三维斑点追踪成像评价儿童急性病毒性心肌炎的左心室整体收缩功能

高学伟

孙志丹 SUN Zhidan

病毒性心肌炎（viral myocarditis，VMC）常好发于儿童，是由于多种病毒（以柯萨奇B病毒为著）侵犯心脏使心肌出现炎症的一系列表现，导致患儿心功能发生异常[1]。三维斑点追踪成像（three-dimensional speckle tracking imaging，3D-STI）是指在三维空间内追踪感兴趣区内心肌声学斑点的运动轨迹，从而描绘心肌组织形变程度，获得心脏功能变化的曲线。本研究应用3D-STI检测左心室心肌变化的应变值，旨在发现VMC患儿心肌的变化情况，为临床提供理论依据。

1 资料与方法

1.1 研究对象 收集2015年4月—2016年12月锦州医科大学附属第一医院门诊、病房确诊的VMC患儿38例，其中男20例，女18例；年龄3～15岁，平均（8.6±5.3）岁，VMC的确诊根据1999年小儿病毒性心肌炎诊断标准[2]。所有患儿左心室射血分数（left ventricular ejection fraction，LVEF）≥50%。患儿均进行病原学检测，结果显示柯萨奇病毒抗体阳性率为65.3%，继而进行抗病毒治疗。38例患儿中，出现胸闷、气短、心悸34例，腹痛28例，其他症状15例。心电图检查：ST-T段改变30例，早搏27例，传导阻滞18例，Q-T间期延长10例，其他改变3例。心肌酶谱中的心肌肌钙蛋白I（cardiac troponin I，cTnI）及氨基末端B型钠尿肽原（N-terminal pro-B-type natriuretic peptide，NT-proBNP）均显著增高。排除合并其他器官疾病、先天性心脏病、非病毒性心肌炎、继发性肺疾病及无法配合检查患者。所有参与者均知情同意，本研究经过医院伦理委员会批准。

1.2 仪器与方法 采用GE Vivid E9型超声仪，4V-D探头，频率1.7～4.3 MHz。首先用常规二维超声测量左心室舒张末期内径（left ventricular end-diastolic diameter，LVEDd）、左心室收缩末期内径（left ventricular endsystolic diameter，LVEDs）、左心室舒张末期容积（left ventricular end-diastolic volume，LVEDV）、左心室收缩末期容积（left ventricular end-systolic volume，LVESV）、LVEF；然后切换到4D模式，将帧频调到25帧/s以上，于胸前连接心电图，嘱检查者平稳呼吸，在心腔四腔标准切面上采集4～6个心动周期的全容积三维图像并存储。

1.3 图像分析 由1名副主任医师及1名主治医师采用盲法在仪器上进行操作，首先在仪器“Measure”的菜单上选择“volume”程序中的“4D Auto LVQ”功能键，调节基线与二尖瓣后叶重合。然后自动勾画出所需要的左心室心内、外膜缘，必要时也可手动调节。完成后，用4D Auto LVQ软件计算出左心室整体纵向应变（global longitudinal strain，GLS）、左心室整体径向应变（global radial strain，GRS）、左心室整体圆周应变（global circumferential strain，GCS）及左心室整体面积应变（global area strain，GAS），并获得各峰值应变相应的曲线（图1）。

图1 女，9岁，VMC。17节段牛眼图及应变曲线，治疗后GLS（A）、GRS（B）、GCS（C）、GAS（D）均高于治疗前（箭头）

1.4 重复性检验 随机选取10例VMC患儿治疗前后的图像，由2名医师对各项指标进行测量，5 d后再选取其中1名医师对上述各项指标进行重复测量，信度系数＞0.85为一致性良好。

1.5 统计学方法 采用SPSS 19.0 软件，计量资料以±s表示，若符合方差齐性检验和正态分布，采用Dunnett-t检验，相关性分析采用Spearman秩相关，P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般资料与血生化检测变化 治疗前、后体重指数、收缩压、舒张压比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。治疗后cTnI及NT-proBNP水平均低于治疗前，差异有统计学意义（t=20.32、10.30，P＜0.05）。见表1。

2.2 常规超声测量参数变化 治疗前LVEDd、LVEDs、LVEDV、LVESV、LVEF与治疗后比较，差异均无统计学意义（P＞0.05），见表 2。

2.3 3D-STI技术测量参数变化 治疗后GLS、GRS、GCS、GAS较治疗前显著升高，差异有统计学意义（t=6.89、6.48、9.38、4.30，P＜0.05），见表 3。

