二维斑点追踪成像在评估新生儿左心室功能中的应用

侯翠，徐秋琴*，李晴晴，胡心璐，王辉，丁粤粤

1.苏州大学附属儿童医院心超室，江苏 苏州 215025；2.苏州大学附属儿童医院心内科，江苏 苏州 215025；*通信作者 徐秋琴xuqiuqin922@163.com

二维斑点追踪成像（two-dimensional speckle tracking imaging，2D-STI）是一种新的评价心肌运动的超声成像方法，在成人中的应用已较为广泛，美国超声心动图学会已建立成人应变的正常参考值，然而在儿童尤其是新生儿中的应用较少。随着早产婴儿存活率的提高，更多的早产儿进入成年，但早产不仅会增加新生儿患病率和死亡率[1]，也会影响整个生命过程，如增加出生后发生心力衰竭的风险[2]、成年后心肺功能减低等[3]。早产发生在心脏仍在发育时，目前其对心肌功能的影响尚未完全明确。本研究应用2D-STI技术测量早产儿与足月儿的左心室心肌收缩期纵向峰值应变（longitudinal peak strain，LPS）及收缩期圆周峰值应变（circumferential peak strain，CPS），比较两者左心室心肌应变的差别，研究早产儿左心室心肌运动特点，为早产儿疾病的早期诊断与治疗提供帮助。

1 资料与方法

1.1 研究对象 回顾性分析2018年2—8月苏州大学附属儿童医院的正常新生儿81例，男43例，女38例，年龄1～26 d，平均（9.0±7.1）d。其中足月儿42例，早产儿39例。纳入标准：①足月儿诊断为生理性黄疸、吸入性肺炎恢复期等；②早产儿检查时急性期并发症已得到控制；③心脏超声检查显示卵圆孔未闭（patent foramen ovale，PFO）和无血流动力学意义的动脉导管未闭（patent ductus arteriosus，PDA），临床无心功能不全表现。排除标准：①新生儿母亲合并妊娠期高血压；②新生儿窒息史、膈疝等。足月儿组生理性黄疸22例，吸入性肺炎恢复期13例，黄疸合并肺炎7例；早产儿组生理性黄疸16例，吸入性肺炎恢复期15例，黄疸合并肺炎8例。足月儿组PFO 35例，PDA 2例，PFO合并PDA 2例；早产儿组PFO 30例，PDA 3例，PFO合并PDA 5例。本研究经本院伦理委员会批准（2022CS204），豁免患儿家属知情同意。

1.2 检查方法 采用Philips EPIC 7C彩色多普勒超声诊断仪，S8-3探头，频率3.0～8.0 MHz，帧频＞60帧/s。在M型超声心动图模式下测定左心室射血分数（left ventricular ejection fraction，LVEF）-M、左心室短轴缩短率（left ventricular fractional shortening，LVFS）-M及左心室舒张末期内径（left ventricular end-diastolic dimension，LVEDD）。普通二维模式于左心室心尖四腔心切面、二腔心切面描记心内膜，采用Simpson法测得LVEF-Simpson。分别采集左心室心尖四腔、三腔、二腔心切面及左心室短轴基底段二尖瓣水平、中段乳头肌水平及心尖水平切面的二维灰阶心动图，每个切面采集3个心动周期储存动态图像。采用组织多普勒成像模式，在心尖四腔心切面的室间隔二尖瓣环处测量两组新生儿的二尖瓣环室间隔侧舒张早、晚期运动速度（early and late diastolic velocity of the septal mitral annulus，E′、A′）及早、晚期运动速度比值（early/late diastolic velocity ratio，E′/A′）[4]。

1.3 图像分析 应用QLAB分析软件中自动心肌运动定量技术进行脱机分析。根据操作步骤，在一帧舒张末期并清晰显示心内膜的图像上描记感兴趣区，调整区域内局部节段，使感兴趣区内外曲线沿心肌内、外膜走行，软件将自动追踪每个心动周期心肌回声斑点并计算各节段峰值应变和整体纵向峰值应变（global longitudinal peak strain，GLPS）及整体圆周方向峰值应变（global circumferential peak strain，GCPS）。记录心尖四腔心、三腔心、二腔心3个切面各节段应变值，包括18节段LPS和四腔心、三腔心、二腔心三切面平均纵向峰值应变（GLPS-a4c、GLPSa3c、GLPS-a2c）及左心室平均整体纵向峰值应变（average global longitudinal peak strain，GLPS-avg）；记录短轴三切面18节段CPS及基底、中段、心尖段三切面平均圆周峰值应变（GCPS-B、GCPS-M、GCPSA）和左心室平均整体圆周峰值应变（average global circumferential peak strain，GCPS-avg）。每个参数测量3次取平均值，见图1。

