二维应变技术评估藏区动脉导管未闭患儿介入治疗后左心室心肌收缩功能

白晟遥，焦宏彬，张雪梅

1.河北医科大学，研究生学院，河北 保定 050017 2.武警总医院 a.心血管内科；b.呼吸内科；c.超声科，北京 100039

二维应变技术评估藏区动脉导管未闭患儿介入治疗后左心室心肌收缩功能

白晟遥1,2a，焦宏彬2b，张雪梅2c

1.河北医科大学，研究生学院，河北 保定 050017 2.武警总医院 a.心血管内科；b.呼吸内科；c.超声科，北京 100039

目的应用二维应变及应变率成像技术评估高海拔缺氧地区（平均海拔3500 m以上）动脉导管未闭患儿介入封堵前后左心室局部心肌收缩功能的变化。方法将我院收治的3批次来自藏区高原缺氧地区先天性心脏病动脉导管未闭（Patent Ductus Arteriosus，PDA）的31例患儿作为藏区组，于术前1 d及术后7 d在血流动力稳态情况下行超声心动图检查。同时，选择年龄、性别相匹配的同期因其他疾病在我院住院接受治疗或正常查体的儿童共25例做为正常对照组，进行超声心动图检查，分别连续采集3个以上心动周期，图像导入Echo PAC超声工作站，人工将左心室游离壁及室间隔各划分为3个节段，测量节段心肌的收缩功能，并进行统计学分析。结果藏区组术后左心室舒张末径（LVEDd）及左心室舒张末期容积（LVEDV）减小，左心室射血分数（EF）减低；左心室每搏输出量（SV）、左心室舒张末期容积指数（LVEDVI）降低。术后与术前比较，左室游离壁基底段、中间段、心尖段及室间隔中间段应变均下降。室间隔基底段及心尖段应变较术前增加。术后与术前应变率比较左室游离壁基底段、中间段、心尖段及室间隔中间段应变率均减低，与应变曲线走形相一致，室间隔基底段及心尖段应变率较术前无统计学差异。藏区组术前左室游离壁3个节段及室间隔中间段应变高于对照组；室间隔基底段及心尖段应变低于对照组。而术后左室游离壁3个节段及室间隔3个节段与对照组无统计学差异。结论二维应变技术可无创、定量评估动脉导管未闭介入治疗前后左心室心肌的收缩功能，且较EF值对心肌收缩功能变化的定量评估更加敏感。

彩色多普勒超声检查仪；藏区患儿；动脉导管未闭；介入治疗；封堵器

动 脉 导 管 未 闭（Patent Ductus Arteriosus，PDA） 是 危害青少年生长发育的先天性心脏血管疾病，随着年龄的增长，若血流动力学未得到及时改善，常可危及生命。我国西南青藏高原地区，平均海拔在 3500 m 以上，高海拔环境缺氧导致青藏高原地区儿童先天性心脏病发病率远高于平原地区。目前，国内外通过介入微创治疗动脉导管未闭的比例日趋增高。而基于斑点追踪技术（Speckle Tracking Imaging，STI） 的 二 维 应 变（2-D strain） 及 应 变 率（Strain Rate Imaging）成像技术，不受角度依赖的影响，并且在评价心肌节段收缩运动时不易受相邻组织的影响，能定量反应各节段心肌功能，本研究旨在对高原缺氧藏区的动脉导管未闭患儿介入封堵后心肌收缩运动及心功能指标进行观察，定量评估其介入封堵后心肌收缩功能的恢复水平，以期为评价高海拔缺氧地区的动脉导管未闭患儿心肌收缩功能提供科学依据。

1 对象与方法

1.1 研究对象

2010 年 6～12 月我院开展扶贫救心活动，本研究将收治的3批次来自藏区高原缺氧地区患儿共31例作为藏区组，其中，男 11 例，女 20 例，平均（8.52±3.00）岁，PDA 最窄处内径为（8.56±1.11）mm。排除合并其他心脏畸形或复杂畸形的结构异常及心肌病。同时，同期因其他疾病在我院住院治疗或正常查体的儿童 25 例做为对照组 , 其中，男 10 例，女 15 例，平均（8.50±2.47）岁。藏区组与对照组儿童相比，年龄、性别、体重、血压、心率、无统计学差异（P＞0.05），藏区组患儿身高较正常对照组低，有统计学意义（P＜0.05）。研究对象均为窦性心律，且经胸超声心动图声窗满意，且均被告知入选研究并取得知情同意。