2.4 相关性分析 cTnI及NT-proBNP水平与GLS、GRS、GCS及GAS均呈负相关（r=－0.36、－0.34、－0.52、 － 0.44，r= － 0.35、 － 0.39、 － 0.41、 － 0.48，P＜0.05）。cTnI及NT-proBNP水平与LVEF均无直线相关关系（P＞0.05）。

表1 VMC患儿治疗前后一般资料与血生化检测结果比较（±s）

表1 VMC患儿治疗前后一般资料与血生化检测结果比较（±s）

时间 体重指数（kg/m2） 舒张压（mmHg） 收缩压（mmHg） cTnI（ng/ml） NT-proBNP（ng/L）治疗前 18.0±2.0 72.0±6.7 122.0±9.8 0.64±0.87 317.5±58.63治疗后 17.5±1.9 70.0±8.6 118.0±10.0 0.05±0.76 59.42±26.72

表2 VMC患儿治疗前后常规超声测量参数比较（±s）

表2 VMC患儿治疗前后常规超声测量参数比较（±s）

时间 LVEDd（mm） LVEDs（mm） LVEDV（mm） LVESV（mm） LVEF（%）治疗前 46.79±1.80 31.64±0.55 90.30±10.90 31.40±6.50 62.01±3.94治疗后 46.95±2.01 31.90±0.52 91.09±10.10 31.80±5.80 63.26±3.38

表3 VMC患儿治疗前后3D-STI技术测量参数绝对值比较（±s，%）

表3 VMC患儿治疗前后3D-STI技术测量参数绝对值比较（±s，%）

时间 GLS GRS GCS GAS治疗前 18.62±1.73 41.79±2.38 19.52±1.81 31.87±2.56治疗后 22.30±2.23 46.08±3.30 24.60±1.87 35.86±2.98

2.5 重复性检验 测量者对自己的信度系数为0.926～0.972（P＜0.05）， 测 量 者 之 间的 信 度 系 数 为0.875～0.924（P＜0.05）。

3 讨论

VMC早期发病较为隐匿且易被忽视，若不能得到及时治疗则导致病情恶化，因此快速有效的确诊手段对于VMC具有非常重要的临床价值。3D-STI是超声领域中的一项新技术，其在心脏受累早期即能对左心室整体收缩功能进行监测。3D-STI技术是评价心室心肌功能、容积及心肌缺血的一种新手段[3]，目前其在轻型系统性红斑狼疮、甲状腺疾病等所致心肌病变方面均得到应用[4-5]。

本研究应用3D-STI对治疗前后VMC患儿左心室心肌功能的改变进行分析，结果显示，治疗后GLS、GRS、GCS、GAS较治疗前有所改善（P＜0.05），表明3D-STI技术在LVEF正常的情况下即能检测到急性VMC患儿左心室心肌收缩功能的异常变化。Jamal等[6]对常规超声心动图与应变率显像（strain rate imaging，SRI）进行比较，发现左心室心肌运动异常时，SRI在左心室收缩期显示异常心肌变化的参数显著高于常规超声心动图，此结果与本研究使用常规超声心动图及3D-STI技术测量的结果相符合；同时此结论也与庞利等[7]的研究结果一致。VMC的发病主要是由自身的免疫反应、病毒对局部的直接损伤及心肌纤维化等方面所致，但主要以自身的免疫反应为主，炎症细胞不仅能使病毒快速在心肌细胞内进行复制，且产生的自身免疫抗体（以CD4+Th17炎症细胞为主）[8-9]破坏心肌细胞，而病毒局部损伤的内皮细胞更是加快了炎症因子浸润心肌细胞，使心肌细胞出现水肿变性、炎症因子广泛浸润间质、大量纤维素渗出等一系列变化[10-11]，从而导致心肌顺应性受到影响，功能降低。若能早期发现并及时治疗，将会得到很大程度的改善，进而提高治愈率。3D-STI技术以全容积成像作为基础，能快速、准确、自动地将心内膜识别出来并描绘出心腔的立体形态，对于变形的心室结构不受限制，在检测异常心肌变化方面明显优于其他检查方法，其结果的准确率较高且重复性好[12]。

总之，3D-STI技术是近年心血管超声的新手段，不仅能评价VMC患儿治疗前后左心室心肌收缩功能的异常，且能够指导临床在疾病早期进行干预，大大提高了临床医师对患儿治疗前后病情评估的准确性。

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