超声心动图评价胎儿心脏功能的研究进展

王 超，解丽梅

（中国医科大学附属盛京医院超声科，辽宁 沈阳 110004）

超声心动图评价胎儿心脏功能的研究进展

王 超，解丽梅

（中国医科大学附属盛京医院超声科，辽宁 沈阳 110004）

心脏；胎儿；超声心动描记术

1 超声心动图评价胎儿心脏收缩功能

心脏收缩功能的指标：每搏输出量（Stroke volume，SV）、心输出量（Cardiac output，CO）、射血分数（Ejection fraction，EF）、左（右）室短轴缩短率（Fractional shortening，FS）、主动脉及肺动脉峰值流速等，为评价胎儿心脏的收缩功能提供重要信息。

1．1 SV、CO

一次心脏搏动由一侧心室射出的血液量称SV。每分钟由一侧心室输出的血量称为CO。Zheng等[1]通过对80例中晚孕期的胎儿进行研究，59例正常胎儿，21例有先天性心脏病（Congenital heart disease，CHD），使用矩阵探头获得实时三维的图像，获得的参数有SV、CO及联合心室输出量（Combined cardiac output，CCO；CCO=左室CO+右室CO），结果显示在正常的胎儿中右室和左室SV、CO及CO/CCO无显著性差异存在。在正常和CHD胎儿中左室和右室的SV、CCO均与妊娠期周数成指数曲线。在正常胎儿中右室SV与左室SV之比随孕周保持不变，在CHD胎儿中比值降低。准确测定心室SV和CO可帮助了解发育中胎儿心脏的结构和功能，能更好地评估疾病的进展及做出有价值的决定。CO是评估心脏功能的经典参数，但只有在异常晚期阶段心脏泵血不能满足器官需求时才会发生改变[2]。

1．2 EF、FS

在评价心室的收缩功能时，EF是最常用的指标，M型超声心动图可用于测定EF及FS。通过M型超声心动图分别测得心室收缩末期和舒张末期直径，通过应用Teichholz公式测得心室容积进而计算EF，对心室的形态进行几何假设，较多应用于左心室。根据公式FS=（舒张末期直径-收缩末期直径）/舒张末期直径×100%计算FS，FS的优势在于对心室的形态没有几何假设，它的正常值范围在整个孕周都保持不变，存在心肌受损时应用FS评价就很有价值，但应用M型超声心动图测量FS时对声束角度有高度要求[2-3]。龙湘党等[4]通过测定120例正常胎儿的各项心功能参数，结果表明左室和右室EF、FS值相似，均无显著性差异。左室和右室EF、FS值保持相对恒定，和孕周之间无相关性。钱晓芹等[5]测量48例中孕期胎儿的EF值，结论表明胎儿左右心室的EF值稍高于成人，且波动大，胎儿左右心室EF之间无显著性差异，但发现86%的胎儿右心室EF值比左心室略高，这可能与胎儿右心优势有关。

1．3 主、肺动脉峰值流速

肺动脉瓣血流在胎儿大血管短轴切面测得，主动脉瓣血流在五腔心或左室流出道切面测得。晁桂华等[6]通过应用彩色多普勒超声心动图测量263例（孕龄20～42W）正常胎儿心脏主、肺动脉瓣口峰值血流速度，结果表明主动脉瓣及肺动脉瓣峰值血流呈快速上升和快速下降的单峰曲线，主、肺动脉的瓣口峰值血流速度随着胎龄增加而升高，提示心室的收缩功能随孕龄增加而加强。主、肺动脉的瓣口峰值流速能反映心室的收缩功能，因此在流出道切面测量峰值流速时，应尽可能使角度接近0°，准确反映流速，有时胎儿的体位会增加测量的难度。在早期妊娠时胎儿心脏很小，胎动会使心脏解剖位置改变，进而影响峰值流速的测量，胎儿的呼吸运动也能暂时性地增加峰值流速[7]。

2 超声心动图评价胎儿心脏舒张功能

评估胎儿心脏的舒张功能的指标有二、三尖瓣口血流频谱、E/A值。胎儿心脏疾病往往早期在舒张功能上就有所表现，因此早期评价舒张功能，对于疾病的早期诊断和治疗非常重要。

