斑点追踪成像技术评价正常儿童左心室局部心肌周向功能

姜　岚，王　瑜，谢明星*，朱　梅，贺　林，李玉曼，王　静

（1.昆明医科大学第一附属医院超声科，云南省超声诊断质量控制中心，云南省超声影像研究中心，云南昆明　650032；2.华中科技大学同济医学院附属协和医院超声影像科，湖北武汉　430022）

斑点追踪成像技术评价正常儿童左心室局部心肌周向功能

姜岚1，王瑜2，谢明星2*，朱梅1，贺林2，李玉曼2，王静2

（1.昆明医科大学第一附属医院超声科，云南省超声诊断质量控制中心，云南省超声影像研究中心，云南昆明650032；2.华中科技大学同济医学院附属协和医院超声影像科，湖北武汉430022）

目的探讨正常儿童左心室局部心肌收缩期周向峰值应变（SC）及应变率（SrC）与年龄、心率的关系。方法收集164名正常儿童胸骨旁左心室短轴基底段、中间段及心尖水平二维动态图像，采用GE EchoPAC工作站分析，并获得左心室18节段SC及SrC值，将其与年龄和心率进行回归分析。结果儿童18个节段的周向应变及应变率曲线形态基本一致。基底段、中间段和心尖段的前间隔、后间隔、下壁SC较高，侧壁与后壁较低。基底段、中间段和心尖段不同部位SrC差异有统计学意义（P均＜0.05）。除基底段和中间段的前间隔、前壁、后间隔和心尖段的后间隔以外，其余节段与年龄存在相关性；除前间隔所有节段、前壁中间段及心尖段、后间隔心尖段外，其余节段SC与心率有相关性；而中间段下壁SC与心率和年龄均有相关性（R2=0.169，P=0.032）。基底段和中间段的后壁及下壁、中间段的侧壁、心尖段的前间隔、前壁、侧壁、后壁、下壁和后间隔SrC与年龄无相关性，其余节段与年龄存在相关性。基底段的后壁、心尖段的前壁、侧壁、后壁SrC与心率无相关性，其余节段SrC均与心率有相关性（P均＜0.05）。心尖段的前间隔SrC与心率和年龄均有相关性（R2=0.053，P=0.044）。结论正常儿童局部心肌SC及SrC存在节段间的差异，且与心率和（或）年龄存在相关性。采用斑点追踪成像技术评价儿童左心室局部心肌SC及SrC时需考虑年龄、心率因素。

超声心动描记术；周向应变；应变率；心室功能，左；儿童；年龄；心率

采用斑点追踪成像技术评价正常儿童左心室局部心肌功能，可为使用该技术无创性评估心脏疾病患儿的左心室功能提供参考依据［1］。但目前对正常儿童左心室局部心肌应变及应变率的研究较少。既往本研究组［2-4］对正常儿童左心室局部心肌纵向、径向功能进行评价，发现局部心肌纵向、径向功能有其自身特征，并与年龄、心率有关。本研究旨在采用斑点追踪成像技术评价正常儿童左心室18节段心肌的收缩期环向峰值应变（circumferential systolic peak strain，SC）及收缩期环向峰值应变率（circumferential systolic peak strain rate，SrC）与年龄、心率的关系。

1　资料与方法

1.1一般资料收集2007年10月—2009年3月164名正常儿童，男90名，女74名，年龄0～18岁，平均（9.1±5.7）岁，心率52～160次/分，平均（89.60± 20.72）次/分。纳入标准：无心脏病及家族疾病史；常规经胸超声心动图检查、心电图、体格检查、生化检查无异常。本研究经华中科技大学伦理委员会批准并取得受检者监护人知情同意。

1.2仪器与方法采用GE Vivid 7 Dimension彩色多普勒超声诊断仪，M3S、M7S探头，频率 2.5～6.0 MHz。采集胸骨旁二尖瓣、乳头肌及心尖水平左心室短轴二维动态图像。存储图像稳定清晰的3个心动周期图像，帧频60～100帧/秒，并导入Echo PAC工作站脱机分析。获得左心室18节段心肌周向应变及应变率曲线，测量并记录左心室各节段SC及SrC。

1.3统计学分析采用SPSS 13.0统计分析软件，计量资料以±s表示，多节段间均数比较采用单因素方差分析，左心室各节段测值指标与年龄、心率采用逐步多元线性回归分析。P＜0.05为差异有统计学意义。

2　结果

2.1SC左心室壁各节段的周向应变曲线形态基本一致，为一条零位基线以下的负向峰，在心室收缩期曲线下降远离零位基线，在心室舒张期曲线上升靠近零位基线，曲线顶点即为SC，见图1。

基底段、中间段和心尖段的前间隔、后间隔、下壁SC较高，侧壁与后壁较低。基底段及中间段前壁、侧壁、后壁及下壁SC与前间隔、后间隔SC差异有统计学意义（P＜0.05），中间段侧壁、后壁与下壁SC差异均有统计学意义（P＜0.05）。心尖段各部位SC差异无统计学意义（P＞0.05）。

