常見先天性心臟缺損平面幾何形態(tài)學(xué)的二維與三維超聲對比研究

任書堂

武紅濤2WU Hongtao

孫佳英1SUN Jiaying

周建華1ZHOU Jianhua李冬蓓1LI Dongbei

黃云洲1HUANG Yunzhou

常見先天性心臟缺損平面幾何形態(tài)學(xué)的二維與三維超聲對比研究

任書堂1REN Shutang

武紅濤2WU Hongtao

孫佳英1SUN Jiaying

周建華1ZHOU Jianhua
李冬蓓1LI Dongbei

黃云洲1HUANG Yunzhou

目的應(yīng)用二維超聲心動圖（2DE）顯示常見先天性心臟間隔缺損的平面圖像并進(jìn)行平面幾何學(xué)測量，評價(jià)2DE顯示缺損平面圖像的可行性及潛在臨床價(jià)值。資料與方法應(yīng)用2DE和RT3DE對包括房間隔缺損、室間隔缺損、完全型心內(nèi)膜墊缺損、主-肺動脈間隔缺損和窗型動脈導(dǎo)管未閉在內(nèi)的經(jīng)手術(shù)證實(shí)的81例先天性心臟病患者進(jìn)行觀察，使用特殊的2DE切面顯示心臟缺損的平面圖像，使用電子游標(biāo)測量缺損長軸徑、短軸徑、面積及偏心比值，并與RT3DE結(jié)果進(jìn)行對比。結(jié)果81例患者中，67例應(yīng)用2DE成功獲得與RT3DE顯像形態(tài)學(xué)相似的理想的缺損平面圖像，房屋間隔缺損在2DE缺損平面圖像上的長軸徑、短軸徑、面積及偏心比值與RT3DE測值高度相關(guān)（r= 0.99、0.99、0.99、0.95,P＜0.001），差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。結(jié)論2DE對先天性心臟缺損可獲得與 RT3DE效果相似的平面圖像，能精確地評價(jià)缺損形狀、位置及毗鄰關(guān)系，并可借以實(shí)現(xiàn)缺損平面幾何參數(shù)的直接測量。

心臟缺損，先天性；超聲心動描記術(shù)；對比研究

實(shí)時(shí)三維超聲心動圖（RT3DE）在房間隔缺損（ASD）或室間隔缺損（VSD）平面成像的價(jià)值已得到公認(rèn)[1-3]，但RT3DE對儀器要求較高，并且給患者增加了額外的檢查費(fèi)用。黃新勝等[4,5]于2006年提出應(yīng)用二維超聲心動圖（2DE）顯示ASD或VSD的冠狀切面，但當(dāng)時(shí)尚缺乏其他精確的影像學(xué)對照或手術(shù)結(jié)果證實(shí)。為了進(jìn)一步明確該方法的可行性和精確性，本研究同時(shí)應(yīng)用2DE和RT3DE技術(shù)對81例常見的先天性心臟間隔缺損實(shí)施平面顯像，并對二者的成像效果及幾何測值差異進(jìn)行對比分析，探討2DE顯示心臟間隔缺損平面圖像的方法學(xué)、臨床價(jià)值及影響因素。