2．1 二、三尖瓣口的血流频谱、E/A

从第10周起，E峰就小于A峰，由于大部分的血液通过心房收缩推动到心室，因此E/A值小于1。随着孕周增加，E峰和A峰逐渐增高，由于心室的顺应性和心肌舒张能力的提高，E峰增高显著，因此E/A值也会随着孕周提高，但始终低于1。出生后，E峰高于A峰。目前评价心脏舒张功能应用最为广泛的指标是E/A值，对舒张功能的正确评价及胎儿的治疗和预后有重要意义。E/A值降低代表在心室充盈期内心室的充盈更多依赖心房收缩而不是心室内负压，慢性缺氧和心脏超负荷这两种情况会影响舒张过程，从而降低E/A值。当存在CHD、宫内生长迟缓、双胎输血综合征、妊娠期高血压等异常情况时，胎儿血流动力学的改变会影响胎儿心脏功能，E/A值会有明显的变化，因此在诊断畸形和评估预后方面起着重要的作用[2，7]。E/A值参数较容易受到胎儿呼吸运动和胎动的影响，胎儿心率过快还会导致暂时性E峰和A峰融合，另一个重要的不足是在舒张功能受限时，E/A值可以是增加、减少或是假正常，阻碍进一步评价心功能[2]。

2．2 二、三尖瓣环的组织多普勒

组织多普勒超声心动图能通过二维和M型两种形式直接显示房室环的运动，并直接测量心肌组织的舒张速度，从而评价心室舒张功能。二、三尖瓣瓣环收缩期运动速度（Sm）、舒张早期运动速度（Em）及舒张晚期运动速度（Am）已经证明为心脏功能障碍早期的敏感参数[2，9]。有研究[10]表明，Sm、Em 及Am均随着孕周的增加而逐渐增加。Em增加幅度较大，Am增加幅度较小，但在胎儿期Em/Am始终小于1。组织多普勒评估胎儿心脏功能简单、敏感，局限性是对角度有明显的依赖性，与声束平行的心肌的运动速度才能进行分析[2]。

3 Tei指数对胎儿心脏功能整体评价

Tei等[11]提出评价心脏的整体功能有价值的指标——Tei指数。左心室或右心室Tei指数公式为（等容收缩时间+等容舒张时间）/射血时间。Tei指数的优势在于简便、敏感性高、影响因素少、重复性好，能够综合评估胎儿心脏的收缩和舒张功能，并且Tei指数被认为是能够早期评估胎儿心脏功能障碍的可靠参数，如早期慢性缺氧或是心脏负荷增加的双胎输血综合征[7]。

3．1 Tei指数与孕周的相关性

储晨等[12]计算了100例22～34岁正常孕妇的胎儿的左、右心室Tei指数，结果显示左、右心室Tei指数在整个中、晚孕期保持稳定，与孕周之间无相关性，和胎心率也无相关性。Eidem等[13]对125例正常胎儿心功能进行检测，研究发现左、右心室Tei指数与胎儿孕周、心率无相关性。Tsutsulni等[14]应用脉冲多普勒血流法计算得出50例正常胎儿左、右心室Tei指数，结果显示随着孕周增加Tei指数逐渐减小，与孕周呈负相关。所以需要进一步扩大研究例数，来确定胎儿心室Tei指数的正常值范围以及其与孕周的相关性，使其更好的应用于产科临床。

3．2 不同方法获得Tei指数

Duan等[15]研究29例胎儿24～29W正常胎儿，分别应用组织多普勒和脉冲多普勒比较方法获得右室Tei指数。应用脉冲多普勒，三尖瓣关闭到开放的时间为a，右室的射血时间为b，通过脉冲多普勒计算Tei指数的公式为（a-b）/b。应用组织多普勒，心脏舒张的时间间期为a'，心脏收缩S波的时间间期为b'，经过校正的Tei指数计算公式为（a'-b'）/b'，显示时间a'与时间a呈高度相关，时间b'与时间b呈高度相关。结果证实在胎儿中组织多普勒测得的Tei指数与脉冲多普勒测得的Tei指数之间关联性很好，预示着组织多普勒是成为评估胎儿右室功能的一种可行的方法。国内有研究[16]比较和分析组织多普勒成像法所测胎儿的Tei指数高于相应的脉冲多普勒技术，差异具有统计学意义，两种方法所测得的胎儿Tei指数呈显著相关。组织多普勒成像测量Tei指数是一项简便、快捷的检测手段，值得在临床工作中推广应用。

4 超声心动图对胎儿心功能的应用

胎儿心脏功能检测的技术有很多，主要包括M型超声、二维超声心动图、二维斑点追踪技术、时间-空间关联成像技术（Spatiotemporal image correlation，STIC）及智能时间-空间相关成像技术 （Intelligent spatiotemporal image correlation，iSTIC），各种技术的原理不同、方法不同，因此其临床应用价值及局限性亦有较大差别。

