超聲新技術評估妊娠期糖尿病胎兒心功能研究進展

高 猛 張迎華

1. 濟寧醫(yī)學院臨床醫(yī)學院，山東 濟寧 272000； 2. 濟寧市第一人民醫(yī)院超聲醫(yī)學科，山東 濟寧 272000

妊娠期糖尿?。╣estational diabetic mellitus，GDM）是指妊娠期胰島素抵抗和胰腺β細胞功能障礙引起的一種暫時性糖尿病，即妊娠期表現(xiàn)為糖尿病的一種現(xiàn)象［1］。GDM是妊娠期常見并發(fā)癥之一，隨著生活水平的不斷提高、生活方式的改變以及孕期對GDM 篩查的日益重視，中國GDM 的患病率顯著上升，最近一項東亞和東南亞GDM患病率的分析表明，中國GDM的患病率為11.9%，遠高于日本、韓國［2］。雖然GDM是一種暫時性疾病，但其后果是終生的，GDM不僅增加孕婦產(chǎn)后發(fā)生糖尿病和心血管疾病的風險，還會影響胎兒的生長發(fā)育，可導致巨大兒、胎兒窘迫、圍產(chǎn)兒死亡、先天性心臟病等，并且胎兒出生后罹患肥胖、心血管疾病和相關代謝性疾病的風險升高［1，3-4］。其中GDM 對胎兒心臟的影響尤為明顯，GDM胎兒存在心肌肥厚的現(xiàn)象已經(jīng)被廣泛報道，并且GDM與胎兒肥厚型心肌病的發(fā)生有一定關聯(lián)［5-6］。也有研究指出，GDM 胎兒心臟功能在心肌肥厚之前已經(jīng)發(fā)生變化［7］。

因此早期準確評估GDM 胎兒心臟功能并實施干預具有重要意義。超聲作為目前常用的胎兒心臟結構檢查技術，具有方便、經(jīng)濟、無創(chuàng)的優(yōu)勢，隨著超聲醫(yī)學的飛速發(fā)展，超聲新技術能夠對胎兒整體和局部心肌功能進行評估，對發(fā)現(xiàn)細微心肌受損的敏感性更高。本文就超聲新技術評估GDM 胎兒心臟功能的進展進行綜述，以提高臨床醫(yī)師對超聲評估胎兒心臟功能的認識水平，同時了解GDM對胎兒心臟的影響。

1 GDM導致胎兒心臟損傷的病理機制

動物實驗表明，不良的心臟重構是GDM胎兒心肌肥厚和心臟功能受損的病因［8］。先前的研究認為，母體高血糖會導致胎兒β 細胞增生和胰島素及胰島素樣生長因子1 的內源性生成增加［4］，由此產(chǎn)生的胎兒高胰島素血癥會降低胎兒葡萄糖水平，從而增加整個胎盤的葡萄糖濃度梯度，促使母體葡萄糖流向胎兒［9］，高血糖及高胰島素血癥會使胎兒的耗氧量增加，造成胎兒低氧血癥。胎兒低氧血癥在一段時間后會增加心臟室壁應力，導致心肌細胞損傷、凋亡和局部纖維化［10］；另一方面胎兒生長由胰島素結合細胞受體控制，胎兒高胰島素血癥會增加胎兒心臟蛋白、糖原和脂肪的合成，導致心肌肥厚［1］。另外有實驗證明，葡萄糖可以通過核苷酸生物合成抑制心肌成熟并促進心肌細胞的有絲分裂，暴露于高濃度葡萄糖的心肌細胞或成熟較晚或完全未成熟，而且會生成更多未成熟細胞［11］。這些研究一定程度上解釋了GDM 如何影響胎兒心臟的結構和功能。

2 超聲新技術評估GDM 胎兒心臟功能的研究進展

常規(guī)超聲可以對心臟結構以及基本功能進行篩查，實時觀察胎兒心腔大小、室壁厚度、有無瓣膜反流等。例如應用M 型超聲測量左心房縮短分數(shù)間接評估左心室舒張功能，應用頻譜多普勒測量二尖瓣口和三尖瓣口舒張早期血流峰值（E 峰）、舒張晚期血流峰值（A 峰）及其比值（E/A）評估心室舒張功能，應用頻譜多普勒測量肺靜脈、靜脈導管、卵圓孔、胎兒主動脈峽部等部位的血流指數(shù)，間接評估胎兒心室順應性。然而常規(guī)超聲發(fā)現(xiàn)細微心臟受損的敏感性較低，且參數(shù)易受心臟幾何形狀、心率和前后負荷的影響。超聲新技術可以顯示更多胎兒心臟結構和功能的信息，提供更有臨床價值的數(shù)據(jù)。

