三维斑点追踪技术评价正常儿童左心室心肌纵向应变的研究

王 帅，秦石成，张瑞芳

（郑州大学第一附属医院超声诊断中心，河南 郑州 450052）

应变与应变率成像是近年来发展的从心肌力学角度出发评价心功能的方法之一，自身具有许多优点[1]。三维斑点追踪技术（3DT）是在实时三维超声心动图及二维斑点追踪技术基础上发展起来的新技术，可以从三维立体空间内分析左心室心肌应变，评价左心室整体及局部收缩功能。本研究旨在应用3DT评价正常儿童左心室整体及各节段纵向应变的特征，并探讨其与年龄的关系。

1 资料与方法

1.1 一般资料

2010年11月—2011年4月126例年龄为 3天～15岁的健康儿童入选，条件：窦性心律，血压正常，无心血管病史，经心脏超声、心电图及生化检查等均无异常发现；其中男57例，女69例，按年龄将研究对象分为5组：A：婴幼儿组14例（3天～3岁），B：学龄前期组 24 例（3～5 岁），C：学龄期组 25 例（6～9 岁），D：青春前期组 31 例（10～12 岁），E：青春期组 32 例（13～15 岁）。

1.2 仪器与方法

采用Toshiba Artida彩色多普勒超声显像诊断仪，配备PST-25SX三维矩阵（频率1～3 MHz）探头，配有3DT分析软件。图像采集：受检者取左侧卧位，嘱平静呼吸，同步记录心电图。应用PST-25SX探头，取心尖四腔心切面，进入4D模式，图像自动转换成心尖四腔和两腔切面实时双幅显示，调节图像质量，使心内膜边界显示较清晰后，进入Full 4D模式，轻微调节探头位置和方向，尽量使主动脉根部不在四腔和两腔切面上显示，待获得满意图像后，嘱受检者屏住呼吸，存储左心室的全容积动态图像，以供3DT软件分析。图像分析：利用Toshiba Artida超声显像诊断仪进行在线分析。调出存储的全容积动态图像，图像可自动转换为左心室心尖四腔、心尖两腔切面及3个短轴切面（基底水平、乳头肌水平、心尖水平）（图1），启动3DT分析软件，在四腔及两腔切面上手动确定2个二尖瓣环点及1个心尖点，软件自动勾画出左心室心内膜和心外膜轮廓，适当调整勾画线，使其与心内膜和心外膜边界重合，然后运行程序，软件将自动计算出左心室壁整体和16节段纵向收缩期峰值应变值及曲线（图2）。

1.3 统计学处理

采用SPSS 17.0软件进行统计学分析，所用计量资料均采用表示，组内各节段间比较及多组间比较采用单因素方差分析或秩和检验，以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

各组内LS测值比较，基底段至心尖段测值逐步递增，基底段最小，心尖段最大，但差异无统计学意义（P>0.05）。

各组间LS测值比较：5组各节段LS值除前间隔基底段及中间段、侧壁心尖段外，余节段差异有统计学意义（P<0.05）。见表1。5组整体LS值差异有统计学意义：其中A组、B组及C组整体LS测值大于D组及E组，差异有统计学意义（P<0.05）；A组、B组与C组间比较差异均无统计学意义（P>0.05）；D组与E组比较差异无统计学意义（P>0.05）。见表2。

表1 各年龄组左室16节段LS值比较（%,）

表1 各年龄组左室16节段LS值比较（%,）

组别 例数 前间隔 前壁侧壁基底段 中间段 基底段 中间段 心尖段 基底段 中间段 心尖段A 14 -18.29±2.70 -19.44±2.27 -18.58±1.67 -18.68±1.62 -18.73±1.60 -19.08±2.68 -19.11±2.73 -19.12±2.70 B 24 -18.11±2.65 -19.14±1.94 -18.21±1.81 -18.42±1.95 -18.44±1.95 -19.06±3.03 -19.08±2.96 -19.14±2.94 C 25 -18.08±2.22 -18.76±2.26 -18.10±1.89 -18.31±1.82 -18.30±1.80 -18.91±2.75 -18.84±2.63 -18.89±2.75 D 31 -17.95±2.12 -18.73±2.91 -16.85±1.55 -16.83±1.62 -16.87±1.57 -17.26±1.52 -17.30±1.62 -17.37±1.55 E 32 -17.82±2.03 -18.46±1.96 -16.63±1.42 -16.74±1.36 -16.76±1.37 -16.21±1.95 -16.20±1.94 -16.21±1.95组别 后壁 下壁 室间隔基底段 中间段 基底段 中间段 心尖段 基底段 中间段 心尖段A -18.25±2.53 -18.87±1.38 -18.61±1.94 -18.65±1.75 -18.76±1.71 -18.48±2.03 -18.87±1.97 -18.59±2.29 B -18.11±2.65 -18.62±1.22 -18.19±1.95 -18.44±2.01 -18.45±1.96 -18.75±1.97 -18.79±1.97 -18.78±1.96 C -18.08±2.22 -18.57±1.26 -17.66±1.42 -19.78±2.29 -18.41±1.84 -18.64±2.21 -18.66±2.17 -18.66±2.19 D -16.64±1.49 -17.07±1.19 -16.76±1.47 -19.37±5.83 -17.04±1.58 -16.87±2.13 -16.91±2.16 -16.96±2.06 E -16.39±1.54 -16.95±1.17 -16.71±1.56 -19.45±6.73 -16.93±1.38 -16.83±2.28 -16.82±2.21 -16.84±2.08

