三維斑點(diǎn)追蹤成像評價(jià)小兒膜周部室間隔缺損左心室局部收縮功能

王珍，田新橋，付定虎，劉敏，詹坤高，吳道珠

（溫州醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院 超聲科，浙江 溫州 325027）

·論 著·

三維斑點(diǎn)追蹤成像評價(jià)小兒膜周部室間隔缺損左心室局部收縮功能

王珍，田新橋，付定虎，劉敏，詹坤高，吳道珠

（溫州醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院 超聲科，浙江 溫州 325027）

目的：應(yīng)用三維斑點(diǎn)追蹤成像（3D-STI）技術(shù)定量評價(jià)小兒膜周部室間隔缺損（PmVSD）左心室局部收縮功能變化。方法：PmVSD小兒40例（PmVSD組），年齡、性別相匹配的對照組35例。采集左心室三維全容積圖像，運(yùn)用3D-STI技術(shù)測量2組對象收縮期左心室16節(jié)段的圓周、縱向、徑向峰值應(yīng)變，比較2組間各參數(shù)的差異性，并進(jìn)一步分析其與左室射血分?jǐn)?shù)、左室容量負(fù)荷參數(shù)的相關(guān)性。結(jié)果：PmVSD組左室各節(jié)段三個(gè)方向峰值應(yīng)變測值大多數(shù)均較正常組增大，其中前、側(cè)壁基底段和側(cè)、后壁中間段的縱向峰值應(yīng)變及側(cè)壁、下間隔壁中間段的圓周峰值應(yīng)變和側(cè)壁、下間隔壁中間段及基底段的徑向峰值應(yīng)變差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；縱向、圓周、徑向峰值應(yīng)變均分別與左心室舒張末容積呈正相關(guān)。結(jié)論：3D-STI技術(shù)可敏感地檢出PmVSD小兒左心室局部收縮功能的異常改變，具有一定的臨床應(yīng)用價(jià)值。

超聲心動(dòng)描記術(shù)；三維斑點(diǎn)追蹤；室間隔缺損；心室功能，左

室間隔缺損（ventricular septal defect，VSD）是最常見的先天性心臟病之一，發(fā)生率為活產(chǎn)嬰兒的1.35‰～6.5‰，占所有先天性心臟病的20%～33%[1]，其中膜周部室間隔缺損（perimembranous ventricular septal defect，PmVSD）又是VSD中最常見類型。因主要存在心室水平的左向右分流，致肺循環(huán)血流量增加，導(dǎo)致左室前負(fù)荷過重和左室增大等改變，并影響左室功能。左心室功能的準(zhǔn)確評價(jià)對多數(shù)心臟病患者的治療指導(dǎo)和預(yù)后評估具有重要意義[2-4]。但目前主要通過常規(guī)超聲測量VSD的心室內(nèi)徑和左室射血分?jǐn)?shù)（left ventricular ejection fraction，LVEF）來隨訪、評估心功能變化，其敏感性較差，僅能檢出病情較嚴(yán)重狀態(tài)下左室整體功能的異常變化，同時(shí)易受心室負(fù)荷狀態(tài)的影響，無法對心臟局部心肌運(yùn)動(dòng)特征進(jìn)行全面分析。三維斑點(diǎn)追蹤成像（three-dimensional speckle tracking imaging，3D-STI）技術(shù)是在實(shí)時(shí)三維超聲心動(dòng)圖及二維斑點(diǎn)追蹤成像基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新技術(shù)，能夠從三維空間分析左心室心肌應(yīng)變，無角度依賴性，可全面評價(jià)左心室整體及局部收縮功能，較傳統(tǒng)超聲心動(dòng)圖及二維斑點(diǎn)追蹤技術(shù)更有優(yōu)勢。然而，迄今大多數(shù)學(xué)者的研究對象為成年人或青年患者，對于小兒VSD左室收縮功能早期改變的研究較少。本研究旨在應(yīng)用3D-STI評估小兒PmVSD對左心室局部收縮功能的影響，并分析其相關(guān)參數(shù)與左室容量負(fù)荷參數(shù)、LVEF的相關(guān)性。

