超聲三維斑點追蹤技術評估左室型單心室Glenn術后心功能變化

周春霞，陳麗君，張玉奇，鮑圣芳

1.上海交通大學醫學院附屬上海兒童醫學中心心胸外科，上海 200127

2.上海交通大學醫學院附屬上海兒童醫學中心心內科，上海 200127

單心室是一組復雜的紫紺型先天性心臟病，以左室型多見，大多只能通過腔靜脈-肺動脈吻合術（Glenn術）進行姑息治療，近期效果好；但單心室患兒手術前、后常合并心功能不全，遠期預后較差，影響生活質量［1-2］。單心室幾何形態不規則，常規二維超聲心功能估測準確性較差，不利于臨床評估。超聲三維斑點追蹤技術（three-dimensional speckle tracking imaging，3DSTI）不依賴心腔的幾何形態假設，可準確評估嬰幼兒心室收縮功能［3-4］。 目前應用該技術估測單心室功能的研究較少，尤其是對左室型單心室Glenn術后心室功能進行評估的報道在國內鮮見［5-6］。

本研究應用3DSTI觀察左室型單心室Glenn手術前、后主心腔收縮功能的變化，并與磁共振估測指標進行對比，旨在評價3DSTI估測左室型單心室心功能的準確性，進而為臨床提供敏感、精準的心功能評估指標。

1 資料與方法

1.1 一般資料選擇2015年8月至2019年12月于本院心胸外科行Glenn手術的17例左室型單心室患兒為研究對象，排除伴發心律失常或正在口服影響心功能藥物的單心室患兒。其中男性8例、女性9例，術前年齡1～14個月、平均（7.167±2.915）個月，術后年齡14～32個月、平均（13.667±4.406）個月。34例兒童為對照組，超聲心動圖示其心臟結構與左心室射血分數（left ventricle ejection fraction，LVEF）均正常（LVEF＞55%）。其中與病例組術前年齡、性別匹配的17例健康兒童為術前對照組，與術后年齡、性別匹配的17例健康兒童為術后對照組。病例組與對照組兒童身長、體質量差異無統計學意義（表1）。本研究經醫院倫理委員會審核批準（SCMCIRB-W2021061），患兒家屬知情同意并簽署知情同意書。

表1 研究對象一般情況

1.2 檢查方法

1.2.1 超聲圖像采集與分析選用Philips IE33超聲心動圖儀，X5-1、X7-2探頭，檢查時患兒左側臥位或平臥位，不配合者予右美托咪定2 μg/kg滴鼻鎮靜。連接、同步心電圖信號，調節參數使圖像盡可能清晰，大于25 幀/s。然后在心尖四腔切面采集全容積圖像，導入移動硬盤，供后期數據分析。

將移動硬盤中的全容積圖像導入Tomtec 4D LV-Analysis 3工作站。在兩腔心、三腔心、四腔心等切面中逐一確認主動脈瓣、心尖及二尖瓣位置，然后點擊“追蹤”按鈕；確認整個心動周期追蹤良好后，點擊“分析”按鈕。軟件自動計算出每搏輸出量（stroke volume，SV）、心室收縮末期容積（end-systolic volume，ESV）、舒張末期容 積（end-diastolic volume，EDV）、射 血分數（ejection fraction，EF）、整體縱向應變（global longitudinal strain，GLS）、整體環向應變（global circumferential strain，GCS）、平 均 切 向 應 變（average tangential strain，TS）、平均縱向應變（average longitudinal strain，LS）、平均環向應變（average circumferential strain，CS）、平均徑向應變（average radial strain，RS）。上述數據均描記3次后，取平均值。軟件自動追蹤效果不佳時，可予手動調整［7］（圖1）。

圖1 Tomtec 4D LV-Analysis 3工作站數據分析

1.2.2 心臟磁共振圖像采集與分析采用Philips 1.5-T Intera Achieva磁共振儀，應用心電門控回波穩態自由進動（SSFP）電影序列進行圖像采集，層厚4～8 mm，逐層0間隔，時間分辨率為每心動周期30幀。應用Philips View Forum 軟件進行圖像處理和分析。手動追蹤心室內膜，軟件自動計算出心室的SV、EF、ESV和EDV。

1.3 統計學處理采用SPSS 18.0軟件進行統計學分析，計量資料以±s表示，兩組間比較采用獨立樣本t檢驗。分析應變參數與磁共振所測EF的相關性。應用變異系數（variation coefficient，VS）和組內相關系數（intra-class correlation cofficient， ICC）評估檢測方法的可重復性。檢驗水準（α）為0.05。

