斑点追踪超声心动图技术在新生儿中的应用进展

华璐伊，徐莉莉，张志群

斑点追踪超声心动图技术在新生儿中的应用进展

华璐伊1，徐莉莉2，张志群2

1.浙江中医药大学第四临床医学院，浙江杭州 310053；2.浙江大学医学院附属杭州市第一人民医院儿科，浙江杭州 310006

评价新生儿心功能的传统指标或检查手段对患儿心功能的细微变化或临床前变化的敏感度不高，斑点追踪超声心动图技术可通过检测室壁运动而较好地评价其心肌应变和心室旋转等，为新生儿心功能的评价提供新方法。本文对斑点追踪超声心动图技术在新生儿心功能评价中的应用进展做一综述。

斑点追踪超声心动图；新生儿；心室应变；心室扭转

收缩功能和射血分数是评价左心室（left ventricle，LV）功能的传统方法，二者可用于评估腔体尺寸；但因新生儿图像的再现性与标准化不佳，无法及时发现患儿心脏的显性功能障碍。右心室（right ventricle，RV）功能评价的传统方法因其独特的三维结构而受限。斑点追踪超声心动图（speckle tracking echocardiography，STE）技术衍生的应变测量在刚被引入临床应用时，便很快成为LV功能评价的指标，现已被纳入成人心脏超声心动图的相关建议中[1]。研究表明，STE测量心脏应变较常规超声心动图更敏感，且其不依赖于超声角度，可追踪心脏各方向的运动，评估心脏纵向、径向、周向的应变和应变率（strain rate，SR）[2]。健康新生儿相关参考值的建立将实现相关疾病下心脏应变值变化的临床评估[3]。

1 STE概述

目前，STE多为二维成像技术。散斑图案是超声波束产生的声学反向散射，斑点运动遵循心肌运动，逐帧追踪定义的斑点区域最终覆盖整个心动周期，提取位移（斑点的运动）、速度（斑点运动的速度）、心肌节段应变（斑点之间距离的相对变化）、SR（距离变化发生的速度）、扭转（心脏收缩的扭转运动）和解旋（心脏舒张的解旋运动）等。

心肌应变是指心肌从舒张末期的基线形态到收缩末期的应变形态，表示为相对于基线变化的百分比，包括纵向缩短、周向缩短和径向增厚。LV和RV的应变模式不同，LV射血分数和每搏输出量的主要应变是周向缩短，RV则是纵向缩短。应变受前后负荷影响，SR对负荷的依赖性较低，更能反映收缩性，提供超出常规超声心动图测量值的信息。既往研究证实，心肌应变和SR是定量测量新生儿LV功能的敏感指标[4]。

二维STE是一种已经被充分验证了的，可评估心脏旋转力学的方法。LV扭转可描述LV收缩期的扭转运动，是心尖和心底沿LV长轴对比旋转的净结果，可改善LV射血；LV解旋则促进舒张早期充盈。STE还可测量LV的扭转率和解旋率，为心功能评估提供重要信息，研究表明，其与传统磁共振成像技术测量的扭转结果一致，但前者的操作更简便[5]。

2 STE在评价新生儿心脏功能中的应用

2.1 STE的常用参数

2.1.1 心室旋转力学 研究证实，在成人和儿童中，扭转可作为心功能的评价指标，但临床缺乏关于新生儿的数据[6-7]。在动物模型和成人的研究中，后负荷增加可降低LV扭转和解旋率[8]；在早产儿中也可获得相同的负性影响[9]。Breatnach等[9]研究证实，测量早产儿的LV扭转具有可行性和重现性；且研究发现，早产儿在出生后的第1天，其全身血管阻力的增加对LV扭转和解旋有负性影响。Auriau等[10]研究发现，LV心底部旋转在健康足月儿的早期几乎是不存在的。Castaldi等[11]研究表明，心外膜应变的增加导致早产儿在出生后，其心脏左旋扭转逐渐增加。推测心底部旋转的主要变化发生在出生后几周内，但与出生孕周无关，这可能是对肺阻力下降的适应表现。在新生儿与儿童、成人的对比研究中发现，LV扭转和解旋在新生儿出生后3个月便与儿童和成人大致相仿，表明LV收缩舒张功能在此时才明显改善[12]。