1 對象和方法

1.1 研究對象 PmVSD組：2014年2月至4月經(jīng)溫州醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院超聲科診斷為PmVSD的小兒40例，男22例，女18例，年齡30 d～7歲，平均（2.09±2.03）歲，基礎(chǔ)心律為竇性心律。排除標(biāo)準(zhǔn)：①經(jīng)詢問患兒家屬病史，行超聲心動(dòng)圖、X線胸片、心電圖及體格檢查，排除患有及合并如房間隔缺損、動(dòng)脈導(dǎo)管未閉、法洛四聯(lián)癥、肌部及雙動(dòng)脈下等其他類型室間隔、主動(dòng)脈縮窄等心臟??；②圖像質(zhì)量差，不能進(jìn)行3D-STI心內(nèi)膜追蹤者。

對照組：選取同期正常對照組35例，男20例，女15例，年齡4個(gè)月～8歲，平均（2.35±1.69）歲，均經(jīng)X線胸片、心電圖及超聲心動(dòng)圖等檢查除外心肺疾病。

1.2 儀器和方法 采用Philips iE33彩色多普勒超聲顯像診斷儀，配備二維超聲探頭S5-1（頻率1～5 MHz，幀頻50～70幀/s）和實(shí)時(shí)三維超聲探頭X5-1（頻率1～3 MHz，幀頻20～50幀/s）。圖像采集：受檢者取左側(cè)臥位，同步連接心電圖。先用探頭S5-1行常規(guī)二維超聲檢查，于常規(guī)二維切面測量左心室舒張末期前后徑（left ventricular end-diastolic diameter，LVEDD）及左心室收縮末期前后徑（left ventricular end-systolic diameter，LVESD）（取三個(gè)心動(dòng)周期所測的平均值），雙平面Simpson法計(jì)

算LVEF；換用矩陣X5-1探頭，將探頭置于心尖部，顯示心尖四腔心切面后，適當(dāng)調(diào)節(jié)扇角與深度，同時(shí)調(diào)節(jié)幀頻，使其＞30幀/s，啟用諧波及最佳優(yōu)化模式，直至顯示最佳的心尖四腔圖，患者平靜呼吸時(shí)，啟動(dòng)“Full volume”模式，連續(xù)采集4個(gè)心動(dòng)周期，儲(chǔ)存圖像并進(jìn)行脫機(jī)分析。將圖像導(dǎo)入TomTec分析軟件，運(yùn)用“4DLV analysis”模式，系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換成心尖兩腔、三腔、四腔心切面及左室短軸觀[包括心尖水平（apical A）、乳頭肌水平（median M）、瓣環(huán)水平（basal B）]，于心尖三個(gè)切面確定心尖與二尖瓣中點(diǎn)位置，系統(tǒng)自動(dòng)描記心內(nèi)膜軌跡，描記貼合不佳時(shí)手動(dòng)微調(diào)，使追蹤線與心內(nèi)膜密切重疊，系統(tǒng)自動(dòng)測量得出左室舒張末容積（left ventricularend-diastolic volume，LVEDV）、左室收縮末容積（left ventricular end-systolic volume，LVESV），并自動(dòng)追蹤分析得出R-R間期，左室16節(jié)段心肌峰值縱向應(yīng)變（longitudinal strain）、圓周應(yīng)變（circumferential strain）、徑向應(yīng)變（radial strain）。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理方法 采用SPSS19.0統(tǒng)計(jì)軟件。所有數(shù)據(jù)以表示，兩組間比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，兩參數(shù)間的相關(guān)性用Pearson相關(guān)分析。均采用雙尾檢驗(yàn)。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

1.4 重復(fù)性檢驗(yàn) 隨機(jī)選擇10例正常對照組和10例PmVSD患兒，由2名熟練掌握上述三維斑點(diǎn)追蹤分析軟件的醫(yī)師獨(dú)自脫機(jī)分別分析左室三維圓周峰值應(yīng)變平均值，兩者間差異反映觀察者間誤差，然后由其中1名醫(yī)師于2周后重復(fù)測量上述指標(biāo)，2次測量結(jié)果的差異反映觀察者內(nèi)誤差。觀察者間及觀察者內(nèi)的一致性界限采用Bland-Altman分析。

