陸紅妤 包凌云 黃安茜 張麗 黃樂文 韓佳霖 付凱文

胎兒心臟大小和功能測量評(píng)估是產(chǎn)前胎兒心臟研究的重要內(nèi)容，如何更準(zhǔn)確評(píng)估胎兒時(shí)期的心臟大小和功能，已成為近年研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。胎兒心室容積及功能評(píng)估的方法較多，包括M型超聲檢查、多普勒超聲檢查、三維時(shí)間-空間相關(guān)成像（spatiotemporal image correlation,STIC）技術(shù)、Simpson法等，這類技術(shù)各有優(yōu)缺點(diǎn)，在評(píng)價(jià)胎兒左心功能的準(zhǔn)確性方面均有欠缺。新技術(shù)24節(jié)段斑點(diǎn)追蹤技術(shù)（speckle tracking imaging,STI）通過追蹤胎兒心內(nèi)膜邊界，可測量評(píng)估心室容積及功能。本研究分析24節(jié)段STI評(píng)估胎兒左心室容積與功能的可靠性和準(zhǔn)確性，旨在為臨床胎兒心功能評(píng)估提供準(zhǔn)確可行的輔助方法，現(xiàn)將結(jié)果報(bào)道如下。

1 對(duì)象和方法

1.1 對(duì)象 選擇2019年9月至2020年5月在浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬杭州市第一人民醫(yī)院超聲科行胎兒超聲檢查孕20～40周的單胎孕婦149例為健康組，年齡 18～43（31.9±4.3）歲；有準(zhǔn)確的停經(jīng)史，或孕周經(jīng)產(chǎn)科超聲檢查評(píng)估與停經(jīng)史計(jì)算的孕周相符。排除標(biāo)準(zhǔn)：胎兒心臟或心臟外異常，包括染色體異常、頸項(xiàng)透明層增厚，妊娠期糖尿病、高血壓等。另選擇同期同院左心室異常風(fēng)險(xiǎn)胎兒7例為風(fēng)險(xiǎn)組，其中主動(dòng)脈狹窄（aortic stenosis,AS）5例、心內(nèi)膜彈力纖維增生癥（endocardial fibroelastosis,EFE）及胎兒宮內(nèi)生長受限（intrauterine growth restriction，IUGR）各1例，詳見表1。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)審查批準(zhǔn)[審批號(hào)：（2020）科研醫(yī)倫初審第（007）號(hào)-01]，患者或家屬均簽署知情同意書。

表1 7例風(fēng)險(xiǎn)組胎兒資料

1.2 方法

1.2.1 健康組超聲數(shù)據(jù)采集 采用美國GE Voluson E10超聲診斷儀，配備EM6C、RM6C矩陣容積探頭，頻率2～6 MHz。優(yōu)化圖像以增強(qiáng)血池和心內(nèi)膜之間的邊界。由1名高級(jí)職稱醫(yī)師采集標(biāo)準(zhǔn)四腔心切面二維動(dòng)態(tài)圖，動(dòng)態(tài)視頻長3 s，儲(chǔ)存于機(jī)器后臺(tái)。同時(shí)測量胎兒生物學(xué)生長參數(shù)包括：雙頂徑（biparietal diameter,BPD）、頭圍（head circumference,HC）、腹圍（abdominal circumference,AC）、股骨長（femoral length,FL）、估測體重（estimated fetal weight,EFW），評(píng)估孕周（gestation age,GA）。

1.2.2 24節(jié)段STI測量左心室參數(shù) 由2名經(jīng)操作培訓(xùn)的醫(yī)師，將獲得的標(biāo)準(zhǔn)四腔心切面二維動(dòng)態(tài)圖，導(dǎo)入超聲儀自帶的fetal HQ分析軟件，應(yīng)用M型超聲模式確定心室舒張末期、收縮末期，采用斑點(diǎn)自動(dòng)追蹤或手動(dòng)微調(diào)模式，將49個(gè)追蹤點(diǎn)定位于左心室舒張末期至收縮末期的心內(nèi)膜面（圖1），獲得左心室參數(shù)，將原始數(shù)據(jù)導(dǎo)出。左心室測量參數(shù)包括：舒張末期容積（enddiastolic volume,EDV）、收縮末期容積（end-systolic volume,ESV），由軟件計(jì)算得出每搏量（stroke volume,SV）、心輸出量（cardiac output,CO）、射血分?jǐn)?shù)（ejection fraction,EF）。

