斑點追蹤成像評估房間隔缺損患兒左心室扭轉運動的初步研究

王夢宣 WANG Mengxuan

陳國珍 CHEN Guozhen

張玉奇 ZHANG Yuqi

吳蘭平 WU Lanping

趙 春 ZHAO Chun

斑點追蹤成像評估房間隔缺損患兒左心室扭轉運動的初步研究

王夢宣 WANG Mengxuan

陳國珍 CHEN Guozhen

張玉奇 ZHANG Yuqi

吳蘭平 WU Lanping

趙 春 ZHAO Chun

目的 采用斑點追蹤成像（STI）評估房間隔缺損（ASD）患兒左心室扭轉運動特征，探討ASD患兒右心室容量負荷與左心室扭轉運動的關系，以期指導臨床應用。資料與方法 收集2015年10月－2016年1月于上海兒童醫(yī)學中心行心臟超聲檢查確診為ASD患兒58例（病例組），并根據(jù)右心室容量分為右心室容量明顯增加組（ASD-A組，30例）及右心室容量增加不明顯組（ASD-B組，28例）。同時收集年齡、性別匹配的30例正常兒童為對照組。應用STI測量并比較各組左心室扭轉運動參數(shù)。結果 ASD-A組中6例患兒基底部與心尖部均呈逆時針旋轉。與對照組相比，ASD-A組左心室基底部旋轉角度、心尖部旋轉角度均明顯增大，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.01）；左心室扭轉角度峰值及扭力大于對照組，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。與對照組相比，ASD-B組僅心尖部旋轉角度顯著性增大（P＜0.05），其余左心室扭轉運動參數(shù)呈增大趨勢，但差異均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。結論 ASD導致右心容量負荷明顯增加時對左室基底部旋轉運動及心尖部旋轉運動具有較大影響。

房間隔缺損；超聲心動描記術；斑點追蹤成像；心臟容量；異常扭轉；心室功能，左；兒童

Address Correspondence to: CHEN Guozhen E-mail: chenguozhen2001@aliyun.com

中國醫(yī)學影像學雜志

2017年 第25卷 第7期：516-519，524

Chinese Journal of Medical Imaging 2017 Volume 25 (7): 516-519, 524

房間隔缺損（atrial septal defect，ASD）發(fā)生時，血液由左心房分流入右心房導致右心容量負荷增加。隨著ASD分流量的增加，右心容量負荷逐漸增加，并出現(xiàn)肺動脈流速增快，進而發(fā)展至肺動脈高壓。此進展過程中左心功能受到相應影響。左心室扭轉運動可敏感地反映局部和整體的左心室功能變化，有利于心血管疾病的早期診斷和治療[1-2]。斑點追蹤成像（speckle tracking imaging，STI）可無創(chuàng)、準確評價左心室扭轉運動[3-4]。有關ASD左心室扭轉運動的研究尤其是右心容量負荷差異兒童ASD的研究較少。本研究擬應用STI評價ASD患兒右心室容量負荷增加時左心室扭轉運動的變化及不同程度右心室容量負荷增加與左心室扭轉運動的關系，以期為臨床應用提供參考。

1 資料與方法

1.1 研究對象 選取2015年10月－2016年1月于上海兒童醫(yī)學中心行心臟超聲檢查確診的單純ASD（II繼發(fā)孔型）患兒58例。右心房、右心室明顯增大（右心室短徑/左心室短徑＞1）或肺動脈流速增快（肺動脈前向流速＞1.8 m/s）患兒30例，其中男12例，女18例，納入ASD右心室容量明顯增加組（ASD-A組）；右心房、右心室無明顯增大（右心室短徑/左心室短徑＜1）患兒28例，其中男12例，女16例，納入ASD右心室容量無顯著增加組（ASD-B組）。上述兩組患兒均未合并肺動脈高壓。ASD的診斷經(jīng)常規(guī)二維及彩色多普勒血流顯像證實，排除合并右心室流出道狹窄、肺動脈狹窄及其他器質性心臟疾病。隨機納入經(jīng)體格檢查、心電圖及超聲心動圖檢查無心臟疾病患兒30例為對照組，其中男16例，女14例。各組受試者性別、年齡、心率、身高、體重及體表面積比較，差異均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。見表1。