1 資料與方法

1.1 研究對象 2010-06～2011-10泰達(dá)國際心血管病醫(yī)院診治ASD、VSD、心內(nèi)膜墊缺損（ECD）、主-肺動脈間隔缺損（APSD）和動脈導(dǎo)管未閉（PDA）等在內(nèi)的常見先天性心臟病患者81例，男37例，女44例；年齡2個(gè)月～61歲，中位年齡3歲。除1例VSD并發(fā)艾森曼格綜合征未行手術(shù)治療外，其余均經(jīng)手術(shù)證實(shí)。1.2 儀器與方法 采用GE E9彩色多普勒超聲診斷儀，M5S探頭（頻率2～4MHz）用于常規(guī)2DE成像，4D探頭（頻率2～4MHz）用于RT3DE成像；Philips Sonos 7500彩色多普勒超聲診斷儀，S4探頭（頻率2～4MHz）用于常規(guī)2DE成像，X4探頭（頻率2～4MHz）用于RT3DE成像?；颊呷∑脚P位或左側(cè)臥位，經(jīng)胸骨旁、心尖部、劍突下及胸骨上窩等部位掃查記錄各常規(guī)切面的2DE及彩色多普勒血流顯像，并測量缺損直徑，記錄最大測值（Dc）。同時(shí)利用胸骨旁、心尖部、劍突下及胸骨上窩等聲窗顯示ASD、VSD、TECD、APSD和PDA的缺損口平面圖像，觀察形態(tài)學(xué)特征，測量長軸徑（Dmaj）、最小徑（Dmin），并應(yīng)用電子游標(biāo)軌跡法測量缺損口面積（Area），并計(jì)算缺損口偏心比值（Re）＝Dmaj/Dmin，并與RT3DE相應(yīng)測值作對比。2DE顯示缺損平面圖像的方法：①ASD冠狀切面：囑患者擺好最合適體位，以獲得最佳聲窗條件，依據(jù)患者心臟在胸腔的位置將探頭分別置于胸骨旁高位、低位肋間、心尖部或劍突下，顯示ASD并將缺損口調(diào)至聲束軸向正中（儀器屏幕正中央），在此切面基礎(chǔ)上將探頭旋轉(zhuǎn)90°左右，并緩慢上下移動探頭位置使心臟間隔方向與聲束接近平行，將探頭傾斜方向及旋轉(zhuǎn)角度加以細(xì)微調(diào)整，逐漸顯示完整缺損口的平面圖像，測量其Dmaj、Dmin、Re及Area。②VSD冠狀切面：膜周部VSD選擇胸骨旁或劍突下聲窗，肌部小梁部VSD選擇心尖部聲窗，嵴內(nèi)或干下型VSD選擇心尖部或劍突下聲窗，其余操作同ASD。③ECD冠狀切面：選擇胸骨旁或心尖部聲窗，清晰顯示ECD，其余操作同ASD。④APSD冠狀切面：首先經(jīng)胸骨旁高位肋間顯示標(biāo)準(zhǔn)大動脈短軸切面，清晰顯示APSD，其余操作同ASD。⑤PDA截面觀切面：首先經(jīng)胸骨上窩清晰顯示PDA，其余操作同ASD。

圖像質(zhì)量分級：Ⅰ級：殘端清晰，缺損周長顯示≥80%。Ⅱ級：殘端顯示清晰，但60%≤缺損周長＜80%；或殘端顯示欠清晰，但缺損周長＞80%。Ⅲ級：殘端顯示不清晰，或缺損周長＜60%。本研究納入圖像質(zhì)量Ⅰ、Ⅱ級者，圖像質(zhì)量Ⅲ級者棄用。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 11.0軟件，計(jì)量資料數(shù)據(jù)以±s表示，采用配對t檢驗(yàn)，相關(guān)性檢驗(yàn)采用Pearson相關(guān)分析，P＜0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

81例患者中，67例（共71處缺損）應(yīng)用2DE成功顯示了與RT3DE圖像相似的缺損口平面圖像，顯示成功率為82.7%（67/81）。包括20例單孔繼發(fā)孔中央型ASD，3例雙孔繼發(fā)孔中央型ASD，6例單發(fā)下腔混合型ASD，1例中央型合并下腔型ASD，1例原發(fā)孔型ASD；26例膜周型VSD，2例干下型VSD，1例肌部小梁部VSD，1例合并法洛四聯(lián)癥的嵴下型VSD，2例合并右心室雙出口的復(fù)合型VSD（主動脈瓣下1例，雙半月瓣下1例）；1例TECD，1例窗型PDA，2例APSD。其中圖像質(zhì)量Ⅰ級46例，Ⅱ級21例。67例患者均行心臟外科矯治手術(shù)，術(shù)中所見缺損的形態(tài)學(xué)特征與超聲結(jié)果一致。

