超聲心動(dòng)圖新技術(shù)評(píng)價(jià)胎兒心功能研究進(jìn)展

羅田田綜述，董虹美審校

(重慶市婦幼保健院超聲科，重慶 401147)

胎兒超聲心動(dòng)圖最初用于檢測(cè)胎兒異常心臟結(jié)構(gòu)。隨著超聲技術(shù)和設(shè)備的發(fā)展，超聲心動(dòng)圖越來(lái)越多地應(yīng)用于評(píng)價(jià)胎兒心功能，是目前最常見(jiàn)的非侵入性評(píng)價(jià)胎兒心功能的方法之一。超聲心動(dòng)圖可用于篩查高危胎兒，預(yù)測(cè)部分胎兒疾病(如宮內(nèi)生長(zhǎng)受限、雙胎輸血綜合征和先天性膈疝等)轉(zhuǎn)歸，有助于對(duì)胎兒宮內(nèi)異常的早期判斷、處理及預(yù)后預(yù)測(cè)。本文就超聲心動(dòng)圖新技術(shù)評(píng)價(jià)胎兒心功能的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 胎兒血液循環(huán)特點(diǎn)

胎兒血液循環(huán)不同于新生兒及成人，主要表現(xiàn)為[1]：①富氧血來(lái)源于胎盤而不是肺；②血液分流為卵圓孔和動(dòng)脈導(dǎo)管水平的右向左分流。右心室生理需求在產(chǎn)前產(chǎn)后差異較大，在孕中晚期，右心室在心臟輸出中所占的比例可達(dá)60%。

2 超聲心動(dòng)圖評(píng)價(jià)胎兒心功能的常用方法及指標(biāo)

常用方法及指標(biāo)：①二維超聲心動(dòng)圖，測(cè)量心房、心室內(nèi)徑，通過(guò)Simpson法計(jì)算心室容積、射血分?jǐn)?shù)(ejection fractions, EF)；②M型超聲心動(dòng)圖，記錄心室壁活動(dòng)曲線，測(cè)量心室收縮、舒張末期內(nèi)徑及室壁搏幅，通過(guò)公式計(jì)算EF、每搏輸出量(stroke volume, SV)、短軸縮短率(fractional shortening index, FS)、心排出量(cardiac output, CO)、心臟指數(shù)(cardiac index, CI)；測(cè)量二尖瓣環(huán)收縮期位移(mitral annular plane systolic excursion, MAPSE)、三尖瓣環(huán)收縮期位移(tricuspid annular plane systolic excursion, TAPSE)，計(jì)算二者之間的差值；③頻譜多普勒超聲心動(dòng)圖，測(cè)量主、肺動(dòng)脈收縮期峰值流速，房室瓣口舒張?jiān)缙诜逯盗魉貳、舒張晚期峰值流速A，計(jì)算E/A，觀察靜脈導(dǎo)管和肺靜脈血流頻譜，計(jì)算Tei指數(shù)。