1.2 使用仪器

采用美国 GE 公司生产的 Vivid7 彩色多普勒超声检查仪器。

1.3 研究方法

1.3.1 资料采集

藏区组患儿入院后常规查身高、体重、血压、心率。并于术前 1d 及术后 7d 在血流动力稳态情况下行超声心动图检查。患儿均左侧卧位，平静呼吸，声束尽量与心肌运动方向保持一致，取心尖四腔切面，充分暴露左心室内膜边界。在呼气末屏气状态下保留图像，取胸骨旁左室长轴切面及心尖四腔切面，连续采集3个以上心动周期，图像导入 Echo PAC 超声工作站，进行分析，定帧于收缩末期，手动勾画左心室心内膜，得到各节段心肌应变及应变率曲线，并进行量化分析，测量数值取3个心动周期的平均值。对照组儿童进行超声心动图检查，连续采集3个以上心动周期，图像导入 Echo PAC 超声工作站进行分析。

1.3.2 二维应变技术及多普勒技术测量

（1）通过心尖四腔切面测量藏区组介入手术前后左心室舒张末期左右径（LVEDd）。

多媒体课件绘制出各种食品质量安全生成流程图，同时配合展示相关的设备实物图片或者工作过程中的动态图，将教学内容以更加直观的形式呈现，提高教学效率，加深学生对知识的理解和掌握程度。“食品质量和安全管理”课程更加倾向于实践应用，课堂教学过程中播放食品企业生产流程的视频，将教学内容由文字转变为数字，从静态的枯燥转变为动态的跃动，提高课堂注意力和学习兴趣，使学生由“任务式”完成每天课程学习转变为积极主动消化吸收知识。

（2）通过心尖四腔切面 Simpson 法利用公式计算藏区组手术前后左室舒张末期容积（LVEDV）。

1.3.3 心功能指标测量左心室介入手术前后心功能指标

每搏输出量（LVSV）= 左心室舒张末期容积（LVEDV）-左心室收缩末期容积（LVESV）。

左 心 室射血分数（LVEF）= 左心室舒张 末 期 容积（LVEDV）- 左心室收缩末期容积（LVESV）/左心室舒张末期容积（LVEDV）。

左心室容积指数（LVEDVI）= 左心室舒张末期容积（LVEDV）/体表面积（BSA）。

1.3.4 心肌节段收缩功能测定

两组儿童分别采集心尖四腔切面，导入 Echo PAC 图像分析软件手动勾画心内膜，将室间隔、左室游离壁按照基底段、中间段、及心尖段各划分为3个节段，分别测量正常组及藏区组术前及术后局部心肌收缩期峰值纵向应变值（Endsystolic Longitudinal Strain，SL），以反映左心室心肌局部收缩功能。

1.3.5 封堵器植入PDA的方法

穿刺股动脉及静脉，并置入血管鞘，肝素 50 u/kg，行左右心导管检查。造影显示 PDA 缺损的形态及大小，封堵器应选择 PDA 最窄处测量值加 3～6 mm，建立股静脉 - 肺动脉 - 动脉导管 - 降主动脉轨道，输送封赌器至 PDA 最窄处两侧释放。观察封赌器形态及造影检查，观察是否有残余分流，有无主动脉狭窄，测压无异常后释放封赌器。

2 结果

2.1 两组的一般资料（表1）

两组在年龄、性别、体重、血压、心率等方面无统计学差异（P＞0.05），藏区组患儿身高较对照组低（P＜0.01）。

2.2 藏区组左心室结构、功能指标的变化（表2）

藏区组术前及术后 7d 通过超声心动图测量比较 ：LVEDd 及 LVEDV 减小，且差异有统计学意义（P＜0.01）；左心室射血分数（EF）减低，但无差异无统计学意义（P＞0.05）；SV 及 LVEDVI降低，且差异有统计学意义（P＜0.05）。

表1 两组儿童一般资料比较

表1 两组儿童一般资料比较

注：★表示与对照组相比P＜0.01

正常对照组（n = 2 5） 藏区组( n = 3 1 )年龄 ( y ) 8 . 5 1 ± 2 . 4 7 8 . 5 2 ± 3 . 0 0性别 ( M / F ) 1 0 / 1 5 1 1 / 2 0心率 ( b e a t s / m i n ) 6 6 . 4 5 ± 5 . 0 2 6 6 . 2 3 ± 4 . 8 1收缩压( m m H g ) 1 0 7 . 6 1 ± 4 . 0 4 1 0 6 . 5 5 ± 4 . 6 7舒张压 ( m m H g ) 7 2 . 8 1 ± 3 . 9 1 7 1 . 7 1 ± 4 . 6 3身高( c m ) 1 2 7 . 1 5 ± 1 2 . 1 0 1 1 4 . 8 1 ± 9 . 4 6★体重 ( k g ) 2 9 . 2 3 ± 3 . 0 3 2 8 . 1 0 ± 2 . 9 7

