超聲評(píng)估妊娠期糖尿病胎兒心室功能研究進(jìn)展

王東，張穎，孫雪

中國(guó)醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院，沈陽110000

妊娠期糖尿病(GDM)是指懷孕前沒有糖尿病，在懷孕期間首次發(fā)生碳水化合物不耐受引起高血糖的疾病[1]。2019年國(guó)際糖尿病聯(lián)盟(IDF)數(shù)據(jù)顯示，全球妊娠婦女糖尿病患病率為15.8%，其中GDM占81%。正常孕婦在懷孕期間的葡萄糖代謝需要同時(shí)滿足自身及胎兒的營(yíng)養(yǎng)供給。因此在孕早期，胰島素分泌增加，且機(jī)體對(duì)胰島素的敏感性增加；到了孕中期，受皮質(zhì)醇、孕酮、催乳素、生長(zhǎng)激素、胎盤泌乳素等激素分泌增加的影響，胰島素受體信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路受阻，孕婦對(duì)胰島素的敏感性大大降低，且此種情況在孕晚期達(dá)到高峰。當(dāng)這種生理性胰島素抵抗惡化時(shí)，便可能發(fā)展為GDM。高血糖不僅改變了細(xì)胞的脂質(zhì)代謝，尤其影響了子宮動(dòng)脈的通暢性；也會(huì)使得活性氧大量的產(chǎn)生，引起氧化應(yīng)激反應(yīng)，從而增加胎兒畸形的風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)還會(huì)活化凋亡細(xì)胞死亡相關(guān)蛋白。對(duì)GDM孕婦來說，剖宮產(chǎn)、產(chǎn)后出血、先兆子癇及產(chǎn)后發(fā)展為2型糖尿病的概率會(huì)增加；對(duì)GDM胎兒來說，巨大兒、死產(chǎn)、產(chǎn)傷、出生后低血糖及兒童期肥胖的發(fā)生概率也會(huì)增加，而且GDM孕婦生下的女孩也可能發(fā)生GDM，導(dǎo)致GDM的惡性世代循環(huán)。對(duì)于胎兒心臟來說，暴露于母親的高血糖及高胰島素血癥的環(huán)境中，除了先心病，胎兒還容易出現(xiàn)肥厚型心肌病，特別是會(huì)影響室間隔的厚度，嚴(yán)重時(shí)也會(huì)影響心臟游離壁的心肌厚度。超聲作為一種非侵入性、相對(duì)無創(chuàng)的檢查方式，可以對(duì)胎兒的心臟器質(zhì)性病變做出診斷，或用來評(píng)價(jià)胎兒的心臟功能?，F(xiàn)將評(píng)價(jià)GDM胎兒心臟功能的相關(guān)超聲檢查方法及指標(biāo)綜述如下。

1 超聲評(píng)估GDM胎兒心臟舒張功能

1.1 房室瓣頻譜E/A值 與房室瓣開放相對(duì)應(yīng)的是心臟的舒張期，此時(shí)血流從左、右心房通過房室瓣流進(jìn)左、右心室，房室瓣頻譜上的E波和A波分別對(duì)應(yīng)舒張?jiān)缙谛氖业氖鎻埡褪鎻埻砥谛姆康氖湛s。在胎兒期，由于房室間大部分血流的推動(dòng)是由心房收縮完成的，所以胎兒E/A值始終小于1。孕周增加后，心室順應(yīng)性也會(huì)隨之增加，心肌舒張能力的提高使得E/A值逐漸增大(但仍然小于1)。有研究顯示，GDM胎兒心臟二尖瓣E/A值明顯低于正常胎兒[3]。E/A值作為胎兒出生后評(píng)價(jià)心臟舒張功能最常用的指標(biāo)，其在胎兒期的應(yīng)用容易受到胎兒呼吸運(yùn)動(dòng)和胎動(dòng)的影響，而且當(dāng)出現(xiàn)嚴(yán)重舒張功能障礙時(shí)，E/A值可能出現(xiàn)變大、變小或不變。

1.2 房室瓣瓣環(huán)處組織多普勒速度 房室瓣瓣環(huán)處組織多普勒速度包括收縮期峰(S)、舒張?jiān)缙诜?e′)、舒張晚期峰(a′)。S、e′及a′均隨著孕周的增加而逐漸增加，且e′增幅較大。GDM胎兒心臟左心室e′/a′較正常組明顯減低。但是組織多普勒對(duì)角度有明顯的依賴性，與聲束平行的心肌的運(yùn)動(dòng)速度才能進(jìn)行分析。