2 結 果

2.1 患兒3DSTI參數改變結果（表2）顯示：與對照組比較，病例組術前EDV、ESV、SV增大，EF、GLS、GCS、TS、LS、CS、RS降低（P＜0.01）。病例組Glenn術后，EDV、ESV、SV較術前有減小趨勢，GCS、CS、RS較術前改善（P＜0.05），EF、GLS、GCS、TS、LS、CS、RS仍差于對照組 （P＜0.05）。

表2 病例組與對照組三維超聲參數比較

2.2 3DSTI測量參數的可重復性結果（表3）顯示：EDV、ESV、SV、EF、GCS、TS、LS、CS 的觀察者內與觀察者間測量重復性較好；GLS、RS的觀察者內與觀察者間其重復性較差。

2.3 3DSTI測量參數與磁共振EF的相關性結果（圖2、表4）顯示：GCS與磁共振EF的相關性最好（P＜0.001），GLS、TS、CS相關性一般； LS、RS與磁共振EF的相關性較差。

表 3 三維超聲的觀察者內及觀察者間差異

圖 2 3DSTI各項參數與磁共振測定EF值的相關性

表4 三維超聲參數與磁共振EF相關性

3 討 論

心導管測量的等容收縮期心室壓力上升率峰值［Max(dp/dt)］是估測單心室收縮功能的金標準，但大劑量X射線、有創介入操作皆可能導致醫源性損傷。心臟磁共振具有無創、不依賴心腔形態的特點，可以較準確地估測單心室的收縮功能，但深度藥物鎮靜對心功能不全的患兒有一定風險，臨床應用受限。二維超聲心動圖無創、簡便，臨床應用廣泛，不僅可用于診斷，還能用于進行心能功評估，但不適用于幾何形態復雜的單心室心功能評估。左心室室壁由三層心肌纖維構成，復雜的纖維排列及運動方向決定了左心室復雜的三維運動方向。3DSTI能較精確地追蹤心肌斑點在立體空間內運動的軌跡，克服了二維斑點追蹤技術的出平面效應缺點，可用于分析心室機械力學變化，進而較準確地估測心室收縮功能［5，7］。本研究應用3DSTI觀察左室型單心室Glenn手術前、后心功能變化，發現左室型單心室GCS與磁共振測定的EF高度相關，表明3DSTI評估左室型單心室患兒心功能較為準確。

左室型單心室患者的主心腔經兩組房室瓣接受血流，心室容量增加；由于心尖和心底在胸腔的位置相對固定，心室只能向兩側擴張，短軸長度的增加大于長軸長度的增加，心室從橢圓形變成球形，引起室壁心肌重新排列、心室重構，影響心肌的形變能力；同時心肌長期處于低氧灌注狀態，可造成心肌做功低下［8］。本研究中，病例組主心腔EDV、ESV均明顯大于對照組，但EF低于對照組，提示單心室患者術前存在心室收縮功能不全。

Glenn術將上腔靜脈與肺動脈分支吻合，上腔靜脈血液不經過心室直接回流入肺動脈，減輕了心室的容量負荷，使心室的球形變減輕、心肌收縮力增加。本研究發現，Glenn術后，心室應變指標GCS、CS、RS明顯改善，證實該手術可以改善單心室患者的心室功能。但由于左室型單心室本身心肌排列異常，長期慢性缺氧可造成心肌纖維化，術后心功能狀況需長期隨訪。本組患兒術后EF及多項應變指標仍低于對照組，提示患兒Glenn術后仍存在心功能不全的問題。

心肌的舒縮運動與心肌纖維的走行分布密切相關，其中環行纖維的力學作用更為重要，而環行纖維與心肌周向運動有關，因此評估心室各節段在周向上的力學行為，有利于更全面地評價心室的收縮功能［9］。本研究中GCS與磁共振測定的EF相關性最好，且觀察者內及觀察者間重復性好，而RS、GLS的重復性相對較差。因此，本研究認為，GCS是反映左心室收縮功能的最佳應變指標。RS與磁共振EF的相關性及檢測重復性差的原因可能為：左心室無心肌纖維呈徑向排列，RS僅反映節段心肌壁的厚度變化，不能準確反映心肌節段的心功能變化。觀察者內及觀察者間GLS差異較大，可能與單心室心臟球形擴張，探頭掃查范圍有限，部分心尖圖像超出探頭范圍有關。

綜上所述，左室型單心室常伴發收縮功能不全，Glenn術可改善單心室收縮功能，但改善程度有限，患兒心功能仍較差。3DSTI可精準評估左室型單心室心功能變化，其中GCS的評估能力最好。此外，由于不同類型單心室患者之間身高、體質量、年齡、性別等難以匹配，本研究未將左室型單心室與右室型、不定型單心室心功能進行比較；本研究為單中心研究，而且由于單心室發病率低，僅入組17例患兒。因此，本研究結論可能存在一定偏倚，有待加大樣本量進行驗證。

利益沖突：所有作者聲明不存在利益沖突。