超聲心動圖定量評估兒童心肌功能的應(yīng)用進(jìn)展

樊 利 楊春江

兒童心肌功能具有生長特異性，心肌損傷可能導(dǎo)致心肌肌原纖維發(fā)生不同程度的局灶性破壞、間質(zhì)纖維化等非特異性病理改變，繼而出現(xiàn)心臟舒縮功能障礙，進(jìn)展期可發(fā)展為心力衰竭［1］。兒童心肌功能的早期篩查和預(yù)后評估是臨床亟待解決的難題，常用檢測方法為心血管影像學(xué)檢查、血清學(xué)檢測及心電生理檢測等。血清學(xué)檢測和心電生理檢測易受多種干擾因素影響，可能出現(xiàn)假陽性和假陰性，而超聲心動圖和心臟MRI能實(shí)時(shí)、客觀、準(zhǔn)確地顯示心臟解剖功能改變。但心臟MRI 操作復(fù)雜、費(fèi)用高、噪音大，兒童難以配合，其在兒科臨床應(yīng)用受限；超聲具有安全、便捷的優(yōu)點(diǎn)，更適用于兒童心臟結(jié)構(gòu)功能的常規(guī)隨訪監(jiān)測。近年隨著超聲技術(shù)的迅速發(fā)展，常規(guī)超聲心動圖、實(shí)時(shí)三維超聲心動圖（RT-3DE），斑點(diǎn)追蹤超聲心動圖（STE）、血流向量成像（VFM）技術(shù)、超聲造影等在兒童心肌功能評價(jià)方面均有較好價(jià)值，本文就上述各技術(shù)在兒童心臟疾病各房室功能定量評價(jià)中的應(yīng)用進(jìn)展進(jìn)行綜述。

一、超聲心動圖對左室功能的評估

1.常規(guī)超聲心動圖：其是評估兒童心臟解剖結(jié)構(gòu)改變及心肌舒縮功能的首選檢查方法。左室射血分?jǐn)?shù)（LVEF）是評估左室收縮功能的常用超聲指標(biāo)，目前認(rèn)為化療后LVEF 下降10%以上或低于53%，或無論基線如何化療后出現(xiàn)臨床癥狀伴LVEF 下降5%即可診斷腫瘤治療相關(guān)心功能障礙［1］。組織多普勒超聲測得的Tei 指數(shù)可早期評價(jià)左室整體功能，且不受年齡、心率、心室?guī)缀涡螒B(tài)、瓣膜反流等因素的影響［2］。陳嬌等［3］發(fā)現(xiàn)左室心肌致密化不全患兒Tei指數(shù)較正常對照組顯著升高（0.50±0.09 vs.0.41±0.06），差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。常規(guī)超聲心動圖亦可通過評估左室功能相關(guān)參數(shù)預(yù)測心血管事件，EI等［4］研究發(fā)現(xiàn)，肥厚性心肌病患兒左室流出道壓力梯度＞30 mm Hg（1 mm Hg=0.133 kPa）時(shí)，其發(fā)生心血管事件的風(fēng)險(xiǎn)是壓力梯度＜30 mm Hg 患兒的5 倍。常規(guī)超聲心動圖價(jià)格低、可行性佳、無創(chuàng)傷，但其對圖像的分析基于幾何假設(shè)，可能受操作者經(jīng)驗(yàn)和儀器影響，檢測準(zhǔn)確性欠佳。

2.RT-3DE：其可獲得左室全容積圖像，實(shí)時(shí)描繪左室容積-時(shí)間曲線，量化評估房室各腔容量、心肌質(zhì)量、心肌收縮同步性、室壁運(yùn)動、心臟三維負(fù)荷成像等。Xu 等［5］對105 例健康新生兒心臟進(jìn)行掃查，發(fā)現(xiàn)最小區(qū)域收縮體積點(diǎn)的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)差和最大差值均可用于評估新生兒心臟功能收縮同步性，且不受年齡、性別、胎齡、出生體質(zhì)量的影響。Wang等［6］研究納入70例年齡、性別相匹配的健康兒童與70 例川崎病患兒，發(fā)現(xiàn)健康兒童、無冠狀動脈瘤的川崎病患兒及有冠狀動脈瘤的川崎病患兒左室收縮期、舒張期不同步指數(shù)依次升高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），表明RT-3DE是評估心臟缺陷、心肌病或心律失常的有效手段，但目前其在兒童相關(guān)領(lǐng)域中的研究數(shù)據(jù)較少，仍需進(jìn)一步探討。