1.4 统计学方法 采用SPSS 23.0软件。计量资料以±s表示，两组间比较采用独立样本t检验，多组间比较采用单因素方差分析；计数资料以例数表示，组间比较采用χ2检验。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般资料及常规超声心动图参数比较 两组出生孕周与出生体重差异有统计学意义（P＜0.05），性别、年龄、心率、肌酸激酶同工酶、生理性黄疸、吸入性肺炎恢复期患病率及PFO、PDA阳性率差异无统计学意义（P＞0.05）。两组LVEF-M、LVFS-M、LVEF-Simpson、E′、A′、E′/A′差异无统计学意义（P＞0.05），LVEDD差异有统计学意义（P＜0.05），见表1。

表1 早产儿和足月儿一般资料及常规超声心动图参数比较

2.2 早产儿与足月儿LPS比较 两组GLPS-a2c、GLPSavg差异有统计学意义（P＜0.05），下壁基底段及中段LPS差异有统计学意义（P＜0.05）；GLPS-a4c、GLPS-a3c差异无统计学意义（P＞0.05），见表2。

表2 早产儿与足月儿LPS比较（%，±s）

表2 早产儿与足月儿LPS比较（%，±s）

注： GLPS-a4c、GLPS-a3c、GLPS-a2c：四腔心、三腔心、二腔心切面平均纵向峰值应变；GLPS-avg：左心室平均整体纵向峰值应变；LPS：纵向峰值应变

项目早产儿足月儿（n=39）（n=42）t值P值四腔心切面侧壁基底段-14.8±4.8-15.6±5.0-0.71 0.48中段-18.3±5.3-19.0±4.2-0.62 0.54心尖段-24.0±5.6-24.9±4.1-0.82 0.41后间隔基底段-16.5±2.8-17.0±3.3-0.82 0.41中段-20.8±4.3-20.6±3.1-0.25 0.81 0.28心尖段-26.7±4.6-27.7±3.8 1.09二腔心切面前壁基底段 -14.2±4.0 -15.1±3.6 -1.010.31中段 -17.5±3.1 -17.9±3.5 -0.550.59心尖段 -23.0±4.2 -23.3±5.3 -0.260.79下壁基底段 -12.3±4.5 -14.8±3.6 -2.790.01中段 -16.7±4.5 -19.1±4.1 -2.510.01心尖段 -26.4±4.7 -25.3±4.5 1.02 0.31三腔心切面前间隔基底段-13.8±3.6-14.1±3.5-0.31 0.76中段-17.8±4.5-18.9±3.3-1.19 0.24心尖段-25.7±5.4-26.0±5.0-0.27 0.79后壁基底段-12.9±3.9-13.2±4.2-0.34 0.73中段-15.8±4.8-17.0±4.8-1.07 0.29 0.62心尖段-25.8±4.9-25.2±6.0 0.50 GLPS-a4c -18.8±2.1 -19.5±2.3 -1.500.14 0.03 GLPS-a3c -17.8±2.1 -18.4±2.2 -1.300.20 GLPS-a2c -17.7±1.9-18.8±2.4-2.18 GLPS-avg -18.1±1.5-18.9±1.6-2.27 0.03

2.3 早产儿与足月儿CPS比较 GCPS-M、GCPS-A及GCPS-avg差异有统计学意义（P＜0.05），中段侧壁、后壁、下壁及心尖段后壁、前间隔CPS差异有统计学意义（P＜0.05）；GCPS-B差异无统计学意义（P＞0.05），见表3。

