二維斑點(diǎn)追蹤技術(shù)評(píng)估手足口病患兒左室收縮功能

曾健　顏漢寧　翟玉霞

(1.自貢市第四人民醫(yī)院超聲醫(yī)學(xué)科，四川 自貢 643000; 2. 汕頭大學(xué)醫(yī)學(xué)院第二附屬醫(yī)院，廣東 汕頭 515000)

手足口病(Hand-foot-mouth disease，HFMD)是兒科比較常見的傳染病。近年來(lái)HFMD發(fā)病率在中國(guó)顯著升高, 并呈現(xiàn)出季節(jié)性流行和全年散發(fā)趨勢(shì)[1]。基于HFMD的高發(fā)病率及潛在心肺功能不全風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)HFMD患兒進(jìn)行心功能評(píng)價(jià)有重大意義，特別是重癥HFMD患兒心肺功能衰竭的早期診斷、及時(shí)處置是搶救成功的關(guān)鍵。本研究設(shè)想采用二維斑點(diǎn)追蹤成像 (Two-dimensional speckle tracking imaging，2D-STI) 技術(shù)評(píng)價(jià)HFMD患兒左室17節(jié)段各個(gè)節(jié)段局部收縮功能，目的在于探索HFMD心功能改變情況，特別是早期表現(xiàn)，為臨床診治提供幫助。

1　資料與方法

1.1研究對(duì)象與分組選擇2015年4月～2016年2月期間在汕頭大學(xué)醫(yī)學(xué)院第二附屬醫(yī)院住院經(jīng)臨床確診及病原學(xué)檢查證實(shí)為EV71型病毒感染的HFMD患兒為研究對(duì)象。按衛(wèi)生部印發(fā)《手足口病診療指南2010年版》[2]中的診斷標(biāo)準(zhǔn)選取實(shí)驗(yàn)組共41例，病原學(xué)檢查均為EV71型，并將其分為輕癥組和重癥組。實(shí)驗(yàn)組分組標(biāo)準(zhǔn)：輕癥組：?jiǎn)渭僅FMD患兒，有手、足、口、臀部皮疹，可伴有發(fā)熱，年齡10～44個(gè)月，共15例； 重癥組根據(jù)《中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部2010年版》標(biāo)準(zhǔn)符合合并下列情況之一者：①神經(jīng)系統(tǒng)癥狀：頻繁的抽搐、昏迷、腦疝。②呼吸困難、有口唇或指端紫紺，咯血性泡沫痰及肺部有啰音等。③休克等循環(huán)功能障礙表現(xiàn)。④白細(xì)胞計(jì)數(shù)明顯改變(WBC>15．0×109/L或WBC<2．0×109/L)[2-3]，年齡9～51個(gè)月，共26例。選擇來(lái)我院體檢的健康兒童為對(duì)照者，性別、年齡、身高及體重均與試驗(yàn)組相仿，共21例。排除標(biāo)準(zhǔn)：①實(shí)驗(yàn)組及對(duì)照組均排除心肺腦血管疾病、嚴(yán)重肝腎疾病。② 對(duì)照組還需排除近期存在嚴(yán)重感染等影響心功能改變者。

