超聲二維斑點示蹤技術原理及診斷兒童先天性心臟病的應用價值研究

陳玉龍，肖 乾2，張 琛，趙靜涵

先天性心臟病是一種因胚胎發育不良所致的心臟或胸腔大血管結構異常疾病，雖然隨著胎診斷技術的進步，先天性心臟病可在胚胎發育階段就可診斷出來，但仍有近5%的兒童在學齡期階段發病[1]。及早對兒童心室功能結構異常進行診斷，有助于臨床處理措施的應用，保障先天性心臟病兒童生命安全和生活質量。超聲檢查是先天性心臟病臨床診斷的常用手段，但易受兒童心臟或胸腔異常解剖結構、胸腔骨骼的影響，加之人體心臟結構復雜，因此仍存在較高的漏診率，雖然臨床確診可以結合心導管檢查和心血管造影檢查，但會對兒童機體造成損傷。同時亦有研究證實，心室功能結構改變是先天性心臟病兒童最常見的臨床表現，因此，早期準確評估患兒心室形態與功能在先天性心臟病兒童早期診斷中具有至關重要的作用[2]。但由于心室幾何形態不規則，常規超聲難以準確反映心室真實病變，因此其診斷準確率較低。二維斑點追蹤成像技術是近年開展起來的超聲新技術，其應用超聲分析儀內配備斑點追蹤技術分析系統對左心室前壁、后壁、下壁、室間隔等各個部位進行準確定位，從而形成相應的參數，能準確、客觀地評價右心室形態與功能[3]，因此，在先天性心臟病兒童早期診斷中可能具備一定的診斷價值。本研究在分析超聲二維斑點示蹤技術原理基礎上，探討二維斑點追蹤技術在先天性心臟病兒童早期診斷中的應用價值。

1 資料與方法

1.1 研究對象 選取2016年1月—2017年5月徐州市兒童醫院收治的120例先天性心臟病兒童為病例組，病例納入及排除標準：①符合中華醫學會心血管病學分會制訂的先天性心臟病診斷標準[4]，即具有先天性心臟病臨床表現及體征，具有明確的心外科彩色超聲的明確診斷結果；②排除綜合型先天性心臟病如18-三體綜合征、Alagille綜合征等；③可獲取兒童三維超聲、二維超聲檢查臨床資料；④兒童家屬同意參與研究，并簽訂研究知情同意書。另以同期100名健康體檢兒童作為對照組。病例組：男64例，女56例，年齡4～14(8.74±1.61)歲；對照組：男51名，女49名，年齡3～14(8.63±1.67)歲。兩組兒童一般資料比較差異無統計學意義(P>0.05)。

1.2 觀察指標及測定方法

1.2.1 一般臨床資料 檢測并收集兩組兒童的年齡、性別、體質指數、血壓、空腹血糖(FBG)、三酰甘油(TG)、總膽固醇(TC)、高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)、低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)等。

1.2.2 常規超聲心動圖檢測及室壁運動功能評價 采用超聲診斷儀(生產商：Philips公司，探頭X5-1，頻率：1～5 MHz)對兩組兒童進行常規超聲心動圖檢查。記錄兩組兒童左房內徑(LAD)、左室后壁厚度(LVPWd)、室間隔舒張末厚度(IVSd)、二尖瓣口舒張早期最大血流速率(E)、左室舒張末期內徑(LVEDD)、左室收縮末期內徑(LVESD)、心房收縮期最大血流速率(A)、二尖瓣室間隔基底內側瓣環舒張早期峰值速度(Ve)、舒張期晚峰值速度(Va)、左室射血分數(LVEF)等參數。

1.2.3 二維斑點應變參數 采用超聲診斷儀(生產商：Philips公司，探頭X5-1，頻率：1～5 MHz)內配備斑點追蹤技術分析系統，采集并保存兩組兒童左心室的3個心動周期圖，采用Philips公司提供的專用的Qlab 8.1定量分析軟件計算左心室部位的縱向、周向、徑向應變參數。

1.2.4 ROC曲線繪制及評價[5]以SPSS20.0繪制各左心室部位的縱向、周向、徑向應變參數診斷ROC曲線。以ROC曲線最接近左上角的點作為最優臨界點，并以最優臨界點的縱坐標為檢測靈敏度，橫坐標為檢測特異性，線下面積表示準確度。

2 結 果

2.1 兩組兒童基本資料比較(見表1) 兩組兒童男性比例、年齡、體質指數、空腹血糖等指標比較，差異無統計學意義(P>0.05)。兩組兒童TG、HDL-C、LDL-C、TC、糖化血紅蛋白比較，差異有統計學意義(P<0.05)，兩組兒童收縮壓和舒張壓比較差異有統計學意義(P<0.01)。提示先天性心臟病兒童的心功能及相關代謝功能均存在異常。

表1 兩組兒童基本資料比較

注：1 mmHg=0.133 kPa

2.2 兩組兒童常規超聲參數比較(見表2) 兩組兒童的左房內徑、左室后壁厚度、室間隔舒張末厚度、二尖瓣口舒張早期最大血流速率、左室舒張末期內徑、左室收縮末期內徑、心房收縮期最大血流速率、二尖瓣室間隔基底內側瓣環舒張早期峰值速度、舒張期晚峰值速度、左室射血分數比較，差異無統計學意義(P>0.05)。提示常規超聲參數難以準確診斷先天性心臟病心室改變。

表2 兩組兒童常規超聲參數比較(±s)

