不同仪器及软件定量分析正常儿童心肌应变差异

程春玥，杨春江，唐 毅，邓 丹，陈镜宇，孙 妮，朱丽容，樊 莉

(重庆医科大学附属儿童医院超声科 儿童发育疾病研究教育部重点实验室 国家儿童健康与疾病临床研究中心 儿童发育重大疾病国家国际科技合作基地 儿科学重庆市重点实验室，重庆 400014)

斑点追踪成像(speckle tracking echocardiography, STE)能无创地对心肌运动进行逐帧动态跟踪，可早期定量评估亚临床心功能变化，常用于临床监测缺血性心脏病、心肌病变、心脏瓣膜病、心脏移植及先天性心脏病矫治手术前后的心肌运动异常等[1-2]，其临床价值已获肯定，但测量存在偏倚、应变数据测量重复性较差等严重限制了其临床应用。本研究比较目前应用较多的GE Vivid E9及 Philips Epiq 5超声及配套软件定量(GE EchoPac v203及Philips QLab v10.8)评估正常儿童左心室整体纵向应变(global longitudinal strain, GLS)的差异，以期为STE在儿科的临床应用与推广奠定基础。

1 资料与方法

1.1 一般资料 招募50名儿童，男29名，女21名，年龄3～12岁，平均(5.9±2.7)岁。纳入标准：常规体检心电图显示正常，常规传统超声心动图显示受检儿童心脏结构及功能无异常且图像清晰，心内膜边界显示清楚。排除标准：①先天性心脏病、川崎病、全身结缔组织疾病或心律不齐等疾病；②肺气干扰或配合欠佳致图像质量差；③试检测中2种软件均未或其一检测任一节段参数失败。本研究获得院伦理委员会批准，检查前受试儿童监护人均签署知情同意书。

1.2 超声检查及图像采集 受试儿童静息5～10 min后，由同名超声科医师依次以GE Vivid E9超声仪、M5S探头(2.0～4.6 MHz)和Philips Epiq 5超声仪、S5-1探头(1～5 MHz)采集图像，见图1。嘱受试儿童左侧卧，同步连接心电图导联，使帧频保持在60～90帧/秒。将探头置于心尖位置，采集至少连续3个心动周期以上心尖两腔、三腔、四腔动态图，每个切面采集3次；若图像质量欠佳，则嘱受试儿童于呼气末屏气，并再次扫查。

图1 采用2种软件追踪同一受试儿童(男，7岁)心肌运动四腔心切面示意图 A.EchoPac软件； B.QLab软件 (AVC：主动脉瓣关闭；BIS：间壁基底段；MIS：间壁中间段；APS；间壁心尖段；BAL：侧壁基底段；MAL：侧壁中间段；APL：侧壁心尖段)

1.3 图像分析 2种超声仪均以DICOM格式输出图像。将图像分别导入仪器配置的GE EchoPac v203及Philips QLab v10.8后期处理软件，由同一名观察者测量并记录左心室18节段长轴纵向应变(longitudinal strain, LS)值，最终取3次心动周期测量平均值作为结果。

1.4 统计学分析 采用SPSS 25.0统计分析软件。计量资料以±s表示，采用配对t检验比较不同仪器和软件GLS测值的差异，P<0.01为差异有统计学意义。计算一致性的上下限及变异系数(coefficient of variation, CV，指成对测量值之间的绝对差与2个测量平均值的百分比)。以组内相关系数(intra-class correlation coefficient, ICC)评估2种软件的测量一致性，ICC≥0.80为一致性极好，0.60≤ICC<0.80一致性好，0.40≤ICC<0.60一致性中等，ICC<0.40一致性差[3]。

2 结果

50名受检儿童中，常规超声心动图显示3例先天性心脏病(2例房间隔缺损，1例室间隔缺损)，4例心律不齐或心率波动过大；13名图像质量欠佳，导致软件追踪失败。最终纳入30名儿童，男18名，女12名，年龄3～10岁，平均(6.0±2.8)岁；STE软件追踪图像成功率为69.77%(30/43)。

EchoPac与QLab所测GLS平均值分别为-21.83±1.80和-26.32±2.16。取每个切面所测6个节段应变的平均值，得到左心室两腔心GLS(GLPSA2C)、三腔心GLS(GLPSLAX)及四腔心GLS(GLPSA4C)。QLab软件各应变指标测值均高于EchoPac(P均<0.01)，其中GLS绝对差异高达4.51%应变单位，见表1。