表1 3組兒童基本資料比較（x±s）

1.2 儀器與方法 使用Philips iE33型超聲顯像儀（Philips Ultrasound，Bothell，Washington，USA）及實時三維超聲X7-2探頭（頻率2～7 MHz）。二維超聲探頭S8-3（頻率3～8 MHz）和S5-1（頻率為2～4 MHz）。超聲工作站選用Qlab 8.1工作站。圖像采集：在藥物鎮(zhèn)靜或年齡較大患兒配合下，保持側臥體位。S5-1探頭，同步記錄胸導聯(lián)心電圖，采集左心室短軸（二尖瓣水平、心尖水平）切面的清晰二維灰階動態(tài)圖像；切換至X7-2探頭，采集心尖四腔觀理想的左心室圖像全容積立體圖像。數(shù)據(jù)資料庫以DICOM形式儲存在CD-ROM中，導出至Qlab 8.1軟件工作站待進一步脫機處理分析。后處理分析：啟動Qlab 8.1軟件中的CMQ 插件，選中需待分析圖像，點擊ROI鍵，基底部選擇SAX B鍵、心尖部選擇SAX A鍵，屏幕上會自動出現(xiàn)由不同顏色組成的網(wǎng)格線。調整相應心肌節(jié)段的網(wǎng)格線，獲得左心室相應各節(jié)段的旋轉曲線。基底部旋轉曲線為大致趨勢波谷向下4條不同顏色的拋物線，心尖部旋轉曲線為大致趨勢波峰向上的拋物線。其中黃色代表外膜扭轉，藍色代表內膜扭轉，咖啡色代表心壁扭轉，綠色代表整體扭轉，獲取綠線最大的扭轉角度及旋轉角度。左心室的整體旋轉角度峰值（Ptw）=左心室心尖部旋轉角度峰值（peak apical rotation，PAR）－左心室基底部旋轉角度峰值（peak basal rotation，PBR）；扭力= Ptw/左心室舒張末期長軸長度（DL）。

啟動Qlab 8.1中3DQ Advance插件。首先確認心尖四腔觀處于正確的位置顯示，使垂直和水平線交界點通過左心室的中心。由操作者選擇左心室容積最大幀圖像定為舒張末期（心電圖位于P波后），二尖瓣開放前左心室容積最小幀圖像定為收縮末期（心電圖位于T波處）。在心尖四腔觀和心尖二腔觀分別選定5個心內膜取樣點（即二尖瓣環(huán)上4個點+心尖部），點擊“sequential analysis”，軟件自動生成左心室?guī)缀文Ｐ惋@示左心室容量變化。軟件自動測得其左心室收縮末期容積（left ventricular end-systolic volume，LVESV）、舒張末期容積（left ventricular end-diastolic volume，LVEDV）、每搏輸出量（stroke volume，SV）和射血分數(shù)（left ventricular ejection fraction，LVEF）等指標。容積測值均采用體表面積標準化為容積指數(shù)。

1.3 統(tǒng)計學方法 采用SPSS 19.0軟件。計量資料以x±s表示，兩兩比較符合正態(tài)分布使用獨立樣本t檢驗，組間比較方差齊時使用單因素方差分析，不符合正態(tài)分布或方差不齊時使用秩和檢驗，兩參數(shù)間相關性用Pearson相關分析。P＜0.05表示差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 左心室扭轉運動特征分析 由心尖向心底方向觀察，與對照組相同，ASD患兒左心室基底部先逆時針旋轉（正值），后主要為順時針旋轉（負值）；心尖部則先順時針旋轉（負值），后主要為逆時針旋轉（正值）。ASD-B組所有患兒均符合上述扭轉規(guī)律，但ASD-A組6例患兒左心室基底部與心尖部呈同向旋轉，即基底部整體呈逆向旋轉，心尖部亦呈逆向旋轉（均為正值）。

2.2 一般超聲指標分析 與對照組相比，ASD-A組M超測得的左心室舒張末期內徑（M-mode left ventricularend diastolic diameter，M-LVDD）及實時三維超聲心動圖測得的左心室舒張末期容積（3DQA-LVEDV）、左心室舒張末期容積指數(shù)（3DQA-LVEDVI）、每搏輸出量（SV）、每搏輸出量指數(shù)（stroke volume index，SVI）均明顯降低，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.01）；而M-LVEF差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）；3DQA-LVEF低于對照組，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。ASD-B組SV、SVI及3DQA-LVEF小于對照組，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），M-LVDD、3DQA-LVEDV、3DQA-LVEDVI及M-LVEF與對照組差異均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。與ASD-B組相比，ASD-A組ASD缺損明顯增大，M-LVDD、3DQA-LVEDV、3DQA-LVEDVI、SV、SVI明顯減低，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），M-LVEF和3DQA-LVEF差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。見表2。