2.1 組織多普勒成像（tissue dopplerimaging，TDI）

TDI 的原理是以低速運動的心肌作為觀察目標，通過計算心肌運動速度，以二維彩色圖像或曲線的形式將心肌運動信息實時顯示出來，根據(jù)不同需求衍生出組織多普勒速度成像、應變和應變率成像等模式，可分析心臟不同區(qū)域的心肌運動速度。其中脈沖多普勒組織速度成像觀測二尖瓣環(huán)、三尖瓣環(huán)運動，可以得到二尖瓣環(huán)、三尖瓣環(huán)舒張早期運動速度 （e'）、舒張晚期運動速度（a'）及收縮期運動速度（s'），通過測量二、三尖瓣環(huán)的運動速度來反映心肌的功能［12-13］。王媛等［14］通過TDI研究24 ～ 38周GDM 胎兒心臟功能時，發(fā)現(xiàn)GDM 胎兒二尖瓣環(huán)e'/a'比值小于正常胎兒，提示GDM胎兒左心室舒張功能受損。Dervisoglu 等［15］對比36 例GDM 孕婦和42例健康孕婦胎兒心臟的TDI檢查結果，發(fā)現(xiàn)GDM胎兒三尖瓣環(huán)e'及e'/a'比值均低于正常組，兩組間二尖瓣環(huán)參數(shù)無顯著差異，表明胎兒右心舒張功能比左心受影響更早。Balli 等［16］應用TDI 技術在孕36周測量67例GDM胎兒和122例正常胎兒心臟功能，發(fā)現(xiàn)孕36 周GDM 胎兒右心室壁e'/a'比值和s'均大于正常胎兒，這和其他研究結果相矛盾，是否是GDM 胎兒心臟產(chǎn)生了適應性改變還需進一步研究。TDI 技術受前后負荷的影響較小，比常規(guī)超聲技術更有優(yōu)勢，然而TDI受限于胎兒體位，當胎兒的體位不理想時，無法獲得有用的參數(shù)。

2.2 雙多普勒技術（dual-gate dopplertechnique，DDT）

DDT可以同時測量任意2個獨立位置的多普勒波形，即獲得同一心動周期的2 處血流頻譜或血流頻譜聯(lián)合組織多普勒頻譜，在測量一些參數(shù)時可以發(fā)揮出自己獨有的優(yōu)勢。

2.2.1 心肌做功指數(shù)（myocardial performance index，MPI） MPI又稱Tei指數(shù)，是指心室等容舒張時間和心室等容收縮時間之和與射血時間的比值，常用于評估心臟整體功能。胎兒時期右心系統(tǒng)占主導，右心MPI 是評估胎兒心臟功能的合理參數(shù)，常規(guī)的頻譜多普勒無法同時獲得右心室流入道和右室流出道的血流頻譜，需要在不同切面分別測量數(shù)據(jù)，然而胎兒心率的差異可能會導致準確性不足，單獨應用TDI 無法根據(jù)瓣膜的“咔噠聲”來估計時間間隔，造成觀察者差異。為了克服這些限制可以使用DDT，利用DDT在胎兒大動脈短軸切面的右心室流入道和右心室流出道分別放置取樣門，在同一心動周期內獲得右心室流入道和右心室流出道的血流頻譜，測量計算獲得右心MPI，對比研究認為DDT 是一種可靠的測量胎兒右心MPI的技術，其優(yōu)勢在于準確性和可重復性較好［17］。但是房室血流對于前后負荷變化有很高的敏感性，不能很好地反映心肌自身特性。目前有關GDM 胎兒MPI 的研究結果尚無法反映心臟損害的嚴重程度［18-19］，未來仍需進一步研究。

2.2.2 E/e'比值 E/e'比值是近年來應用于評估成人和兒童心室舒張功能的超聲參數(shù)之一。研究表明，隨著孕周的增加，e'增加的速度明顯比E 波快，因此E/e'比值隨孕周的增加而降低，并在孕晚期趨于平穩(wěn)［20］。目前E/e'比值已經(jīng)用于評估胎兒心室功能，使用DDT 測量胎兒心臟E/e'比值可以避免不同心動周期產(chǎn)生的干擾，操作起來相對簡單。Hou等［21］使用DDT研究24 ～ 30周GDM胎兒心室舒張功能發(fā)現(xiàn)，與正常組相比，常規(guī)超聲只顯示GDM 胎兒右心室的E/e'比值明顯降低，DDT則顯示GDM組左心室和右心室的E/e'比值均明顯低于正常組。這項研究也認為右心室舒張功能比左心室更容易受損，因此早期在胎兒右心室發(fā)現(xiàn)舒張功能異常的可能性更大。在評估胎兒心臟舒張功能中，使用DDT測量E/e'比值可能是一種可行的方法。