1.3 左心房縮短分?jǐn)?shù)(LASF) 在相當(dāng)于胸骨旁左心室長(zhǎng)軸的切面，利用M型模式測(cè)量左心房在心臟收縮末期及舒張末期的內(nèi)徑，LASF=(收縮末期內(nèi)徑-舒張末期內(nèi)徑)/收縮末期內(nèi)徑。在成年人，尤其是在肥厚型心肌病患者中，LASF似乎取決于左心室的順應(yīng)性，并且與其呈正比，研究結(jié)果顯示LASF用于評(píng)價(jià)左心室舒張功能改變可能比二尖瓣頻譜更可靠[4]。在GDM胎兒心臟中，伴隨著心室順應(yīng)性下降、舒張功能受限，使得舒張期進(jìn)入左心室的血流速度減低，血流量減少，從而引起心房后負(fù)荷增加，心房容積增大，LASF減低，而且LASF與GDM胎兒室間隔厚度呈顯著負(fù)相關(guān)。另外，與正常胎兒相比，沒有心肌肥厚的GDM胎兒LASF也降低，表明室壁厚度正常的GDM胎兒也會(huì)發(fā)生舒張功能障礙。因此，LASF評(píng)價(jià)左心室舒張功能可能比二尖瓣血流頻譜、左心室等容舒張時(shí)間(IVRT)、心肌性能指數(shù)(MPI)等指標(biāo)更靈敏[3]。

1.4 肺靜脈血流阻力 肺靜脈的血流主要受到左心系統(tǒng)的影響，當(dāng)心室開始收縮時(shí)，心臟縱向相對(duì)位移，使得左心房上下徑增大，左心房容積變大使左心房壓力降低，繼而引發(fā)肺靜脈血流的初始流動(dòng)；在心室快速充盈期時(shí)，左心房?jī)?nèi)血流被快速吸入左心室，左心房壓力降低，這是引發(fā)肺靜脈頻譜的另一峰值的原因；然后肺靜脈血流在左心房收縮的時(shí)候被左心房壓力的驟升所終止。因此，心臟縮張活動(dòng)所引起的左心房?jī)?nèi)壓力的變化是肺靜脈血流狀態(tài)改變的直接原因。肺靜脈搏動(dòng)指數(shù)(PI)可反映平均肺靜脈流速與左心房壓力之間的關(guān)系，肺靜脈PI增加是壓力逆行傳遞的標(biāo)志。研究表明，GDM胎兒的肺靜脈PI高于正常胎兒。當(dāng)左心房壓力增加時(shí)，肺靜脈回流受阻，肺靜脈頻譜表現(xiàn)為收縮早期速度降低或收縮前逆流。同時(shí)，肺靜脈PI與聲波的入射角度無關(guān)，因此優(yōu)于其他測(cè)量指標(biāo)。值得說明的是，在正常胎兒中，隨著靜脈頻譜取樣位置的改變(從肺臟到心臟)，肺靜脈PI降低，此數(shù)值與肺靜脈的直徑(從肺臟端到心臟端逐漸增加)呈反比[5]。

1.5 靜脈導(dǎo)管血流阻力 靜脈導(dǎo)管在胎兒時(shí)期處于開放狀態(tài)，與胎兒的右心系統(tǒng)關(guān)系密切，是胎兒血液循環(huán)的重要調(diào)節(jié)器，起到閥門的作用。靜脈導(dǎo)管的血流通過下腔靜脈進(jìn)入右心房，同時(shí)由于角度、靜脈瓣等因素，靜脈導(dǎo)管及肝左靜脈的血流大部分經(jīng)卵圓孔進(jìn)入左心房，因此靜脈導(dǎo)管的流速直接決定通過卵圓孔血液的流量，靜脈導(dǎo)管PI反映了其阻抗。研究表明，靜脈導(dǎo)管的血流頻譜可以較好地反映右心室舒張功能[6]。GDM胎兒中伴有心肌肥厚比不伴有或正常胎兒的靜脈導(dǎo)管PI明顯更高。這表明心肌肥厚會(huì)損害心室順應(yīng)性，靜脈導(dǎo)管PI評(píng)估心室順應(yīng)性較敏感[7]。

1.6 卵圓孔血流阻力 卵圓孔在心動(dòng)周期中具有解剖和功能性血管特征，顯示出三相靜脈血流曲線，因此可以通過多普勒比值，即(收縮期峰值速度-收縮前速度)/平均速度計(jì)算出的卵圓孔PI用作評(píng)估其血管阻力的參數(shù)。GDM伴心肌肥厚胎兒的卵圓孔PI高于GDM不伴心肌肥厚胎兒或正常胎兒。這是由于心肌肥厚胎兒的心室順應(yīng)性下降，因此在舒張晚期(心房收縮)，通過房室瓣進(jìn)入心室的血流量減少，從而影響通過卵圓孔的血流量[8]。