表2 3組間兒童一般超聲資料比較（x±s）

2.3 左心室扭轉運動參數(shù)分析 與對照組相比，ASD-A組左心室基底部旋轉角度（basal rotation，BR）、心尖部旋轉角度（apical rotation，AR）、Ptw及扭力（Ptw/ DL）均增大，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）；左心室PBR及心尖部PAR大于對照組，但差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。與對照組相比，ASD-B組僅AR增大，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），其余左心室扭轉運動參數(shù)呈大于對照組趨勢，但差異均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。與ASD-B組相比，ASD-A組僅BR增大（P＜0.05），其余左心室扭轉運動參數(shù)差異均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。見表3。

表3 3組左心室基底部及心尖部左心室扭轉運動參數(shù)比較（x±s）

2.4 左心室扭轉運動參數(shù)與左心室容積的相關性 比較3組BR、AR、PBR 、PAR 、Ptw、Ptw/DL參數(shù)與LVEDV的相關性發(fā)現(xiàn)，BR、AR、PAR、Ptw、Ptw/DL與LVEDV呈負相關（r=－0.457、－0.403、－0.355、－0.427、－0.540，P＜0.05），與PBR呈正相關（r=0.300，P＜0.05）。

3 討論

近年來，對心臟左心室功能的研究已從射血分數(shù)的評估轉向心臟三維空間形變的研究，其中包括左心室的旋轉和扭轉運動。左心室扭轉運動主要取決于心肌收縮及松弛程度、前后負荷、心內膜及心外膜下心肌纖維收縮的平衡及心肌纖維排列方向等[3]。任何影響心肌狀態(tài)的生理或病理變化均可使左心室扭轉運動發(fā)生改變。ASD血液由左心房分流入右心房導致右心容量負荷增加。隨著ASD分流量的增加，右心容量負荷逐漸增加至出現(xiàn)肺動脈流速增快。隨著病情進展直至肺動脈高壓發(fā)生，此進展過程中左心功能也受到相應影響。本研究中，與ASD-B組及對照組相比，ASD-A組患者M-LVDD及3DQA-LVEDV、3DQA-LVEDVI、SV、SVI均明顯減低（P＜0.05）；而ASD-B 組患者SV、SVI、3DQA-LVEF小于對照組（P＜0.05），其余指標差異均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。以上結果均證實ASD患兒右心室容量逐漸增加的過程中左心室容量逐漸變小。

本研究中，從心尖向心底方向觀察，對照組兒童左心室基底部先逆時針旋轉（正值），后主要為順時針旋轉（負值）；心尖部則先為順時針旋轉（負值），后主要為逆時針旋轉（正值），與既往應用MRI及組織多普勒的左心室扭轉運動的研究結論一致[5-6]。 ASD-B組所有患兒均符合上述扭轉規(guī)律；而ASD-A組有6例患兒（約20%）左心室基底部與心尖部呈同向旋轉，即基底部與心尖部均呈逆向旋轉，進一步分析發(fā)現(xiàn)，該6例患兒3DQA-LVEF值較對照組明顯減低，但未達LVEF減低標準，推測原因為右心室容量明顯增加，導致其左心室明顯受壓變小，室間隔與左心室反向運動，進而導致左心室心肌心尖部及基底部同向運動，LVEF較對照組減低，進一步說明左心室扭轉運動參數(shù)可能在評估左心室心功能方面較LVEF更加敏感。