3 超聲心動(dòng)圖新技術(shù)在評(píng)價(jià)胎兒心功能中的應(yīng)用

3.1組織多普勒成像(tissue doppler imaging, TDI) 傳統(tǒng)頻譜多普勒技術(shù)測(cè)量的是瓣口血流的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，而TDI因其低速高振幅的特征，可直接觀察心肌、瓣環(huán)等組織的運(yùn)動(dòng)情況，同時(shí)評(píng)價(jià)心臟收縮及舒張功能。利用TDI可測(cè)量二尖瓣、三尖瓣及心肌收縮期運(yùn)動(dòng)速度S'、舒張?jiān)缙谶\(yùn)動(dòng)速度E'、舒張晚期運(yùn)動(dòng)速度A'，計(jì)算E/E'、E'/A'，并觀察上述參數(shù)隨孕周變化情況。唐逵等[2]應(yīng)用TDI觀察宮內(nèi)發(fā)育遲緩(intrauterine growth retardation, IUGR)及正常胎兒心功能，發(fā)現(xiàn)IUGR胎兒E′、A′、S′及E′/A′均低于正常胎兒，而E/E′、E/(E′×S′)、Tei指數(shù)均高于正常胎兒。馮艷紅等[3]應(yīng)用TDI觀察妊娠高血壓綜合征(pregnancy induced hypertension, PIH)對(duì)胎兒心臟功能的影響，發(fā)現(xiàn)與正常對(duì)照組相同孕周亞組比較，PIH組胎兒左心室、右心室、室間隔E′、A′及E′/A′差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；孕周≥30周胎兒中，PIH組右心室S′高于對(duì)照組，孕周<30周胎兒中，PIH組室間隔、左心室S′低于對(duì)照組，提示PIH可致胎兒心臟舒張與收縮功能受損。TDI亦可用于評(píng)價(jià)心肌整體及節(jié)段運(yùn)動(dòng)和變形能力，即應(yīng)變、應(yīng)變率。目前對(duì)于胎兒應(yīng)變和應(yīng)變率與孕周的相關(guān)性尚存爭(zhēng)議[4-5]。

TDI可用于評(píng)價(jià)房室傳導(dǎo)時(shí)間，對(duì)產(chǎn)前篩查胎兒心律失常有重要意義。郭敏等[6]應(yīng)用TDI記錄正常胎兒心房收縮期(atrial contraction, Aa)起點(diǎn)至心室等容收縮期(isovolumic contraction, IV)起點(diǎn)時(shí)間間隔(Aa—IV)及Aa起點(diǎn)至心室收縮射血期(ventricular systole, Sa)起點(diǎn)時(shí)間間隔(Aa—Sa)，發(fā)現(xiàn)Aa—IV和Aa—Sa與孕周呈正相關(guān)，與心率呈負(fù)相關(guān)，各孕周組Aa—IV和Aa—Sa差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。Nii等[7]對(duì)131胎孕14～42周正常胎兒行TDI及胎兒心電圖檢查，測(cè)量Aa—IV及Aa—Sa，發(fā)現(xiàn)Aa—IV與心電圖PR間期的相關(guān)性高于Aa—Sa。但有學(xué)者[8]發(fā)現(xiàn)，由于胎兒心率較快，IV與Sa波融合，TDI檢查時(shí)IV顯示率較低，而Aa—Sa更易于測(cè)量。李衛(wèi)東等[9]采用TDI檢查心律正常及偶發(fā)心律失常胎兒，測(cè)量Aa—Sa及心室開(kāi)始收縮至下一心動(dòng)周期心房開(kāi)始收縮的時(shí)間間期(Sa—Aa)，發(fā)現(xiàn)Aa—Sa、Sa—Aa與心率呈負(fù)相關(guān)，不同心率胎兒間Aa—Sa差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而Sa—Aa差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

Tei指數(shù)計(jì)算公式為(等容收縮時(shí)間+等容舒張時(shí)間)/心室射血時(shí)間，可綜合評(píng)價(jià)心臟收縮和舒張功能，不受胎兒心率影響。目前臨床常用測(cè)量Tei指數(shù)的方法有頻譜多普勒及TDI。Duan等[10]分別采用頻譜多普勒和TDI測(cè)量正常胎兒右心室Tei指數(shù)，發(fā)現(xiàn)TDI測(cè)量的Tei指數(shù)與頻譜多普勒測(cè)量的Tei指數(shù)呈高度相關(guān)，但TDI更為簡(jiǎn)便快捷，一個(gè)頻譜即可反映心室收縮及舒張功能。Khandoker等[11-12]提出K指數(shù)，即(等容收縮時(shí)間+等容舒張時(shí)間)/心室充盈時(shí)間，并以Tei指數(shù)和K指數(shù)評(píng)價(jià)不同孕周正常胎兒及先天性心臟病(傳導(dǎo)通路異常、結(jié)構(gòu)性心臟病)胎兒的心功能，結(jié)果顯示Tei指數(shù)與孕周無(wú)明顯相關(guān)，傳導(dǎo)通路異常胎兒的Tei指數(shù)和結(jié)構(gòu)性心臟病胎兒的Tei指數(shù)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；但K指數(shù)與孕周呈顯著負(fù)相關(guān)，結(jié)構(gòu)性心臟病胎兒的K指數(shù)顯著低于正常胎兒，提示K指數(shù)可用于評(píng)價(jià)胎兒心肌功能，有助于鑒別診斷結(jié)構(gòu)性先天性心臟病。目前K指數(shù)的臨床價(jià)值還有待進(jìn)一步證實(shí)。