表2 藏区组左心室结构、功能指标的变化)

表2 藏区组左心室结构、功能指标的变化)

指标 手术前 手术后 P值LVEDd（mm） 44.70±3.96 40.09±3.34★ 0.000 LVEDV（mL） 113.29±8.97 85.65±10.34★ 0.000 LVSV（mL） 78.10±10.99 67.76±12.23★ 0.000 LVEF（%） 61.68±2.77 60.58±3.50 0.120 LVEDVI（mL/m2） 91.11±19.51 75.41±18.78★ 0.001

2.3 藏区组应变及应变率指标（表3）

藏区组术后与术前比较，左室游离壁基底段、中间段、心尖段及室间隔中间段应变均下降（P＜0.01）。室间隔基底段应变增加（P＜0.01）。室间隔心尖段应变较术前增加，但差异无统计学意义（P＞0.05）。术后与术前应变率比较左室游离壁基底段、中间段、心尖段及室间隔中间段应变率均减低（P＜0.01），与应变曲线走形相一致（图 1～2）。室间隔基底段及心尖段应变率较术前差异无统计学意义（P＞0.05）。

2.4 藏区组与对照组应变比较（表4）

藏区组术前左室游离壁3个节段及室间隔中间段应变高于对照组；室间隔基底段及心尖段应变低于对照组，其中，室间隔基底段及室间隔心尖段无统计学差异（P＞0.05）。而术后左室游离壁3个节段及室间隔3个节段与对照组无统计学差异（P＞0.05）。

表3 藏区组应变及应变率指标

表3 藏区组应变及应变率指标

注：★为术后与术前相比P＜0.01；SRb为基底段的应变率；SRm为中间段应变率；SRa为心尖段应变率。

节段 参数 术前 术后 P值左室游离壁基底段 S b ( % ) -2 2 . 8 2 ± 4 . 2 1 -1 9 . 2 5 ± 2 . 4 2★ 0 . 0 0 0 S R b ( L / s ) -1 . 3 4 ± 0 . 3 4 -1 . 0 5 ± 0 . 4 3★ 0 . 0 0 0左心室游离壁中间段 S m ( % ) -2 4 . 8 5 ± 3 . 0 8 -2 0 . 1 3 ± 3 . 6 0★ 0 . 0 0 0 S R m ( L / s ) -1 . 2 9 ± 0 . 2 1 -1 . 1 1 ± 0 . 2 6★ 0 . 0 0 2左心室游离壁心尖段 S a ( % ) -2 5 . 7 8 ± 2 . 7 4 - 2 1 . 4 0 ± 1 . 2 5★ 0 . 0 0 0 S R a ( L / s ) -1 . 3 8 ± 0 . 2 1 -1 . 1 9 ± 0 . 2 4★ 0 . 0 0 2室间隔基底段 S b ( % ) -1 8 . 0 1 ± 3 . 0 2 -1 9 . 9 7 ± 2 . 0 4★ 0 . 0 0 3 S R b ( L / s ) -1 . 1 2 ± 0 . 2 1 -1 . 1 5 ± 0 . 3 3 0 . 5 1 6室间隔中间段 S m ( % ) -2 0 . 7 3 ± 2 . 0 4 -1 8 . 5 8 ± 3 . 1 2★ 0 . 0 0 4 S R m ( L / s ) -1 . 1 9 ± 0 . 2 1 -1 . 0 3 ± 0 . 2 2★ 0 . 0 0 1室间隔心尖段 S a ( % ) -1 8 . 6 3 ± 4 . 1 1 -1 9 . 7 8 ± 3 . 2 6 0 . 0 8 6 S R a ( L / s ) -1 . 0 7 ± 0 . 2 4 -1 . 0 7 ± 0 . 3 3 0 . 6 6 4