3.STE：STE 通過跟蹤心肌運(yùn)動能較敏感地定量分析心肌整體縱向、徑向和周向的幅度、速率、扭轉(zhuǎn)程度，準(zhǔn)確評價(jià)兒童不同方向的整體心肌狀態(tài)［1］。左室整體縱向應(yīng)變（GLS）能準(zhǔn)確評估兒童左室功能，其絕對值越低，提示左室整體功能受損越嚴(yán)重。Levy 等［7］研究應(yīng)用三維STE（3D-STE）分析2325 例健康兒童心臟功能，提出左室GLS 正常值為-16.7%～-23.6%（平均-20.2%）。有學(xué)者［8］發(fā)現(xiàn)，肥胖兒童發(fā)生心肌缺血時(shí)，最先累及心內(nèi)膜，導(dǎo)致其GLS 減低，與健康兒童比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義［（-17.88±3.17）% vs.（-21.5±2.87）%，P＜0.05］。另外，左室GLS 降低是監(jiān)測化療后心臟毒性的最強(qiáng)預(yù)測因子，Akam-Venkata 等［9］隨訪41 例蒽環(huán)類藥物化療后兒童的心肌節(jié)段應(yīng)變參數(shù)，發(fā)現(xiàn)化療性心肌病患兒左室GLS 和整體圓周應(yīng)變均較正常兒童減低，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.001）。有學(xué)者［10］發(fā)現(xiàn)肥厚性心肌病患兒在心肌收縮功能受損或存在左室流出道梗阻時(shí)可見左室扭轉(zhuǎn)增強(qiáng)，在心肌重塑、心肌纖維化時(shí)可見左室順應(yīng)性下降；且與同齡健康兒童比較，左室整體扭轉(zhuǎn)角度和速度均顯著升高，解旋速度和解旋率均顯著降低，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05）。表明3D-STE 可通過評估左室扭轉(zhuǎn)較好地評價(jià)左室亞臨床功能障礙。另外，將左心室內(nèi)膜分為16、17、18個(gè)節(jié)段后，STE 可根據(jù)室壁運(yùn)動評分指數(shù)繪制牛眼圖，提供左室局部收縮功能信息，反映冠狀動脈灌注情況，早期發(fā)現(xiàn)心肌缺血。Poterucha 等［11］通過分析化療后兒童左室心肌各節(jié)段應(yīng)變發(fā)現(xiàn)各節(jié)段受損程度不一，以心尖部受損最為嚴(yán)重。由于二維STE（2D-STE）檢測心肌功能會受壓力負(fù)荷影響，后負(fù)荷增加時(shí)GLS 等參數(shù)的診斷效能可能降低［12］，因此聯(lián)合左室壓力與左室心肌應(yīng)變有望成為一種新的心肌功能定量評估方法。Pham等［13］納入212例健康兒童建立左室整體心肌做功指數(shù)正常參考值，整體心肌做功指數(shù)為（1688±219）mm Hg%，平均做功效率為（96.5±1.4）%，且整體心肌做功指數(shù)與左室GLS、收縮壓均顯著相關(guān)（β=0.62、0.65，均P＜0.001）。

4.VFM 技術(shù)：其是在回聲動力學(xué)基礎(chǔ)上結(jié)合彩色多普勒成像和散斑跟蹤分析，通過心尖三腔視圖獲得渦流、循環(huán)、能量損耗（EL）及室壁剪應(yīng)力等指標(biāo)，可量化心腔內(nèi)血流動力學(xué)變化。Hayashi等［14］研究發(fā)現(xiàn)64例健康兒童左室收縮期和舒張期平均EL 與心率均呈正相關(guān)，與年齡均呈負(fù)相關(guān)（均P＜0.001），舒張期EL與E波峰值速度呈正相關(guān)（P＜0.001），提示EL有望用于早期識別兒童心臟血流動力學(xué)改變。另外，由于血流改變，VFM技術(shù)可定量評估房間隔缺損、室間隔缺損患兒左室EL，右室壓力升高是增加左室EL的因素之一［15］。

5.超聲造影：其可實(shí)時(shí)評估心內(nèi)膜、瓣膜、心肌灌注情況，識別心肌質(zhì)量、血栓、先天性心臟病、心室內(nèi)腫瘤、血管畸形等［16］。如兒童左室心肌致密化不全超聲造影可見心室內(nèi)異常粗大的肌小梁和交錯(cuò)的深隱窩，以及心肌小梁間隙隱窩與心室腔相通的低速血流、左室心尖部結(jié)構(gòu)異常、心室內(nèi)血栓等。另外，超聲造影可利用左室心腔造影計(jì)算室壁運(yùn)動計(jì)分指數(shù)，利用心肌造影計(jì)算心肌灌注指數(shù)［17］，亦可評估微血管的完整性。Fine 等［18］研究發(fā)現(xiàn)超聲造影評估心臟移植后患兒心血管病變的敏感性和特異性分別為60%和94%。Kutty 等［19］隨訪觀察113 例心臟疾病兒童的心臟超聲造影檢查情況，發(fā)現(xiàn)心臟超聲造影對大多數(shù)兒童是安全的。但因缺乏相關(guān)臨床數(shù)據(jù)，目前在5 歲以下兒童及部分右向左分流的先天性心臟病患兒中應(yīng)用受限。