4．1 M型超声心动图

M型超声心动图可用于测定EF及FS，M型超声心动图高度依赖超声的入射声束和心室形态的几何假设，因此准确性低、重复性不佳[17-18]。M型超声心动图也应用于心脏长轴切面评估二尖瓣和三尖瓣的位移，二尖瓣和三尖瓣的位移因反映心脏整体纵向功能而被认为是评估心脏功能障碍的敏感参数[19-20]。

4．2 二维超声心动图

二维超声心动图可以定量分析心室容积和EF。二维超声心动图应用Simpson法来估算心室容积，该方法对心脏结构有一定程度假设，心室被分割为相应等厚的层数，然后再计算累计的容积，这种方法非常适用于椭圆形的左心室，但是很少应用于右心室[17]。通过Simpson法可以估算左、右室不同时相的容量，就可以计算EF。二维超声心动图可对胎儿心脏结构上的缺损进行诊断，但对于胎儿心脏功能的评估有局限性，如对于心室容积的测量，其准确性与三维超声测量比较要低[21-22]。

4．3 二维斑点追踪技术

二维斑点追踪技术通过跟踪明亮的心肌区域斑点进而评估心肌形变。二维斑点追踪需要后处理和离线分析测量二维图像心肌应变和心肌应变率[23-24]。二维斑点追踪技术通过与磁共振心脏成像技术对比，已经在成年人和儿童心脏得到证实，是一种评估心室心肌功能的可靠方法。Kapusta等[25]获取75名正常胎儿（20～24W）二维四腔心切面离线应用二维斑点追踪技术，测得中期妊娠正常胎儿心肌应变和应变率的正常值范围，进而评估胎儿心室功能的变化。二维斑点追踪技术的准确性取决于图像质量，图像质量好有利于对心内膜的追踪，由于胎儿的心脏体积小，降低了准确率[26]。

4．4 STIC

近几年评估胎儿心室容积应用较多的是STIC技术，其原理是通过机械探头获取大量的二维切面，二维切面通过时间顺序排列构成连续的三维图像。STIC技术联合虚拟器官计算机辅助分析（VOCAL）程序在胎儿的左、右心室的收缩末期和舒张末期可分别获得左、右心室的收缩末期和舒张末期容积，进而可以算出左、右心室SV、CO及EF等心功能参数，然后可对胎儿心功能进行评价。姬宏娟等[27]应用STIC技术测量110例孕20～27+6W正常胎儿的心室SV、CO、EF，评价SV、CO、EF与孕龄的相关性。结果显示110例胎儿中，左、右心室SV和CO随孕龄增加而增加，与孕龄呈正相关，左、右心室EF与孕龄无明显相关性。孙微等[28]应用STIC技术研究显示胎儿期左、右心室收缩末期容积、舒张末期容积均随孕周增加而增大，与孕周呈正相关，左、右心室EF与孕周无线性关系。Zheng等[1]、Simioni等[29]也有相似的研究结论。然而孙丽娟等[30]应用STIC技术评估孕21～32+6W正常胎儿，得出左心室和右心室EF与孕龄呈负相关性。Hamill等[31]利用STIC技术发现左、右心室EF值均随孕周增加而略减小。因此胎儿期心室EF的变化趋势尚有争议，需扩大样本量进一步研究。STIC技术有潜在的局限性，STIC技术采用机械容积探头，图像采集的时间较长，一般为7．5～15 s，而且成像质量的影响因素也较多，如胎龄的问题、胎动的问题、胎儿的位置、产妇的体型及下腹部手术史等[32]。

4．5 iSTIC

iSTIC技术是一种专用于胎儿心脏的实时三维成像技术，iSTIC的原理是通过矩阵探头声束能够多方向地实时地获取连续的容积图像，因此采集时间明显缩短，仅为2 s，采集过程中几乎不受胎儿运动伪影的影响，且操作容易，降低了对操作者技术的依赖性，图像清晰，为操作者提高诊断信心[1，33]。Zhu等[34]研究iSTIC技术评估兔心在体外制成胎儿心脏模型的左心室的容积和质量的可行性和准确性，结果证实了此技术能够准确地评估胎儿心脏模型左心室的容积和质量，具有较好的重复性。Zhu等[35]还进一步验证此技术在活体实验评估胎儿心脏模型左心室的容积和质量的准确性和可重复性，选择与胎儿心脏相似的兔心作为模型，在活体兔开胸的状态下进行活体实验，结果显示此技术在活体实验中也具有较好的准确性和可重复性。iSTIC技术成为胎儿心功能检查的一种新方法，值得进一步探讨和研究。