3.2速度-向量成像技術(shù)(velocity vector imaging, VVI) VVI是斑點(diǎn)追蹤技術(shù)的一種，克服了TDI的角度和幀頻依賴性，不受胎兒心率影響，能同時(shí)評(píng)價(jià)心肌整體和節(jié)段功能，并提供心肌收縮、扭轉(zhuǎn)及三維定量等重要信息。Younoszai等[13]應(yīng)用VVI評(píng)估正常胎兒心肌功能，測(cè)量不同孕周胎兒右心室游離壁、室間隔、左心室游離壁收縮期縱向峰值運(yùn)動(dòng)速度(systolic velocity, Vs)、舒張期縱向峰值運(yùn)動(dòng)速度(diastolic velocity, Vd)、收縮期應(yīng)變(Systolic strain, Ss)及收縮期應(yīng)變率(Systolic strain rate, SRs)，其中成功分析89%的圖像，結(jié)果顯示所有心肌節(jié)段Vs、Vd均隨孕周延長(zhǎng)而增加，Ss、SRs與孕周無(wú)明顯相關(guān)，提示正常妊娠期間心肌運(yùn)動(dòng)速度增加是體細(xì)胞生長(zhǎng)的結(jié)果，而非心肌收縮力改變所致。目前對(duì)于Ss與孕周的相關(guān)性尚存爭(zhēng)議。Kim等[14]與Younoszai等[13]關(guān)于Vs、Vd、Ss、SRs與孕周相關(guān)性的研究結(jié)果一致，同時(shí)發(fā)現(xiàn)右心室整體Vs、Vd及基底段Ss、SRs明顯高于左心室；而楊旭等[15]發(fā)現(xiàn)心室Vs、Ss與孕周呈正相關(guān)，SRs與孕周無(wú)明顯相關(guān)。

Liu等[16]采用VVI測(cè)量孕婦甲狀腺功能異常胎兒左、右心室Vs、Vd、Ss、SRs和舒張期峰值應(yīng)變率(diastolic strain rate, SRd)，結(jié)果顯示孕婦甲狀腺功能減退組和甲狀腺功能亢進(jìn)組胎兒Ss、SRs、SRd均低于對(duì)照組，而Vs、Vd與對(duì)照組差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。龍湘黨等[17]采用VVI觀察PIH胎兒左、右心室心肌節(jié)段功能，根據(jù)PIH分類標(biāo)準(zhǔn)分為妊娠高血壓組、輕度子癇前期組及重度子癇前期組，發(fā)現(xiàn)妊娠期高血壓組左、右心室壁Vs、Vd、Ss、SRs和SRd與對(duì)照組相應(yīng)節(jié)段心肌差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；輕度子癇前期組右心室壁Ss、SRs和SRd低于對(duì)照組；重度子癇前期組左、右心室壁Ss、SRs和SRd低于對(duì)照組、妊娠期高血壓組和輕度子癇前期組，右心室壁Vd低于對(duì)照組及妊娠期高血壓組，提示子癇前期胎兒左、右心室功能均有受損，以右心功能損傷更明顯。

3.3空間-時(shí)間相關(guān)成像技術(shù)(spatio-temporal image correlation, STIC) STIC通過(guò)探頭自動(dòng)掃查，獲取大量連續(xù)的二維切面，與時(shí)相信息相聯(lián)合，構(gòu)成動(dòng)態(tài)三維圖像，并非對(duì)心室實(shí)際形狀的簡(jiǎn)單模仿，可客觀顯示心室的容積形態(tài)，測(cè)量結(jié)果較為準(zhǔn)確、可靠。