1.2儀器與方法采用GE Vivid 7 彩色多普勒超聲診斷儀，配備經(jīng)胸成人M4S心臟探頭及小兒7S心臟探頭，頻率分別為1.5～3.5MHz和6.5～8.0MHz，幀頻40～80幀/s。所有患者取左側(cè)臥位或仰臥位，連接心電圖，除行常規(guī)心臟測(cè)量之外，還采用雙平面Simpson法測(cè)量左心室射血分?jǐn)?shù)(LVEF)、脈沖多普勒計(jì)算Tei指數(shù)[等容收縮期時(shí)間(ICT)、等容舒張期時(shí)間(IRT)及射血時(shí)間(ET)]。隨后存取所有兒童心尖四腔觀、心尖二腔觀及心尖三腔觀切面連續(xù) 3個(gè)心動(dòng)周期的動(dòng)態(tài)圖。在二維灰階分析狀態(tài)下，心尖四腔心、心尖兩腔心和心尖左心室長(zhǎng)軸切面進(jìn)入AFI程序，按照提示選擇感興趣區(qū)域(Regions of Interest,ROI)心肌范圍，勾畫出心肌內(nèi)膜緣曲線，調(diào)整ROI寬度，使其與心肌厚度一致。每個(gè)節(jié)段只當(dāng)字母V顯示時(shí)視為有效追蹤，如字母X顯示則視為無(wú)效追蹤。對(duì)字母為X顯示的相應(yīng)的室壁節(jié)段已勾勒的ROI范圍進(jìn)行調(diào)整，直到全部節(jié)段均為字母V顯示后，啟動(dòng)計(jì)算機(jī)程序自動(dòng)對(duì)已勾勒的ROI進(jìn)行追蹤[4]。設(shè)定主動(dòng)脈瓣關(guān)閉時(shí)間(AVC)點(diǎn)。利用儀器自帶的斑點(diǎn)追蹤技術(shù)分析軟件在左心室長(zhǎng)軸切面、心尖四腔切面及兩腔心切面心肌組織中每個(gè)點(diǎn)在心動(dòng)周期運(yùn)動(dòng)的軌跡進(jìn)行自動(dòng)追蹤，可計(jì)算其ROI中每個(gè)節(jié)段心室壁沿縱行心肌纖維方向的平均應(yīng)變值，并最終獲得左心室壁各節(jié)段的應(yīng)變曲線和牛眼圖，見圖1～3，計(jì)算出整體縱向應(yīng)變(global longitudinal strain，GLS)。以上操作均由同一名人員完成，且每例兒童制作3張牛眼圖，取最滿意一張留作分析。同期分析各兒童的生化指標(biāo)，主要包括白細(xì)胞總數(shù)(WBC)、肌酸激酶(CK)、肌酸激酶心肌同工酶(CK-MB)、C-反應(yīng)蛋白(CRP)及血糖(GLU)。

圖1　正常兒童左心室收縮期峰值應(yīng)變牛眼圖

Figure1Normalchildrenleftventricularsystolicpeakstrainbovineeyediagram

2　結(jié)果

2.1重癥組中的WBC、心率、GLU、CRP、CK、CK-MB均明顯高于輕癥組和對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，其中心率及白細(xì)胞總數(shù)差異尤為顯著(P<0.01)；與對(duì)照組相比，輕癥組各指標(biāo)略有升高，但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，見表1。

2.2重癥組LVEF、GLS相較于輕癥組和對(duì)照組明顯減低，Tei指數(shù)明顯高于輕癥組和對(duì)照組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。輕癥組與對(duì)照組比較，LVEF、Tei指數(shù)、GLS兩組間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，見表2。

圖2　HFMD輕癥組患兒左心室收縮期應(yīng)變峰值應(yīng)變牛眼圖

Figure2ThemildgroupofHFMDchildrenleftventricularsystolicstrainpeakstrainbovineeyeandcurvediagram

2.3重癥組左室后壁及側(cè)壁的基底段、中間段、心尖段應(yīng)變峰值較對(duì)照組明顯減低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)；重癥組左室后室間隔中間段及心尖段、左室下壁基底段、左室心尖部應(yīng)變峰值與對(duì)照組比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。重癥組左室后壁基底段及側(cè)壁心尖段應(yīng)變峰值較輕癥組明顯減低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)；重癥組左室后室間隔中間段、心尖段，左室后壁、側(cè)壁中間段及左室心尖部應(yīng)變峰值與輕癥組比較，差異亦有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。輕癥組僅見于左室后壁、側(cè)壁的基底段、中間段及左室側(cè)壁心尖段應(yīng)變峰值減低，與對(duì)照組比較,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，其中左室后壁的中間段應(yīng)變峰值與對(duì)照組比較，差異更顯著(P<0.01)，見表3～5。

圖3　HFMD重癥組患兒左心室收縮期應(yīng)變峰值應(yīng)變牛眼圖

Figure3TheseveregroupofHFMDchildrenleftventricularsystolicstrainpeakstrainbovineeyeandcurvediagram

