新生兒超聲心動圖正常參考值的研究方法

嚴(yán)薇，魯楠，胡萍，馬小靜*，譚學(xué)瑞

1.武漢科技大學(xué)附屬武漢亞洲心臟病醫(yī)院超聲科，湖北武漢 430022；2.汕頭大學(xué)醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院心內(nèi)科，湖北武漢430022； *通訊作者 馬小靜 mxj312@foxmail.com

超聲心動圖是床旁檢查新生兒心臟形態(tài)的主要方法，可及時診斷先天性心臟病并定量評估其嚴(yán)重程度，但診斷及評估過程有賴于新生兒超聲心動圖的正常參考值（范圍）。自20 世紀(jì)90年代開始進(jìn)行新生兒超聲心動圖正常參考值的研究，但由于新生兒血液循環(huán)方式轉(zhuǎn)變的特殊性、超聲心動圖檢查時的配合度和可操作性以及超聲技術(shù)的發(fā)展問題等，新生兒超聲心動圖正常參考值的研究尚存在諸多不足，如樣本量不足、未校正混雜因素、正常參考值范圍的表達(dá)不合理等，導(dǎo)致不同研究建立的標(biāo)準(zhǔn)不同，給臨床應(yīng)用帶來極大不便。本文擬總結(jié)新生兒超聲心動圖正常參考值研究需關(guān)注和解決的重點(diǎn)問題。

1 樣本量問題

在一項研究中，納入樣本量是一個非常重要的問題。Cantinotti 等[1]就理論上所需的最少樣本量進(jìn)行嚴(yán)格的數(shù)理計算。假設(shè)研究參數(shù)符合正態(tài)分布且標(biāo)準(zhǔn)差是0.5，若95%可信區(qū)間的誤差取0.1，需要的樣本量是100[2-4]。實際上，先留取心臟超聲的動態(tài)圖像，再在脫機(jī)的情況下進(jìn)行相應(yīng)切面的指標(biāo)測量，因為存在受試者是否配合、是否所有切面均取圖存圖及留取圖像質(zhì)量等問題，無法做到從每一位受試者均能獲取所要研究的多個指標(biāo)數(shù)值。鑒于這種偏倚的存在，應(yīng)該在100的基礎(chǔ)上擴(kuò)大樣本量。既往研究顯示，70%～80%的研究能夠獲得完整數(shù)據(jù)，根據(jù)最低值70%計算，最少樣本量為143 時才能夠達(dá)到95%可信區(qū)間的誤差為0.1 的要求[5-6]。

除統(tǒng)計方法的要求外，還要考慮到混雜因素的影響，如性別、年齡（月齡）、種族等。當(dāng)研究同一種族同一年齡段的男性時，樣本量為140；當(dāng)研究同一種族同一年齡段的男性和女性時，樣本量為140×2=280；當(dāng)研究同一種族12個月齡內(nèi)的所有嬰兒時，樣本量為140×2（性別分層）×12（月齡分層）=3360。因此，140 為每個亞組所需樣本量，一項研究的總樣本量為140×亞組數(shù)，即亞組越多所需樣本量越大。

已有研究顯示，大部分研究均未達(dá)到上述樣本量的要求[1]，部分研究試圖通過系統(tǒng)綜述和Meta 分析克服樣本量不足的缺陷[7-9]，但是不同文獻(xiàn)的研究人群不同、獲取超聲心動圖的方法不同、測量指標(biāo)的校正方法不同等，導(dǎo)致無法真正解決這個問題。

鑒于此，未來研究可嘗試以某一個醫(yī)院主導(dǎo)多中心研究解決樣本量問題，這樣可以增加樣本量。同時，應(yīng)制訂統(tǒng)一的研究方案，如：選定具有相同條件的研究人群，規(guī)定超聲心動圖獲取的切面及測量方法，可測量3 次取平均值以盡可能減小測量誤差；條件允許時可在研究前對參與此項目的醫(yī)師進(jìn)行統(tǒng)一培訓(xùn)。