5 展望

产前超声检查中的胎儿心功能受到越来越多的关注，尽管各种超声技术有相应的局限性，对于心功能的评估有偏差，但相信随着超声技术的不断发展和应用，会有更多更准确的方法深入地研究和评估胎儿的心功能，更好地应用于临床诊断。

[1]Zheng M，Schaal M，Chen Y，et al．Real-time 3-dimensional echocardiographic assessment of ventricular volume，mass，and function in human fetuses[J]．PloS One，2013，8(3):e58494．

[2]Crispi F，Gratacós E．Fetal cardiac function:technical considerations and potential research and clinical applications[J]．Fetal Diagn Ther，2012，32(1-2):47-64．

[3]Simpson J．Echocardiographic evaluation of cardiac function in the fetus[J]．Prenat Diagn，2004，24(13):1081-1091．

[4]龙湘党，周启昌，彭海清，等．正常胎儿超声心动图研究[J]．医学临床研究，2002，19（11）：422-424．

[5]钱晓芹，顾建娟．正常中孕胎儿心功能的超声评价[J]．中国产前诊断杂志：电子版，2010，2（4）：24-27．

[6]晁桂华，黄飞雪，陈华业，等．超声心动图对不同孕周胎儿心内结构及功能的研究[J]．医学文选，2005，24（1）：1-3．

[7]Hernandez-Andrade E，Benavides-Serralde JA，Cruz-Martinez R，et al．Evaluation of conventional Doppler fetal cardiac function parameters:E/A ratios，outflow tracts，and myocardial performance index[J]．Fetal Diagn Ther，2012，32(1-2):22-29．

[8]Carceller-Blanchard AM，Fouron JC．Determinants of the Doppler flow velocity profile through the mitral valve of the human fetus [J]．Br Heart J，1993，70(5):457-460．

[9]Ho CY，Solomon SD．A clinician's guide to tissue Doppler imaging[J]．Circulation，2006，113(10):396-398．

[10]陈欣林．超声对胎儿心功能的评估[C]//中国超声医学工程学会．中国超声医学工程学会第四届全国妇产及计划生育超声医学学术会议论文汇编．河北：中国超声医学工程学会，2012：15．

[11]Tei C，Ling LH，Hodge DO，et al．New index of combined systolic and diastolic myocardial performance:a simple and reproducible measure of cardiac function—a study in normals and dilated cardiomyopathy[J]．Cardiol，1995，26(6):357-366．

[12]储晨，桂永浩，施立晔，等．用脉冲多普勒Tei指数评价正常胎儿心功能价值探讨[J]．中国实用儿科杂志，2008，23（5）：356-358．

[13]Eidem BW，Edwards JM，Cetta F．Quantitative assessment of fetal ventricular function:establishing normal values of the myocardial performance index in the fetus[J]．Echocardiography，2001，18(1):9-13．

[14]Tsutsumi T，Ishii M，Eto G，et al．Serial evaluation for myocardial performance in fetuses and neonates using a new Doppler index[J]．Pediatr Int，1999，41(6):722-727．

[15]Duan Y，Harada K，Wu W，et al．Correlation between right ventricular Tei index by tissue Doppler imaging and pulsed Doppler imaging in fetuses[J]．Pediatr Cardiol，2008，29(4):739-743．

[16]夏永升，赵雅萍，许崇永．组织多普勒和脉冲多普勒超声测量胎儿Tei指数的比较性研究[J]．医学研究杂志，2012，41（5）：118-121．

[17]Balasubramanian S，Tacy TA．Functional imaging in fetal echocardiography:a review of conventional and novel approaches [J]．Cardiovasc Engineering Technol，2013，4(3):276-285．

[18]Simpson JM，Cook A．Repeatability of echocardiographic measurements in the human fetus[J]．Ultrasound Obstet Gynecol，2002，20(4):332-339．

[19]Gardiner HM，Pasquini L，Wolfenden J，et al．Myocardial tissue Doppler and long axis function in the fetal heart[J]．Int J Cardiol，2006，113(1):39-47．

[20]Carvalho JS，O'Sullivan C，Shinebourne EA，et al．Right and left ventricular long-axis function in the fetus using angular M-mode[J]．Ultrasound Obstet Gynecol，2001，18(6):619-622．