2.4超聲檢查左心室基底段、中間段及心尖段3部分應(yīng)變峰值均值觀察中，對(duì)照組、輕癥組、重癥組間基本呈階梯狀減低改變。重癥組左室基底段、中間段及心尖段相較于輕癥組及對(duì)照組各應(yīng)變峰值均值均明顯減低，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。輕癥組相較于對(duì)照組，僅見基底段、中間段應(yīng)變峰值均值減低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，心尖段應(yīng)變峰值均值減低不明顯，組間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，見表6。

表1　3組對(duì)象臨床和實(shí)驗(yàn)室檢查指標(biāo)比較Table 1　The comparison of HFMD index in clinical and laboratory examination among severe group, mild group and control group

注：與對(duì)照組比較， ①P<0.05，②P<0.01；與輕癥組比較，③P<0.05，④P<0.01

表2　3組對(duì)象LVEF、TEI及GLS評(píng)估左心室整體心功能比較Table 2　The comparison of HFMD index in LVEF, TEI and GLS among severe group, mild group and control group

注：與對(duì)照組比較， ①P<0.05，②P<0.01；與輕癥組比較，③P<0.05，④P<0.01

表3　3組對(duì)象左室壁基底段各節(jié)段應(yīng)變峰值比較Table 3　The comparison of HFMD index in each basal segmental left ventricular wall strain among severe group, mild group and control group

注：與對(duì)照組比較， ①P<0.05，②P<0.01；與輕癥組比較，③P<0.01

表4　3組對(duì)象左室壁中間段各節(jié)段應(yīng)變峰值比較Table 4　The comparison of HFMD index in each middle segmental left ventricular wall strain among severe group, mild group and control group

注：與對(duì)照組比較，①P<0.05，②P<0.01；與輕癥組比較，③P<0.05

表5　3組對(duì)象左室壁心尖段各節(jié)段應(yīng)變峰值比較Table 5　The comparison of HFMD index in each apex segmental left ventricular wall strain among severe group, mild group and control group

注：與對(duì)照組比較，①P<0.05，②P<0.01；與輕癥組比較，③P<0.05

Table6ThecomparisonofHFMDindexinbasal，middleandapexsectionofleftventricularwallstrainamongseveregroup,mildgroupandcontrolgroup

分組　基底段　中間段　心尖段重癥組-18.31±2.76②③ -18.85±2.63②③ -19.46±3.07②③輕癥組-21.40±2.16①-20.93±1.66①-22.07±2.84對(duì)照組-22.90±0.99-22.86±1.06-23.29±0.95

注：與對(duì)照組比較， ①P<0.05，②P<0.01；與輕癥組比較，③P<0.05

3　討論

HFMD是兒科臨床的常見急性傳染病，EV71為最常見及主要病原體之一[5]，是一種高度嗜神經(jīng)性病毒，多數(shù)患兒表現(xiàn)為一過(guò)性無(wú)兇險(xiǎn)性腦膜炎、腦干腦炎等，重癥HFMD患兒中可誘發(fā)心臟和肺衰竭[6]。EV71感染HFMD患兒主要由心肌頓抑引起神經(jīng)源性心功能不全，可能因中樞性交感神經(jīng)興奮性增高引起，與體內(nèi)兒茶酚胺水平升高有關(guān)[7-8]。兒茶酚胺在誘導(dǎo)肺水腫發(fā)生的同時(shí)也能引起心肌頓抑，表明重型腦損傷后血兒茶酚胺升高可引起心臟前后負(fù)荷持續(xù)增加，最終誘發(fā)心功能失代償而導(dǎo)致急性心功能受損[9-10]。交感神經(jīng)末梢釋放大量?jī)翰璺影奉愇镔|(zhì)，一部分釋放到循環(huán)中，另一部分存在于交感神經(jīng)末梢的心肌細(xì)胞內(nèi)。心肌組織中兒茶酚胺增高不僅可引起細(xì)胞內(nèi)鈣離子增加，使心肌收縮力下降，還可直接造成心肌細(xì)胞損害；兒茶酚胺引起神經(jīng)體液調(diào)節(jié)紊亂，使心肌微循環(huán)障礙和冠脈痙攣，產(chǎn)生心肌缺血和循環(huán)功能障礙[11]。此過(guò)程如持續(xù)存在，必將導(dǎo)致心肌功能受損，出現(xiàn)室壁節(jié)段運(yùn)動(dòng)異常。