圖1 24節(jié)段斑點(diǎn)追蹤技術(shù)（STI）對(duì)胎兒心內(nèi)膜追蹤定位示意圖（a：左心室舒張末期；b：左心室收縮末期）

1.2.3 兩組胎兒左心室參數(shù)的Z-評(píng)分比較 測量風(fēng)險(xiǎn)組胎兒生物學(xué)生長參數(shù)，評(píng)估GA，采用24節(jié)段STI測量左心室參數(shù)EDV、SV、CO、EF。兩組胎兒左心室參數(shù)行Z-評(píng)分比較。公式：Z-評(píng)分=（風(fēng)險(xiǎn)組左心室實(shí)測值-健康組左心室均值）/健康組左心室標(biāo)準(zhǔn)差（健康組左心室均值及標(biāo)準(zhǔn)差方程見表2）。Z-評(píng)分＞1.28（第90百分位）或＜-1.28（第10百分位）提示超出正常范圍。算法舉例：如本研究中風(fēng)險(xiǎn)組的例3測得左心室EDV為 0.83ml，根據(jù)公式 Z-評(píng)分=（0.83-6.143e-5×GA2.953）/（-0.173+9.490e-4×GA2-8.000e-6×GA3），計(jì)算結(jié)果為-1.82。

1.2.4 其他研究健康胎兒與本研究健康組胎兒左心室參數(shù)Z-評(píng)分比較 通過PubMed檢索既往其他研究采用相同或不同技術(shù)得到的結(jié)果，包括Simioni等[1]、Uittenbogaard 等[2]、Hamill等[3]、Molina等[4]的三維 STIC 技術(shù)，Schmidt等[5]的二維雙平面 Simpson 法，Luewan 等[6]、Kiserud等[7]采用的多普勒技術(shù)以及DeVore等[8]采用同樣的24節(jié)段STI研究。將所選研究與本研究進(jìn)行左心室參數(shù)Z-評(píng)分對(duì)比，具體采用以下公式：Delta Z-評(píng)分=（其他研究均值-本研究均值）/本研究標(biāo)準(zhǔn)差（本研究均值及標(biāo)準(zhǔn)差方程見表2）。Delta Z-評(píng)分位于±2以內(nèi)認(rèn)為差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。算法舉例：以DeVore等[8]的研究結(jié)果為例，根據(jù)GA計(jì)算左心室EDV的均值方程y=8.147+16 009.54×1/GA2-6 374.693×ln（GA）/GA2，以 GA計(jì)算EDV的標(biāo)準(zhǔn)差方程為y=-0.836 342 3+0.043 867 75×GA。根據(jù)公式，以孕33周為例，則Delta Z-評(píng)分=[8.147 834+16 009.54×1/GA2-6 374.693×ln（GA）/GA2-（6.143e-5×GA2.953）]/[0.173+9.490e-4×GA2-8.000e-6×GA3]，計(jì)算結(jié)果為-0.886。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 采用SPSS 18.0統(tǒng)計(jì)軟件。以健康組胎兒生物學(xué)生長參數(shù)及GA為自變量，左心室參數(shù)EDV、SV、CO和EF為因變量，多元回歸分析選取最佳擬合線得到健康組均值和標(biāo)準(zhǔn)差。百分位數(shù)計(jì)算公式：第5百分位（均值 -1.65×標(biāo)準(zhǔn)差），第10百分位（均值-1.28×標(biāo)準(zhǔn)差），第90百分位（均值+1.28×標(biāo)準(zhǔn)差）和第95百分位（均值+1.65×標(biāo)準(zhǔn)差）。

2 結(jié)果

2.1 健康組生物學(xué)生長參數(shù)、孕周與左心室參數(shù)多元回歸分析 見表2。

由表2可見，左心室的EDV、SV、CO與根據(jù)自變量BPD、HC、AC、FL、EFW、GA 回歸得到均值和標(biāo)準(zhǔn)差的擬合方程。多元回歸分析顯示除了EFW與EDV較好的擬合平方回歸方程外（R2=0.528），EDV、SV、CO 與 6個(gè)自變量均呈冪回歸方程（R2=0.479～0.769）。EF與6個(gè)自變量，相關(guān)性差（R2=0.062～0.084），EF 為（64.00±6.07）%。2.2 風(fēng)險(xiǎn)組與健康組左心室參數(shù)的Z-評(píng)分比較 見圖 2（插頁）。