表3 早产儿与足月儿CPS比较（%，±s）

表3 早产儿与足月儿CPS比较（%，±s）

注： GCPS-B、GCPS-M、GCPS-A：基底、中段、心尖段切面平均圆周峰值应变；GCPS-avg：左心室平均整体周向峰值应变；CPS：圆周峰值应变

项目早产儿足月儿（n=39）（n=42）t值P值基底段前壁 -20.6±5.1 -21.9±6.3 -1.050.30侧壁 -21.5±6.6 -24.0±6.9 -1.650.10后壁 -19.6±7.1 -20.1±7.4 -0.320.75下壁 -21.8±5.5 -21.8±5.8 -0.060.96前间隔 -26.2±5.4 -30.3±12.5 -1.720.09后间隔 -26.1±4.8 -27.8±4.2 -1.850.07中段前壁 -25.7±4.4 -27.6±5.5 -1.850.10侧壁 -24.8±6.0 -27.9±5.5 -2.390.02后壁 -23.5±6.7 -27.0±5.6 -2.510.01下壁 -25.2±5.7 -28.8±5.3 -2.930.00前间隔 -28.8±4.1 -30.9±5.2 0.60 0.55后间隔 -27.8±4.3 -30.6±4.0 -1.930.06心尖段前壁 -35.5±6.4 -38.7±8.4 -1.920.06侧壁 -34.8±6.6 -38.6±7.3 0.60 0.55后壁 -36.4±7.5 -40.5±7.7 -2.400.02下壁 -36.2±6.5 -39.2±7.6 -1.910.60前间隔 -34.7±5.1 -36.2±6.9 -2.180.03后间隔 -33.2±5.4 -36.0±6.2 -1.100.27 0.06 GCPS-M -25.8±3.7 -28.8±3.5 -3.710.00 GCPS-B -22.4±4.2-24.3±4.4-1.93 0.01 GCPS-avg -27.8±3.4 -30.5±3.5 -3.600.00 GCPS-A -35.0±5.5-38.6±6.1-2.70

2.4 早产儿GLPS、GCPS比较 早产儿GLPS-a4c、GLPS-a2c及GLPS-a3c差异有统计学意义（F=3.20，P=0.044），其中GLPS-a4c最高。早产儿GCPS-B、GCPS-M及GCPS-A差异有统计学意义（F=79.15，P＜0.001），自基底段至心尖段应变值逐渐增高。

2.5 足月儿GLPS、GCPS比较 足月儿GCPS-B、GCPS-M、GCPS-A比较，差异有统计学意义（F=97.95，P＜0.001），自基底段至心尖段应变值逐渐增高。足月儿GLPS-a4c、GLPS-a2c、GLPS-a3c比较，差异无统计学意义（F=2.33，P=0.102）。

3 讨论

新生儿期是胎儿至婴幼儿的过渡阶段，新生儿尤其是早产儿心肺发育尚未完全成熟，出生后随着胎儿循环转变为心肺循环，会发生显著的血流动力学变化。在此适应过程中，心肺功能逐渐成熟完善，而关于早产儿和足月儿心肌各节段的形变和收缩发生的变化，目前文献报道较少。早期对新生儿心脏结构问题做出明确诊断，对心室功能做出及时有效的评估，可以提高新生儿疾病的诊治水平并改善预后。本研究通过2D-STI测定早产儿和足月儿左心室各节段及整体纵向和圆周方向应变值，探讨早产儿和足月儿心肌应变特点，为早期发现左心室功能异常提供帮助。

3.1 两组左心室心肌应变比较 本研究应用2D-STI测量新生儿左心室长轴、心尖四腔、两腔、三腔切面及短轴基底段、中段、心尖段的心肌应变值，发现早产儿的心肌应变值较足月儿低，早产儿GLPS-avg为-18.1%、GCPS-avg为-27.8%，足月儿GLPS-avg为-18.9%、GCPS-avg为-30.5%，两组有显著差异。由于新生儿心肌发育尚未完全成熟，出生后心肌细胞不断发育，心肌细胞蛋白含量增多，心肌细胞中慢骨骼肌肌钙蛋白I转变为心肌肌钙蛋白I，肌球蛋白分子亚型发生改变，心肌细胞对钙离子及ATP敏感性增强，心肌收缩力增强[5]；早产儿心肌功能较足月儿更不成熟，出生后过渡到婴幼儿循环时，心脏负荷条件、心肌功能和心肌组织学结构发生较大变化，由于从胎儿到产后突然和过早的转变，可能会加速心肌细胞的成熟，导致早产儿心肌重构；动物实验显示[6]，早产心肌表现为心肌细胞肥大、胶原沉积明显增加和心肌细胞成熟程度发生改变，这可能是早产儿左心室功能受损的潜在风险[7]。Lewandowski等[8]对102例既往有早产史的成年人进行心血管MRI检查，发现出生时胎龄越小，成年后心室质量越大；因此，在治疗新生早产儿疾病时应考虑此时心肌功能的差异。