心肌酶是檢查心肌受損的傳統(tǒng)指標(biāo)，許多研究HFMD患兒心肌酶的資料表明，存在高危因素的HFMD患兒病變?cè)缙贑K-MB顯著升高，心肌損害發(fā)生率顯著增加[12]。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，重癥組中的CK、CK-MB均明顯高于輕癥組和對(duì)照組(P<0.05)，提示心肌酶，特別是CK-MB對(duì)心臟損傷敏感性高。但有研究顯示，在骨骼肌損傷或腎衰竭時(shí)也會(huì)引起CK-MB水平升高[13]，不是特異性指標(biāo)。另外，本研究41例HMFD患兒中對(duì)cTn-I檢測(cè)基本為陰性(<2.0ng/L)，提示CK-MB明顯升高的重癥患兒中也鮮有陽(yáng)性病例，這與國(guó)內(nèi)少數(shù)研究者發(fā)現(xiàn)HFMD重癥組中cTn-I升高結(jié)果相矛盾。本研究中HFMD重癥組cTn-I均表現(xiàn)為陰性的原因可能為，雖然cTn-I對(duì)診斷心肌損害的特異性很強(qiáng)(可高達(dá)97% ～ 100%[14])，但敏感性不高。李玉娥等[15]在對(duì)手足口病患兒心肌損害相關(guān)指標(biāo)檢測(cè)分析中發(fā)現(xiàn)，對(duì)心肌炎診斷特異性cTnI高于CK-MB，而敏感性CK-MB卻高于cTnI。國(guó)外Kim J等[16]在對(duì)急性冠脈綜合征患者CK-MB及cTn-I檢測(cè)中也得出了同樣的結(jié)果?；赾TnI的敏感性不足或上升幅度不夠，儀器難以監(jiān)測(cè)，可能最終導(dǎo)致cTn-I檢測(cè)陰性。本研究結(jié)果還發(fā)現(xiàn)，重癥組中的白細(xì)胞總數(shù)、心率、血糖、CRP均明顯高于輕癥組和對(duì)照組(P<0.05)，說(shuō)明重癥HFMD是可以累及全身多個(gè)器官病變的感染性疾病，監(jiān)測(cè)患兒體征變化需全面。

2D-STI技術(shù)無(wú)角度依賴性，亦不受心臟整體的運(yùn)動(dòng)及周圍心肌組織相互牽拉的干擾，能夠準(zhǔn)確反映心肌運(yùn)動(dòng)；其成像原理與磁共振相似，但不是利用磁共振信號(hào)，而是利用心肌內(nèi)在特征即原始的聲學(xué)斑點(diǎn)標(biāo)記[17]。隨后對(duì)斑點(diǎn)進(jìn)行辨認(rèn)，并應(yīng)用空間與時(shí)間圖像處理算法，進(jìn)行幾何位移的逐幀追蹤，即能獲得心肌組織運(yùn)動(dòng)的信息。鄰近兩斑點(diǎn)之間的距離隨時(shí)間變化軌跡可以反映組織運(yùn)動(dòng)的速度、舒縮形變、位置移動(dòng)和心臟扭旋等數(shù)個(gè)運(yùn)動(dòng)參數(shù)，對(duì)心臟各個(gè)心動(dòng)周期中的力學(xué)特征性進(jìn)行定性及定量描述。

本研究利用2D-STI發(fā)現(xiàn)正常組左室心肌整體縱向應(yīng)變(GLS)及各節(jié)段收縮期縱向峰值應(yīng)變(LPSS)的平均值均在國(guó)內(nèi)姜嵐、謝明星等[18]對(duì)同齡正常兒童縱向應(yīng)變峰值范圍研究的數(shù)據(jù)結(jié)果之內(nèi)，而HFMD重癥組的GLS相對(duì)于輕癥組和對(duì)照組明顯減低，表明重癥組患兒左室心肌整體的收縮功能已經(jīng)減低，而輕癥組患兒左室心肌整體收縮功能基本正常。