表1　左心室壁各节段SC及SrC测值比较（±s）

表1　左心室壁各节段SC及SrC测值比较（±s）

注：*：与同一节段前间隔比较，P＜0.05；#：与同一节段后间隔比较，P＜0.05；○：与同一节段前壁比较，P＜0.05；△：与基底段对应节段比较，P＜0.05；&：与中间段对应节段比较，P＜0.05

节段SC　SrC基底段前间隔　-25.51±5.98　-2.02±0.49前壁　-17.71±5.51*#　-1.63±0.47*#侧壁　-13.01±6.06*#　-1.49±0.54＊○后壁　-14.30±6.64*#　-1.61±0.56*下壁　-19.47±6.03*#　-1.91±0.55＊○后间隔　-25.57±4.87　-1.97±0.45中间段前间隔　-23.92±5.66　-1.87±0.48△前壁　-17.79±5.05*#　-1.59±0.42*#侧壁　-11.45±5.08*#△　-1.31±0.50＊○△后壁　-11.13±5.35*#△　-1.28±0.52＊○△下壁　-17.39±5.53*#△　-1.54±0.54*后间隔　-24.21±4.60△　-1.76±0.38△心尖段前间隔　-24.10±8.43　-2.13±0.80前壁　-23.27±8.01△　-1.99±0.71△侧壁　-22.87±7.46△&　-1.86±0.61＊△后壁　-23.46±6.82△&　-1.83±5.59＊△下壁　-24.62±6.31△&　-1.90±0.61＊△后间隔　-24.23±7.16　-1.95±0.74△

心尖段前壁、侧壁、后壁、下壁SC与基底段对应节段差异有统计学意义（P＜0.05）；中间段侧壁、后壁、下壁及后间隔与基底段对应节段SC差异有统计学意义（P＜0.05）；心尖段侧壁、后壁、下壁SC与中间段对应节段差异有统计学意义（P＜0.05）。见表1。

2.2SrC左心室壁各节段的周向应变率曲线形态基本一致，在心室收缩期，呈一个负向峰，其峰值即为SrC。在心室舒张期，可观察到两个正向峰，分别代表舒张早期充盈峰（E'峰）及心房收缩峰（A'峰）。见图2。

基底段前壁、侧壁、后壁、下壁SrC与前间隔SrC差异有统计学意义（P＜0.05），基底段侧壁、下壁及后间隔SrC与前壁SrC差异有统计学意义（P＜0.05）。中间段前壁、侧壁、后壁及下壁SrC与前间隔SrC差异有统计学意义（P＜0.05），中间段侧壁、后壁及后间隔SrC与前壁SrC差异有统计学意义（P＜0.05）。心尖段侧壁、后壁及下壁SrC与前间隔SrC差异有统计学意义（P＜0.05）。

中间段前间隔、侧壁、后壁、下壁及后间隔SrC与基底段对应节段差异有统计学意义（P＜0.05）。心尖段前壁、侧壁、后壁、下壁及后间隔SrC与基底段对应节段差异有统计学意义（P＜0.05）。见表1。

2.3回归分析基底段和中间段的前间隔、前壁、后间隔和心尖段的后间隔SC与年龄无相关性，其余节段与年龄有相关性，其中中间段下壁SC与年龄相关性最高（R2=0.144，P＜0.001）。基底段前间隔和前壁，中间段前间隔，心尖段前间隔、前壁、后间隔SC与心率无相关性，其余节段SC与心率均存在相关性（P均＜0.05）。基底段前间隔和前壁、中间段前间隔、心尖段后间隔SC与心率及年龄无相关性（P＞0.05），下壁中间段与心率和年龄均存在相关性（R2=0.169，P=0.032），其余节段与心率或年龄存在相关性，见表2。

基底段和中间段的后壁及下壁、中间段的侧壁、心尖段的前间隔、前壁、侧壁、后壁、下壁和后间隔SrC与年龄无相关性，其余节段与年龄存在相关性，其中基底段后间隔SrC与年龄相关性最高（R2=0.114，P＜0. 001）。基底段的后壁、心尖段的前壁、侧壁、后壁SrC与心率无相关性，其余节段SrC均与心率有相关性（P均＜0.05）。基底段及心尖段的后壁、心尖段的前壁及侧壁SrC与心率和年龄无相关性（P＞0.05），心尖段的前间隔SrC与心率和年龄均有相关性（R2=0. 053，P=0.044），其余节段SrC与心率或年龄存在相关性，见表3。

表2　正常儿童左心室局部心肌SC与年龄、心率的关系

表3　正常儿童左心室局部心肌SrC与年龄、心率的关系

图1　正常儿童左心室短轴基底段水平周向应变曲线

图2　正常儿童左心室短轴基底段水平周向应变率曲线

3　讨论

本研究发现正常儿童左心室壁18个节段周向应变及应变率曲线形态一致，且与以往的针对正常成年人研究［5］发现的曲线形态一致。本研究还发现正常儿童SC在基底段及中间段室间隔及侧壁最高，后壁及下壁较低，心尖段间SC间差异无统计学意义，与对正常成年人及实验猪的研究［5-6］结果相一致。可能因心脏的收缩活动是一个综合的复杂运动，包括心肌纤维的旋转、扭转、缩短等运动过程，为使心脏的运动在整体上趋于协调，在心动周期的某一特定时刻可能有特定的节段发挥主要或次要的作用［7］。本研究还发现，正常儿童同一室壁不同节段间的SC、SrC比较差异有统计学意义，认为可能与心尖部室壁应力最低，心尖部心肌的形变最大有关［8］。

