形、宮內生長受限等；④胎兒母體血清學篩查低風險；⑤母體無影響胎兒生長的疾病（如糖尿病、高血壓、自身免疫性疾病等）。本項目經本院倫理委員會批準。

1.2 方法 （1）儀器：采用Voluson E10超聲儀，EM6C、RM6C矩陣容積探頭，頻率2～6 Hz。DICOM圖像幀頻等于檢查時獲取的幀頻。胎兒平均心率141次/min（SD 10），平均圖像采集幀速率115 Hz（SD 26），每個心動周期平均48幀（SD 11）。（2）圖像采集和分析：所有測量及圖像采集均是由一位具備20年產科超聲檢查經驗的高年資醫師獨立完成。常規超聲檢查：孕婦取仰臥位，依次檢查胎兒的頭顱、腹部、脊柱等結構，記錄下胎兒的生物學參數（包括雙頂徑、頭圍、腹圍、股骨長和體重），并觀察是否存在異常超聲表現。再轉換為胎兒心臟檢查模式，選取胎兒心尖四腔切面，通過調整探頭或改變孕婦體位盡可能顯示心室的最長徑，并使胎兒心尖朝向探頭，避免心尖橫向或者朝下。調節增益及聚焦，增強血池和心內膜間的邊界，使圖像最優化，待圖像穩定后，采集并存儲長達3 s的動態圖像到工作站，應用fetalHQ離線軟件進行脫機分析。分析步驟如下：①根據M型超聲通過二、三尖瓣瓣環的M型曲線，選定胎兒的一個心動周期；②在收縮末期，分別手動選定左、右心室的心尖部心內膜面附著點及房室瓣在室間隔和側壁上的附著點，通過這三點自動生成感興趣區（左、右心室的心內膜面），必要時可手動調整使之與心內膜相符。將心內膜等分為49個點，根據這49個點上，將24個節段定義為2個相對的點，1個在側壁的心內膜上，1個在室間隔側的心內膜上。并根據心室的不同水平，將24節段分為基底段（第1段～第8段）、中間段（第9段～第16段）及心尖段（第17段～第24段）；③軟件自動追蹤感興趣區內的心肌運動，獲得左右心室舒張末期的心內膜面。④自動得出左右心室24節段縮短分數（fractional shortening，FS）、整體縱向應變（global longitudinal strain，GLS）及射血分數，并計算出心室不同水平的FS均值（每8節段均值）。

1.3 統計學方法 采用SPSS 20.0統計軟件。計量資料以（±s）表示，采用t檢驗或Kruskal-Wallis檢驗。相關性分析均采用Pearson相關分析法。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 左右心室相關參數與孕齡和各種胎兒生物學測量指標的相關性分析 左、右心室24節段FS、GLS、射血分數與孕周和各種胎兒生物學測量指標均無相關（P＞0.05）。

2.2 左右心室不同水平FS均值及不同節段FS和GLS的比較 左室不同水平FS均值比較差異有統計學意義，且心尖段＞中間段＞基底段（P＜0.001），右室不同水平FS均值比較差異無統計學意義（P＞0.05），見表1。左、右心室FS在第3至24節段，左室FS大于右室（P＜0.01），見表2。左、右心室GLS比較中，左室GLS為（23.88%±5.35%），右室GLS為（18.53%±5.58%），兩者差異有統計學意義（P＜0.001）。

表1 左右心室不同水平FS的比較（±s）

表1 左右心室不同水平FS的比較（±s）

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表2 左、右心室24節段FS的比較（±s）

表2 左、右心室24節段FS的比較（±s）

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2.3 左室24節段FS和GLS與射血分數的相關性分析 左室24節段FS與射血分數均有相關性（P＜0.01），其中，以第5～16段的FS與射血分數相關性最好，左室GLS與射血分數之間存在相關性（P＜0.001）。

3 討論

胎兒心臟大小、形態和功能評估是先天性心臟病、妊娠期糖尿病、宮內生長受限等疾病研究的重要指標。當母體處于糖尿病或其他疾病狀態，胎兒為適應缺氧等不良宮內環境時，其心臟作為關鍵器官常受到影響。但大多數胎兒心臟早期可發生重塑，其心臟大小或形狀可不發生改變，當觀察到胎兒心臟擴大、胸腹水等心衰表現時，通常已進入疾病晚期［1］。因而，胎兒亞臨床階段心功能細微變化的早期發現對于復雜妊娠的診斷、治療及預后尤為重要。