表4 藏区组手术前后与对照组应变比较

表4 藏区组手术前后与对照组应变比较

注：P1为藏区组术前与对照组比较；P2为藏区组术后与对照组比较。◆表示P＜0.05，★表示P＜0.01。

指标 参数 藏区组 对照组 P1 P2手术前 手术后左室游离壁基底段 S b ( % ) -2 2 . 8 2 ± 4 . 2 1◆ -1 9 . 2 5 ± 2 . 4 2 -2 0 . 3 3 ± 2 . 9 9 0 . 0 2 2 0 . 5 5 8左心室游离壁中间段 S m ( % ) -2 4 . 8 5 ± 3 . 0 8★ -2 0 . 1 3 ± 3 . 6 0 -2 0 . 0 6 ± 2 . 7 6 0 . 0 0 0 0 . 2 4 8左心室游离壁心尖段 S a ( % ) -2 5 . 7 8 ± 2 . 7 4★ -2 1 . 4 0 ± 1 . 2 5 -2 2 . 0 4 ± 1 . 7 5 0 . 0 0 0 0 . 0 9 8室间隔基底段 S b ( % ) -1 8 . 0 1 ± 3 . 0 2 -1 9 . 9 7 ± 2 . 0 4 -1 8 . 4 1 ± 2 . 0 3 0 . 8 0 5 0 . 9 0 7室间隔中间段 S m ( % ) -2 0 . 7 3 ± 2 . 0 4◆ -1 8 . 5 8 ± 3 . 1 2 -1 9 . 4 0 ± 2 . 2 5 0 . 0 2 2 0 . 9 0 0室间隔心尖段 S a ( % ) -1 8 . 6 3 ± 4 . 1 1◆ -1 9 . 7 8 ± 3 . 2 6 -2 0 . 1 0 ± 3 . 7 4 0 . 0 1 8 0 . 1 1 4

图1 藏区组术前应变曲线

图2 藏区组术后应变曲线

3 讨论

动脉导管是胎儿血液循环中连接肺动脉和降主动脉的重要通道，一般 80% 左右的婴儿出生后 3 个月内自然闭合，若1岁后仍未闭合并产生一系列心脏血流动力学病理生理变化则诊断为 PDA[1]。在 PDA 的众多致病因素中，出生后低氧是重要的发病因素之一。因此，在藏区高原低氧环境下，使 PDA 的发病率增加。Miao[2]的研究中显示，PDA 发病率与海拔高度成正相关，高海拔缺氧地区的发病率远高于平原地区。面对高原严酷的缺氧环境，人体自身的生理会出现一些适应性改变，如肺循环阻力下降，低氧诱导的细胞介质激活及激素水平的调节变化，无氧代谢增多及毛细血管网的增加。

Mirsky[3]于 1973 年率先将应变概念应用于力学方面的研究。心肌应变指心肌在外力作用下微小的形变，是对心肌收缩性的客观直接衡量指标。STD 的 2-D strain 能在二维灰阶动态图像中追踪分析心肌组织中自然分布的心肌斑点，图像分析后计算其位移从而判断心肌的运动。二维应变技术可对心内分流导致左心室、右心室容量、压力负荷过重时对心室长轴局部心肌功能的影响作用进行评估及系统观察封堵术前后左、右心室心腔结构改变及局部心肌的功能恢复情况，评价手术疗效及定量评估心内分流纠正后心功能指标。对于心功能的测量方面常规超声测量左心收缩功能的指标通常通过（LVEF 及 FS）反应，其取决于心腔容积的变化及心肌形变后心内膜位移程度，但在左室扩大等病理情况下会使其评价收缩功能的准确性发生偏移。有研究报道[4]，左室壁长轴方向心肌的运动对维持正常心功能作用占 70%,但 LVEF 反应径向方向的心肌收缩变化而不能反映长轴方向的收缩形变，同时不能反应局部心肌的内在收缩程度。而应变率成像技术能够较射血分数更加早期的反应出心肌收缩功能的改变。

有研 究 表明[5],心脏 负 荷增加等 原 因引起的 心肌受累最先累及心内膜下纵行心肌纤维，导致局部心肌组织缺氧及纤维化，并逐渐累及至心外膜，而SL主要反应心内膜下纵向心肌纤维的形变能力，因此，SL较径向应变及周向应变对早期心肌缺血及功能受累反应更加明显。众多文献报道[6]2-D strain 及应变率技术应用于评估先天性心脏病特别是房间隔缺损、法洛四联症等心功能指标及手术疗效可靠准确。

