应用速度向量成像技术评价胎儿左室纵向整体和节段功能

田瑞霞，陈训，王璨，裴红，金秀英，崔智慧

由于胎儿心室容积小，室壁运动的固有差异，以及胎位变化等原因，使得胎儿心脏检查及胎儿整体和节段心功能的评价存在一定困难。近年来，随着斑点追踪技术的进一步改进，应用速度向量成像技术(VVI)对成年人室壁进行应变和应变率测定以心脏功能评估已获得满意结果，但在胎儿中采用此项技术测量心肌应变及应变率并对胎儿心脏机械功能进行评估仅见少量报告[1-3]。本研究应用VVI技术测量正常胎儿左心室不同节段心肌纵向整体和节段运动速度﹑应变及应变率，分析其心肌运动的变化规律，旨在探讨VVI技术在定量分析胎儿左心功能方面的临床应用价值。

1 资料与方法

1.1 研究对象 从2010年2月－2012年2月在解放军105医院门诊产科常规检查的孕妇中随机观察53例胎儿，胎龄20～34周，平均26周，均经超声心动图严格筛查，除外先天性心脏异常。

1.2 仪器设备 西门子公司生产的彩色多普勒超声显像仪Sequoia 512，探头频率2.0～4.0MHz及5.0～8.0MHz。设置为胎儿心脏条件，对每个胎儿应用高帧频﹑高分辨率进行测量，采集四腔心切面，进行图像放大，至少记录存储一个完整心动周期DICOM图像，并用磁光盘(MO)拷贝数据。

1.3 VVI分析方法 采用西门子公司提供的VVI分析软件Syngo USWP进行脱机分析，因胎儿无法记录心电图，故采用多普勒或M型超声记录胎儿心率，输入处理单个心动周期的软件，逐帧寻找舒张期和收缩期。用VVI评估心肌应变是一种半自动方法，

需要手动标记心肌边界，经过定义的心脏周期，在舒张期末，根据静止图像的左室心内膜边界，手动绘出心肌边界并进行追踪。由于胎儿在母体中的体位不同，其心脏位置也不同，本研究采用的心内膜逐点勾画顺序为：从二尖瓣前叶瓣环开始，沿室间隔扩展到心尖部，再从侧壁延伸到二尖瓣后瓣瓣环处结束。分别对胎儿左室六节段(室间隔基底段﹑中间段﹑心尖段；左室侧壁基底段﹑中间段﹑心尖段)进行自动计算，主要分析参数为胎儿左室纵向心肌应变﹑应变率和峰值速度，分别得出收缩期应变﹑收缩期及舒张期应变率﹑收缩期及舒张期峰值速度。如果自动追踪的室壁运动轨迹与肉眼观察的不一致，再手动调整感兴趣区直至获得最佳的追踪效果。将所有节段向量数据的平均值作为左室整体收缩期峰值应变﹑整体收缩期及舒张期应变率和整体收缩期及舒张期峰值速度。

1.4 统计学处理 采用SPSS 20.0软件进行数据分析，计量资料结果以±s表示，正常胎儿心脏整体纵向应变﹑应变率﹑峰值速度及各节段测量值比较采用双侧t检验。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

在53例正常胎儿中，除4例因母体肥胖及胎儿运动致图像质量不佳外，对其余49例解剖和心功能正常的胎儿进行了分析研究，由四腔心切面获得较满意的图像，应用VVI技术精确地完成对左室心内膜的追踪，并测量心脏纵向应变﹑应变率和峰值速度，成功率达92.4%。胎儿左室各节段峰值速度﹑应变﹑应变率相应的时间曲线见图1。

图1 胎儿左室基底部﹑中部﹑心尖部速度，应变及应变率相对应的时间曲线Fig. 1 Velocity, strain and strain rate curves of the basal, middle and apical segments of fetus left ventricle

2.1 正常胎儿左室整体和左室各节段心肌应变测量值 左室整体心肌应变为–13.72%±3.99%，与左室各节段比较差异无统计学意义(P＞0.05，表1)。

表1 正常胎儿左室整体和节段应变测值比较(%，n=49)Tab. 1 Global and segmental longitudinal strain of left ventricle in normal fetuses (%, n=49)