3.2 新生儿心肌应变规律 早产儿三切面GLPS有显著差异，其中GLPS-a4c应变值最高。足月儿三切面GLPS无显著差异，推测早产儿心肌较足月儿不成熟，心肌运动尚未完全协调。既往分析新生儿左心室周向应变数据较少，这可能与图像较难获得有关，本研究发现所有新生儿左心室心肌CPS自基底段至心尖段逐渐增高，三节段间有显著差异；且周向应变值较纵向应变值更高，原因可能为心肌结构的各向异性。心肌结构分为3层，中间层心肌环形走行，心内膜下、心外膜下心肌纤维分别呈右手螺旋、左手螺旋斜形走行[9]，故心肌收缩时不仅存在纵向运动，同时存在周向运动及旋转；不同节段心室壁不同厚度处的心肌纤维与左心室中心轴的角度不同；基底段至心尖段，心肌内部各层心肌纤维所占比例不同，心肌厚度及旋转角度不同，因此不同心室节段收缩期峰值应变可存在差异[10]。心肌应变值自基底至心尖逐渐增高的趋势与其他成人与儿童的研究一致[11-12]。

3.3 2D-STI技术的优势 两组间LVEF-M、LVFS-M、LVEF-Simpson、E′、A′、E′/A′无显著差异，表明2DSTI技术能够早期发现早产儿与足月儿间的左心室功能差异，是一种新的可用的技术方法。

2D-STI技术是一种对心肌功能进行二维图像应变分析的超声心动图技术，该技术克服了组织多普勒成像技术的角度依赖性，不受声束方向与室壁运动夹角的干扰，也不被心脏整体活动及毗邻牵拉作用影响，能敏感而准确地辨认心肌节段的异常运动，为心肌功能评价提供了更客观的方法[13-14]。本研究测定了早产与足月新生儿左心室应变的正常参考值范围，为早期发现新生儿左心室功能异常、早预防、早治疗提供更多的理论依据。

3.4 本研究的局限性 ①测得新生儿左心室应变值与既往研究结果不同，Khan等[15]测得足月新生儿GLPS-avg为（-20.4±1.6）%，Nahili等[16]测得足月新生儿GLPS-avg为（-19.9 ±1.2）%；庞虹等[17]测得无呼吸窘迫综合征早产儿GLPS-avg为-17.4%，Cappelleri等[18]测得早产儿生后第一天GLPS-avg 为（-18.2±2.7）%，第二天为（-19.3±3.4）%；Hirose等[11]测得足月儿GCPS-M为-15.3%，GCPS-A为-23.7%，早期早产儿生后第28天GCPS-B为-15.5%、GCPS-A为-24.0%，尚无新生儿GCPS-avg的参考值。以上差异可能是因为本研究样本量较小、不具有代表性，也可能是由于供应商及操作者间的差异所致，目前尚无统一的供应商软件及参考值标准，有研究表明不同供应商及不同操作者间测量的应变参考值不同[19-21]。②未进行重复性试验，对于操作者内及操作者间重复性试验需要进一步研究。③检查时间仅限于新生儿期，未统一到出生后第几天，这也许会造成研究结果的差异。④图像质量影响测量结果，后续还需要进一步提高图像的清晰度，并且进行大样本量研究进一步确认正常参考值范围。⑤仅关注正常新生儿的左心室应变值，未来将研究不同疾病对新生儿左心室功能的影响，以达到早期诊断、早治疗的目标。

新生儿尤其是早产儿心脏发育不完全成熟，2DSTI是一种新的评估左心室收缩功能的方法，可以早期发现早产儿与足月儿左心室功能的差异。