24节段斑点追踪技术评价正常胎儿心功能

黄乐文 陆红妤 包凌云 牛琳 黄安茜 韩佳霖

以往评估胎儿心功能的主要方法包括二维、脉冲多普勒和M型超声，但因其主观性或声束角度依赖性受到了一定限制［1-2］。随着超声技术的发展，斑点追踪技术成为定量评价心脏功能和心肌运动的新技术，通过识别感兴趣区内的心肌声学斑点并追踪其运动，来量化心肌的运动和变形，已在成人缺血性心脏病、糖尿病心脏受损等［3-4］的机制探讨及功能评估中发挥重要价值，然而其在胎儿心脏的应用中报道较少。作者应用24节段斑点追踪成像技术获得中晚孕期正常胎儿心室、心肌应变参数，探讨其预测胎儿心功能的临床价值。

1 资料与方法

1.1 临床资料 2019年9月至2020 年1月本院行常规产科超声检查的单胎孕妇117例。年龄18～42（31.9±4.2）岁。纳入标准：①孕20～40周；②能清晰显示胎儿的心尖四腔心切面；③超声检查未发现胎儿先天性心脏病、结构畸形、宫内生长受限等；④胎儿母体血清学筛查低风险；⑤母体无影响胎儿生长的疾病（如糖尿病、高血压、自身免疫性疾病等）。本项目经本院伦理委员会批准。

1.2 方法 （1）仪器：采用Voluson E10超声仪，EM6C、RM6C矩阵容积探头，频率2～6 Hz。DICOM图像帧频等于检查时获取的帧频。胎儿平均心率141次/min（SD 10），平均图像采集帧速率115 Hz（SD 26），每个心动周期平均48帧（SD 11）。（2）图像采集和分析：所有测量及图像采集均是由一位具备20年产科超声检查经验的高年资医师独立完成。常规超声检查：孕妇取仰卧位，依次检查胎儿的头颅、腹部、脊柱等结构，记录下胎儿的生物学参数（包括双顶径、头围、腹围、股骨长和体重），并观察是否存在异常超声表现。再转换为胎儿心脏检查模式，选取胎儿心尖四腔切面，通过调整探头或改变孕妇体位尽可能显示心室的最长径，并使胎儿心尖朝向探头，避免心尖横向或者朝下。调节增益及聚焦，增强血池和心内膜间的边界，使图像最优化，待图像稳定后，采集并存储长达3 s的动态图像到工作站，应用fetalHQ离线软件进行脱机分析。分析步骤如下：①根据M型超声通过二、三尖瓣瓣环的M型曲线，选定胎儿的一个心动周期；②在收缩末期，分别手动选定左、右心室的心尖部心内膜面附着点及房室瓣在室间隔和侧壁上的附着点，通过这三点自动生成感兴趣区（左、右心室的心内膜面），必要时可手动调整使之与心内膜相符。将心内膜等分为49个点，根据这49个点上，将24个节段定义为2个相对的点，1个在侧壁的心内膜上，1个在室间隔侧的心内膜上。并根据心室的不同水平，将24节段分为基底段（第1段～第8段）、中间段（第9段～第16段）及心尖段（第17段～第24段）；③软件自动追踪感兴趣区内的心肌运动，获得左右心室舒张末期的心内膜面。④自动得出左右心室24节段缩短分数（fractional shortening，FS）、整体纵向应变（global longitudinal strain，GLS）及射血分数，并计算出心室不同水平的FS均值（每8节段均值）。

1.3 统计学方法 采用SPSS 20.0统计软件。计量资料以（±s）表示，采用t检验或Kruskal-Wallis检验。相关性分析均采用Pearson相关分析法。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 左右心室相关参数与孕龄和各种胎儿生物学测量指标的相关性分析 左、右心室24节段FS、GLS、射血分数与孕周和各种胎儿生物学测量指标均无相关（P＞0.05）。

2.2 左右心室不同水平FS均值及不同节段FS和GLS的比较 左室不同水平FS均值比较差异有统计学意义，且心尖段＞中间段＞基底段（P＜0.001），右室不同水平FS均值比较差异无统计学意义（P＞0.05），见表1。左、右心室FS在第3至24节段，左室FS大于右室（P＜0.01），见表2。左、右心室GLS比较中，左室GLS为（23.88%±5.35%），右室GLS为（18.53%±5.58%），两者差异有统计学意义（P＜0.001）。

表1 左右心室不同水平FS的比较（±s）

表1 左右心室不同水平FS的比较（±s）

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表2 左、右心室24节段FS的比较（±s）

表2 左、右心室24节段FS的比较（±s）

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2.3 左室24节段FS和GLS与射血分数的相关性分析 左室24节段FS与射血分数均有相关性（P＜0.01），其中，以第5～16段的FS与射血分数相关性最好，左室GLS与射血分数之间存在相关性（P＜0.001）。