2.2 正常胎儿左室整体和左室各节段心肌收缩期及舒张期应变率测量值 左室整体收缩期应变率为–2.59±0.44/s，舒张期应变率为2.43±0.38/s，与各节段的收缩期及舒张期应变率比较差异无统计学意义(P＞0.05，表2)。

2.3 正常胎儿左室整体和各节段收缩期和舒张期峰值速度 各节段收缩期及舒张期峰值速度从室间隔和侧壁基底部到心尖逐渐降低，其中室间隔及侧壁基底段﹑心尖段的收缩期和舒张期峰值速度与左室整体比较差异有统计学意义(P＜0.05，表3)。

表2 正常胎儿左室整体和节段心肌收缩期及舒张期应变率(/s，n=49)Tab. 2 Global and segmental longitudinal strain rate of systolic and diastolic phase of left ventricle in normal fetuses (/s, n=49)

表3 正常胎儿左室收缩期及舒张期整体和节段峰值速度(cm/s，n=49)Tab. 3 Global and segmental longitudinal peak velocity of systolic and diastolic phase of left ventricle in normal fetuses (cm/s, n=49)

3 讨 论

心肌峰值速度﹑应变与应变率是目前评估心脏机械功能的有效指标[4-6]。速度是反映单位时间内移动距离的参数，单位是cm/s。应变是反映心肌形变的参数，用百分率表示，应变值可以为正值或负值，反映心肌节段的延长或缩短程度。应变率是心肌单位时间内发生形变的速度，是心肌收缩能力的反映。应变与应变率反映了心肌在张力作用下发生形变的能力和程度。Watanabe等[7]采用组织多普勒测定心肌应变和应变率，但仅能评价某些较小的心肌节段，对心脏整体功能的评估作用有限。近期有研究应用二维斑点追踪技术评估心肌运动功能，用区域匹配的方法逐帧追踪斑点区域或核心运动(一帧图像内同时显示多个部位)，可以获得局部速度﹑应变和应变率的数据，此外还可计算出即刻速度向量，并将其显示于叠加的动态图像上[6,8-9]，VVI技术就是基于这种方法，直接从原始的二维图像中获取心肌运动信息，定量测定任何方向上的应变和应变率。胎儿心脏检查受到多种因素干扰，如胎儿的运动﹑较快的胎心搏动以及孕妇扫查窗口的限制等，而VVI技术不受超声角度的影响，能全方位计算心肌节段的应变﹑应变率以及峰值速度，可克服心脏邻近器官及呼吸运动造成的干扰，故可用于评估胎儿心脏功能。

本研究在应用VVI技术检测胎儿心脏时发现采集图像非常重要，应采用较高的帧频率以避免心动过速造成的取样不足。为改善图像质量，应将聚焦点置于图像中间，同时调整图像的深度和宽度以尽量减少心肌以外组织产生的干扰。有报告用组织多普勒测量胎儿心肌峰值速度，检测心肌应变成功率为63%[10]，相比之下，应用VVI技术可观察到心肌的所有节段，对胎儿心肌节段应变﹑应变率和峰值速度检查的成功率明显提高，本研究检测53例胎儿心脏，成功率为92.4%，与文献报道相似[11-12]。

本研究结果表明，正常胎儿心脏整体应变与节段应变检测结果相一致，与既往的研究相似[13]。然而，本组资料与以往采用组织多普勒方法检测的结果相比较数值偏低[10]，可能是由于未对房室瓣环进行测量的缘故。本研究中VVI技术所测左心室各节段心肌峰值速度由基底段向心尖段递减，符合心室同步性运动的特点，而各节段心肌的应变﹑应变率差异无统计学意义，说明胎儿心室各节段的形变能力并未发生明显改变。

既往研究表明，胎儿心肌速度随胎龄的增长而增加，但应变与应变率一直保持稳定[11-12]，本研究未进行这方面的评价。本研究结果表明应用VVI技术测量胎儿整体和局部心肌功能是可行的，是一种很有前景的研究胎儿心脏生理学及评价心功能的检查技术。但本研究样本量偏小，且未根据胎龄进行分组，也未与出生后婴儿进行对照，同时胎儿期因体位﹑心脏大小及母体因素对二维图像也有一定影响，故尚需改进后进行进一步研究。

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