二維斑點追蹤技術評估手足口病患兒左室收縮功能

曾健　顏漢寧　翟玉霞

(1.自貢市第四人民醫院超聲醫學科，四川 自貢 643000; 2. 汕頭大學醫學院第二附屬醫院，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HFMD發病率在中國顯著升高, 并呈現出季節性流行和全年散發趨勢[1]。基于HFMD的高發病率及潛在心肺功能不全風險，對HFMD患兒進行心功能評價有重大意義，特別是重癥HFMD患兒心肺功能衰竭的早期診斷、及時處置是搶救成功的關鍵。本研究設想采用二維斑點追蹤成像 (Two-dimensional speckle tracking imaging，2D-STI) 技術評價HFMD患兒左室17節段各個節段局部收縮功能，目的在于探索HFMD心功能改變情況，特別是早期表現，為臨床診治提供幫助。

1　資料與方法

1.1研究對象與分組選擇2015年4月～2016年2月期間在汕頭大學醫學院第二附屬醫院住院經臨床確診及病原學檢查證實為EV71型病毒感染的HFMD患兒為研究對象。按衛生部印發《手足口病診療指南2010年版》[2]中的診斷標準選取實驗組共41例，病原學檢查均為EV71型，并將其分為輕癥組和重癥組。實驗組分組標準：輕癥組：單純HFMD患兒，有手、足、口、臀部皮疹，可伴有發熱，年齡10～44個月，共15例； 重癥組根據《中華人民共和國衛生部2010年版》標準符合合并下列情況之一者：①神經系統癥狀：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休克等循環功能障礙表現。④白細胞計數明顯改變(WBC>15．0×109/L或WBC<2．0×109/L)[2-3]，年齡9～51個月，共26例。選擇來我院體檢的健康兒童為對照者，性別、年齡、身高及體重均與試驗組相仿，共21例。排除標準：①實驗組及對照組均排除心肺腦血管疾病、嚴重肝腎疾病。② 對照組還需排除近期存在嚴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。所有患者取左側臥位或仰臥位，連接心電圖，除行常規心臟測量之外，還采用雙平面Simpson法測量左心室射血分數(LVEF)、脈沖多普勒計算Tei指數[等容收縮期時間(ICT)、等容舒張期時間(IRT)及射血時間(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 3個心動周期的動態圖。在二維灰階分析狀態下，心尖四腔心、心尖兩腔心和心尖左心室長軸切面進入AFI程序，按照提示選擇感興趣區域(Regions of Interest,ROI)心肌范圍，勾畫出心肌內膜緣曲線，調整ROI寬度，使其與心肌厚度一致。每個節段只當字母V顯示時視為有效追蹤，如字母X顯示則視為無效追蹤。對字母為X顯示的相應的室壁節段已勾勒的ROI范圍進行調整，直到全部節段均為字母V顯示后，啟動計算機程序自動對已勾勒的ROI進行追蹤[4]。設定主動脈瓣關閉時間(AVC)點。利用儀器自帶的斑點追蹤技術分析軟件在左心室長軸切面、心尖四腔切面及兩腔心切面心肌組織中每個點在心動周期運動的軌跡進行自動追蹤，可計算其ROI中每個節段心室壁沿縱行心肌纖維方向的平均應變值，并最終獲得左心室壁各節段的應變曲線和牛眼圖，見圖1～3，計算出整體縱向應變(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，主要包括白細胞總數(WBC)、肌酸激酶(CK)、肌酸激酶心肌同工酶(CK-MB)、C-反應蛋白(CRP)及血糖(GLU)。

圖1　正常兒童左心室收縮期峰值應變牛眼圖

Figure1Normalchildrenleftventricularsystolicpeakstrainbovineeyediagram

2　結果

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照組，差異有統計學意義(P<0.05)，其中心率及白細胞總數差異尤為顯著(P<0.01)；與對照組相比，輕癥組各指標略有升高，但差異無統計學意義(P>0.05)，見表1。

2.2重癥組LVEF、GLS相較于輕癥組和對照組明顯減低，Tei指數明顯高于輕癥組和對照組，差異均有統計學意義(P<0.01)。輕癥組與對照組比較，LVEF、Tei指數、GLS兩組間差異無統計學意義(P>0.05)，見表2。