2.1 ASD 共35處缺損經(jīng)2DE成功顯示缺損的平面圖像（圖1、2），顯示成功率為85.4%（35/41），包括20例單孔中央型ASD、3例雙孔中央型ASD、1例下腔型合并中央型ASD、6例下腔混合型ASD、1例原發(fā)孔ASD。ASD長軸方向與心室流入道長軸的夾角為45°～90°。35處缺損的2DE冠狀切面顯像與RT3DE均顯示出相似的缺損形態(tài)，各項(xiàng)2DE及RT3DE指標(biāo)測值見表1，平均值相近或相差極小。另外，Dmaj、Dmin、Area及Re的2DE測值和RT3DE測值均呈直線 相 關(guān)（r=0.99、0.99、0.99、0.95,P＜0.001）；而 Dc與RT3DE測值比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.001）。Dc與RT3DE測值Dmaj和Dmin的回歸方程為Dc＝0.146Dmaj+0.839Dmin+0.027（R=0.980,R2=0.958）。

2.2 VSD 共32處缺損經(jīng)2DE成功顯示缺損的平面圖像（圖3～5），顯示成功率為80.0%（32/40），包括26處膜周型VSD，2例干下型VSD，1例肌部小梁部VSD，1例合并法洛四聯(lián)癥的嵴下型VSD，2例合并右心室雙出口的復(fù)合型VSD（主動脈瓣下1例，雙半月瓣下1例）。膜周部VSD的長軸方向與左心室流出道長軸互相垂直，干下型VSD的長軸方向則與右室流出道長軸互相垂直，肌部小梁部VSD的長軸方向則與左室長軸方向互相垂直。32處缺損的2DE冠狀切面顯像與RT3DE均顯示出相似的缺損形態(tài)，各項(xiàng)2DE及RT3DE指標(biāo)測值見表1，平均值相近或相差極小。另外，Dmaj、Dmin、Area及Re的2DE測值和RT3DE測值均呈正相關(guān)（r=0.97、0.94、0.99、0.90,P＜0.001）；而Dc與RT3DE測得的Dmaj比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.001）。Dc與 RT3DE測值 Dmaj和 Dmin的回歸方程為Dc＝0.734Dmaj+0.080Dmin+0.030（R=0.952,R2=0.906）。

2.3 TECD、APSD和PDA 1例TECD、2例APSD和1例窗型PDA均經(jīng)2DE特殊切面成功顯示缺損的平面圖像（圖6～8），各項(xiàng)2DE及RT3DE指標(biāo)測值見表1，1例TECD、2例APSD和1例窗型PDA的傳統(tǒng)2DE切面測得的最大徑（Dc）均小于2DE平面顯像所測得的最大徑（Dmaj），見表1。