2.3 兩組兒童常規二維斑點應變參數比較 病例組兒童左室前壁、后壁、下壁、室間隔的縱向、徑向、周向應變參數的絕對值低于對照組，差異有統計學意義(P<0.05)。詳見表3。

表3 兩組兒童二維斑點參數比較表(±s)

2.4 左室二維斑點縱向、周向、徑向應變參數ROC曲線分析 以病例組兒童左室前壁、后壁、下壁和室間隔的縱向、周向、徑向二維斑點應變參數為數據，建立ROC曲線，比較各參數識別先天性兒童心室病變的相對能力，結果顯示：前壁、后壁、下壁和室間隔的縱向應變參數ROC曲線下面積均大于周向、徑向應變參數ROC曲線下面積。詳見圖1～圖4。

圖1 前室壁縱向、周向、徑向應變參數ROC曲線圖

圖2 后室壁縱向、周向、徑向應變參數ROC曲線圖

圖3 下室壁縱向、周向、徑向應變參數ROC曲線圖

圖4室間隔縱向、周向、徑向應變參數ROC曲線圖

3 討 論

人體心臟的心肌形態復雜，主要由外層的斜行肌、中層的環行肌和內層的縱行肌3個走向不同的肌肉組成，因此，人體心臟收縮與舒張，其運動必然保持著縱向、圓周和圍繞心軸的3種復合運動[6]。研究證實，心肌縱向運動可使心臟在長軸方向伸長或縮短，圓周運動可使心臟增厚或變薄，縱向心肌運動可使心臟舒張或收縮，從而維持心臟的正常功能[7]。心臟的復雜運動方式給先天性心臟病兒童心臟形態及心臟功能的實時評估帶來難度，常規超聲檢查很難準確檢測，由此基于心臟超聲技術的二維斑點追蹤技術被廣泛應用于先天性心臟病兒童心臟形態及心臟功能的評價。其技術原理為：通過重建心肌組織的實時運動參數和變形參數，從而定性和定量地描述心臟心肌應變功能及心肌形變。由于二維斑點追蹤技術的定量測算參數是建立在二維超聲灰階圖像的基礎上的，因此并未有檢測角度依賴性，且不受心臟周圍心肌牽拉等心臟整體運動的干擾[8-9]。二維斑點追蹤技術可以通過測量心室前壁、后壁、下壁、室間隔等不同部位的運動應變，來評價分析心肌厚度、心肌纖維在心室長軸方向的伸縮能力，是全面評價先天性心臟病兒童心臟形態及心臟功能的重要方法[10]。

本研究結果顯示，兩組兒童TG、HDL-C、LDL-C、TC、糖化血紅蛋白比較，差異有統計學意義(P<0.05)，兩組兒童收縮壓和舒張壓比較差異有統計學意義(P<0.01)。提示心血管疾病兒童的心功能及相關代謝功能均存在異常。但是先天性心臟病兒童和健康兒童的常規超聲參數指標(左房內徑、左室后壁厚度、室間隔舒張末厚度、二尖瓣口舒張早期最大血流速率、心房收縮期最大血流速率、左室舒張末期內徑、左室收縮末期內徑、左室射血分數、心房收縮期最大血流速率、二尖瓣室間隔基底內側瓣環舒張早期峰值速度、舒張期晚峰值速度等)比較，差異無統計學意義(P>0.05)，與既往研究結果一致[11-12]。提示先天性心臟病兒童存在局部心臟功能改變，血壓指標及代謝指標異常，但是常規超聲心動圖很難準確檢測出，常規超聲檢查診斷小兒先天性心臟病存在一定的難度。

研究證實先天性心臟病兒童心室功能即使出現微小病變，也可運用二維斑點追蹤技術準確檢測出[13]。本研究證實，先天性心臟病兒童的左室前壁、后壁、下壁、室間隔的縱向、徑向、周向應變參數的絕對值低于健康兒童，差異有統計學意義(P<0.05)，提示二維斑點參數能有效反映先天性心臟病兒童心室功能的改變。其原因在于：先天性心臟病兒童心室局部心肌變形能力減低或室壁形變減弱，常規超聲檢測技術難以對這種微小變化進行檢測，而由于二維斑點追蹤技術的定量測量應變參數不受心臟周圍心肌牽拉等心臟整體運動的干擾，因此可客觀反映先天性心臟病兒童心室功能改變情況[14-15]。另外本研究還針對性研究了二維斑點縱向、徑向、周向應變參數分ROC曲線的診斷準確性，結果證實前壁、后壁、下壁和室間隔的縱向應變參數ROC曲線下面積均大于周向、徑向應變參數ROC曲線下面積，表明縱向峰值應變參數是先天性心臟病兒童心室病變的最佳二維斑點診斷指標。Kokubu等[16]研究闡述了縱向應變參數在診斷病人LVEF改變、室壁運動功能改變中的機制，其認為由于左心室心肌收縮運動病變是心血管病兒童早期常見臨床表現，因此在生理狀態下，當心血管病兒童心肌發生病變時，冠狀動脈血液供應減少時，必然引起由心內膜主要參與的縱向應變的顯著改變，從而導致心血管病。

總之，二維斑點追蹤成像技術不受心臟周圍心肌牽拉等心臟整體運動的干擾，可準確、客觀地評價心室形態與功能，應用該技術可早期發現先天性心臟病兒童心室功能異常，在小兒先天性心臟病早期診斷中具有較高的應用價值。