2.1.2 心室应变 应变应来自3种视图，即4腔室（chamber，CH）、3CH和2CH[1,3]。最常用的收缩期应变参数是整体纵向应变（global longitudinal strain，GLS）。多层应变研究显示，应变值从心外膜到心内膜呈梯度变化[13]。然而，对健康新生儿多层GLS的研究尚不多见。Khan等[14]研究发现，健康新生儿4CH和3CH的GLS及漂移补偿无明显差异，GLS从心外膜向心内膜逐渐增加，但心外膜层的重现性较低。因4CH较3CH获得图像更快，在新生儿的应用中十分关键，二者能否在临床中互换使用值得进一步探索。既往研究表明，4CH和3CH的GLS在新生儿有所应用，但与之相关的参考值仍在建立[15-16]。

2.2 STE在新生儿相关疾病中的应用

2.2.1 支气管肺发育不良（broncho-pulmonary dysplasia，BPD） BPD是婴幼儿最常见的慢性肺部疾病，在早产儿中较为多见。目前，最常用的BPD定义由美国国立卫生研究院于2001年和2018年提出，该定义基于不同呼吸支持方式的主观需求识别疾病的严重程度，故此方法有很大的局限性。Levy等[17]研究发现，BPD患儿在32周时RV游离壁纵向应变（free wall longitudinal strain，FWLS）和室间隔（interventricular septum，IVS）GLS显著降低，IVS应变从基底到顶点呈递增梯度，这与无BPD的新生儿正好相反。James等[18]亦研究发现，BPD对RV FWLS有负性影响。综上，与无BPD的新生儿相比，BPD患儿的RV FWLS和IVS GLS显著降低，这为BPD的尽早发现提供重要的临床依据。

2.2.2 肺动脉高压（pulmonary hypertention，PH） 新生儿PH是指肺血管阻力持续增高，最终引起严重低氧血症，常合并BPD，与心肺疾病的发展密切相关。Levy等[17]研究发现，32～36周PH患儿的RV FWLS和IVS GLS持续降低，10%的无BPD新生儿在36周时可检测到PH，这种模式会持续到1岁；患儿第5～7天出现IVS节段纵向应变基底顶点梯度模式，其与晚期PH风险较高相关。Mourani等[19]研究发现，7日龄新生儿IVS变平与晚期PH风险增加相关。尽管BPD和PH的某些机制重叠，但无BPD极度早产儿的肺循环发育损伤可能不足以诊断其为PH，却仍可能导致心肺疾病。这种PH是否单独具有临床意义或可预测BPD婴儿的长期发病率有待于进一步研究。

2.2.3 动脉导管未闭（patent ductus arteriosus，PDA） 新生儿PDA会导致肺循环过度，了解LV各平面前负荷的不同贡献有助于建立PDA靶向治疗管理方法。持续性PDA对新生儿心室应变模式的影响逐步研究中[18]。Levy等[17]研究发现，生后5～7d的血流动力学异常动脉导管未闭（hemodynamic significant patent ductus arteriosus，hsPDA）早产儿，其PDA直径及LV与主动脉根部的比率均高于无hsPDA的早产儿，且其LV GLS和RV FWLS也较高，hsPDA和LV收缩期SR对LV GLS有独立影响。现已证实，hsPDA可显著增加LV前负荷，并导致LV输出量增加[20]。前负荷的增加伴随着应变的增加，但不是LV收缩期SR，这与动物研究结果一致[21]。De Waal等[22]研究也得出相同的结论，且因PDA直径较大患儿的容量负荷更高，其有更高的LV LS和LV收缩期SR。严重PDA患儿的3个平面应变和LV收缩期SR受容量负荷的影响，LS似乎最敏感，因此在解释LV LS时须考虑负荷条件。将应变信息应用于早产儿血液动力学受损的治疗管理具有告知临床决策和确定分流管的血流动力学意义。

2.2.4 生长受限（growth restriction，GR） 新生儿GR常与胎儿GR密切相关。Patey等[23]研究发现，GR新生儿的LV LS、RV LS、LV SR、LV和RV心肌性能指数持续显著增加，LV扭转显著减少，这可能是胎儿期LV残余扩张和LV LS增加所致，可能导致新生儿出生后数小时的舒张功能障碍。多项研究结果与上述研究结果一致[23-26]。此外，GR新生儿围产期变化显示心肌应变的所有指标及LV和RV心肌性能指数较胎儿期均显著改善，这反映了血流动力学负荷的变化[23]。评估心脏的几何形状和功能改变是否持续到婴儿期甚至儿童期对改善GR新生儿的心脏功能具有重要意义，可将胎儿期作为未来干预的潜在窗口。