2.3 斑點追蹤成像（speckle tracking imaging， STI）

STI通過逐幀追蹤感興趣區(qū)心肌產(chǎn)生的散射斑點信息，獲得同一斑點部位心肌的運動軌跡，分析心肌組織的運動，量化心肌變形，自動計算獲得應變和應變率。它可以反映心肌縱向、徑向及環(huán)向的變形運動，能幫助了解胎兒心臟周期中心肌纖維的變化，有助于早期識別胎兒心臟功能異常，監(jiān)測疾病進展，進而為臨床干預提供適時指導［22］。Miranda等［23］對30 ～ 33周GDM胎兒心臟功能的STI研究，發(fā)現(xiàn)GDM 胎兒存在明顯的室間隔肥厚，變形分析顯示， GDM 胎兒雙心室舒張早期和舒張晚期應變率明顯降低，提示在這種不利的宮內條件下，妊娠晚期GDM胎兒雙心室舒張期功能障礙，并認為心室舒張功能損傷與室間隔增厚沒有顯著關系。此外GDM 胎兒右心室整體縱向應變較低，表明GDM 胎兒右心室收縮功能障礙。另一項針對足月GDM 胎兒心臟幾何形狀和功能的圍產(chǎn)期變化研究［24］，也發(fā)現(xiàn)GDM胎兒存在室間隔、左右心室壁增厚和雙心室舒張功能降低。不同的是在整體心肌變形與功能方面，與正常胎兒相比，GDM 胎兒心臟的縱向、徑向、環(huán)向應變、收縮應變率和左心室扭轉值明顯升高，提示GDM胎兒心臟收縮功能增強。該技術相比于其他技術有很大的優(yōu)勢，STI 可以分析整體和節(jié)段的心肌功能，沒有角度依賴性，尤其適用于胎兒心臟的研究，但是胎動會導致斑點追蹤錯誤。

2.4 速度向量成像（velocity vector imaging，VVI）

VVI技術是基于斑點追蹤技術研究心肌形變能力，對感興趣心肌區(qū)域進行定位跟蹤，將速度向量疊加到二維圖像上，以向量的長度表示心肌組織速度的大小，方向表示心肌組織運動的方向，且VVI不受心臟整體運動和超聲聲束角度影響［25］。目前運用VVI技術研究GDM胎兒心臟功能的文獻較少，Wang等［26］運用VVI技術對98例GDM胎兒和135例正常胎兒的左心室縱向功能進行分析，發(fā)現(xiàn)24 ～ 27周GDM胎兒左心室應變、收縮期應變率、舒張期應變率均明顯低于正常胎兒。VVI技術較常規(guī)超聲能更敏感觀察和量化胎兒心肌的運動，對心臟功能進行準確評估，然而數(shù)據(jù)需要后期進行脫機處理，限制了其實用性。

2.5 胎兒心臟定量分析技術（fetal heart quantification， Fetal HQ）

Fetal HQ 是近年來由DeVore 等［27］研發(fā)的一款專門針對胎兒心臟的自動評估軟件，它能夠同時評估胎兒心室的大小、形狀及功能，獲得左右心室的整體球形指數(shù)、整體縱向應變、面積變化分數(shù)。對胎兒體位要求不高，還可以借助自由M型解剖技術獲得較為準確的二尖瓣環(huán)和三尖瓣環(huán)最大位移。此技術利用STI 自動追蹤識別心內膜，將左右心室沿長軸各分為24 個節(jié)段，分析每一節(jié)段的大小、形狀及功能，獲得24 節(jié)段球形指數(shù)、舒張末直徑和短軸縮短率，能自動提供具體數(shù)值的Z 評分［28-30］。Fetal HQ 可以對胎兒心室縱向、橫向收縮功能以及心室整體功能進行評估，測量耗時較短，不需要脫機分析數(shù)據(jù)，應用前景廣闊。Wang 等［31］學者使用Fetal HQ 技術對24 ～ 27 周GDM 胎兒心臟進行形變分析，發(fā)現(xiàn)GDM 胎兒雙心室整體縱向應變、面積變化分數(shù)明顯降低，提示雙心室存在收縮功能障礙，另外該研究發(fā)現(xiàn)，GDM對胎兒心臟形態(tài)和功能的影響從孕中期就已經(jīng)出現(xiàn)。目前關于Fetal HQ 的研究較少，而且研究樣本量較小，未來還需要擴大樣本數(shù)量。

3 總結與展望

由于胎兒心臟體積小、心率快、結構復雜，而且胎兒體位的改變會影響數(shù)據(jù)的采集，所以GDM胎兒心臟功能的研究都集中在中晚孕期，超聲新技術還受限于孕婦腹壁的厚度，腹壁過厚無法獲得清晰的圖像，這些缺點限制了超聲新技術評估胎兒心臟功能的準確性。目前應用超聲新技術評估GDM 胎兒心臟功能產(chǎn)生了一些相互矛盾的結果，未來仍需要更深入的研究。相信隨著超聲醫(yī)學的迅猛發(fā)展，超聲新技術可以更敏感地發(fā)現(xiàn)GDM 胎兒心肌損傷和心臟功能異常，便于臨床早期了解GDM胎兒心臟功能受損情況并及時給予干預，以減少不良妊娠結局的發(fā)生。

利益沖突所有作者均表明不存在利益沖突。