2 結(jié)果

2.1 3D-STI分析結(jié)果 在40例PmVSD組患兒中，2例因?yàn)樽笮氖颐黠@增大，三維成像角度限制未能行斑點(diǎn)追蹤分析，2例因三維圖像質(zhì)量欠佳未能追蹤而排除。對照組中2例研究對象因?yàn)槿S圖像質(zhì)量欠佳未能行斑點(diǎn)追蹤分析而排除，3D-STI技術(shù)成功分析36例PmVSD患兒及33例對照組的三維圖像。對照組與PmVSD患兒圓周應(yīng)變-時(shí)間曲線見圖1。

2.2 二維常規(guī)超聲測量值比較 PmVSD組患兒與對照組比較，LVEDD、LVESD、LVEDV、LVESV、LVEF均有所增加，但差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）（見表1）。

圖1 對照組和PmVSD組小兒各節(jié)段圓周應(yīng)變圖

表1 PmVSD組與對照組常規(guī)超聲相關(guān)測值比較（）

表1 PmVSD組與對照組常規(guī)超聲相關(guān)測值比較（）

2.3 PmVSD組與對照組3D-STI測值比較 PmVSD組與對照組16節(jié)段圓周應(yīng)變、縱向應(yīng)變、徑向應(yīng)變峰值結(jié)果見表2-4，其中VSD組前、側(cè)壁基底段和側(cè)、后壁中間段的縱向峰值應(yīng)變及側(cè)壁、下間隔壁中間段的圓周峰值應(yīng)變和側(cè)壁、下間隔壁中間段及基底段的徑向峰值應(yīng)變與對照組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。

2.4 PmVSD組左室16節(jié)段縱向、徑向、圓周峰值應(yīng)變及三個(gè)方向峰值應(yīng)變平均值與LVEF、左心容量負(fù)荷參數(shù)的關(guān)系 Pearson相關(guān)分析表明，PmVSD組部分節(jié)段峰值應(yīng)變值，如前、側(cè)壁基底段縱向峰值應(yīng)變及側(cè)、下間隔壁中間段的圓周峰值應(yīng)變和側(cè)壁、下間隔壁基底段的徑向峰值應(yīng)變均與LVEF呈線性相關(guān)；縱向、徑向、圓周峰值應(yīng)變平均值分別與LVEDV呈正相關(guān)（縱r=0.68，P＜0.001；徑r=0.57，P＜0.01；圓r=0.56，P＜0.01）。

2.5 重復(fù)性檢驗(yàn)結(jié)果 觀察者內(nèi)圓周峰值應(yīng)變平均值平均差值為-0.341，95%置信區(qū)間為-2.13～1.45，觀察者內(nèi)變異度為（1.53±7.35）%（P＞0.05）；觀察者間圓周峰值應(yīng)變平均值平均差值為-0.333，95%置信區(qū)間為-3.62～2.25，觀察者間變異度為（1.62±8.51）%（P＞0.05）（見圖2）。

表2 PmVSD組與對照組左心室16節(jié)段心肌縱向峰值應(yīng)變的比較（）

表2 PmVSD組與對照組左心室16節(jié)段心肌縱向峰值應(yīng)變的比較（）

與對照組同部位比：aP＜0.05，bP＜0.01

表3 PmVSD組與對照組左心室16節(jié)段心肌圓周峰值應(yīng)變的比較（）

表3 PmVSD組與對照組左心室16節(jié)段心肌圓周峰值應(yīng)變的比較（）

與對照組同部位比：aP＜0.05

表4 PmVSD組與對照組左心室16節(jié)段心肌徑向峰值應(yīng)變的比較（）

表4 PmVSD組與對照組左心室16節(jié)段心肌徑向峰值應(yīng)變的比較（）

與對照組比：aP＜0.05，bP＜0.01

組別n部位前間隔前壁側(cè)壁后壁下壁下間隔PmVSD組36基底段35.75±9.23035.21±6.27037.49±7.50b29.38±8.1333.39±9.3840.43±7.30a0中間段33.65±10.7832.41±7.25032.41±5.65b34.11±10.136.97±8.6439.18±8.76a0心尖段-36.59±10.2332.71±5.69a-43.55±9.8142.34±10.65a對照組33基底段35.71±9.00034.35±6.57027.95±6.12a26.84±6.6433.09±7.3432.78±6.410a中間段30.38±10.4827.39±8.45026.25±6.83a32.61±6.0033.65±7.3834.32±10.10a心尖段-31.89±6.72031.43±7.12a-38.99±4.6039.05±6.120a

