新生儿超声心动图正常参考值的研究方法

严薇，鲁楠，胡萍，马小静*，谭学瑞

1.武汉科技大学附属武汉亚洲心脏病医院超声科，湖北武汉 430022；2.汕头大学医学院第一附属医院心内科，湖北武汉430022； *通讯作者 马小静 mxj312@foxmail.com

超声心动图是床旁检查新生儿心脏形态的主要方法，可及时诊断先天性心脏病并定量评估其严重程度，但诊断及评估过程有赖于新生儿超声心动图的正常参考值（范围）。自20 世纪90年代开始进行新生儿超声心动图正常参考值的研究，但由于新生儿血液循环方式转变的特殊性、超声心动图检查时的配合度和可操作性以及超声技术的发展问题等，新生儿超声心动图正常参考值的研究尚存在诸多不足，如样本量不足、未校正混杂因素、正常参考值范围的表达不合理等，导致不同研究建立的标准不同，给临床应用带来极大不便。本文拟总结新生儿超声心动图正常参考值研究需关注和解决的重点问题。

1 样本量问题

在一项研究中，纳入样本量是一个非常重要的问题。Cantinotti 等[1]就理论上所需的最少样本量进行严格的数理计算。假设研究参数符合正态分布且标准差是0.5，若95%可信区间的误差取0.1，需要的样本量是100[2-4]。实际上，先留取心脏超声的动态图像，再在脱机的情况下进行相应切面的指标测量，因为存在受试者是否配合、是否所有切面均取图存图及留取图像质量等问题，无法做到从每一位受试者均能获取所要研究的多个指标数值。鉴于这种偏倚的存在，应该在100的基础上扩大样本量。既往研究显示，70%～80%的研究能够获得完整数据，根据最低值70%计算，最少样本量为143 时才能够达到95%可信区间的误差为0.1 的要求[5-6]。

除统计方法的要求外，还要考虑到混杂因素的影响，如性别、年龄（月龄）、种族等。当研究同一种族同一年龄段的男性时，样本量为140；当研究同一种族同一年龄段的男性和女性时，样本量为140×2=280；当研究同一种族12个月龄内的所有婴儿时，样本量为140×2（性别分层）×12（月龄分层）=3360。因此，140 为每个亚组所需样本量，一项研究的总样本量为140×亚组数，即亚组越多所需样本量越大。

已有研究显示，大部分研究均未达到上述样本量的要求[1]，部分研究试图通过系统综述和Meta 分析克服样本量不足的缺陷[7-9]，但是不同文献的研究人群不同、获取超声心动图的方法不同、测量指标的校正方法不同等，导致无法真正解决这个问题。

鉴于此，未来研究可尝试以某一个医院主导多中心研究解决样本量问题，这样可以增加样本量。同时，应制订统一的研究方案，如：选定具有相同条件的研究人群，规定超声心动图获取的切面及测量方法，可测量3 次取平均值以尽可能减小测量误差；条件允许时可在研究前对参与此项目的医师进行统一培训。

2 混杂因素

影响新生儿超声心动图正常参考值的混杂因素主要包括性别、种族、民族、观察者内和观察者间的变异、新生儿、早产儿、肥胖儿、生产方式等。部分研究认为性别明显影响心脏结构大小[10-11]；另一些研究则认为不同性别间心脏结构大小无差异[12-15]；Koestenberger 等[16]的研究表明，新生儿时期的心脏结构大小在男女之间无差异，而青少年时期男性的心脏结构测量值大于女性。但大部分研究未考虑性别这个因素[1,17]。超声检查者间技术水平不同或同一超声检查者不同时间检查的可重复性不同均会影响测量结果，需要加强对儿童超声心动图医师操作技术的培训[18-19]。随着新生儿的生长发育，其生理功能变化较大，影响超声心动图指标的测量。从胎盘循环到新生儿心肺循环的转变包含肺容量、左心负荷和右心负荷的改变；在这个过程中，心率、心输出量、血压等均会发生明显改变[20-22]。目前对新生儿超声心动图正常参考值的研究较少，完全达不到人群均质化[1]。而早产儿、肥胖儿应该纳入正常人群，还是应该作为特殊的群体单独考虑尚无明确结论。在建立儿童超声心动图正常参考值时，标准的超声操作技术和严格的科研方法可以减少但不能完全排除混杂因素的影响[20]。纳入研究对象的种族、民族等受地理位置及人口分布的影响，多数医院纳入的样本量不足，所测量数据也可能会有偏差。

