超声心动图新技术评价胎儿心功能研究进展

罗田田综述，董虹美审校

(重庆市妇幼保健院超声科，重庆 401147)

胎儿超声心动图最初用于检测胎儿异常心脏结构。随着超声技术和设备的发展，超声心动图越来越多地应用于评价胎儿心功能，是目前最常见的非侵入性评价胎儿心功能的方法之一。超声心动图可用于筛查高危胎儿，预测部分胎儿疾病(如宫内生长受限、双胎输血综合征和先天性膈疝等)转归，有助于对胎儿宫内异常的早期判断、处理及预后预测。本文就超声心动图新技术评价胎儿心功能的研究进展进行综述。

1 胎儿血液循环特点

胎儿血液循环不同于新生儿及成人，主要表现为[1]：①富氧血来源于胎盘而不是肺；②血液分流为卵圆孔和动脉导管水平的右向左分流。右心室生理需求在产前产后差异较大，在孕中晚期，右心室在心脏输出中所占的比例可达60%。

2 超声心动图评价胎儿心功能的常用方法及指标

常用方法及指标：①二维超声心动图，测量心房、心室内径，通过Simpson法计算心室容积、射血分数(ejection fractions, EF)；②M型超声心动图，记录心室壁活动曲线，测量心室收缩、舒张末期内径及室壁搏幅，通过公式计算EF、每搏输出量(stroke volume, SV)、短轴缩短率(fractional shortening index, FS)、心排出量(cardiac output, CO)、心脏指数(cardiac index, CI)；测量二尖瓣环收缩期位移(mitral annular plane systolic excursion, MAPSE)、三尖瓣环收缩期位移(tricuspid annular plane systolic excursion, TAPSE)，计算二者之间的差值；③频谱多普勒超声心动图，测量主、肺动脉收缩期峰值流速，房室瓣口舒张早期峰值流速E、舒张晚期峰值流速A，计算E/A，观察静脉导管和肺静脉血流频谱，计算Tei指数。

3 超声心动图新技术在评价胎儿心功能中的应用

3.1组织多普勒成像(tissue doppler imaging, TDI) 传统频谱多普勒技术测量的是瓣口血流的各项数据，而TDI因其低速高振幅的特征，可直接观察心肌、瓣环等组织的运动情况，同时评价心脏收缩及舒张功能。利用TDI可测量二尖瓣、三尖瓣及心肌收缩期运动速度S'、舒张早期运动速度E'、舒张晚期运动速度A'，计算E/E'、E'/A'，并观察上述参数随孕周变化情况。唐逵等[2]应用TDI观察宫内发育迟缓(intrauterine growth retardation, IUGR)及正常胎儿心功能，发现IUGR胎儿E′、A′、S′及E′/A′均低于正常胎儿，而E/E′、E/(E′×S′)、Tei指数均高于正常胎儿。冯艳红等[3]应用TDI观察妊娠高血压综合征(pregnancy induced hypertension, PIH)对胎儿心脏功能的影响，发现与正常对照组相同孕周亚组比较，PIH组胎儿左心室、右心室、室间隔E′、A′及E′/A′差异均有统计学意义；孕周≥30周胎儿中，PIH组右心室S′高于对照组，孕周<30周胎儿中，PIH组室间隔、左心室S′低于对照组，提示PIH可致胎儿心脏舒张与收缩功能受损。TDI亦可用于评价心肌整体及节段运动和变形能力，即应变、应变率。目前对于胎儿应变和应变率与孕周的相关性尚存争议[4-5]。

TDI可用于评价房室传导时间，对产前筛查胎儿心律失常有重要意义。郭敏等[6]应用TDI记录正常胎儿心房收缩期(atrial contraction, Aa)起点至心室等容收缩期(isovolumic contraction, IV)起点时间间隔(Aa—IV)及Aa起点至心室收缩射血期(ventricular systole, Sa)起点时间间隔(Aa—Sa)，发现Aa—IV和Aa—Sa与孕周呈正相关，与心率呈负相关，各孕周组Aa—IV和Aa—Sa差异均有统计学意义。Nii等[7]对131胎孕14～42周正常胎儿行TDI及胎儿心电图检查，测量Aa—IV及Aa—Sa，发现Aa—IV与心电图PR间期的相关性高于Aa—Sa。但有学者[8]发现，由于胎儿心率较快，IV与Sa波融合，TDI检查时IV显示率较低，而Aa—Sa更易于测量。李卫东等[9]采用TDI检查心律正常及偶发心律失常胎儿，测量Aa—Sa及心室开始收缩至下一心动周期心房开始收缩的时间间期(Sa—Aa)，发现Aa—Sa、Sa—Aa与心率呈负相关，不同心率胎儿间Aa—Sa差异无统计学意义，而Sa—Aa差异有统计学意义。

Tei指数计算公式为(等容收缩时间+等容舒张时间)/心室射血时间，可综合评价心脏收缩和舒张功能，不受胎儿心率影响。目前临床常用测量Tei指数的方法有频谱多普勒及TDI。Duan等[10]分别采用频谱多普勒和TDI测量正常胎儿右心室Tei指数，发现TDI测量的Tei指数与频谱多普勒测量的Tei指数呈高度相关，但TDI更为简便快捷，一个频谱即可反映心室收缩及舒张功能。Khandoker等[11-12]提出K指数，即(等容收缩时间+等容舒张时间)/心室充盈时间，并以Tei指数和K指数评价不同孕周正常胎儿及先天性心脏病(传导通路异常、结构性心脏病)胎儿的心功能，结果显示Tei指数与孕周无明显相关，传导通路异常胎儿的Tei指数和结构性心脏病胎儿的Tei指数差异无统计学意义；但K指数与孕周呈显著负相关，结构性心脏病胎儿的K指数显著低于正常胎儿，提示K指数可用于评价胎儿心肌功能，有助于鉴别诊断结构性先天性心脏病。目前K指数的临床价值还有待进一步证实。