圖2 PmVSD組與對照組圓周峰值應(yīng)變平均值的一致性Bland-Altman分析圖

3 討論

心肌的形變發(fā)生在短軸和長軸方向上，短軸方向形變用徑向（向心方向）及環(huán)向（圓周方向）應(yīng)變表示，長軸方向形變用縱向應(yīng)變表示[5]。因此通過三個(gè)方向應(yīng)變的綜合分析可以較全面地評價(jià)亞臨床狀態(tài)下的左室局部收縮功能[6]。超聲二維斑點(diǎn)追蹤技術(shù)（two dimensional speckle tracking imaging，2D-STI）逐幀追蹤心動(dòng)周期中組織的聲學(xué)斑點(diǎn)，無角度依賴性，已有大量研究用于臨床評價(jià)心肌缺血、室壁運(yùn)動(dòng)不同步及心臟旋轉(zhuǎn)扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，亦有較多學(xué)者運(yùn)用該技術(shù)評價(jià)先天性心臟病的心功能變化[3，6-7]。但2D-STI依賴于二維灰階圖像，只能評估二維運(yùn)動(dòng)，不能準(zhǔn)確地反映心臟復(fù)雜的三維運(yùn)動(dòng)。3D-STI融合了2D-STI及三維實(shí)時(shí)成像的優(yōu)勢，不受心肌運(yùn)動(dòng)方向的限制，無角度依賴性，可在三維空間內(nèi)實(shí)時(shí)同步追蹤心肌的運(yùn)動(dòng)軌跡。Saito等[8]對3D-STI和2D-STI測量正常人16節(jié)段三個(gè)方向應(yīng)變結(jié)果進(jìn)行比較，結(jié)果表明3D-STI所需測量時(shí)間較2D-STI更短，觀察者間及觀察者內(nèi)的差異性更小。亦有學(xué)者如Nesser等[9]應(yīng)用3D-STI和心血管磁共振成像（cardiac magnetic resonance imaging，CMR）的對比研究表明，3D-STI技術(shù)與被臨床作為“金標(biāo)準(zhǔn)”的CMR所測數(shù)據(jù)一致性較高，同時(shí)3D-STI與聲納微測法也有良好的相關(guān)性[10]。因此3D-STI可更加全面評價(jià)小兒心臟收縮功能的改變，為選擇手術(shù)時(shí)機(jī)及隨訪提供更好的參考指標(biāo)。