3 讨论

胎儿心脏大小、形态和功能评估是先天性心脏病、妊娠期糖尿病、宫内生长受限等疾病研究的重要指标。当母体处于糖尿病或其他疾病状态，胎儿为适应缺氧等不良宫内环境时，其心脏作为关键器官常受到影响。但大多数胎儿心脏早期可发生重塑，其心脏大小或形状可不发生改变，当观察到胎儿心脏扩大、胸腹水等心衰表现时，通常已进入疾病晚期［1］。因而，胎儿亚临床阶段心功能细微变化的早期发现对于复杂妊娠的诊断、治疗及预后尤为重要。

近年来，广泛的超声技术已用于评估胎儿的心脏功能，主要包括二维成像、多普勒超声、M型超声。二维成像主要是观察胎儿心脏的大小和形状，对其解剖结构进行全面评估。多普勒技术可测量E/A值及心肌功能指数评估心室舒张功能及整体心脏功能，并计算心室的每搏量，但因其测量的主观性和角度依赖性受到限制［2］。M型超声主要用于评估心脏的短轴运动，可应用Teicholz公式计算缩短分数和射血分数，但其在胎儿的心脏应用中也存在较多不足。DE VORE等［5］研究指出，心室收缩时并不是垂直于每个腔室的中心，而是沿切线方向发生位移，MATSUURA等［6］也提出左心室收缩时可发生扭转运动（心尖逆时针旋转，基底部顺时针旋转），因而M型超声在舒张末期及收缩末期测得的心内膜节段并不相同。M型超声光标的方向需要与室间隔垂直，其夹角受胎位和主观的影响较大［1］。且M型超声主要局限于对基底段或中间段心肌功能的评估，无法对所有的节段进行评估。而24节段斑点追踪技术通过对特征斑点的逐帧跟踪来量化心肌的运动，其不受胎位和夹角的限制，不仅可以反映心肌在纵向、径向、圆周等多方向上的应变［7］，还可获得心室腔从基底到心尖24节段的应变参数，因而在评估整体和局部的心肌功能上较传统方法更加全面、客观。

本资料结果显示，胎儿左、右心室的FS、GLS及射血分数与孕龄及各项胎儿生物学测量指标无相关性，表明正常胎儿在孕中晚期阶段的心肌应变及射血功能变化不大。通过对心室不同水平FS均值进行比较，左室FS均值心尖段＞中间段＞基底段（P＜0.001），提示左室不同水平的心肌横向应变存在一定规律，且以心尖部最强，这样也可解释左室收缩时更有利于将血液由心尖推向基底部及主动脉。PENG等［8］探讨速度向量成像技术在正常胎儿区域心肌方面的临床价值，得到组织速度从基底到心尖节段逐渐降低（P＜0.01），而各组中所有节段的应变和应变率差异无统计学意义（P＞0.05）。本资料结果显示，左、右心室FS仅在第1、2节段差异无统计学意义，左室在第3至24节段的FS均大于右室（P＜0.05），且左室GLS的也高于右室（P＜0.05）。表明左室作为主要的压力负荷承受脏器，相比于右室，横向及纵向的收缩能力普遍更强，尤其是在下基底段、中间段及心尖段，这与DEVORE等［9］的研究结果基本一致。有研究［10］分析这可能与组成心脏的肌肉纤维方向有关，右室外壁及左室侧壁的心外膜部分主要由横向及纵向肌肉节段组成，而左室侧壁的心内膜部分和室间隔有相反的斜纤维，可导致左心室发生扭转，使得收缩期左室壁和室间隔均向左心腔收缩，而室间隔被固定在左心室，极少或不向右心腔运动，因而导致右室的FS明显小于左室。但这与龙湘党等［11］通过M型超声所获得的结果不同，推测原因可能与所使用的技术不同，样本量不足等有关。

本资料结果显示，FS相比GLS更能反映心功能，且24节段FS与射血分数的相关性比较中，以第5～16段相关性最强。作者推测尽管左室心肌横向收缩中以心尖部最强，但由于心尖部左室的横径较小，基底段及中间段的横径较大，左室血容量主要集中在基底段及中间段，因此射血量主要依靠下基底段、中间段的心肌收缩，提示这些节段的FS对于评估胎儿心功能的价值可能更大。

综上所述，24节段斑点追踪技术可以定量、客观的评估正常胎儿心室的应变特征，左、右心室24节段的FS、GLS可作为检测心室收缩力的指标，且下基底段和中间段的FS在预测心功能上的价值更大，为临床评价胎儿心功能提供了理论依据，也为进一步评估不同疾病状态下胎儿心功能奠定基础，对于早期干预及优生优育具有重要意义。