3 正常参考值的标准化校正

新生儿的心脏大小与身体生长发育相关，应该对不同年龄、身高、体重、体表面积（BSA）等体型的新生儿超声心动图测量指标进行正常参考值的标准化校正。在儿童血流动力学研究中，心输出量与心脏结构大小呈线性相关，而BSA 与心输出量呈线性相关，故认为BSA 与心脏结构大小存在线性相关，并常用BSA 校正超声心动图测量指标[23]。2010年，美国儿童超声心动图指南[23]建议选择BSA 作为儿童体型校正指标[24-25]，这一项建议是基于两项研究决定的：一项研究通过对120例3 天～15岁（其中新生儿22例）儿童进行分析，认为BSA 与心脏大小指标的相关性良好[25]；另一项研究认为在评估心脏结构大小时，BSA比年龄、身高和体重的决定作用大[24]，但496例研究对象的年龄为1 天～20岁，研究者未对年龄进行分层，也未考虑到新生儿的特殊性。此外，林洲等[13]研究认为新生儿，尤其是早产儿体重增长明显但BSA 增长不明显，应该采用体重而不是BSA 进行心脏结构指标的标准化校正。还有研究认为，BSA 未考虑人体脂肪和肌肉含量的比例问题，如相同身高的两个人，肥胖者BSA 大于消瘦者，但是肥胖者的心脏不一定大于消瘦者[26-27]；这类似于左心室质量指数，经过多年研究和验证，最终认为应用身高的指数校正左心室质量较为合适[26]。

此外，BSA 的计算公式多种多样[24]，不同公式的计算结果并不一致，尤其是身高、体重较小者，不同BSA计算公式所得结果波动较大；而且有些公式仅针对成年人，并未对儿童/新生儿进行验证。Sluysmans 等[24]对不同计算公式所得BSA值与心脏结构大小指标的相关性进行评估，认为Haycock 公式[28]计算的BSA值与心脏指标的相关性最好。2010年，美国儿童超声心动图指南建议采用Haycock 公式计算BSA值，因为Haycock 等[28]通过81例入选者（包含新生儿、儿童和成人）的资料建立了回归模型，认为无论BSA 在正常范围还是偏小（BSA＜0.2 m2）或偏大（BSA＞2.0 m2），Haycock 公式计算的BSA值与心脏指标的相关性均非常好（r=0.998），且优于其他已有的BSA 计算公式。2014年，意大利学者通过445例0～36个月的健康儿童评估了7种BSA 计算公式所得BSA 结果与心脏结构的相关性，认为7种BSA 计算公式的结果与心脏结构大小相关性的R2值相近，差异无统计学意义，因为Haycock 公式的回归拟合情况和标准化残差的分布稍好一些，故采用Haycock 公式计算BSA值。因此，目前Haycock 公式是国外公认的与心脏结构相关性最好的BSA 计算方法，但其是否也适用于中国人目前尚缺少相关研究证实。

除BSA 外，还有学者对年龄、身高、体重、心率、心输出量、每搏输出量、左心室内径、左心室质量指数等进行研究[1,17]，哪个指标与心脏结构大小的相关性最好，可以用于进行新生儿超声心动图测量指标的标准化校正目前尚存在争议，尤其是对于中国儿童的相关研究较缺乏。

4 正常参考值的表达

参考值的表达方式多种多样[7]，如最高值和最低值、均数和标准差、百分比、Z值等，近年Z值被广泛接受。BSA 相同时，儿童超声心动图测量指标呈正态分布或近似正态分布；但BSA 不同时，则呈现非恒定的方差，即异方差分布[7,17,29]。儿童超声心动图测量指标的异方差性，导致不同BSA 分层条件下，正常参考值的可信区间变化较大，给临床工作带来极大的不便。因此，既往研究采取多种策略解决这种异方差性[24-25,30]，如通过线性回归、指数、对数、平方根等方式转换超声心动图测量指标和（或）BSA，结果显示这些方法有助于超声心动图测量指标和BSA 更趋向于线性相关，但不能完全解决异方差性的问题。近年来，越来越多的研究认为通过转换BSA 联合Z值的方法能够解决异方差性的问题[17]。Z值计算公式为Z=（x-µ）/σ，Z值服从标准正态分布，反映了测量结果偏离正常平均值的程度，是标准差的倍数。Z值为0，表示测量结果等于总体均数；Z值为1或-1，表示测量结果高于或低于总体均数一个标准差；Z值＞-2 并且＜+2 时，代表95%可信区间，超过这个范围，临床上常界定为异常值。

总之，选择正常人群的样本量、控制偏倚问题、科学严谨地进行参数标准化校正及表达是建立新生儿超声心动图正常参考值非常重要的部分，因此需要严格按照以下步骤进行：①明确界定正常人群并根据所选样本的要求纳入足够的样本量；②选择适合整体人群的回归模型（R2越接近1，拟合优度越好）；③检验残差值的分布情况，应该符合正态分布；评估异方差性，如果存在异方差性，应该应用模型进行转换或调整，消除异方差性；④无论应用何种参数检验方法评估正态分布的偏倚情况，均要保证正常参考值范围外的人数比例符合要求。