應用速度向量成像技術(shù)評價胎兒左室縱向整體和節(jié)段功能

田瑞霞，陳訓，王璨，裴紅，金秀英，崔智慧

由于胎兒心室容積小，室壁運動的固有差異，以及胎位變化等原因，使得胎兒心臟檢查及胎兒整體和節(jié)段心功能的評價存在一定困難。近年來，隨著斑點追蹤技術(shù)的進一步改進，應用速度向量成像技術(shù)(VVI)對成年人室壁進行應變和應變率測定以心臟功能評估已獲得滿意結(jié)果，但在胎兒中采用此項技術(shù)測量心肌應變及應變率并對胎兒心臟機械功能進行評估僅見少量報告[1-3]。本研究應用VVI技術(shù)測量正常胎兒左心室不同節(jié)段心肌縱向整體和節(jié)段運動速度﹑應變及應變率，分析其心肌運動的變化規(guī)律，旨在探討VVI技術(shù)在定量分析胎兒左心功能方面的臨床應用價值。

1 資料與方法

1.1 研究對象 從2010年2月－2012年2月在解放軍105醫(yī)院門診產(chǎn)科常規(guī)檢查的孕婦中隨機觀察53例胎兒，胎齡20～34周，平均26周，均經(jīng)超聲心動圖嚴格篩查，除外先天性心臟異常。

1.2 儀器設備 西門子公司生產(chǎn)的彩色多普勒超聲顯像儀Sequoia 512，探頭頻率2.0～4.0MHz及5.0～8.0MHz。設置為胎兒心臟條件，對每個胎兒應用高幀頻﹑高分辨率進行測量，采集四腔心切面，進行圖像放大，至少記錄存儲一個完整心動周期DICOM圖像，并用磁光盤(MO)拷貝數(shù)據(jù)。

1.3 VVI分析方法 采用西門子公司提供的VVI分析軟件Syngo USWP進行脫機分析，因胎兒無法記錄心電圖，故采用多普勒或M型超聲記錄胎兒心率，輸入處理單個心動周期的軟件，逐幀尋找舒張期和收縮期。用VVI評估心肌應變是一種半自動方法，

需要手動標記心肌邊界，經(jīng)過定義的心臟周期，在舒張期末，根據(jù)靜止圖像的左室心內(nèi)膜邊界，手動繪出心肌邊界并進行追蹤。由于胎兒在母體中的體位不同，其心臟位置也不同，本研究采用的心內(nèi)膜逐點勾畫順序為：從二尖瓣前葉瓣環(huán)開始，沿室間隔擴展到心尖部，再從側(cè)壁延伸到二尖瓣后瓣瓣環(huán)處結(jié)束。分別對胎兒左室六節(jié)段(室間隔基底段﹑中間段﹑心尖段；左室側(cè)壁基底段﹑中間段﹑心尖段)進行自動計算，主要分析參數(shù)為胎兒左室縱向心肌應變﹑應變率和峰值速度，分別得出收縮期應變﹑收縮期及舒張期應變率﹑收縮期及舒張期峰值速度。如果自動追蹤的室壁運動軌跡與肉眼觀察的不一致，再手動調(diào)整感興趣區(qū)直至獲得最佳的追蹤效果。將所有節(jié)段向量數(shù)據(jù)的平均值作為左室整體收縮期峰值應變﹑整體收縮期及舒張期應變率和整體收縮期及舒張期峰值速度。

1.4 統(tǒng)計學處理 采用SPSS 20.0軟件進行數(shù)據(jù)分析，計量資料結(jié)果以±s表示，正常胎兒心臟整體縱向應變﹑應變率﹑峰值速度及各節(jié)段測量值比較采用雙側(cè)t檢驗。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié) 果

在53例正常胎兒中，除4例因母體肥胖及胎兒運動致圖像質(zhì)量不佳外，對其余49例解剖和心功能正常的胎兒進行了分析研究，由四腔心切面獲得較滿意的圖像，應用VVI技術(shù)精確地完成對左室心內(nèi)膜的追蹤，并測量心臟縱向應變﹑應變率和峰值速度，成功率達92.4%。胎兒左室各節(jié)段峰值速度﹑應變﹑應變率相應的時間曲線見圖1。

圖1 胎兒左室基底部﹑中部﹑心尖部速度，應變及應變率相對應的時間曲線Fig. 1 Velocity, strain and strain rate curves of the basal, middle and apical segments of fetus left ventricle

2.1 正常胎兒左室整體和左室各節(jié)段心肌應變測量值 左室整體心肌應變?yōu)楱C13.72%±3.99%，與左室各節(jié)段比較差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05，表1)。

表1 正常胎兒左室整體和節(jié)段應變測值比較(%，n=49)Tab. 1 Global and segmental longitudinal strain of left ventricle in normal fetuses (%, n=49)