正常儿童左心室纵向应变及应变率、径向应变率受年龄影响［2-4］，同样本研究也发现左心室部分节段SC、SrC也受年龄影响。可能与出生以后心脏内部细胞成分的发育有关，左心室心肌细胞及非心肌细胞数量不呈比例增加，心肌纤维体积、表面积、长度及心肌细胞间质体积均随年龄增长而增加［9］，并且出生后随年龄增长，心肌纤维内肌球蛋白分子重链（myosin heavy chain，MHC）亚型β-MHC逐渐减少，而α-MHC逐渐增加并逐渐成为唯一的一种，而β-MHC及α-MHC对ATP的需求及反应不同，从而导致心肌收缩力的改变［10］。但不是所有节段均与年龄有关，可能因为心脏活动是一个复杂的协调过程，为维持稳定的心室功能，在心动周期的特定时相，特定心肌节段会发挥主要或次要的作用［7］，而心肌纤维为配合心脏的整体协调运动，可能在生长发育过程中不同节段存在先后顺序。

正常儿童左心室心肌部分节段SC、SrC受心率影响，可能因为随着心率逐渐减慢，当心率发生改变，舒张末期容积发生改变，不同部位局部心肌受前负荷拉长时每一肌小节中粗、细肌丝相互重叠部分的数量也发生改变，即肌球蛋白和肌动蛋白交联数量发生改变，从而使不同节段心肌收缩力量发生改变。

总之，本研究发现正常儿童局部心肌SC、SrC存在节段间的差异，并且受心率及年龄的影响，提示采用斑点追踪成像技术评价儿童左心室局部心肌周向应变及应变率时需考虑年龄、心率因素。今后将进一步扩大样本量对不同年龄段的儿童进行分组，研究局部心肌功能。

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Speckle tracking imaging evaluation of left ventricular regional circumferential strain and strain rate in healthy children

JIANG Lan1，WANG Yu2，XIE Mingxing2*，ZHU Mei1，HE Ling2，LI Yuman2，WANG Jing2
（1.Department of Ultrasound，the First Affiliated Hospital of Kunming Medical University，Ultrasonic Diagnostic Quality Control Center of Yunnan Province，Ultrasonic Image Research Center of Yunnan Province，Kunming 650032，China；2.Department of Ultrasound，Union Hospital，Tongji Medical College，Huazhong University of Science and Technology，Hubei Provincial Key Laboratory of Molecular Imaging，Wuhan 430022，China）

ObjectiveTo evaluate the relationship of circumferential systolic peak strain（SC）and circumferential systolic peak strain rate（SrC）with age and heart rate in healthy children with speckle tracking imaging.MethodsTotally 164 normal children were enrolled.The dynamic 2-dimensional gray images of left ventricular short axis views at the basal level，middle level and apex were obtained.All images were analyzed off-line in GE EchoPAC workstation and SC，SrC of left ventricular 18 segments were acquired，and then regression analysis between SC or SrC and age，heart rate were performed.ResultsThe shape of the SC curves and the SrC curves of the left ventricular regional myocardium were similar.Regional SC in the basal segments，middle segments and apical segments of anterior septum，posterior septum and inferior wall were high，and the lateral wall and posterior wall were low.There were significant differences in SrC in the basal，middle and apical segments（all P＜0.05）.Regional SC correlated with age except the basal and middle segments of anterior septum，anterior wall，posterior septum and apical segment of posterior septum，and correlation was found with heart rate in segments except anterior septum of three segments，the middle and apical segments of anterior wall，and the apical segment of posterior septum；SC in the inferior wall of middle segment was influenced both by age and heart rate（R2=0.169，P=0.032）.Correlation was found with age in segments for regional SrC except basal and middle segments of posterior wall，middle segment of lateral wall，apical segments of anterior septum，anterior wall，lateral wall，inferior and psterior wall（all P＜0.05）.Regional SrC correlated with heart rate except basal segment of posterior wall，apical segments of anterior，lateral and posterior wall.SrC in apical segment of anterior septum was influenced both by age and heart rate （R2=0.053，P=0.044）.ConclusionWhen evaluating the regional SC and SrC in children by speckle tracking echocardiography，age and heart rate effects must be considered.

Echocardiography；Circumferential strain；Strain rate；Ventricular function，left；Child；Age；Heart rate

R322.11；R540.45

A

1672-8475（2016）08-0472-05

10.13929/j.1672-8475.2016.08.005

姜岚（1983—），女，云南昆明人，博士，主治医师。研究方向：儿童心肌力学的研究。E-mail：642593471@qq.com

谢明星，华中科技大学同济医学院附属协和医院超声影像科，430022。E-mail：xiemx64@126.com

2016-03-22

2016-06-03