2 混雜因素

影響新生兒超聲心動圖正常參考值的混雜因素主要包括性別、種族、民族、觀察者內(nèi)和觀察者間的變異、新生兒、早產(chǎn)兒、肥胖兒、生產(chǎn)方式等。部分研究認(rèn)為性別明顯影響心臟結(jié)構(gòu)大小[10-11]；另一些研究則認(rèn)為不同性別間心臟結(jié)構(gòu)大小無差異[12-15]；Koestenberger 等[16]的研究表明，新生兒時期的心臟結(jié)構(gòu)大小在男女之間無差異，而青少年時期男性的心臟結(jié)構(gòu)測量值大于女性。但大部分研究未考慮性別這個因素[1,17]。超聲檢查者間技術(shù)水平不同或同一超聲檢查者不同時間檢查的可重復(fù)性不同均會影響測量結(jié)果，需要加強(qiáng)對兒童超聲心動圖醫(yī)師操作技術(shù)的培訓(xùn)[18-19]。隨著新生兒的生長發(fā)育，其生理功能變化較大，影響超聲心動圖指標(biāo)的測量。從胎盤循環(huán)到新生兒心肺循環(huán)的轉(zhuǎn)變包含肺容量、左心負(fù)荷和右心負(fù)荷的改變；在這個過程中，心率、心輸出量、血壓等均會發(fā)生明顯改變[20-22]。目前對新生兒超聲心動圖正常參考值的研究較少，完全達(dá)不到人群均質(zhì)化[1]。而早產(chǎn)兒、肥胖兒應(yīng)該納入正常人群，還是應(yīng)該作為特殊的群體單獨(dú)考慮尚無明確結(jié)論。在建立兒童超聲心動圖正常參考值時，標(biāo)準(zhǔn)的超聲操作技術(shù)和嚴(yán)格的科研方法可以減少但不能完全排除混雜因素的影響[20]。納入研究對象的種族、民族等受地理位置及人口分布的影響，多數(shù)醫(yī)院納入的樣本量不足，所測量數(shù)據(jù)也可能會有偏差。

3 正常參考值的標(biāo)準(zhǔn)化校正

新生兒的心臟大小與身體生長發(fā)育相關(guān)，應(yīng)該對不同年齡、身高、體重、體表面積（BSA）等體型的新生兒超聲心動圖測量指標(biāo)進(jìn)行正常參考值的標(biāo)準(zhǔn)化校正。在兒童血流動力學(xué)研究中，心輸出量與心臟結(jié)構(gòu)大小呈線性相關(guān)，而BSA 與心輸出量呈線性相關(guān)，故認(rèn)為BSA 與心臟結(jié)構(gòu)大小存在線性相關(guān)，并常用BSA 校正超聲心動圖測量指標(biāo)[23]。2010年，美國兒童超聲心動圖指南[23]建議選擇BSA 作為兒童體型校正指標(biāo)[24-25]，這一項建議是基于兩項研究決定的：一項研究通過對120例3 天～15歲（其中新生兒22例）兒童進(jìn)行分析，認(rèn)為BSA 與心臟大小指標(biāo)的相關(guān)性良好[25]；另一項研究認(rèn)為在評估心臟結(jié)構(gòu)大小時，BSA比年齡、身高和體重的決定作用大[24]，但496例研究對象的年齡為1 天～20歲，研究者未對年齡進(jìn)行分層，也未考慮到新生兒的特殊性。此外，林洲等[13]研究認(rèn)為新生兒，尤其是早產(chǎn)兒體重增長明顯但BSA 增長不明顯，應(yīng)該采用體重而不是BSA 進(jìn)行心臟結(jié)構(gòu)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化校正。還有研究認(rèn)為，BSA 未考慮人體脂肪和肌肉含量的比例問題，如相同身高的兩個人，肥胖者BSA 大于消瘦者，但是肥胖者的心臟不一定大于消瘦者[26-27]；這類似于左心室質(zhì)量指數(shù)，經(jīng)過多年研究和驗證，最終認(rèn)為應(yīng)用身高的指數(shù)校正左心室質(zhì)量較為合適[26]。