本研究中發(fā)現(xiàn)，PmVSD組二維超聲數(shù)據(jù)中LVEDD、LVESD、LVEDV、LVESV、LVEF均增大，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），考慮可能為選取的小兒病情較輕，尚未造成明顯左室重塑和心功能變化。本研究PmVSD組患兒大部分節(jié)段應(yīng)變值均增大，其中前、側(cè)壁基底段和側(cè)、后壁中間段的縱向峰值應(yīng)變及側(cè)壁、下間隔壁中間段的圓周峰值應(yīng)變和側(cè)壁、下間隔壁中間段及基底段的徑向峰值應(yīng)變較對照組差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），表明PmVSD患兒左室壁收縮運(yùn)動(dòng)較對照組代償性增強(qiáng)。分析其原因，PmVSD患兒持續(xù)存在左向右分流，導(dǎo)致左室前負(fù)荷增加，左室舒張末容積增加，根據(jù)Frank-Starling 機(jī)制，左室壁張力增高，心肌收縮能力相應(yīng)增強(qiáng)。與王慶慧等[4]及Zhuang等[11]的研究結(jié)果一致。但因本研究選取的研究對象年齡較小、病情輕，僅部分室壁節(jié)段收縮運(yùn)動(dòng)明顯增大。同時(shí)Mizuguchi等[6]研究表明，在心肌三個(gè)方向形變中縱向應(yīng)變在心臟疾病中最早受影響，可能與心內(nèi)膜下主要為縱向心肌纖維有關(guān)，同時(shí)當(dāng)左室代償性收縮增強(qiáng)時(shí)圓周應(yīng)變也相應(yīng)增強(qiáng)以利于左室泵血功能，本研究結(jié)果與其一致。Seo等[10]研究發(fā)現(xiàn)心尖段應(yīng)變與聲納微測法的相關(guān)性低于中間段和基底段，縱向應(yīng)變、圓周應(yīng)變較徑向應(yīng)變可更好地評估局部心肌應(yīng)變，同時(shí)心尖段應(yīng)變改變沒有其他節(jié)段敏感。本研究發(fā)現(xiàn)與對照組比較，PmVSD組圓周、縱向應(yīng)變中間段及基底段部分節(jié)段心肌應(yīng)變值增大，與Seo等[10]的研究結(jié)果相似。本研究還發(fā)現(xiàn)PmVSD組部分節(jié)段峰值應(yīng)變值與LVEF呈線性相關(guān)，左室縱向、徑向、圓周峰值應(yīng)變平均值均分別與LVEDV呈良好正相關(guān)，以縱向峰值應(yīng)變平均值相關(guān)性最強(qiáng)，與Mizuguchi等[6]的研究結(jié)果一致。

綜上所述，本研究結(jié)果表明PmVSD小兒左心室局部收縮運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，3D-STI可無創(chuàng)、敏感地檢出這種變化，為臨床VSD治療和術(shù)后療效評估提供客觀依據(jù)，具有一定的臨床應(yīng)用價(jià)值。

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（本文編輯：吳健敏）

Evaluation of regional left ventricular systolic function in pediatric patients with perimembranous ven-tricular septal defect using three-dimensional speckle tracking imaging

WANG Zhen, TIAN Xinqiao, FU Dinghu, LIU Min, ZHAN Kungao, WU Daozhu. Department of Ultrasonography, the Second Affiliated Hospital of Wenzhou Medical University, Wenzhou, 325027

Objective: To evaluate regional left ventricular (LV) systolic function in pediatric with perimembranous ventricular septal defect (PmVSD) using three-dimensional speckle tracking imaging (3D-STI). Methods: Transthoracic full-volume 3D images were obtained in 40 patients with PmVSD and 35 age-and sexmatched controls. The full-volume 3D datasets were recorded, 3D-STI analysis provided measures of peak circumferential, radial, and longitudinal strain in 16 LV segments (6 basal, 6 mid, and 4 apical), left ventricular end systolic and end diastolic volumes (LVESV and LVEDV) were automatic measured. The strain values were compared between the two groups. Correlation analysis between LVEDV, LVESV, LVEF and LV systolic strain values were made respectively. Results: Compared with the control group, multidirectional strains for almostly all segments strain values were higher in patients with PmVSD, especially the peak systolic longitudinal strain in LV anterior, lateral wall basal segments, lateral, posterior wall middle segments and the peak systolic circumferential strain in LV lateral, inferior-septum wall middle segments and peak systolic radial strain in LV inferiorseptum, lateral wall middle segments and basal segments were significantly higher than that of the control group (P＜0.05). Among strain parameters, averege peak longitudinal strain exhibited the highest correlation with LVEDV. There were no significant differences between two groups in LVEF. Conclusion: 3D-STI is able to confirm regional LV dysfunction in pediatric patients with PmVSD.

echocardiography; three-dimensional speckle tracking; ventricular septal defect; ventricular function, left

R445.1

A

10.3969/j.issn.2095-9400.2015.07.009

2015-01-04

王珍（1989-），女，江西撫州人，碩士生。

田新橋，主任醫(yī)師，碩士生導(dǎo)師，Email：tianxq2005@ 163.com。現(xiàn)工作單位：河南省人民醫(yī)院超聲科。