圖1 繼發(fā)孔型房間隔缺損的超聲心動圖像。A.2DE胸骨旁低位肋間冠狀切面顯示繼發(fā)孔中央型房間隔缺損；B.RT3DE右房剖視面顯像，箭示房間隔缺損。圖2 原發(fā)孔型房間隔缺損的超聲心動圖像。A.2DE胸骨旁低位肋間冠狀切面顯示原發(fā)孔型房間隔缺損；B.RT3DE右房剖視面顯像，箭示房間隔缺損。圖3 膜周部室間隔缺損的超聲心動圖像。A.2DE劍突下冠狀切面顯示膜周部室間隔缺損；B.RT3DE右室剖視面顯像，箭示室間隔缺損。圖4 肌部小梁部室間隔缺損的超聲心動圖像。A.2DE心尖部冠狀切面顯示肌部小梁部室間隔缺損；B.RT3DE右室剖視面顯像，箭示室間隔缺損。圖5 干下型室間隔缺損的超聲心動圖像。A.2DE心尖部冠狀切面顯示干下型室間隔缺損；B.RT3DE右室剖視面顯像，箭示室間隔缺損， 缺損口可見肺動脈瓣遮擋。圖6 主-肺動脈間隔缺損的超聲心動圖像。A.2DE胸骨旁高位肋間冠狀切面顯示主-肺動脈間隔缺損；B.RT3DE肺動脈剖視面顯像，箭示主-肺動脈間隔缺損。圖7 窗型動脈導(dǎo)管未閉的超聲心動圖像。A.2DE胸骨旁高位肋間冠狀切面顯示窗型動脈導(dǎo)管未閉；B.RT3DE肺動脈剖視面顯像，箭示動脈導(dǎo)管未閉。圖8 完全型心內(nèi)膜墊缺損的超聲心動圖像。A.2DE心尖部冠狀切面顯示心內(nèi)膜墊缺損；B.RT3DE右室剖視面顯像，箭示心內(nèi)膜墊缺損（RVOT：右室流出道；AA：主動脈弓；AO：主動脈；RPA：右肺動脈；PA：肺動脈）

表1 心臟間隔缺損的二維超聲及實(shí)時(shí)三維超聲測值比較（±s ）

表1 心臟間隔缺損的二維超聲及實(shí)時(shí)三維超聲測值比較（±s ）

注：ASD：房間隔缺損；VSD；室間隔缺損；TECD：完全型心內(nèi)膜墊缺損；APSD：主-肺動脈間隔缺損；PDA：動脈導(dǎo)管未閉；Dc：傳統(tǒng)二維超聲測得的最大缺損直徑；Dmaj、Dmin、Area、Re分別為二維或三維平面成像時(shí)測得的缺損長軸徑、短軸徑、面積及偏心比值

RT3DE Dmaj(mm) Dmin(mm)Area(cm2) Re Dmaj(mm)Dmin(mm)Area(cm2) Re ASD 35 15.3±11.5 19.7±12.8 13.5±11.2 3.1±5.1 1.6±0.3 19.2±12.3 13.4±10.4 3.1±4.8 1.6±0.6 VSD 32 1 2.0±5.8 1 5.4±7.0 1 0.1±5.1 14.4±13.1 1.7±0.3 1 4.9±7.1 1 0.2±4.7 1.4±1.3 1.5±0.3 TECD 1 28.0 43.0 28.0 9.3 1.5 48.0 28.0 9.5 1.7 APSD 2 (14.0, 5.0) (15.0, 9.0) (14.0, 4.0) (1.6, 0.3) (1.1, 2.3) (16.0, 9.0) (15.0, 5.0) (1.7, 0.4) (1.1, 1.8)PDA 1 10.0 16.0 10.0 1.3 1.6 15.0 10.0 1.2 1.5缺損類型 缺損數(shù) Dc(mm) 2DE

3 討論

本研究發(fā)現(xiàn)，除缺損面積很大的少數(shù)病例外，多數(shù)心臟缺損為橢圓形。膜周部VSD的長軸方向常與左心室流出道長軸互相垂直，干下型VSD的長軸方向則與右心室流出道長軸互相垂直，肌部小梁部VSD的長軸方向與左室長軸方向互相垂直；而ASD長軸方向與心室流入道長軸的夾角為45°～90°，上述形態(tài)學(xué)特點(diǎn)提示在傳統(tǒng)2DE標(biāo)準(zhǔn)切面上很難測得缺損口真正的最大徑。本研究得出的回歸方程亦顯示，VSD在傳統(tǒng)2DE切面所能測得的最大缺損徑Dc與RT3DE測得的長軸徑Dmaj偏相關(guān)系數(shù)為0.746，二者差值最大可達(dá)8mm；而在ASD這一偏相關(guān)系數(shù)則更低，僅為0.146，二者差值最大可達(dá)16mm，考慮上述差異與VSD及ASD長軸走向的影響有密切關(guān)系。目前對于心臟間隔缺損的平面成像，已有包括磁共振和超聲等多種技術(shù)研究[6,7]，但RT3DE特有的深度視覺效果是其他影像技術(shù)所不能實(shí)現(xiàn)的[1]。因此，RT3DE是目前評價(jià)心臟間隔缺損平面成像效果最準(zhǔn)確的對照方法。本研究表明，采用2DE顯示心臟缺損的平面圖像進(jìn)行幾何學(xué)測量能有效修正傳統(tǒng)2DE切面測量方法所導(dǎo)致的對缺損大小的低估。