表1 EchoPac与QLab软件测量左心室GLS值的差异及一致性

3 讨论

如何量化局部心肌功能一直是临床关注重点。作为先进的超声后处理检测方法，STE具有量化局部心肌功能的强大潜力，但对其临床应用价值尚存争议[4]。不同仪器之间，空间和时间分辨率、滤镜设置及其他后处理效果均存在差异，图像特性不尽相同[5-6]；更重要的是不同STE软件采用不同算法以检测变形、标准化数据和显示结果[7-8]，目前仍不清楚上述各项所致应变数据差异的程度[7]。相关专家共识[9]认为，在将STE常规用于临床实践之前，必须对不同厂家的分析软件进行更多比较。由于后处理软件均采用专有算法，无法实现公开比对，本研究通过比较数据结果来间接反映其测量差异。

目前主要针对GLS比较不同仪器及配套软件之间STE测值的差异。TAKIGIKU等[10]发现3种不同超声仪器的GLS值存在显著差异，其GLS测值呈中度相关或无相关。FARSALINOS等[11]证实7种仪器、9种分析软件之间GLS值存在显著差异，虽然不同仪器之间GLS测值具有较高相关性(r均>0.79)，但其绝对差异高达3.7%应变单位；而MANOVEL等[12]采用GE和Toshiba超声仪检测的GLS值并无显著差异。在儿童方面，AMEDRO等[13]发现采用GE与Philips两种超声仪器(分别配置EchoPac v112和QLab v10软件)所测GLS和周向左心室应变的相关性较差(ICC分别为0.34和0.12)。为克服仪器对配套软件的依赖性，YUDA等[14]采用第三方软件分析来自不同仪器的同一受试者图像的应变数据,发现不同超声仪器、相同分析软件所测心肌GLS值的差值最低。有学者[15]提出同一软件版本升级后应变测量值可能发生重大变化。

本研究比较目前临床常用的GE Vivid E9及 Philips Epiq 5超声及配套软件定量(GE EchoPac v203及Philips QLab v10.8)，发现与EchoPac相比，QLab软件获得的GLS测值更高，GLS的绝对差异高达4.51%应变单位，2种软件左心室GLPSA2C、GLPSLAX、GLPSA4C及GLS的ICC均较低，表明2种仪器及配套软件测量数值之间相关性低，与文献[13,16]结果相似，而与FARSALINOS等[11]的结论相反，可能与观察对象不同(成人与儿童)有关。2种仪器测值是否可相互替代取决于测量有无明显偏倚及相关性。本研究2种仪器及配套软件的ICC均小于0.4(一致性差)，提示用于评估儿童心肌GLS时，此2种仪器及配套软件不可互相替代。

另外，图像质量也是影响STE结果准确性的关键因素之一。本研究追踪失败的17名儿童中，13名失败原因在于图像质量差。GAYAT等[17]发现，图像质量上佳时，不同仪器及软件间测值的一致性有所上升。本研究保持探头频率、探查扇区宽度、帧频、焦点位置、后方增益等条件一致，在优化二维图像质量的同时保证了显示左心室室壁全层(尤其内膜面)的完整性，以尽可能规避图像中的内膜散斑追踪失落问题，使图像追踪成功率达到69.77%，虽稍低于部分儿童相关研究[13]，但明显高于成人 (620/1 237，50.12%)[18]，或与儿童胸壁薄、肺气干扰相对更少、声窗较好、内膜显示更清晰，使STE更适用于儿童[19]有关。

观察者间及观察者内差异亦为STE测值出现差异的原因。本研究由同一医师采集图像及分析数据，所用2种软件均采用半自动绘制，确定取样点后，软件自动识别心内膜并进行逐帧追踪，但通常需要手动调整取样框位置及厚度，导致每次测量有所差异。研究[13]发现观察者间三腔心GLS的相对平均误差为5.4%～8.6%，四腔心GLS平均误差为6.2%～11.0%；而观察者内相对平均误差分别为4.9%～7.3%和7.2%～11.3%，低于观察者对于左心室射血分数等其他常规参数的误差。

本研究的主要局限性：①未评价观察者内重测差异及采集图像和软件分析的观察者间差异；②样本量少；③仅针对2种超声仪器及其不同配套软件，未分析其他仪器软件及第三方软件，且受版权限制，未能将以不同仪器采集的图像导入同一软件中进行分析。

综上，STE对于儿童的图像追踪成功率较高， GE Vivid E9和Philips Epiq 5超声仪左心室GLS测值差异主要由仪器及配套软件、图像质量等差异所致。上述因素混杂存在，共同影响STE检测准确性。由同一检查者采用相同超声仪器和软件评估、随访相同受试者可增加STE测值的准确性及可靠性。