2.2.5 妊娠期糖尿病 糖尿病妊娠是围产期发病和病死的重要原因，对新生儿分娩前后心脏的形态和功能有重大影响。“Pedersen假说”总结母体糖尿病对胎儿心肌纤维结构的影响，心脏指标发生改变[27]。Patey等[23]研究发现，与正常胎儿和新生儿相比，糖尿病母亲婴儿（infants of diabetic mother，IDM）的心脏指标存在显著差异，提示心肌损伤，而分娩可显著改善部分心脏指标。IDM的LV结构持续改变，心室壁更厚，心室更窄更短，双心室LS显著下降，而纵向纤维对需氧量最敏感，提示心内膜下微血管缺血性变化。另有研究表明，IDM的心脏舒张功能受损，LV扭转增加[2]。小鼠研究也得到相同的研究结果[28]。上述研究表明，IDM出生前后心脏指标的变化、分娩后心室几何形状和功能持续改变可能提示其有患心血管疾病的倾向，STE对后续心血管并发症具有一定的预测价值。然而，目前在IDM的中STE获得的数据是有限的[2,29-30]。

2.2.6 先天性膈疝（congenital diaphragmatic hernia，CDH） CDH新生儿均有不同程度的肺发育不全和PH，这是胎儿先天性膈肌发育不全导致腹腔内容物疝入胸腔所致，CDH新生儿出生后存在不同程度的心功能障碍。Altit等[16]研究发现，CDH新生儿肺动脉压显著升高，双心室GLS显著降低，RV应变异常，与RV侧壁相比，RV IVS应变明显减少。另有研究发现，CDH新生儿存在RV舒张功能障碍，与LV外部压迫或IVS形态异常引起的LV形态异常及临床病程有关[31]。CDH新生儿的应变值提示心室收缩舒张功能受损，但LV射血分数无明显下降，二者的不协调可能是由于应变对LV功能亚临床异常敏感度更高。Altit等[16]研究发现，偏心指数与双心室功能障碍和心输出量密切相关，可作为CDH新生儿预后和随访的重要指标。研究表明，CDH胎儿的左心发育不全程度与新生儿CDH严重程度有关，心功能障碍是CDH不良心肺生理的重要组成部分[32]。改善心功能和降低新生儿肺动脉压双管齐下是有必要的。

2.2.7 左心发育不良综合征（hypoplastic left heart syndrome，HLHS） HLHS新生儿的左心脏结构发育严重不足，出生时存在导管依赖性体循环的单心室生理学。Altit等[33]研究发现，HLHS新生儿心功能异常，双心室GLS和GLSR峰值与舒张早期SR均降低，RV三尖瓣瓣环平面收缩偏移，LV周向应变和SR、径向应变和SR降低，这种异常心肌应变在出生后便可检测到。Michielon等[34]研究发现，Norwood 1期术后1个月LS显著降低，这是早期负荷独立参数和预后不良的强有力预测因素，有助于预测Norwood手术的失败，可将其纳入Norwood术后对RV功能评估的指标。Altit等[33]研究认为，RV功能应变参数是Norwood衰竭的潜在风险因素。研究表明，HLHS新生儿除术前RV应变降低外，在Norwood 1期和2期姑息治疗间歇、2期姑息治疗后和3期姑息（Fontan手术）治疗后RV应变也较低，第一阶段姑息治疗前心脏收缩功能差与长期病死率增加有关[33,35-38]。STE在评估HLHS新生儿心功能上是可行的，但其在评估预测术后死亡或移植的价值还有待于更多病例研究的支持。

2.2.8 心肌应变预测新生婴儿拔管成功 长期插管曾被认为与舒张功能障碍有关，是成人和婴儿拔管失败的危险因素[39-40]。Massolo等[41]在拔管前用STE评估心功能，发现与成功拔管的新生儿相比，需要重新插管的新生儿LV周向应变和RV LS显著降低，心肌应变可能是识别拔管准备的潜在指标。

3 小结与展望

目前，因STE需要特定软件，且易产生固有测量误差，其尚未纳入常规检查中。STE因角度独立性广受欢迎，但目前缺乏新生儿的标准数据，且其对帧频要求较高，限制了其临床应用[20]。STE定量测量LV功能已被证明是可行的。后续需了解心脏指标在指导、管理治疗和预测疾病结局方面的能力。此外，还应进一步探索新的评估方法，以支持其对新生儿心功能的评估。

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（2022–10–10）

（2023–08–29）

R722

A

10.3969/j.issn.1673-9701.2023.29.030

浙江省医药卫生科技计划项目（2023KY164）；杭州市卫生科技计划一般（A类）项目（A20220567）

张志群，电子信箱：zhiqun.zhang@zju.edu.cn