Dong等[7]的研究發(fā)現(xiàn)，ASD患者左心室基底部旋轉角度峰值及左心室扭轉角度峰值較正常人明顯減低，心尖部左心室旋轉參數(shù)與正常人類似。宋家琳等[8]研究則發(fā)現(xiàn)單純ASD引起的右心室容量負荷增加不影響左心室扭轉運動及功能，而ASD繼發(fā)肺動脈高壓時，其左心室基底部后壁、下壁、后室間隔旋轉角度峰值明顯低于ASD肺動脈高壓陰性組及正常組。本研究收集未合并肺動脈高壓的單純ASD患兒，發(fā)現(xiàn)右心房、右心室明顯增大時可導致左心室明顯受壓，若右心房、右心室增大不明顯則其左心室受壓不明顯。故將單純ASD患兒進一步分為ASD-A 組與ASD-B組，結果發(fā)現(xiàn)，ASD-A組BR、AR、Ptw及Ptw/DL均明顯大于對照組（P＜0.05）。ASD-B組僅AR大于對照組（P＜0.05），其余參數(shù)差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。ASD-A組僅BR大于ASD-B組（P＜0.05），其余參數(shù)差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。據(jù)此推測，ASD患兒在右心室容量負荷逐漸增加至明顯增加再到左心室明顯受壓的過程中，其左心室扭轉運動參數(shù)增大，反映了左心室處于代償狀態(tài)，左心室扭轉運動代償性增加以維持左心室正常收縮活動；而當ASD左向右分流進一步發(fā)展導致肺動脈高壓時，其左心室扭轉運動參數(shù)減低。本研究中，兩組ASD患兒M超測得的LVEF與對照組比較，差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）；3DQA測得的兩組ASD患兒LVEF均低于對照組，但均未達LVEF減低標準，而左心室心尖部旋轉角度及左心室扭轉角度峰值在3組間差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。組間參數(shù)不同表明在評價左心室收縮功能時，左心室旋轉及扭轉運動參數(shù)可能較傳統(tǒng)的LVEF等參數(shù)更敏感，與既往研究結果一致[9]。本研究還發(fā)現(xiàn)，ASD患兒由于其右心室容量負荷不同程度增加導致左心室不同程度受壓及容量 負 荷 減 低 時， BR、AR、PAR、Ptw、Ptw/DL與LVEDV呈負相關（r=－0.457、－0.403、－0.355、－0.427、 －0.540，P＜0.05），PBR與LVEDV呈正相關（r=0.300，P＜0.05）。

2D-STI通過識別二維圖像上的心肌回聲斑點追蹤心肌的運動軌跡，顯示心尖及心底水平旋轉角度隨心動周期的變化曲線，計算相關平面旋轉角度及左心室整體扭轉角度[10]。但STI技術對圖像質量要求較高，且目前在不同的軟件所測結果之間缺乏統(tǒng)一的標準[11]。本研究亦證實，STI技術對左心室短軸二維圖像質量要求較高，故左心室短軸圖像應盡量打圓；且與MRI相比，其時間分辨率和評估心內膜及心外膜旋轉差異的對比度分辨率相對較差，不能對左心室扭轉角度根據(jù)心臟大小進行標化等[12]。左心室扭轉運動是三維空間的運動，故有待三維STI相關研究進一步證實。

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（本文編輯 聞 浩）

Left Ventricular Twist in Patients with Atrial Septal Defect by Speckle Tracking Imaging

Purpose To evaluate features of the left ventricular twist in patients with atrial septal defect (ASD) using speckle tracking imaging (STI) in order to guide clinical application. Materials and Methods Fifty-eight patients with ASD confirmed by ardiac ultrasound in Shanghai Children's Medical Center from October 2015 to January 2016 were enrolled in this study as case group, which were further divided into group ASD-A with 30 cases and group ASD-B with 28 cases according to the volume of right ventricular. The volume of right ventricular was significantly increased in the group ASD-A, but the volume of right ventricular was not significantly increased in the group ASD-B. At the same time, 30 normal children with matched age and sex were chosen as control group. The parameters of left ventricular twist motion in each group were measured and compared by using STI. Results In group ASD-A, The basal and apical part of 6 children rotated counterclockwise. Compared with those in the control group , the basal rotation angle and apical rotation angle of left ventricular in group ASD-A were significantly higher (P＜0.01), and the peak twist and torison of left ventricular in group ASD-A were also higher (P＜0.05). Compared with those in the control group, only the apical rotation angle in group ASD-B was higher (P＜0.05), but the rest parameters of the left ventricular twist motion in group ASD-B were not statistically significantly higher (P＞0.05). Conclusion The significant increase in the volume of right heart load in ASD impacts on the basal and apical rotation of left ventricular.

Heart septal defects, Atrial; Echocardiography; Spot tracking imaging; Cardiac volume; Torsion abnormality; Ventricular function, left; Child

10.3969/j.issn.1005-5185.2017.07.010

上海交通大學醫(yī)學院附屬上海兒童醫(yī)學中心心內科 上海 200127

陳國珍

Department of Pediatric Cardiology, Shanghai Children's Medical Center, Shanghai Jiaotong University School of Medicine, Shanghai 200127, China

2016-12-26

2017-03-24

R445.1；R540.4