表2 健康組生物學(xué)生長參數(shù)、孕周與左心室參數(shù)多元回歸分析

圖2 風(fēng)險(xiǎn)組與健康組左心室參數(shù)的Z-評(píng)分比較[a：左心室EDV的Z-評(píng)分比較；b：左心室的SV的Z-評(píng)分比較；c：左心室CO的Z-評(píng)分比較；d：左心室EF的Z-評(píng)分比較；灰色區(qū)域代表健康組Z-評(píng)分所在區(qū)間：-1.28（第10百分位）～1.28（第90百分位）；BPD為雙頂徑；HC為頭圍；AC為腹圍；FL為股骨長；EFW為估測體重；GA為孕周；EDV為舒張末期容積；SV為每搏量；CO為心輸出量；EF為射血分?jǐn)?shù)；AS為主動(dòng)脈狹窄；EFE為心內(nèi)膜彈力纖維增生癥；IUGR為胎兒宮內(nèi)生長受限]

由圖2可見，風(fēng)險(xiǎn)組胎兒左心室的EDV、SV、CO、EF與健康組（陰影部分）的Z-評(píng)分對(duì)比顯示：5例AS胎兒左心室EDV的Z-評(píng)分位于-1.24～-2.23，SV的Z-評(píng)分位于-1.77～-4.73，CO 的 Z-評(píng)分位于-1.63～-4.68，EF的Z-評(píng)分位于-2.67～-7.78，均有不同程度的下降。1例EFE胎兒左心室的EDV、SV及CO的Z-評(píng)分均高于健康組，而EF略低于-1.28。1例IUGR胎兒左心室的EDV、SV、CO 及 EF 的 Z-評(píng)分均在-1.28～+1.28。

2.3 其他研究與本研究健康組左心室參數(shù)Z-評(píng)分比較 見圖3（插頁）。

圖3 其他研究與本研究健康組左心室參數(shù)Z-評(píng)分比較（a：左心室EDV的Z-評(píng)分比較；b：左心室SV的Z-評(píng)分比較；c：左心室CO的Z-評(píng)分的比較；d：左心室EF的Z-評(píng)分的比較；灰色區(qū)域代表本研究24節(jié)段STI建立健康組Z-評(píng)分的±2區(qū)間；EDV為舒張末期容積；SV為每搏量；CO為心輸出量；EF為射血分?jǐn)?shù)）

由圖3可見，左心室EDV的Z-評(píng)分比較中，Uittenbogaard 等[2]、Hamill等[3]采用三維 STIC 技術(shù)，Hamill等[3]左心室EDV的Z-評(píng)分從孕周20～40均位于與本研究Z-評(píng)分的±2之間，而Uittenbogaard等[2]所有孕周均大于本研究2個(gè)Z-評(píng)分，Schmidt等[5]的二維雙平面Simpson法自28周后大于本研究2個(gè)Z-評(píng)分，而De-Vore采用同樣的24節(jié)段STI從孕周20～40均位于與本研究Z-評(píng)分的±1之間。左心室SV的Z-評(píng)分比較中，Uittenbogaard 等[2]、Hamill等[3]、Molina 等[4]采用三維STIC技術(shù)，其絕大部分孕周的Z-評(píng)分位于本研究Z-評(píng)分的±2之間，而DeVore的24節(jié)段STI所有孕周其Z-評(píng)分均位于本研究Z-評(píng)分的±1之間。左心室CO的Z-評(píng)分的比較中，Simioni等[1]、Uittenbogaard 等[2]、Hamill等[3]、Molina等[4]采用三維STIC技術(shù)研究者的Z-評(píng)分基本位于本研究的±2之間，Schmidt等用二維雙平面Simpson法自28周后大于本研究2個(gè)Z-評(píng)分；Luewan等[6]、Kiserud等[7]采用多普勒技術(shù)在32周后均大于本研究2個(gè)Z-評(píng)分，DeVore的24節(jié)段STI所有孕周Z-評(píng)分均位于與本研究的±1之間。左心室EF的Z-評(píng)分的比較中，無論采用何種技術(shù)或方法，其EF的Z-評(píng)分基本在本研究Z-評(píng)分的±1之間。

3 討論

傳統(tǒng)M型超聲心動(dòng)圖通過測量左心室收縮末期和舒張末期心室內(nèi)徑的差異，計(jì)算左心室縮短分?jǐn)?shù)和EF，然而M型超聲受觀測角度依賴大，EF的計(jì)算對(duì)心臟的幾何假設(shè)可能不適用于較小的心臟[9]。多普勒技術(shù)可通過測量流出道血流速度結(jié)合半月瓣瓣環(huán)內(nèi)徑用于估計(jì)SV和CO，然而受胎位、胎動(dòng)影響大[10]。三維STIC應(yīng)用虛擬器官計(jì)算機(jī)輔助分析（virtual organ computer-aided analysis,VOCAL）軟件可以較準(zhǔn)確測量胎兒左心室容積，但研究者報(bào)道用VOCAL技術(shù)測量成功率為64%，且獲取心臟三維圖像困難、分析繁瑣耗時(shí)[11]。本研究通過24節(jié)段STI獲得20～40周正常胎兒左心室的EDV、SV、CO 和 EF 與自變量 BPD、HC、AC、FL、EFW及GA的均值和標(biāo)準(zhǔn)差，并建立了百分位和Z-評(píng)分參考值范圍。