本研究对高海拔缺氧藏区患儿介入封堵术后短期内心肌收缩功能是否改变进行了定量分析，结果表明，藏区患儿封堵治疗后左心室游离壁各节段应变及应变率术后均较术前减低，考虑原因为藏区患儿动脉导管未闭疾病导致的慢性左心室容量超负荷及长期心肌缺氧情况的适应下，心肌细胞为增强收缩代偿性增大，水肿，间质增生，导致心肌质量增加，从而引起左室心肌重构。左心室纵行心肌细胞在一定范围内伸长，根据 Frank-Starling 机制，心肌收缩能力增强，因此，左心室游离壁收缩期峰值应变及应变率术前明显增加，高于正常儿童。介入封堵术后，减轻了左心室的容量负荷，心肌细胞回缩，局部应变减低。尽管藏区患儿长期生活在高原低氧环境，但其介入封堵后在短期内心肌收缩功能仍有明显改善，可恢复至正常水平。室间隔基底段及心尖段应变术后较术前增加考虑原因为室间隔与左室游离壁不同，其同时受右室压力负荷的影响，但其术后短期内也恢复至正常水平。封堵术后左心室容量负荷减低，细胞水肿减 轻， 故 LVEDVI 减 低。 有 研 究 表 明[7]，PDA 封 堵 术 后LVEDVI术后 3 个月及 6 个月仍小于正常组，考虑可能与长期高血流动力状态导致心肌缺氧影响左室发育有关，本研究需进一步观察。

由于本研究高海拔藏区患儿病例数较少，今后的进一步研究中需扩大病例数量，同时，对藏区患儿术后的心肌收缩功能恢复情况需进行长期严密随访观察。

[1] 杨杰,王一彪.小儿心脏病学理论与实践[M].北京:人民军医出版社,2009:130-132.

[2] Miao C Y,Zuberbuhler J S,Zuberbuhler J R.Prevalence of congenital cardiac anomalies at high altitude[J].Journal of the American College of Cardiology,1990,15(2):509.

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[4] Brecker SJ,Stephen JD.The importance of long axis ventricular function[J].Heart,2000,84(6):577-578.

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[7] 郭冶彬,付金国,赵勇,等.动脉导管未闭介入术对心肌作功指数的影响[J].临床心血管病杂志,2008,24(3):181-185.

Using Two-dimension Strain and Strain Rate to Evaluate the Function of Left Ventricular Myocardial Systole about Tibetan Children after Interventional Therapy

BAI Sheng-yao1,2a, JIAO Hong-bin2b,
ZHANG Xue-mei2c
1. Graduate School, Hebei Medical University, Shijiazhuang Hebei 050017, China; 2.a. Cardiology Department; b. Respiratory Department; c. Ultrasonography Department, General Hospital of Chinese People’s Armed Police Forces, Beijing 100039,China

ObjectiveTo study the function of left ventricular about patent ductus arteriosus Tibetan children after interventional closure with two-dimension strain and strain rate imaging technique.MethodsThe sample consisted of 31 PDA children (11 boys and 20 girls) in Tibetan district. Their average age is 8.52±3.00years, and make the TEE in a stable condition one day before and seven days after the closure. We chose the other 25 children with the same age and sex cured in our hospital for other diseases for control group. Take more than three continuous cardiac cycle and induce them into Echo PAC then get the curve of systole peak strain and strain rate.ResultsThere is no difference in the age, sex, weight, blood pressure, heart rate between Tibetan group and control group. The height of the children in Tibetan group is lower than control group.The changes in the left ventricle function standard of the children after closure is LVEDd and LVEDV decreased remarkably seven days after the closure. There is no obvious statistic difference in LV EF.LVSV and LVEDVI decreased and has statistic difference. The strain of Tibetan children is basal, middle, and apical segments of left ventricular full wall and middle interventricular septum decreased after the closure.. Basal and apical ventricular septal increased . The strain rate of left ventricular full wall and middle segments of septal decreased after the closure. The strain of left ventricular full wall and middle interventricular septum in Tibetan group is higher than control group in pre-closure. basal and apical ventricular septal is lower than control group.There is no difference in left ventricular full wall and ventricular septal in post-closure.ConclusionTwo-dimensional technique could evaluate the systolic about local heart muscale of Tibetan children who has PDA, the effect is better than the value of EF.Tibetan children left ventricular myocardial systole recovery shortly after closure.

color Doppler ultrasound system; Tibetan sick child; patent ductus arteriosus; interventional therapy;blockage

R445.1

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2012.07.012

1674-1633(2012)07-0047-04

2012-01-08

2012-05-28

本文作者：白晟遥，在读硕士研究生。

张雪梅，主管技师。

通讯作者邮箱：ZXM1974@163.com