2.2 正常胎兒左室整體和左室各節(jié)段心肌收縮期及舒張期應變率測量值 左室整體收縮期應變率為–2.59±0.44/s，舒張期應變率為2.43±0.38/s，與各節(jié)段的收縮期及舒張期應變率比較差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05，表2)。

2.3 正常胎兒左室整體和各節(jié)段收縮期和舒張期峰值速度 各節(jié)段收縮期及舒張期峰值速度從室間隔和側(cè)壁基底部到心尖逐漸降低，其中室間隔及側(cè)壁基底段﹑心尖段的收縮期和舒張期峰值速度與左室整體比較差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05，表3)。

表2 正常胎兒左室整體和節(jié)段心肌收縮期及舒張期應變率(/s，n=49)Tab. 2 Global and segmental longitudinal strain rate of systolic and diastolic phase of left ventricle in normal fetuses (/s, n=49)

表3 正常胎兒左室收縮期及舒張期整體和節(jié)段峰值速度(cm/s，n=49)Tab. 3 Global and segmental longitudinal peak velocity of systolic and diastolic phase of left ventricle in normal fetuses (cm/s, n=49)

3 討 論

心肌峰值速度﹑應變與應變率是目前評估心臟機械功能的有效指標[4-6]。速度是反映單位時間內(nèi)移動距離的參數(shù)，單位是cm/s。應變是反映心肌形變的參數(shù)，用百分率表示，應變值可以為正值或負值，反映心肌節(jié)段的延長或縮短程度。應變率是心肌單位時間內(nèi)發(fā)生形變的速度，是心肌收縮能力的反映。應變與應變率反映了心肌在張力作用下發(fā)生形變的能力和程度。Watanabe等[7]采用組織多普勒測定心肌應變和應變率，但僅能評價某些較小的心肌節(jié)段，對心臟整體功能的評估作用有限。近期有研究應用二維斑點追蹤技術(shù)評估心肌運動功能，用區(qū)域匹配的方法逐幀追蹤斑點區(qū)域或核心運動(一幀圖像內(nèi)同時顯示多個部位)，可以獲得局部速度﹑應變和應變率的數(shù)據(jù)，此外還可計算出即刻速度向量，并將其顯示于疊加的動態(tài)圖像上[6,8-9]，VVI技術(shù)就是基于這種方法，直接從原始的二維圖像中獲取心肌運動信息，定量測定任何方向上的應變和應變率。胎兒心臟檢查受到多種因素干擾，如胎兒的運動﹑較快的胎心搏動以及孕婦掃查窗口的限制等，而VVI技術(shù)不受超聲角度的影響，能全方位計算心肌節(jié)段的應變﹑應變率以及峰值速度，可克服心臟鄰近器官及呼吸運動造成的干擾，故可用于評估胎兒心臟功能。

本研究在應用VVI技術(shù)檢測胎兒心臟時發(fā)現(xiàn)采集圖像非常重要，應采用較高的幀頻率以避免心動過速造成的取樣不足。為改善圖像質(zhì)量，應將聚焦點置于圖像中間，同時調(diào)整圖像的深度和寬度以盡量減少心肌以外組織產(chǎn)生的干擾。有報告用組織多普勒測量胎兒心肌峰值速度，檢測心肌應變成功率為63%[10]，相比之下，應用VVI技術(shù)可觀察到心肌的所有節(jié)段，對胎兒心肌節(jié)段應變﹑應變率和峰值速度檢查的成功率明顯提高，本研究檢測53例胎兒心臟，成功率為92.4%，與文獻報道相似[11-12]。

本研究結(jié)果表明，正常胎兒心臟整體應變與節(jié)段應變檢測結(jié)果相一致，與既往的研究相似[13]。然而，本組資料與以往采用組織多普勒方法檢測的結(jié)果相比較數(shù)值偏低[10]，可能是由于未對房室瓣環(huán)進行測量的緣故。本研究中VVI技術(shù)所測左心室各節(jié)段心肌峰值速度由基底段向心尖段遞減，符合心室同步性運動的特點，而各節(jié)段心肌的應變﹑應變率差異無統(tǒng)計學意義，說明胎兒心室各節(jié)段的形變能力并未發(fā)生明顯改變。

既往研究表明，胎兒心肌速度隨胎齡的增長而增加，但應變與應變率一直保持穩(wěn)定[11-12]，本研究未進行這方面的評價。本研究結(jié)果表明應用VVI技術(shù)測量胎兒整體和局部心肌功能是可行的，是一種很有前景的研究胎兒心臟生理學及評價心功能的檢查技術(shù)。但本研究樣本量偏小，且未根據(jù)胎齡進行分組，也未與出生后嬰兒進行對照，同時胎兒期因體位﹑心臟大小及母體因素對二維圖像也有一定影響，故尚需改進后進行進一步研究。

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