目前STIC常用虛擬器官計(jì)算機(jī)輔助分析技術(shù)(virtual organ computer aided analysis, VOCAL)測(cè)量胎兒心室容積。高凌云等[18]采用STIC技術(shù)分別聯(lián)合單平面Simpson法、VOCAL技術(shù)和超聲容積自動(dòng)測(cè)量技術(shù)(sonography-based automated volume count, SonoAVC)測(cè)量不同孕周正常胎兒左心室容積，計(jì)算左心室SV，結(jié)果顯示每種方法的測(cè)量者內(nèi)、測(cè)量者間及3種測(cè)量方法每?jī)煞N之間的可重復(fù)性均較高，提示采用STIC技術(shù)聯(lián)合3種方法測(cè)量胎兒心室容積的一致性和可靠性均較高，不受測(cè)量者經(jīng)驗(yàn)限制。

有學(xué)者[19]分別采用STIC-M模式及M型超聲心動(dòng)圖測(cè)量正常胎兒TAPSE，發(fā)現(xiàn)2種方法測(cè)量結(jié)果的一致性較好，同時(shí)指出STIC-M技術(shù)克服了M型超聲心動(dòng)圖測(cè)量TAPSE時(shí)對(duì)胎兒體位的依賴性，成功率更高。關(guān)于胎兒期心室EF隨孕周變化趨勢(shì)的研究結(jié)果目前尚存分歧。多項(xiàng)研究[20-21]顯示，正常胎兒左、右心室SV和CO與孕周呈正相關(guān)，EF與孕周無(wú)明顯相關(guān)；但也有學(xué)者[22]發(fā)現(xiàn)孕21～32+6周正常胎兒左、右心室EF與孕周呈負(fù)相關(guān)。

目前臨床關(guān)于應(yīng)用STIC技術(shù)觀察高危妊娠胎兒心功能的報(bào)道較少。Tedesco等[23]應(yīng)用STIC技術(shù)觀察妊娠期糖尿病孕婦及IUGR胎兒，計(jì)算TAPSE和FS，發(fā)現(xiàn)妊娠期糖尿病組胎兒左、右心室FS、TASPE均低于正常對(duì)照組，IUGR組胎兒TAPSE低于正常對(duì)照組。孫麗娟等[22]采用STIC掃查孕21～32+6周的60胎正常胎兒及12胎單純性心律失常胎兒，獲得心室舒張末期及收縮末期容積，計(jì)算左、右心室SV、CO和EF，結(jié)果顯示單純性心律失常胎兒左、右心室各項(xiàng)心功能參數(shù)與相應(yīng)孕周正常胎兒心功能參考值相比均大致正常，且均在32+ 6周前恢復(fù)正常心律，表明STIC技術(shù)可反映心律失常胎兒的心功能，對(duì)評(píng)價(jià)其預(yù)后有重要參考價(jià)值。

4 局限性與展望

目前超聲心動(dòng)圖新技術(shù)均存在一定局限性：TDI受超聲波聲束和胎兒心臟運(yùn)動(dòng)影響；VVI技術(shù)聲像圖的獲取需在清晰的二維成像基礎(chǔ)上，且需存儲(chǔ)圖像進(jìn)行脫機(jī)分析，無(wú)法及時(shí)提供相應(yīng)心功能指標(biāo)；STIC技術(shù)受胎兒體位、羊水等因素影響，對(duì)二維圖像質(zhì)量要求高。隨著超聲技術(shù)的不斷發(fā)展，會(huì)有更多更準(zhǔn)確的方法用于評(píng)價(jià)胎兒心功能，為臨床評(píng)估胎兒宮內(nèi)發(fā)育情況、預(yù)測(cè)高危胎兒預(yù)后提供更詳細(xì)、準(zhǔn)確的信息。