近年來，廣泛的超聲技術已用于評估胎兒的心臟功能，主要包括二維成像、多普勒超聲、M型超聲。二維成像主要是觀察胎兒心臟的大小和形狀，對其解剖結構進行全面評估。多普勒技術可測量E/A值及心肌功能指數評估心室舒張功能及整體心臟功能，并計算心室的每搏量，但因其測量的主觀性和角度依賴性受到限制［2］。M型超聲主要用于評估心臟的短軸運動，可應用Teicholz公式計算縮短分數和射血分數，但其在胎兒的心臟應用中也存在較多不足。DE VORE等［5］研究指出，心室收縮時并不是垂直于每個腔室的中心，而是沿切線方向發生位移，MATSUURA等［6］也提出左心室收縮時可發生扭轉運動（心尖逆時針旋轉，基底部順時針旋轉），因而M型超聲在舒張末期及收縮末期測得的心內膜節段并不相同。M型超聲光標的方向需要與室間隔垂直，其夾角受胎位和主觀的影響較大［1］。且M型超聲主要局限于對基底段或中間段心肌功能的評估，無法對所有的節段進行評估。而24節段斑點追蹤技術通過對特征斑點的逐幀跟蹤來量化心肌的運動，其不受胎位和夾角的限制，不僅可以反映心肌在縱向、徑向、圓周等多方向上的應變［7］，還可獲得心室腔從基底到心尖24節段的應變參數，因而在評估整體和局部的心肌功能上較傳統方法更加全面、客觀。

本資料結果顯示，胎兒左、右心室的FS、GLS及射血分數與孕齡及各項胎兒生物學測量指標無相關性，表明正常胎兒在孕中晚期階段的心肌應變及射血功能變化不大。通過對心室不同水平FS均值進行比較，左室FS均值心尖段＞中間段＞基底段（P＜0.001），提示左室不同水平的心肌橫向應變存在一定規律，且以心尖部最強，這樣也可解釋左室收縮時更有利于將血液由心尖推向基底部及主動脈。PENG等［8］探討速度向量成像技術在正常胎兒區域心肌方面的臨床價值，得到組織速度從基底到心尖節段逐漸降低（P＜0.01），而各組中所有節段的應變和應變率差異無統計學意義（P＞0.05）。本資料結果顯示，左、右心室FS僅在第1、2節段差異無統計學意義，左室在第3至24節段的FS均大于右室（P＜0.05），且左室GLS的也高于右室（P＜0.05）。表明左室作為主要的壓力負荷承受臟器，相比于右室，橫向及縱向的收縮能力普遍更強，尤其是在下基底段、中間段及心尖段，這與DEVORE等［9］的研究結果基本一致。有研究［10］分析這可能與組成心臟的肌肉纖維方向有關，右室外壁及左室側壁的心外膜部分主要由橫向及縱向肌肉節段組成，而左室側壁的心內膜部分和室間隔有相反的斜纖維，可導致左心室發生扭轉，使得收縮期左室壁和室間隔均向左心腔收縮，而室間隔被固定在左心室，極少或不向右心腔運動，因而導致右室的FS明顯小于左室。但這與龍湘黨等［11］通過M型超聲所獲得的結果不同，推測原因可能與所使用的技術不同，樣本量不足等有關。

本資料結果顯示，FS相比GLS更能反映心功能，且24節段FS與射血分數的相關性比較中，以第5～16段相關性最強。作者推測盡管左室心肌橫向收縮中以心尖部最強，但由于心尖部左室的橫徑較小，基底段及中間段的橫徑較大，左室血容量主要集中在基底段及中間段，因此射血量主要依靠下基底段、中間段的心肌收縮，提示這些節段的FS對于評估胎兒心功能的價值可能更大。

綜上所述，24節段斑點追蹤技術可以定量、客觀的評估正常胎兒心室的應變特征，左、右心室24節段的FS、GLS可作為檢測心室收縮力的指標，且下基底段和中間段的FS在預測心功能上的價值更大，為臨床評價胎兒心功能提供了理論依據，也為進一步評估不同疾病狀態下胎兒心功能奠定基礎，對于早期干預及優生優育具有重要意義。