3.2速度-向量成像技术(velocity vector imaging, VVI) VVI是斑点追踪技术的一种，克服了TDI的角度和帧频依赖性，不受胎儿心率影响，能同时评价心肌整体和节段功能，并提供心肌收缩、扭转及三维定量等重要信息。Younoszai等[13]应用VVI评估正常胎儿心肌功能，测量不同孕周胎儿右心室游离壁、室间隔、左心室游离壁收缩期纵向峰值运动速度(systolic velocity, Vs)、舒张期纵向峰值运动速度(diastolic velocity, Vd)、收缩期应变(Systolic strain, Ss)及收缩期应变率(Systolic strain rate, SRs)，其中成功分析89%的图像，结果显示所有心肌节段Vs、Vd均随孕周延长而增加，Ss、SRs与孕周无明显相关，提示正常妊娠期间心肌运动速度增加是体细胞生长的结果，而非心肌收缩力改变所致。目前对于Ss与孕周的相关性尚存争议。Kim等[14]与Younoszai等[13]关于Vs、Vd、Ss、SRs与孕周相关性的研究结果一致，同时发现右心室整体Vs、Vd及基底段Ss、SRs明显高于左心室；而杨旭等[15]发现心室Vs、Ss与孕周呈正相关，SRs与孕周无明显相关。

Liu等[16]采用VVI测量孕妇甲状腺功能异常胎儿左、右心室Vs、Vd、Ss、SRs和舒张期峰值应变率(diastolic strain rate, SRd)，结果显示孕妇甲状腺功能减退组和甲状腺功能亢进组胎儿Ss、SRs、SRd均低于对照组，而Vs、Vd与对照组差异无统计学意义。龙湘党等[17]采用VVI观察PIH胎儿左、右心室心肌节段功能，根据PIH分类标准分为妊娠高血压组、轻度子痫前期组及重度子痫前期组，发现妊娠期高血压组左、右心室壁Vs、Vd、Ss、SRs和SRd与对照组相应节段心肌差异均无统计学意义；轻度子痫前期组右心室壁Ss、SRs和SRd低于对照组；重度子痫前期组左、右心室壁Ss、SRs和SRd低于对照组、妊娠期高血压组和轻度子痫前期组，右心室壁Vd低于对照组及妊娠期高血压组，提示子痫前期胎儿左、右心室功能均有受损，以右心功能损伤更明显。

3.3空间-时间相关成像技术(spatio-temporal image correlation, STIC) STIC通过探头自动扫查，获取大量连续的二维切面，与时相信息相联合，构成动态三维图像，并非对心室实际形状的简单模仿，可客观显示心室的容积形态，测量结果较为准确、可靠。

目前STIC常用虚拟器官计算机辅助分析技术(virtual organ computer aided analysis, VOCAL)测量胎儿心室容积。高凌云等[18]采用STIC技术分别联合单平面Simpson法、VOCAL技术和超声容积自动测量技术(sonography-based automated volume count, SonoAVC)测量不同孕周正常胎儿左心室容积，计算左心室SV，结果显示每种方法的测量者内、测量者间及3种测量方法每两种之间的可重复性均较高，提示采用STIC技术联合3种方法测量胎儿心室容积的一致性和可靠性均较高，不受测量者经验限制。

有学者[19]分别采用STIC-M模式及M型超声心动图测量正常胎儿TAPSE，发现2种方法测量结果的一致性较好，同时指出STIC-M技术克服了M型超声心动图测量TAPSE时对胎儿体位的依赖性，成功率更高。关于胎儿期心室EF随孕周变化趋势的研究结果目前尚存分歧。多项研究[20-21]显示，正常胎儿左、右心室SV和CO与孕周呈正相关，EF与孕周无明显相关；但也有学者[22]发现孕21～32+6周正常胎儿左、右心室EF与孕周呈负相关。

目前临床关于应用STIC技术观察高危妊娠胎儿心功能的报道较少。Tedesco等[23]应用STIC技术观察妊娠期糖尿病孕妇及IUGR胎儿，计算TAPSE和FS，发现妊娠期糖尿病组胎儿左、右心室FS、TASPE均低于正常对照组，IUGR组胎儿TAPSE低于正常对照组。孙丽娟等[22]采用STIC扫查孕21～32+6周的60胎正常胎儿及12胎单纯性心律失常胎儿，获得心室舒张末期及收缩末期容积，计算左、右心室SV、CO和EF，结果显示单纯性心律失常胎儿左、右心室各项心功能参数与相应孕周正常胎儿心功能参考值相比均大致正常，且均在32+ 6周前恢复正常心律，表明STIC技术可反映心律失常胎儿的心功能，对评价其预后有重要参考价值。

4 局限性与展望

目前超声心动图新技术均存在一定局限性：TDI受超声波声束和胎儿心脏运动影响；VVI技术声像图的获取需在清晰的二维成像基础上，且需存储图像进行脱机分析，无法及时提供相应心功能指标；STIC技术受胎儿体位、羊水等因素影响，对二维图像质量要求高。随着超声技术的不断发展，会有更多更准确的方法用于评价胎儿心功能，为临床评估胎儿宫内发育情况、预测高危胎儿预后提供更详细、准确的信息。