無論哪一種心臟缺損，可以成功顯示2DE冠狀切面的一個(gè)前提是：胸骨旁、心尖部和劍突下任一切面中，可以看到缺損的兩邊斷端與圖像扇角頂點(diǎn)完全或近似于三點(diǎn)一線，因此，不是所有的心臟缺損都可以應(yīng)用2DE技術(shù)顯示平面圖像。由于正常人的心臟間隔存在自然弧度，2DE對正常人房間隔和室間隔的完整顯示極為困難，顯示房間隔瘤或室間隔膜部瘤等則更困難，但對ASD或VSD的顯示卻不同，除對位不良型VSD外，大多數(shù)缺損的斷端可以認(rèn)為是位于同一平面上的，只要缺損所在的平面與聲束角度平行，理論上均可用2DE打出缺損的冠狀切面。

對于單孔中央型ASD，采用黃新勝等[4]的方法不難獲取缺損的2DE冠狀切面，但對于下腔混合型ASD或TECD，由于缺損較大，應(yīng)仔細(xì)尋找缺損殘端，避免誤切導(dǎo)致缺損面積高估。VSD的平面顯像容易受主動脈瓣的影響而較難顯示缺損的上緣，操作時(shí)應(yīng)注意避免偽像。本研究中2DE冠狀切面成像失敗的病例包括：VSD合并室間隔膜部瘤、ASD合并房間隔瘤、某些嵴內(nèi)型VSD、對位不良型VSD、垂位心等。需要提及的是，由于聲束方向與缺損所在平面的偏移，2DE與RT3DE一樣，均可出現(xiàn)缺損形狀失真?zhèn)蜗瘢ㄈ睋p形狀變窄或變寬等）。對于較大的缺損如TECD，2DE顯示最大直徑的能力亦不如RT3DE。如前所述，對于ASD患者，在胸骨旁大動脈短軸切面、心尖四腔心切面及劍突下切面等傳統(tǒng)2DE切面上測得的最大徑Dc更接近缺損的短軸徑而非長軸徑，因此適當(dāng)采用2DE特殊切面校正缺損最大徑具有實(shí)用意義。而VSD較ASD稍好一些，除干下型VSD外，應(yīng)盡量采取大動脈短軸切面或左心室短軸切面以獲取缺損直徑，此時(shí)測值比較接近缺損的長軸徑。對于干下型VSD，則必須采用特殊的冠狀切面才能測得缺損的長軸徑。盡管本研究中PDA和APSD例數(shù)很少，但也初步表明應(yīng)用2DE可成功獲取PDA或APSD的冠狀切面顯像，對于封堵術(shù)的術(shù)前評估及術(shù)中指導(dǎo)具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。

