超声三维斑点追踪技术评估左室型单心室Glenn术后心功能变化

周春霞，陈丽君，张玉奇，鲍圣芳

1.上海交通大学医学院附属上海儿童医学中心心胸外科，上海 200127

2.上海交通大学医学院附属上海儿童医学中心心内科，上海 200127

单心室是一组复杂的紫绀型先天性心脏病，以左室型多见，大多只能通过腔静脉-肺动脉吻合术（Glenn术）进行姑息治疗，近期效果好；但单心室患儿手术前、后常合并心功能不全，远期预后较差，影响生活质量［1-2］。单心室几何形态不规则，常规二维超声心功能估测准确性较差，不利于临床评估。超声三维斑点追踪技术（three-dimensional speckle tracking imaging，3DSTI）不依赖心腔的几何形态假设，可准确评估婴幼儿心室收缩功能［3-4］。 目前应用该技术估测单心室功能的研究较少，尤其是对左室型单心室Glenn术后心室功能进行评估的报道在国内鲜见［5-6］。

本研究应用3DSTI观察左室型单心室Glenn手术前、后主心腔收缩功能的变化，并与磁共振估测指标进行对比，旨在评价3DSTI估测左室型单心室心功能的准确性，进而为临床提供敏感、精准的心功能评估指标。

1 资料与方法

1.1 一般资料选择2015年8月至2019年12月于本院心胸外科行Glenn手术的17例左室型单心室患儿为研究对象，排除伴发心律失常或正在口服影响心功能药物的单心室患儿。其中男性8例、女性9例，术前年龄1～14个月、平均（7.167±2.915）个月，术后年龄14～32个月、平均（13.667±4.406）个月。34例儿童为对照组，超声心动图示其心脏结构与左心室射血分数（left ventricle ejection fraction，LVEF）均正常（LVEF＞55%）。其中与病例组术前年龄、性别匹配的17例健康儿童为术前对照组，与术后年龄、性别匹配的17例健康儿童为术后对照组。病例组与对照组儿童身长、体质量差异无统计学意义（表1）。本研究经医院伦理委员会审核批准（SCMCIRB-W2021061），患儿家属知情同意并签署知情同意书。

表1 研究对象一般情况

1.2 检查方法

1.2.1 超声图像采集与分析选用Philips IE33超声心动图仪，X5-1、X7-2探头，检查时患儿左侧卧位或平卧位，不配合者予右美托咪定2 μg/kg滴鼻镇静。连接、同步心电图信号，调节参数使图像尽可能清晰，大于25 帧/s。然后在心尖四腔切面采集全容积图像，导入移动硬盘，供后期数据分析。

将移动硬盘中的全容积图像导入Tomtec 4D LV-Analysis 3工作站。在两腔心、三腔心、四腔心等切面中逐一确认主动脉瓣、心尖及二尖瓣位置，然后点击“追踪”按钮；确认整个心动周期追踪良好后，点击“分析”按钮。软件自动计算出每搏输出量（stroke volume，SV）、心室收缩末期容积（end-systolic volume，ESV）、舒张末期容 积（end-diastolic volume，EDV）、射 血分数（ejection fraction，EF）、整体纵向应变（global longitudinal strain，GLS）、整体环向应变（global circumferential strain，GCS）、平 均 切 向 应 变（average tangential strain，TS）、平均纵向应变（average longitudinal strain，LS）、平均环向应变（average circumferential strain，CS）、平均径向应变（average radial strain，RS）。上述数据均描记3次后，取平均值。软件自动追踪效果不佳时，可予手动调整［7］（图1）。

图1 Tomtec 4D LV-Analysis 3工作站数据分析

1.2.2 心脏磁共振图像采集与分析采用Philips 1.5-T Intera Achieva磁共振仪，应用心电门控回波稳态自由进动（SSFP）电影序列进行图像采集，层厚4～8 mm，逐层0间隔，时间分辨率为每心动周期30帧。应用Philips View Forum 软件进行图像处理和分析。手动追踪心室内膜，软件自动计算出心室的SV、EF、ESV和EDV。

1.3 统计学处理采用SPSS 18.0软件进行统计学分析，计量资料以±s表示，两组间比较采用独立样本t检验。分析应变参数与磁共振所测EF的相关性。应用变异系数（variation coefficient，VS）和组内相关系数（intra-class correlation cofficient， ICC）评估检测方法的可重复性。检验水准（α）为0.05。