表2 各年龄组左室整体LS 值比较（%,）

表2 各年龄组左室整体LS 值比较（%,）

组别 例数 整体LS A 14 -18.64±1.07 B 24 -18.56±1.15 C 25 -18.34±1.08 D 31 -17.01±1.12 E 32 -16.89±1.06

3 讨论

心肌应变指心肌在心动周期中发生的形变，是新近提出的评价整体和局部心肌功能的新技术，应变由于不易受周围组织心肌的牵拉和心脏整体运动的干扰，从理论上讲比心肌运动速度更有应用价值[2]。心肌应变发生在3个空间方向上：纵向运动、径向运动及圆周运动。心肌带理论认为左室收缩过程中长轴方向的心肌运动起着主要作用[3]。纵向应变即指心肌沿长轴方向的伸长或缩短，收缩期心肌缩短，应变为负值，舒张期心肌伸长，应变由负值上升。

目前用于评价心肌应变的超声方法主要有两种：组织多普勒成像及斑点追踪成像。组织多普勒由于受超声束方向与室壁运动方向间夹角的影响，在定量分析不同方向、不同层面的心肌应变时受到限制，主要用于检测与超声束平行方向上心肌长轴方向的纵向应变[4]，不能对与声束夹角过大的节段如心尖部及与声束方向垂直的短轴方向上的心室节段研究[5]。而斑点追踪技术则没有角度依赖性且不易受周围组织影响，因而可以较全面完整的评价左心室整体及局部的心肌功能[1]。很多实验及研究也证实了斑点追踪测量结果与超声微测仪及心脏磁共振研究结果高度一致[1，6]。斑点追踪技术目前已由二维发展到三维。二维斑点追踪对于我们更好的认识左心功能很有帮助，但它是在二维平面内追踪心肌斑点，只能在一次扫描时提供二维平面上的运动信息[7-8]，而心肌运动实际上是在三维空间进行的，使用二维跟踪时，斑点粒子可能会移动到扫描平面外，造成斑点缺失而不能全面真实的反应心肌的运动情况。而新近发展起来的三维斑点追踪技术评估的则是心肌在三维空间内的实时运动，斑点粒子是在三维空间内运动的，三维数据集包含了斑点可以移动的所有区域，因此，从理论上讲3DT检测组织运动会更准确。国外也有研究表明3DT评估左心室纵向和径向应变，比2DT更快、更完整、更准确[7]。

本研究运用3DT测量正常儿童左室整体及16节段收缩期纵向峰值应变（LS），可以反应左室心肌整体及不同节段的收缩功能。结果显示各组内基底段至心尖段LS测值逐步递增，基底段最小，心尖段最大，这与相关报道一致[9]。以往有研究运用二维斑点追踪分析发现部分节段的差异有统计学意义，但本研究认为差异无统计学意义（P>0.05）。笔者认为可能是因为3DT是在三维立体空间内追踪心肌斑点的，斑点粒子不会移动到扫描平面外，因而可以更完整准确的获得心肌峰值应变测值。

本研究同时发现，10岁以上组LS测值＜10岁以下组儿童，且差异有统计学意义；而10岁以上两组儿童LS测值逐渐趋于稳定，两组之间差异无统计学意义。这可能与小儿心脏的生长发育特点有关，出生后，随着年龄的增长心肌细胞逐渐发育成熟，心脏由胎儿时期的右室优势型逐渐发展为左室优势型[10]，且左室心肌的收缩功能10岁以后呈稳定状态[11]。

3DT需要较清晰的图像质量才能准确的完成自动追踪，因而其在较肥胖儿童中的测量准确性会受到不同程度的限制。同时由于其帧频较低，图像采集时需要受检者配合较好，避免呼吸等因素影响图像质量。由于本研究尚处于初步阶段，样本量较小，存在一定的局限性，期待以后能进行多中心大样本的研究，以确定正常儿童正常的三维应变值，为临床应用该技术评估儿童的心肌功能提供参考依据。

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