1.7 胎兒主動(dòng)脈峽部血流指數(shù)(AIFI) AIFI是以(收縮期血流速度積分+舒張期血流速度積分)/收縮期血流速度積分計(jì)算而來。主動(dòng)脈峽部作為胎兒惟一真正的動(dòng)脈分流，其血流狀態(tài)在心臟收縮期反映的是左、右心室的射血情況；而在舒張期則受到來自頭臂動(dòng)脈及膈下胎兒循環(huán)血管阻力的影響，所以心臟功能的改變可能會(huì)影響主動(dòng)脈峽部血流的方向。GDM胎兒由于左心房壓力較高，導(dǎo)致右心室輸出量增加，流經(jīng)卵圓孔時(shí)靜脈導(dǎo)管和肺靜脈的阻力增加，可能會(huì)干擾主動(dòng)脈峽部舒張期順行性血流，并導(dǎo)致AIFI降低，合并與未合并心肌肥厚的GDM胎兒AIFI均低于正常胎兒[9]。

1.8 胎兒IVRT 心室IVRT代表心臟舒張期的最早階段，對(duì)應(yīng)的是主動(dòng)脈瓣(或肺動(dòng)脈瓣)關(guān)閉與二尖瓣(或三尖瓣)打開之間的時(shí)間。心室順應(yīng)性或舒張功能受損時(shí)可能會(huì)延長(zhǎng)IVRT。有室間隔肥厚者的GDM胎兒較沒有室間隔肥厚者的IVRT更高。此外，即使沒有出現(xiàn)心肌肥厚，GDM胎兒的IVRT也比正常胎兒要高。這表明IVRT評(píng)價(jià)胎兒心室舒張功能的改變較靈敏，而且GDM胎兒心臟的舒張功能在心肌肥厚出現(xiàn)之前可能已經(jīng)降低。

2 超聲評(píng)估GDM胎兒心臟收縮功能

GDM引起胎兒心臟收縮的改變常出現(xiàn)在舒張功能障礙之后，往往出現(xiàn)較晚，表示心臟功能的改變較為嚴(yán)重。因此，早期評(píng)估心臟舒張功能的改變對(duì)預(yù)防不良預(yù)后更為重要。

2.1 每搏輸出量(SV)和心輸出量(CO) SV是指一側(cè)心室在一次心臟搏動(dòng)中射出的血流量，CO則是在SV的基礎(chǔ)上乘以心率。CO是評(píng)價(jià)心臟收縮功能的指標(biāo)，早期心臟功能的改變并不一定會(huì)影響CO，而當(dāng)出現(xiàn)CO減低時(shí)往往預(yù)示著心臟收縮功能顯著下降。GDM胎兒后期也可能出現(xiàn)CO較正常胎兒明顯減低的情況。

2.2 心室射血分?jǐn)?shù)(EF)和縮短率(FS) EF是評(píng)價(jià)心室收縮功能最常用的參數(shù)，與LASF一樣，EF和FS的計(jì)算可通過M型超聲波來測(cè)量(也可通過Simpson法來測(cè)量EF)。通過Teichholz公式測(cè)得心室容積可計(jì)算出EF，F(xiàn)S則表示為(心室舒張末期內(nèi)徑-心室收縮末期內(nèi)徑)/心室舒張末期內(nèi)徑。當(dāng)心室收縮功能降低時(shí)，EF和FS會(huì)隨之減小，而孕周數(shù)對(duì)FS的影響甚小。因此當(dāng)存在心肌收縮功能改變時(shí)，F(xiàn)S具有重要價(jià)值，當(dāng)GDM胎兒出現(xiàn)心室收縮功能減退時(shí)FS會(huì)減低。但是應(yīng)用M型超聲測(cè)量FS對(duì)聲束角度的要求較高。

2.3 等容收縮時(shí)間(ICT) ICT代表心臟收縮期的最早階段，對(duì)應(yīng)的是二尖瓣(三尖瓣)關(guān)閉至主動(dòng)脈瓣(肺動(dòng)脈瓣)開放之間的時(shí)間，ICT越長(zhǎng)，收縮力越差[10]。與正常胎兒相比，GDM胎兒的左、右心室ICT均會(huì)顯著增加。

3 超聲評(píng)估GDM胎兒心臟整體功能

3.1 超聲斑點(diǎn)追蹤心動(dòng)圖(STE) 二維STE是近年來發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù)，已廣泛用于評(píng)估成人心臟整體及節(jié)段性運(yùn)動(dòng)異常[11]。STE可以很好地詮釋心肌運(yùn)動(dòng)是由縱向及橫向肌纖維等共同組成的，可以客觀、定量地評(píng)估心肌整體和節(jié)段性運(yùn)動(dòng)功能，而且與超聲角度和心臟平移運(yùn)動(dòng)無關(guān)，因此，心肌應(yīng)變參數(shù)被認(rèn)為是相對(duì)不受負(fù)荷條件的影響[12]，這在胎兒掃描中尤為重要。