本研究將7例風(fēng)險(xiǎn)組胎兒與健康組對(duì)比。5例AS患兒根據(jù)陸紅妤等[12]的研究模型用孕周計(jì)算主動(dòng)脈內(nèi)徑Z-評(píng)分，其主動(dòng)脈Z-評(píng)分為-2.52～-5.16，測得結(jié)果發(fā)現(xiàn)AS左心室的EDV、SV、CO及EF與主動(dòng)脈狹窄的程度呈正比，隨著主動(dòng)脈狹窄的加重而顯著下降，與病理相符。EFE胎兒因其左心室的增大，EDV、SV及CO的Z-評(píng)分均有增加，而EF略下降。IUGR胎兒的4個(gè)心臟參數(shù)與健康組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但是左心室EDV以BPD、HC為自變量時(shí)其Z-評(píng)分均較接近+1.28。以上表明24節(jié)段STI可以準(zhǔn)確、敏感地評(píng)估異常風(fēng)險(xiǎn)胎兒左心室容積及功能的變化。

因目前胎兒左心室容積和功能評(píng)估尚缺乏一個(gè)金標(biāo)準(zhǔn)，為進(jìn)一步驗(yàn)證24節(jié)段STI的可靠性，筆者將本研究結(jié)果與應(yīng)用三維STIC、頻譜多普勒、二維雙平面Simpson法、24節(jié)段STI 4種方法或技術(shù)、并提供公式的研究進(jìn)行Z-評(píng)分對(duì)比分析，對(duì)比以GA為自變量，左心室的EDV、SV、CO和EF為因變量。結(jié)果顯示：（1）與三維STIC技術(shù)的研究進(jìn)行Delta Z-評(píng)分對(duì)比，發(fā)現(xiàn)除了Uittenbogaard的左心室EDV顯著大于本研究外，其他數(shù)據(jù)與本研究一致性較高[1-4]，與張?jiān)奇萚13]及Schoonderwaldt等[14]報(bào)道的無論三維STIC技術(shù)測量還是單平面Simpson法測量心室EDV、SV可靠性差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的觀點(diǎn)一致。（2）Schmidt等[5]應(yīng)用二維雙平面Simpson法測量，其EDV及CO的Delta Z-評(píng)分在晚孕期與本研究差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，分析原因可能是研究發(fā)表于1995年，與當(dāng)時(shí)的探頭技術(shù)及圖像質(zhì)量不足有很大關(guān)系，即使是現(xiàn)在，采用二維雙平面Simpson法測量評(píng)估胎兒心室大小和功能依然是很大的挑戰(zhàn)。（3）多普勒技術(shù)結(jié)合半月瓣瓣環(huán)內(nèi)徑估計(jì)SV和CO，房室瓣和半月瓣細(xì)小的測量差異可導(dǎo)致心輸出量值較大的改變[10，15]，本研究對(duì)Luewan等[6]、Kiserud等[7]應(yīng)用多普勒技術(shù)測量得到的CO進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)兩者的Delta Z-評(píng)分在32周后顯著高于本研究，亦大于STIC的Z-評(píng)分，提示應(yīng)用多普勒技術(shù)在晚孕期評(píng)估胎兒左心輸出量時(shí)存在高估的可能。（4）DeVore等[8]與本研究采用相同的24節(jié)段STI技術(shù)，其左心室的4個(gè)參數(shù)EDV、SV、CO和EF與本研究比較差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，甚至明顯小于三維STIC技術(shù)之間的差異，提示無論是不同檢查者還是分析者，24節(jié)段STI測量左心室容積和功能具有高度的一致性和重復(fù)性。

本研究認(rèn)為24節(jié)段STI能對(duì)胎兒左心室容積和功能作出準(zhǔn)確、可靠的評(píng)估，可作為深入了解發(fā)育中的胎兒心臟結(jié)構(gòu)和功能的方法。但本研究的不足之處在于樣本量不夠大，故尚需進(jìn)一步研究。