[21]Simioni C，Nardozza LM，Araujo Júnior E，et al．Fetal cardiac function assessed by spatio-temporal image correlation[J]．Arch Gynecol Obstet，2011，284(1):253-260．

[22]Molina FS，Faro C，Sotiriadis A，et al．Heart stroke volume and cardiac output by four-dimensional ultrasound in normal fetuses [J]．Ultrasound Obstet Gynecol，2008，32(2):181-187．

[23]Perk G，Tunick PA，Kronzon I．Non-Doppler two-dimensional strain imaging by echocardiography—from technical considerations to clinical applications[J]．J Am Soc Echocardiogr，2007，20(3):234-243．[24]Bijnens BH，Cikes M，Claus P，et al．Velocity and deformation imaging for the assessment of myocardial dysfunction[J]．Eur J Echocardiogr，2009，10(2):216-226．

[25]Kapusta L，Mainzer G，Weiner Z，et al．Second trimester ultrasound:reference values for two-dimensional speckle tracking-derived longitudinal strain，strain rate and time to peak deformation of the fetal heart[J]．J Am Soc Echocardiogr，2012，25(12): 1333-1341．

[26]Germanakis I，Gardiner H．Assessment of fetal myocardial deformation using speckle tracking techniques[J]．Fetal Diagn Ther，2012，32(1-2):39-46．

[27]姬宏娟，汪龙霞，王军燕，等．时间-空间相关成像技术评估中孕期胎心功能的初步研究 [J]．中国医学影像学杂志，2012，20（2）：118-122．

[28]孙微，张颖，蔡爱露，等．时间-空间关联成像技术评价正常胎儿心功能[J]．中国医学影像技术，2011，27（1）：202-203．

[29]Simioni C，Nardozza LM，Araujo Júnior E，et al．Heart stroke volume，cardiac output，and ejection fraction in 265 normal fetus in the second half of gestation assessed by 4D ultrasound using spatio-temporal image correlation [J]．J Matern Fetal Neonatal Med，2011，24(9):1159-1167．

[30]孙丽娟，吴青青，姚苓，等．时间-空间关联成像评价正常胎儿及心律失常胎儿心功能的研究 [J]．首都医科大学学报，2014，35 （2）：168-172．

[31]Hamill N，Yeo L，Romero R，et al．Fetal cardiac ventricular volume，cardiac output，and ejection fraction determined with 4-dimensional ultrasound using spatio temporal image correlation and virtual organ computer-aided analysis[J]．Am J Obstet Gynecol，2011，205(1):76．

[32]Goncalves LF，Lee W，Chaiworapongsa T，et al．Four-dimensional ultrasonography of the fetal heart with spatio temporal image correlation[J]．Obstet Gynecol，2003，189(6):1792-1802．

[33]Acar P，Battle L，Dulac Y，et al．Real-time three-dimensional fetal echo-cardiography using a new transabdominal xMATRIX array transducer[J]．Arch Cardiovasc Dis，2014，107(1):4-9．

[34]Zhu M，Streiff C，Panosian J，et al．Evaluation of stroke volume and ventricular mass in a fetal heart model:a novel four-dimensional echocardiographic analysis[J]．Echocardiography，2014，31(9):1138-1145．

[35]Zhu M，Ashraf M，Zhang Z，et al．Real Time Three-Dimensional Echocardiographic Evaluations of Fetal Left Ventricular Stroke Volume，Mass，and Myocardial Strain:In Vitro and In Vivo Experimental Study[J]．Echocardiography，2015，32(11): 1697-1706．

Research progress of echocardiography on fetal cardiac function

WANG Chao,XIE Li-mei
(Department of Ultrasound,Shengjing Hospital of China Medical University,Shenyang 110004,China)

R322．11；R540．45

B

1008-1062（2015）12-0894-03随着超声技术和超声仪器的不断发展，产前的超声诊断越来越重要。超声对于产前胎儿心脏的检查起着至关重要的作用，不但能发现心脏结构性的缺损，还能检测出功能性的改变。应用超声心动图评价胎儿心功能对于疾病的发展、疾病的预测都是必不可少的，接下来对于其应用作以综述。

2015-06-01；眼

2015-06-22

王超（1989-），女，辽宁普兰店人，在读硕士研究生。

解丽梅，中国医科大学附属盛京医院超声科，110004。

辽宁省科技厅科学技术计划项目（2012225019）。