二、超聲心動圖對左房功能的評估

1.常規(guī)超聲心動圖：左房是肺循環(huán)和體循環(huán)的交匯點(diǎn)，左房功能可較好地反映左室舒張功能，左房容積指數(shù)、肺靜脈血流頻譜對于評估左室舒張功能障礙及射血分?jǐn)?shù)保留的心力衰竭至關(guān)重要［20］。Agarwal 等［21］研究發(fā)現(xiàn)50 例心肌病患兒經(jīng)心導(dǎo)管術(shù)測得的左房壓力與左房容積指數(shù)呈線性關(guān)系（r=0.63，P＜0.001）。左房容積指數(shù)代表左室充盈壓，左房容積指數(shù)＞34 ml/m2多提示左室舒張功能障礙。由于左房整體位置偏后且形態(tài)不規(guī)則，常規(guī)超聲心動圖觀察角度有限，目前其對左房功能的評價(jià)僅局限于對整體左心功能的評價(jià)。

2.RT-3DE：該技術(shù)不依賴幾何假設(shè)即可直接定量評估心房容積、功能，且與心臟MRI測量結(jié)果相關(guān)性高，健康兒童左房相關(guān)數(shù)據(jù)可參考Linden 等［22］研究結(jié)果。但目前兒童左房RT-3DE 研究數(shù)據(jù)有限，Menon 等［23］發(fā)現(xiàn)接受蒽環(huán)類化療藥物后兒童左房最大體積、左房儲存功能和管道功能、膨脹指數(shù)、被動排空指數(shù)均顯著低于健康對照組（均P＜0.05），表明RT-3DE 可準(zhǔn)確評估左房體積和功能，有望用于早期預(yù)測化療藥物對兒童的心臟毒性。

3.STE：STE測量參數(shù)中GLS能較好地反映早期左房舒張功能的改變，但徑向及圓周應(yīng)變的應(yīng)用價(jià)值尚有爭議［23］。Patel等［24］評估55 例接受蒽環(huán)類藥物化療后兒童左房功能狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)化療后左房射血分?jǐn)?shù)、GLS 和整體縱向峰值應(yīng)變率均較化療前降低，但差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。而Loar 等［25］發(fā)現(xiàn)接受1 年以上蒽環(huán)類藥物化療兒童的LVEF、左室大小、左房體積與左房應(yīng)變均無相關(guān)性，但其左房存儲期應(yīng)變和導(dǎo)管期應(yīng)變均較低，且蒽環(huán)類藥物暴露劑量≥250 mg/m2的患兒較暴露劑量＜250 mg/m2的患兒左房儲存期應(yīng)變值低（34.3%vs.37.4%，P＜0.05），提示左房應(yīng)變對監(jiān)測腫瘤治療相關(guān)心功能不全有一定價(jià)值。目前大多關(guān)于左房應(yīng)變的研究均使用左室應(yīng)變分析軟件，左房應(yīng)變分析已成為預(yù)測成人心力衰竭的有效指標(biāo)，但最新簡化版左房應(yīng)變專用軟件對兒童心肌功能的相關(guān)研究甚少，未來需進(jìn)一步探索。

4.VFM 技術(shù)：其通過監(jiān)測左房內(nèi)血流流場的變化在二維平面上觀察左房內(nèi)血流渦流的形態(tài)及變化，預(yù)測心房顫動和左房血栓形成。聯(lián)合STE 技術(shù)亦可評估左房心肌功能和血流能量損耗［26］。目前VFM 技術(shù)的相關(guān)研究主要集中于成人心室，兒童領(lǐng)域心房的相關(guān)研究數(shù)據(jù)非常少，有待進(jìn)一步探索。

