胎儿心脏定量技术评估生长受限胎儿心脏

李 慧,温晓辉,唐益馨,李佳佳,吴昀枫,吴作辉*

(1.遵义医科大学附属医院超声科,贵州 遵义 563000;2.遂宁市中心医院超声科,3.重症医学科,四川 遂宁 629000)

胎儿生长受限(fetal growth restriction,FGR)指胎儿受母体、胎盘及其自身等多种因素影响而未达到其预期生长状态[1],为产科常见复杂疾病之一,可诱发胎儿心脏功能障碍、血管重塑和纤维化[2];早发现早干预具有重要临床意义。目前常以多普勒超声、M型超声、三维时间-空间相关成像技术等评估胎儿心功能,结果易受胎儿体位和母体呼吸运动、伪影等因素影响而可重复性和准确性较低。胎儿心脏定量(fetal heart quantification, Fetal HQ)技术可通过二维斑点逐帧追踪心内膜运动轨迹量化心脏大小、形态及功能,克服传统多普勒超声的角度依赖,具有操作简便、测量耗时短(<4 min)、无需离线分析等优点[3]。本研究观察Fetal HQ技术评估生长受限胎儿心脏大小、形态及功能的价值。

1 资料与方法

1.1 研究对象 前瞻性纳入2021年11月—2023年1月遂宁市中心医院经产前超声诊断FGR的60胎单胎胎儿(FGR组),孕妇年龄18～45岁、平均(30.0±5.9)岁,胎龄28～39周、中位胎龄36(34.6,37.0)周,中位体质量指数(body mass index, BMI)为25.63(23.28,27.79)kg/m2;产前超声所见符合以下任意项[4]:①腹围或体质量<相应胎龄第3百分位数,②<32周,脐动脉舒张末期血流消失,③<32周,腹围或体质量<第10百分位数,合并子宫动脉搏动指数(pulsatility index, PI)>第95百分位数或/和脐动脉PI>第95百分位数,④≥32周,腹围或体质量<第10百分位数,合并脑胎盘比(cerebroplacental ratio, CPR,大脑中动脉PI/脐动脉PI)<第5百分位数或/和脐动脉PI>第95百分位数。排除结构畸形及染色体异常或出生后体质量>第10百分位数者。同期纳入60胎健康胎儿作为对照组,孕妇年龄19～42岁、平均(29.0±4.1)岁,胎龄29～40周单胎胎儿、中位胎龄35.2(33.7,37.2)周,孕妇中位BMI 24.97(23.43,27.31)kg/m2;超声评估胎龄与估算胎龄(经颈项透明层筛查时顶臀径确定)相符。排除新生儿出生后体质量<第10百分位数,有吸烟、酗酒等不良生活史,或罹患高血压、糖尿病、免疫系统等可能影响胎儿生长发育疾病的孕妇。本研究经院伦理委员会审核通过(KLLY-2022-064),检查前孕妇均签署知情同意书。记录胎儿出生后体质量、身长、临床诊断及新生儿科住院史等。

1.2 仪器与方法 由1名具有10年以上工作经验的超声科医师采用配备Fetal HQ分析软件的GE Voluson E10彩色多普勒超声仪、C9-2凸阵探头(频率2～9 MHz)完成以下全部工作。首先测量胎儿股骨、双顶径、头围、腹围及脐动脉血流频谱。之后采集Fetal HQ图像,使帧频>80帧/秒以优化图像质量、强化心室腔与心内膜的边界,放大图像,留取2～3 s 动态四腔心图像,以Fetal HQ软件将二、三尖瓣瓣膜关闭前帧图像定义为舒张末期,选取测量舒张末期四腔心长径(the length of four-chamber view, 4CVTL)、宽径(the width of four-chamber view, 4CVTW)点位(图1A);从心尖至右心室外侧画取样线,利用M型超声结合瓣膜开闭状态确定舒张末期及收缩末期时间节点并选取1个心动周期(图1B);确定左、右心室收缩及舒张末期心内膜轮廓曲线(图1C);软件自动计算得出4CVTL、4CVTW、四腔心整体球形指数(global sphericity index, GSI)、四腔心面积(area of four-chamber view, 4CVA)及左、右心室舒张末期面积(left/right ventricular end diastolic area, LV/RV-EDA),以及心脏收缩功能参数包括左、右心室整体纵向应变(left/right ventricular global longitudinal strain, LV/RV-GLS)、面积变化分数(left/right ventricular fractional area change,LV/RV-FAC)、左心室射血分数(left ventricular ejection fraction, LVEF)、每搏输出量(stroke volume, SV)及心输出量(cardiac output, CO)(图1D)。对以上参数均测量2次,计算平均值。2周后随机抽取50胎数据,由该医师对其中25胎进行重复测量,由另1名同等资历医师测量其余25胎,将结果用于重复性检验。

图1 孕36+3周胎儿,FGR A～D. 利用Fetal HQ技术于舒张末期测量胎儿四腔心长径与宽径(A),自心尖至右心室外侧画M型取样线(B),确定左、右心室收缩及舒张末期心内膜轮廓曲线(C),软件自动计算得出心功能各参数(D)