圖2　HFMD輕癥組患兒左心室收縮期應變峰值應變牛眼圖

Figure2ThemildgroupofHFMDchildrenleftventricularsystolicstrainpeakstrainbovineeyeandcurvediagram

2.3重癥組左室后壁及側壁的基底段、中間段、心尖段應變峰值較對照組明顯減低，差異有統計學意義(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、左室心尖部應變峰值與對照組比較，差異均有統計學意義(P<0.05)。重癥組左室后壁基底段及側壁心尖段應變峰值較輕癥組明顯減低，差異有統計學意義(P<0.01)；重癥組左室后室間隔中間段、心尖段，左室后壁、側壁中間段及左室心尖部應變峰值與輕癥組比較，差異亦有統計學意義(P<0.05)。輕癥組僅見于左室后壁、側壁的基底段、中間段及左室側壁心尖段應變峰值減低，與對照組比較,差異均有統計學意義(P<0.05)，其中左室后壁的中間段應變峰值與對照組比較，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變峰值應變牛眼圖

Figure3TheseveregroupofHFMDchildrenleftventricularsystolicstrainpeakstrainbovineeyeandcurvediagram

2.4超聲檢查左心室基底段、中間段及心尖段3部分應變峰值均值觀察中，對照組、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照組各應變峰值均值均明顯減低，差異均有統計學意義(P<0.01)。輕癥組相較于對照組，僅見基底段、中間段應變峰值均值減低，差異有統計學意義(P<0.05)，心尖段應變峰值均值減低不明顯，組間差異無統計學意義(P>0.05)，見表6。

表1　3組對象臨床和實驗室檢查指標比較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組對象LVEF、TEI及GLS評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組對象左室壁基底段各節段應變峰值比較Table 3　The comparison of HFMD index in each basal segmental left ventricular wall strain among severe group, mild group and control group

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

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

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

表5　3組對象左室壁心尖段各節段應變峰值比較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對照組-22.90±0.99-22.86±1.06-23.29±0.95

注：與對照組比較， 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]，是一種高度嗜神經性病毒，多數患兒表現為一過性無兇險性腦膜炎、腦干腦炎等，重癥HFMD患兒中可誘發心臟和肺衰竭[6]。EV71感染HFMD患兒主要由心肌頓抑引起神經源性心功能不全，可能因中樞性交感神經興奮性增高引起，與體內兒茶酚胺水平升高有關[7-8]。兒茶酚胺在誘導肺水腫發生的同時也能引起心肌頓抑，表明重型腦損傷后血兒茶酚胺升高可引起心臟前后負荷持續增加，最終誘發心功能失代償而導致急性心功能受損[9-10]。交感神經末梢釋放大量兒茶酚胺類物質，一部分釋放到循環中，另一部分存在于交感神經末梢的心肌細胞內。心肌組織中兒茶酚胺增高不僅可引起細胞內鈣離子增加，使心肌收縮力下降，還可直接造成心肌細胞損害；兒茶酚胺引起神經體液調節紊亂，使心肌微循環障礙和冠脈痙攣，產生心肌缺血和循環功能障礙[11]。此過程如持續存在，必將導致心肌功能受損，出現室壁節段運動異常。

心肌酶是檢查心肌受損的傳統指標，許多研究HFMD患兒心肌酶的資料表明，存在高危因素的HFMD患兒病變早期CK-MB顯著升高，心肌損害發生率顯著增加[12]。本研究結果發現，重癥組中的CK、CK-MB均明顯高于輕癥組和對照組(P<0.05)，提示心肌酶，特別是CK-MB對心臟損傷敏感性高。但有研究顯示，在骨骼肌損傷或腎衰竭時也會引起CK-MB水平升高[13]，不是特異性指標。另外，本研究41例HMFD患兒中對cTn-I檢測基本為陰性(<2.0ng/L)，提示CK-MB明顯升高的重癥患兒中也鮮有陽性病例，這與國內少數研究者發現HFMD重癥組中cTn-I升高結果相矛盾。本研究中HFMD重癥組cTn-I均表現為陰性的原因可能為，雖然cTn-I對診斷心肌損害的特異性很強(可高達97% ～ 100%[14])，但敏感性不高。李玉娥等[15]在對手足口病患兒心肌損害相關指標檢測分析中發現，對心肌炎診斷特異性cTnI高于CK-MB，而敏感性CK-MB卻高于cTnI。國外Kim J等[16]在對急性冠脈綜合征患者CK-MB及cTn-I檢測中也得出了同樣的結果。基于cTnI的敏感性不足或上升幅度不夠，儀器難以監測，可能最終導致cTn-I檢測陰性。本研究結果還發現，重癥組中的白細胞總數、心率、血糖、CRP均明顯高于輕癥組和對照組(P<0.05)，說明重癥HFMD是可以累及全身多個器官病變的感染性疾病，監測患兒體征變化需全面。