STE不僅可以通過應(yīng)變值評(píng)價(jià)心肌在各個(gè)軸線各個(gè)節(jié)段上的收縮功能，還可以通過應(yīng)變率評(píng)價(jià)舒張功能。目前應(yīng)用STE研究GDM胎兒心臟功能的文獻(xiàn)雖然不多，但結(jié)果較為一致，均認(rèn)為GDM胎兒心臟的收縮功能和(或)舒張功能低于正常胎兒[13～15]。通過多角度采集圖像，對(duì)心肌進(jìn)行分段，可分別測(cè)量胎兒心臟的縱向、徑向及圓周應(yīng)變、應(yīng)變率。有研究顯示，除了縱向應(yīng)變及應(yīng)變率，GDM胎兒心臟在徑向、圓周方向上的心肌應(yīng)變或應(yīng)變率也可能降低[16，17]，且左心室扭轉(zhuǎn)較正常胎兒更高[18，19]；10 ms或更長(zhǎng)時(shí)間的兩心室間不同步被認(rèn)為是提示GDM的高度敏感和特異的指標(biāo)，且與心率無關(guān)[20]。

STE存在的不足之處：由于胎兒心臟尺寸小、心率高，造成該軟件容易出錯(cuò)；胎兒沒有心電門控，檢查過程中的胎兒運(yùn)動(dòng)可能影響圖像采集；測(cè)量中的逐幀差異影響圖像分辨率，目前尚未建立最佳幀速率的標(biāo)準(zhǔn)，有人使用高幀速率來獲得高時(shí)間分辨率，而以犧牲空間分辨率為代價(jià)。目前STE用于評(píng)估GDM胎兒心臟功能的研究多數(shù)采用脫機(jī)分析，使用的應(yīng)變軟件最初多是為成人心臟設(shè)計(jì)的。但胎兒心臟冠狀動(dòng)脈的分布與成人心臟不同，因此，胎兒心臟的節(jié)段劃分應(yīng)該與成人心臟節(jié)段的劃分區(qū)分開來，而不是簡(jiǎn)單的套用成人心臟模式。

3.2 MPI MPI又稱Tei指數(shù)，是指射血時(shí)間(ET)與IVRT、ICT之和的比值，常用于評(píng)價(jià)心臟收縮和舒張功能。雖然有EF、FS可以評(píng)價(jià)心臟收縮功能，多普勒E/A和IVRT等可以評(píng)價(jià)舒張功能，但由于心臟功能不全時(shí)，常合并有收縮和舒張功能的異常，因此評(píng)價(jià)心臟的整體功能似乎更合理。

2005年，改良的MPI(Mod-MPI)技術(shù)提出了二尖瓣和主動(dòng)脈瓣“喀噠聲”作為更精確的界標(biāo)來估計(jì)時(shí)間間隔的方法，從而改善了胎兒左心MPI的可重復(fù)性。然而有研究指出，正常胎兒的平均Mod-MPI仍存在較大差異，且有關(guān)GDM胎兒此參數(shù)的研究結(jié)果也不一致，MPI不變、增加或減少，且與疾病嚴(yán)重程度的相關(guān)性不一致[21～23]。另有研究認(rèn)為，孕27周之前Mod-MPI的可重復(fù)性差，妊娠晚期可重復(fù)性及可靠性較高。此外，胎兒時(shí)期右心系統(tǒng)占主導(dǎo)，右心MPI才是胎兒心臟功能的合理反映，但是右心MPI需要右心單獨(dú)的心動(dòng)周期，較難獲得。

胎兒血流動(dòng)力學(xué)的特殊性可能會(huì)成為頻譜多普勒變化的混雜因素，房室瓣的流速對(duì)前負(fù)荷和后負(fù)荷條件高度敏感，因此不能很好地衡量心肌的固有特性[24]。組織多普勒應(yīng)用低通濾波器濾去心臟內(nèi)血流的高速運(yùn)動(dòng)信號(hào)，保留瓣膜及心室壁的低速運(yùn)動(dòng)信號(hào)，通過測(cè)量室壁的運(yùn)動(dòng)速度來反映心肌的收縮及舒張功能，特別是在房室環(huán)水平處的心肌，該處的組織多普勒頻譜易于取樣，且其可行性及可靠性較高。

GDM對(duì)孕婦和胎兒均存在近期和遠(yuǎn)期的危害，其不僅會(huì)導(dǎo)致胎兒室間隔肥厚、心包積液以及先天性心臟病，甚至可能在早期就影響胎兒的心臟功能。目前，有關(guān)GDM胎兒心臟功能的研究仍然較少。隨著超聲技術(shù)的不斷完善，加上人們對(duì)GDM的重視，超聲用于評(píng)價(jià)GDM胎兒心臟功能有助于臨床進(jìn)一步了解GDM，提高診療效率，并降低不良結(jié)局的發(fā)生率。