1.3 统计学分析 采用SPSS 18.0统计分析软件。以±s表示符合正态分布的计量资料,以中位数(上下四分位数)表示非正态分布者,分别行独立样本t检验及Wilcoxon秩和检验。采用组内相关系数(intra-class correlation coefficient, ICC)评价观察者内及观察者间测量上述参数的可重复性,ICC<0.40表示可重复性较差,0.40～0.75表示可重复性中等,>0.75表示可重复性良好。以Spearman相关性分析评价超声参数与胎龄的相关性。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 基本资料 FGR组均经出生后/引产后证实诊断。组间孕妇年龄(t=0.83,P=0.409)、胎龄(Z=0.44,P=0.659)及BMI(Z=0.75,P=0.456)差异均无统计学意义。FGR组2胎(2/60,3.33%)胎死宫内;58胎(58/60,96.67%)于孕晚期出生,出生时中位体质量2 200(1 997.5,2 352.5)g、中位身长45(44,47)cm;其中53名新生儿生命体征平稳,5例转入新生儿科接受住院治疗。对照组均足月出生,出生时中位体质量3 350(3 090,3 600)g、中位身长50(49,51)cm。FGR组胎儿出生体质量及身长均小于对照组(Z=9.33、9.16,P均<0.001)。

2.2 心脏参数 观察者内(ICC=0.67～0.99)及观察者间(ICC=0.64～0.96)测量胎儿心脏参数的一致性为中等至良好(P均<0.05)。FGR组4CVTL、4CVTW、4CVA、LV-EDA、SV及CO均小于对照组(P均<0.001),见表1、2。

表1 FGR组与对照组胎儿心脏大小超声参数比较

表2 FGR组与对照组胎儿心脏形态及功能超声参数比较

2.3 相关性分析 FGR组4CVTL、4CVTW、4CVA、LV-EDA、RV-EDA及LV-GLS均与胎龄呈正相关(rs=0.33、0.52、0.58、0.29、0.46、0.30,P均<0.05);LV-FAC及LVEF均与胎龄呈负相关(rs=-0.32、-0.32,P均<0.05);SV、CO、RV-GLS及RV-FAC均与胎龄无明显相关(P均>0.05)。对照组4CVTL、4CVTW、4CVA、LV-EDA、RV-EDA、SV、CO及LV-GLS均与胎龄呈正相关(rs=0.61、0.63、0.70、0.38、0.55、0.30、0.29、0.28,P均<0.05),LVEF、LV-FAC、RV-GLS及RV-FAC均与胎龄无明显相关性(P均>0.05)。

3 讨论

FGR多与胎盘血流灌注不足有关[5],胎盘循环阻力增加导致胎儿长期缺血缺氧,影响心肌细胞代谢和增殖;受其影响,胎儿左心室毛细血管数量减少、长度缩短,而右心室可无明显变化[6]。在一项已被证实可重现人类FGR生物计量和血流动力学的动物实验[7]中,研究者选择性结扎实验兔子宫-胎盘血管,以限制其营养和氧气供给,结果显示胎兔左心室心肌细胞数量减少程度大于右心室。本研究FGR组4CVTL、4CVTW、4CVA及LV-EDA均明显小于对照组,而RV-EDA与对照组差异无统计学意义,表明宫内生长受限主要影响胎儿左心室。左、右心室结构变化不同可能与其负荷和发育差异有关:发育过程中,左、右心室心肌细胞起源于不同胚胎细胞,相关心肌细胞分化亦受到不同调控[8]。

GSI为舒张末期心脏长径与横径之比,反映心脏形态;目前临床已逐步开展胎儿心脏GSI球形指数相关研究[9-10]。RODRGUEZ-LOPEZ等[11]对126胎生长受限及64胎正常胎儿进行超声心动图检查,发现FGR至少存在球形、细长型及肥厚型3种不同心脏重塑表型;其中的肥厚型与较差的围产期和产后结果相关,而球形或细长型预后较好。本研究测量120胎GSI,发现多为细长型,且组间无显著差异。

本研究发现FGR组SV、CO较对照组降低,而组间FAC、GLS及LVEF差异均无统计学意义。CO是评估血流动力学状态和疾病严重程度的重要指标,SV、CO降低提示胎儿心肌收缩力不足,心室收缩功能降低。在缺氧初期,胎儿由静脉导管注入心脏血液供应,收缩功能未见明显异常。随胎盘灌注不足加剧,外周血管阻力增加,持续缺氧可致心肌细胞受损、心肌收缩力下降,使心脏代谢改变、CO减低;为加以补偿,神经系统兴奋释放应激激素,以增加心肌收缩力及频率。因此,进入失代偿期后,LVEF方能真实反映胎儿心功能受损程度;而SV降低发生于心功能受损早期,故为评估胎儿心功能的敏感指标[12]。

胎儿心脏生长发育与胎龄呈线性相关,随胎龄增长,所有心脏内径参数均不断增加,SV、CO亦不断提高,以维持胎儿心血管系统稳定[13]。应变指心肌收缩期与舒张期长度差值与舒张期长度的百分比,反映心肌节段或整体长度变化率,可用于评定心肌收缩能力;左心室应变随胎龄增加而增加。伴随胎龄增长,肺血流量稳步提高,导致左心室前负荷增加;正常心率范围内,心肌可发生代偿性形变,以维持稳定输出量[14]。本研究发现FGR组左心室收缩功能降低致SV、CO减低,二者与胎龄均无明显相关性;对照组LV-FAC与EF相对恒定,亦与胎龄无明显相关性[3,13];FGR组LV-FAC及EF与胎龄呈负相关,即随胎龄增加,LV-FAC和EF进一步降低,证实生长受限胎儿左心室收缩功能受损。

综上所述,Fetal HQ技术可定量评估宫内生长受限胎儿心脏大小、形态及功能;生长受限胎儿心脏较正常偏小,伴左心室收缩功能降低,整体形态改变则不明显。利用Fetal HQ评估生长受限胎儿心脏时,应重点关注4CVTL、4CVTW、4CVA、LV-EDA、SV及CO等指标,以早期识别高危胎儿。但本研究为小样本、单中心观察,存在一定局限性,有待后续进一步完善。