此外，BSA 的計算公式多種多樣[24]，不同公式的計算結(jié)果并不一致，尤其是身高、體重較小者，不同BSA計算公式所得結(jié)果波動較大；而且有些公式僅針對成年人，并未對兒童/新生兒進(jìn)行驗證。Sluysmans 等[24]對不同計算公式所得BSA值與心臟結(jié)構(gòu)大小指標(biāo)的相關(guān)性進(jìn)行評估，認(rèn)為Haycock 公式[28]計算的BSA值與心臟指標(biāo)的相關(guān)性最好。2010年，美國兒童超聲心動圖指南建議采用Haycock 公式計算BSA值，因為Haycock 等[28]通過81例入選者（包含新生兒、兒童和成人）的資料建立了回歸模型，認(rèn)為無論BSA 在正常范圍還是偏小（BSA＜0.2 m2）或偏大（BSA＞2.0 m2），Haycock 公式計算的BSA值與心臟指標(biāo)的相關(guān)性均非常好（r=0.998），且優(yōu)于其他已有的BSA 計算公式。2014年，意大利學(xué)者通過445例0～36個月的健康兒童評估了7種BSA 計算公式所得BSA 結(jié)果與心臟結(jié)構(gòu)的相關(guān)性，認(rèn)為7種BSA 計算公式的結(jié)果與心臟結(jié)構(gòu)大小相關(guān)性的R2值相近，差異無統(tǒng)計學(xué)意義，因為Haycock 公式的回歸擬合情況和標(biāo)準(zhǔn)化殘差的分布稍好一些，故采用Haycock 公式計算BSA值。因此，目前Haycock 公式是國外公認(rèn)的與心臟結(jié)構(gòu)相關(guān)性最好的BSA 計算方法，但其是否也適用于中國人目前尚缺少相關(guān)研究證實。

除BSA 外，還有學(xué)者對年齡、身高、體重、心率、心輸出量、每搏輸出量、左心室內(nèi)徑、左心室質(zhì)量指數(shù)等進(jìn)行研究[1,17]，哪個指標(biāo)與心臟結(jié)構(gòu)大小的相關(guān)性最好，可以用于進(jìn)行新生兒超聲心動圖測量指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化校正目前尚存在爭議，尤其是對于中國兒童的相關(guān)研究較缺乏。

4 正常參考值的表達(dá)

參考值的表達(dá)方式多種多樣[7]，如最高值和最低值、均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差、百分比、Z值等，近年Z值被廣泛接受。BSA 相同時，兒童超聲心動圖測量指標(biāo)呈正態(tài)分布或近似正態(tài)分布；但BSA 不同時，則呈現(xiàn)非恒定的方差，即異方差分布[7,17,29]。兒童超聲心動圖測量指標(biāo)的異方差性，導(dǎo)致不同BSA 分層條件下，正常參考值的可信區(qū)間變化較大，給臨床工作帶來極大的不便。因此，既往研究采取多種策略解決這種異方差性[24-25,30]，如通過線性回歸、指數(shù)、對數(shù)、平方根等方式轉(zhuǎn)換超聲心動圖測量指標(biāo)和（或）BSA，結(jié)果顯示這些方法有助于超聲心動圖測量指標(biāo)和BSA 更趨向于線性相關(guān)，但不能完全解決異方差性的問題。近年來，越來越多的研究認(rèn)為通過轉(zhuǎn)換BSA 聯(lián)合Z值的方法能夠解決異方差性的問題[17]。Z值計算公式為Z=（x-μ）/σ，Z值服從標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布，反映了測量結(jié)果偏離正常平均值的程度，是標(biāo)準(zhǔn)差的倍數(shù)。Z值為0，表示測量結(jié)果等于總體均數(shù)；Z值為1或-1，表示測量結(jié)果高于或低于總體均數(shù)一個標(biāo)準(zhǔn)差；Z值＞-2 并且＜+2 時，代表95%可信區(qū)間，超過這個范圍，臨床上常界定為異常值。

總之，選擇正常人群的樣本量、控制偏倚問題、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)剡M(jìn)行參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化校正及表達(dá)是建立新生兒超聲心動圖正常參考值非常重要的部分，因此需要嚴(yán)格按照以下步驟進(jìn)行：①明確界定正常人群并根據(jù)所選樣本的要求納入足夠的樣本量；②選擇適合整體人群的回歸模型（R2越接近1，擬合優(yōu)度越好）；③檢驗殘差值的分布情況，應(yīng)該符合正態(tài)分布；評估異方差性，如果存在異方差性，應(yīng)該應(yīng)用模型進(jìn)行轉(zhuǎn)換或調(diào)整，消除異方差性；④無論應(yīng)用何種參數(shù)檢驗方法評估正態(tài)分布的偏倚情況，均要保證正常參考值范圍外的人數(shù)比例符合要求。