在把左心室分為基底段、中間段、心尖段的研究中，發(fā)現(xiàn)重癥組HFMD患兒左室心肌基底段、中間段及心尖段的縱向應(yīng)變峰值均值均低于對(duì)照正常值，但心尖段相對(duì)更加接近正常值，表明HFMD患兒左室心肌收縮功能下降主要以基底段和中間段為主，心尖段改變相對(duì)輕微；至于輕癥組基底段、中間段、心尖段各縱向應(yīng)變峰值均值均在正常范圍之內(nèi)，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。在對(duì)每位檢測(cè)者左室心肌分為17節(jié)段觀察各節(jié)段應(yīng)變峰值比較中發(fā)現(xiàn)，HFMD重癥組左室心肌縱向應(yīng)變峰值下降主要在左室后壁、側(cè)壁、后室間隔全段及下壁基底段，輕癥組僅見于左室后壁、側(cè)壁的基底段、中間段及左室側(cè)壁心尖段應(yīng)變峰值減低(P<0.05)，說(shuō)明HFMD患兒左室心肌收縮功能下降主要以后壁、側(cè)壁及心尖段為主；隨著病情的加重，重癥HFMD患兒左室后壁、側(cè)壁心肌收縮功能進(jìn)一步下降。除此之外，左室后室間隔及下段部分心肌也開始出現(xiàn)收縮功能異常，左室前室間隔及前壁心肌收縮功能下降反而很少累計(jì)，這表明HFMD患兒心肌損害有一定的過(guò)程，且與病情嚴(yán)重程度關(guān)系密切。對(duì)本研究結(jié)果的進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，重癥HFMD患兒左室心肌收縮功能下降主要表現(xiàn)在左室后壁、側(cè)壁、后室間隔及下壁，而輕癥組則只表現(xiàn)在左室后壁及側(cè)壁收縮功能輕微下降，這與國(guó)內(nèi)王紅英等[19]研究結(jié)果基本相似。不論把左室心肌整體分基底段、中間段及心尖段三個(gè)部分來(lái)觀察，還是分為17節(jié)段來(lái)觀察，都能發(fā)現(xiàn)HFMD患兒左室心肌基底段縱向應(yīng)變峰值比中間段及心尖段下降明顯，而中間段又相對(duì)于心尖段下降明顯，從心尖段向基底段觀察縱向應(yīng)變峰值呈現(xiàn)一個(gè)遞減趨勢(shì)。由此推測(cè)，HFMD患兒心肌收縮功能下降可能存在這樣一個(gè)順序，即首先發(fā)生在左室后壁、側(cè)壁基底段，隨著病情發(fā)展，短軸切面逐步累計(jì)左室下壁、后室間隔的基底段，長(zhǎng)軸切面逐步累計(jì)左室后壁、側(cè)壁中間段及基底段?；诖耍琀FMD患兒心臟改變主要是神經(jīng)源性的觀點(diǎn)，表現(xiàn)為左室收縮功能下降的有順序性，可能在于左心室側(cè)壁、后壁基底段交感神經(jīng)末梢分布相對(duì)于其他節(jié)段心肌豐富；或是心肌組織中本身的兒茶酚胺分布上升節(jié)律破壞[20]，左室側(cè)壁、后壁基底段心肌兒茶酚胺濃度相對(duì)更多，導(dǎo)致其相應(yīng)節(jié)段率先出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)異常。由于本研究樣本量較小，且2D-STI是基于二維灰階圖像的采集，不能完全反映心肌在三維空間的形態(tài)改變，有待運(yùn)用3D-STI進(jìn)一步研究。

4　結(jié)論

本研究發(fā)現(xiàn)，HFMD患兒存在不同程度的左心室局部或整體心肌收縮功能改變。2D-STI技術(shù)具有較高的敏感性，即使在常規(guī)超聲心動(dòng)圖顯示正常的患兒中，運(yùn)用該技術(shù)分析仍可早期發(fā)現(xiàn)患兒心臟功能的細(xì)微變化，并可通過(guò)牛眼圖中數(shù)值及顏色變化直觀地了解病變心肌節(jié)段和病變程度，可對(duì)手足口病患兒心功能評(píng)估提供幫助。