2 结 果

2.1 患儿3DSTI参数改变结果（表2）显示：与对照组比较，病例组术前EDV、ESV、SV增大，EF、GLS、GCS、TS、LS、CS、RS降低（P＜0.01）。病例组Glenn术后，EDV、ESV、SV较术前有减小趋势，GCS、CS、RS较术前改善（P＜0.05），EF、GLS、GCS、TS、LS、CS、RS仍差于对照组 （P＜0.05）。

表2 病例组与对照组三维超声参数比较

2.2 3DSTI测量参数的可重复性结果（表3）显示：EDV、ESV、SV、EF、GCS、TS、LS、CS 的观察者内与观察者间测量重复性较好；GLS、RS的观察者内与观察者间其重复性较差。

2.3 3DSTI测量参数与磁共振EF的相关性结果（图2、表4）显示：GCS与磁共振EF的相关性最好（P＜0.001），GLS、TS、CS相关性一般； LS、RS与磁共振EF的相关性较差。

表 3 三维超声的观察者内及观察者间差异

图 2 3DSTI各项参数与磁共振测定EF值的相关性

表4 三维超声参数与磁共振EF相关性

3 讨 论

心导管测量的等容收缩期心室压力上升率峰值［Max(dp/dt)］是估测单心室收缩功能的金标准，但大剂量X射线、有创介入操作皆可能导致医源性损伤。心脏磁共振具有无创、不依赖心腔形态的特点，可以较准确地估测单心室的收缩功能，但深度药物镇静对心功能不全的患儿有一定风险，临床应用受限。二维超声心动图无创、简便，临床应用广泛，不仅可用于诊断，还能用于进行心能功评估，但不适用于几何形态复杂的单心室心功能评估。左心室室壁由三层心肌纤维构成，复杂的纤维排列及运动方向决定了左心室复杂的三维运动方向。3DSTI能较精确地追踪心肌斑点在立体空间内运动的轨迹，克服了二维斑点追踪技术的出平面效应缺点，可用于分析心室机械力学变化，进而较准确地估测心室收缩功能［5，7］。本研究应用3DSTI观察左室型单心室Glenn手术前、后心功能变化，发现左室型单心室GCS与磁共振测定的EF高度相关，表明3DSTI评估左室型单心室患儿心功能较为准确。

左室型单心室患者的主心腔经两组房室瓣接受血流，心室容量增加；由于心尖和心底在胸腔的位置相对固定，心室只能向两侧扩张，短轴长度的增加大于长轴长度的增加，心室从椭圆形变成球形，引起室壁心肌重新排列、心室重构，影响心肌的形变能力；同时心肌长期处于低氧灌注状态，可造成心肌做功低下［8］。本研究中，病例组主心腔EDV、ESV均明显大于对照组，但EF低于对照组，提示单心室患者术前存在心室收缩功能不全。

Glenn术将上腔静脉与肺动脉分支吻合，上腔静脉血液不经过心室直接回流入肺动脉，减轻了心室的容量负荷，使心室的球形变减轻、心肌收缩力增加。本研究发现，Glenn术后，心室应变指标GCS、CS、RS明显改善，证实该手术可以改善单心室患者的心室功能。但由于左室型单心室本身心肌排列异常，长期慢性缺氧可造成心肌纤维化，术后心功能状况需长期随访。本组患儿术后EF及多项应变指标仍低于对照组，提示患儿Glenn术后仍存在心功能不全的问题。

心肌的舒缩运动与心肌纤维的走行分布密切相关，其中环行纤维的力学作用更为重要，而环行纤维与心肌周向运动有关，因此评估心室各节段在周向上的力学行为，有利于更全面地评价心室的收缩功能［9］。本研究中GCS与磁共振测定的EF相关性最好，且观察者内及观察者间重复性好，而RS、GLS的重复性相对较差。因此，本研究认为，GCS是反映左心室收缩功能的最佳应变指标。RS与磁共振EF的相关性及检测重复性差的原因可能为：左心室无心肌纤维呈径向排列，RS仅反映节段心肌壁的厚度变化，不能准确反映心肌节段的心功能变化。观察者内及观察者间GLS差异较大，可能与单心室心脏球形扩张，探头扫查范围有限，部分心尖图像超出探头范围有关。

综上所述，左室型单心室常伴发收缩功能不全，Glenn术可改善单心室收缩功能，但改善程度有限，患儿心功能仍较差。3DSTI可精准评估左室型单心室心功能变化，其中GCS的评估能力最好。此外，由于不同类型单心室患者之间身高、体质量、年龄、性别等难以匹配，本研究未将左室型单心室与右室型、不定型单心室心功能进行比较；本研究为单中心研究，而且由于单心室发病率低，仅入组17例患儿。因此，本研究结论可能存在一定偏倚，有待加大样本量进行验证。

利益冲突：所有作者声明不存在利益冲突。