2D-STI技術無角度依賴性，亦不受心臟整體的運動及周圍心肌組織相互牽拉的干擾，能夠準確反映心肌運動；其成像原理與磁共振相似，但不是利用磁共振信號，而是利用心肌內在特征即原始的聲學斑點標記[17]。隨后對斑點進行辨認，并應用空間與時間圖像處理算法，進行幾何位移的逐幀追蹤，即能獲得心肌組織運動的信息。鄰近兩斑點之間的距離隨時間變化軌跡可以反映組織運動的速度、舒縮形變、位置移動和心臟扭旋等數個運動參數，對心臟各個心動周期中的力學特征性進行定性及定量描述。

本研究利用2D-STI發現正常組左室心肌整體縱向應變(GLS)及各節段收縮期縱向峰值應變(LPSS)的平均值均在國內姜嵐、謝明星等[18]對同齡正常兒童縱向應變峰值范圍研究的數據結果之內，而HFMD重癥組的GLS相對于輕癥組和對照組明顯減低，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，發現重癥組HFMD患兒左室心肌基底段、中間段及心尖段的縱向應變峰值均值均低于對照正常值，但心尖段相對更加接近正常值，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，心尖段改變相對輕微；至于輕癥組基底段、中間段、心尖段各縱向應變峰值均值均在正常范圍之內，差異無統計學意義(P>0.05)。在對每位檢測者左室心肌分為17節段觀察各節段應變峰值比較中發現，HFMD重癥組左室心肌縱向應變峰值下降主要在左室后壁、側壁、后室間隔全段及下壁基底段，輕癥組僅見于左室后壁、側壁的基底段、中間段及左室側壁心尖段應變峰值減低(P<0.05)，說明HFMD患兒左室心肌收縮功能下降主要以后壁、側壁及心尖段為主；隨著病情的加重，重癥HFMD患兒左室后壁、側壁心肌收縮功能進一步下降。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，這表明HFMD患兒心肌損害有一定的過程，且與病情嚴重程度關系密切。對本研究結果的進一步分析發現，重癥HFMD患兒左室心肌收縮功能下降主要表現在左室后壁、側壁、后室間隔及下壁，而輕癥組則只表現在左室后壁及側壁收縮功能輕微下降，這與國內王紅英等[19]研究結果基本相似。不論把左室心肌整體分基底段、中間段及心尖段三個部分來觀察，還是分為17節段來觀察，都能發現HFMD患兒左室心肌基底段縱向應變峰值比中間段及心尖段下降明顯，而中間段又相對于心尖段下降明顯，從心尖段向基底段觀察縱向應變峰值呈現一個遞減趨勢。由此推測，HFMD患兒心肌收縮功能下降可能存在這樣一個順序，即首先發生在左室后壁、側壁基底段，隨著病情發展，短軸切面逐步累計左室下壁、后室間隔的基底段，長軸切面逐步累計左室后壁、側壁中間段及基底段。基于此，HFMD患兒心臟改變主要是神經源性的觀點，表現為左室收縮功能下降的有順序性，可能在于左心室側壁、后壁基底段交感神經末梢分布相對于其他節段心肌豐富；或是心肌組織中本身的兒茶酚胺分布上升節律破壞[20]，左室側壁、后壁基底段心肌兒茶酚胺濃度相對更多，導致其相應節段率先出現運動異常。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改變，有待運用3D-STI進一步研究。

4　結論

本研究發現，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技術具有較高的敏感性，即使在常規超聲心動圖顯示正常的患兒中，運用該技術分析仍可早期發現患兒心臟功能的細微變化，并可通過牛眼圖中數值及顏色變化直觀地了解病變心肌節段和病變程度，可對手足口病患兒心功能評估提供幫助。