本研究結(jié)果顯示，應(yīng)用2DE顯示全部心臟間隔缺損的成功率為82.7%，由于本組患者年齡偏小，故在成人的顯示成功率可能進(jìn)一步降低。另外，本組病例顯示ASD的成功率約為85.4%（35/41），稍高于黃新勝等[6]報(bào)道的80%；顯示VSD的成功率為80.0%（32/40），高于賴玉瓊等[5]報(bào)道的77.6%（10/15），其差異可能與下列因素有關(guān)：①本組病例排除了缺損殘端顯示不清晰者或缺損顯示周長＜60%者。②本組患者的中位年齡較小，而黃新勝等[4,5]報(bào)道的病例年齡較大，故本研究的2DE平面顯像成功率可能高于后者。③本研究除采用胸骨旁和心尖部聲窗外，還采用了劍突下作為聲窗，有助于提高心臟缺損平面圖像的成功率。④本組病例大部分經(jīng)手術(shù)證實(shí)，并且每例患者均以RT3DE做對照。而黃新勝等[4]的報(bào)道大部分病例均未經(jīng)手術(shù)和RT3DE做對照。另外，黃新勝等[4,5]的報(bào)道中研究對象未包括下腔型ASD、原發(fā)孔型ASD及肌部小梁部VSD等，而本組涵蓋了包括上述類型在內(nèi)的ASD、VSD、TECD、APSD和窗型PDA等在內(nèi)的更廣泛的研究對象，拓展了先天性心臟間隔缺損2DE平面成像的方法學(xué)。

總之，應(yīng)用2DE的特殊切面顯示先天性心臟間隔缺損的平面圖像是一種有益的嘗試，該技術(shù)在現(xiàn)階段傳統(tǒng)儀器的基礎(chǔ)上發(fā)展了2DE掃查方法，充分利用了2DE技術(shù)普及性強(qiáng)、價(jià)格低廉、分辨力較高等優(yōu)勢，可以為心臟間隔缺損的平面形態(tài)學(xué)特征提供更多的信息，對完善心臟間隔缺損的定量分析有特殊價(jià)值。但該技術(shù)對操作者的手法技術(shù)要求較高，需要經(jīng)過一定的訓(xùn)練方可應(yīng)用。

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Comparative Study of Two-dimensional and Three-dimensional Echocardiography in Evaluating Plane Geometrical Morphology of Common Congenital Heart Defects

PurposeTo investigate the feasibility and possible clinical value of twodimensional transthoracic echocardiography (2DE) in displaying plane geometrical morphology of patients with congenital heart defects (CHDs) by comparing with real-time three-dimensional echocardiography (RT3DE).Materials and Methods2DE and RT3DE were applied to monitor 81 consecutive patients with CHDs including atrial septal defect, ventricular septal defect, endocardial cushion defect,aortic-pulmonary septal defect, and patent ductus arteriosus. Moreover, special en face view of 2DE was used to display the defect in all patients and long axis length,short axis length, area and eccentricity ratio (major/minor axis length) of the defect were measured. TheResultswere compared with that measured by RT3DE.ResultsSatisfied en face plane views was obtained by 2DE in 67 of 81 patients when compared with RT3DE. The maximum diameters, minimum diameters and areas obtained on from 2DE have significant correlation with that measured by RT3DE(r=0.99, 0.98, 0.99, 0.99,P＜0.001).Conclusion2DE can provide en face views of CHDs which are similar to that of RT3DE. 2DE can assess the shape and location of the defect as well as the adjacent structures, thus, it enables direct measurement of plane geometrical parameter of the defect.

Heart defects, congenital; Echocardiography; Comparative study

10.3969/j.issn.1005-5185.2012.11.014

1. 泰達(dá)國際心血管病醫(yī)院超聲科 天津300457

2. 天津市第一中心醫(yī)院超聲科 天津300457

任書堂

Department of Ultrasound, TEDA International Cardiovascular Hospital,Tianjin 300457, China

Address Correspondence to：REN ShutangE-mail： renshutang@yahoo.com.cn

中國圖書資料分類法分類號R541.1；R445.1

2012-01-06

2012-08-22

中國醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志2012年 第20卷 第11期：849-852，854

Chinese Journal of Medical Imaging 2012 Volume 20(11)： 849-852, 854

（責(zé)任編輯 張春輝）