三、超聲心動圖對右心功能的評估

1.常規(guī)超聲心動圖：右房、右室功能與心肺疾病密切相關(guān)，可用于評估肺動脈高壓患者、致心律失常性右室心肌病患者、擴(kuò)張性心肌病患者右室改變和心肌淀粉樣改變等［27］。Tei 指數(shù)、三尖瓣環(huán)收縮期位移、組織多普勒三尖瓣環(huán)S’和右室面積變化分?jǐn)?shù)均可反映右室整體收縮功能，其中三尖瓣環(huán)收縮期位移＜17 mm 多提示右室縱向收縮功能減低［28］。肺動脈血流加速時(shí)間、右室射血時(shí)間亦可監(jiān)測肺纖維化患兒早期右室功能改變。但右室位置靠后，且?guī)缀涡螤顝?fù)雜，常規(guī)超聲心動圖在兒童右室量化評估中往往存在低估。

2.RT-3DE：Laser 等［29］對比分析360 例不同年齡段健康兒童RT-3DE 與心臟MRI 測得的右室參數(shù)，發(fā)現(xiàn)兩者在右室體積測量方面相關(guān)性高（r=0.989、0.993，均P＜0.05），并獲得了右室體積、右室射血分?jǐn)?shù)、三尖瓣環(huán)收縮期位移和右室線性結(jié)構(gòu)大小等在不同年齡、性別間的參考百分位曲線。肺動脈高壓患兒右室功能的進(jìn)行性惡化可使右室衰竭，導(dǎo)致患兒死亡，故早期評估右室功能變化非常重要。Frank等［30］使用右房面積變化百分?jǐn)?shù)觀察肺動脈高壓患兒右房排空隨時(shí)間的變化，發(fā)現(xiàn)右房功能的代償性變化可能早于肺動脈高壓中右室功能障礙，即右房面積變化百分?jǐn)?shù)有望反映右室舒張末期壓力的早期變化。

3.STE：Pieles 等［31］回顧分析120例致心律失常性右室心肌病青少年的心功能指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)右室GLS 診斷該疾病的截?cái)嘀禐?20.4%（敏感性52.6%，特異性100%），且右室GLS 每變差一個(gè)單位使致心律失常性右室心肌病的發(fā)生可能性增加22.8%。右室GLS 亦可用于監(jiān)測腫瘤患兒化療后心臟毒性，而右室游離壁長軸應(yīng)變因右室心肌較薄，易發(fā)生重構(gòu)，可用于評估右心衰、肺動脈高壓等預(yù)后情況。此外，3D-STE 能在三維容積內(nèi)更可靠地追蹤右室心肌運(yùn)動，評估解剖改變及應(yīng)變，規(guī)避肥胖及肺動脈高壓患兒心內(nèi)膜顯影欠清晰的缺陷。

4.VFM 技術(shù)：Chen 等［32］研究顯示EL 與右室GLS 呈負(fù)相關(guān)，與心率和右室Tei 指數(shù)均呈正相關(guān)（均P＜0.05），提示VFM 技術(shù)有望提高兒童心肺疾病的血流動力學(xué)監(jiān)測價(jià)值。Shibata 等［33］研究發(fā)現(xiàn)法洛四聯(lián)癥修復(fù)術(shù)后患兒的血流EL 顯著高于健康兒童，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），表明右室血流EL 可能是右室功能障礙的預(yù)測參數(shù)。準(zhǔn)確評估肺動脈反流程度對選擇法洛四聯(lián)癥手術(shù)時(shí)機(jī)非常重要，VFM 技術(shù)衍生而來的肺動脈反流率已成功用于定量評估成人肺動脈反流嚴(yán)重程度，但其在兒童領(lǐng)域相關(guān)研究較少。

5.超聲造影：右心聲學(xué)造影可以改善右室心肌灌注、心肌做功的可視化，提高對靜息或運(yùn)動狀態(tài)下瓣膜壓力梯度、右室收縮壓的測量準(zhǔn)確性，從而量化心室功能［21］。Kutty等［34］發(fā)現(xiàn)超聲造影可提高先天性心臟病青少年患者右室心肌的可視化，與常規(guī)超聲心動圖顯示節(jié)段比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.001），表明超聲造影有利于全面評估青少年心臟功能改變。

四、總結(jié)

總之，超聲心動圖在兒童心肌功能評估中具有重要價(jià)值，尤其是STE，雖然目前缺乏對兒童左房、右室心肌應(yīng)變的后處理軟件包及正常參考值，但其能通過各節(jié)段心肌應(yīng)變及左室扭轉(zhuǎn)等參數(shù)早期定量評估兒童心肌。隨著圖像后處理技術(shù)的不斷發(fā)展，未來將有更多的研究聚焦于兒童左房、右室及心肌各節(jié)段的定量分析，以及心肌功能及心腔內(nèi)血流動力學(xué)的關(guān)系，以期為臨床提供更多的高效評估指標(biāo)和影像學(xué)信息，早期全面評估兒童心肌功能。