三维斑点追踪技术评价初发肾病综合征患儿左心室整体应变

何 欢，孙菲菲，任卫东，吴 丹

（中国医科大学附属盛京医院超声科，辽宁 沈阳 110004）

三维斑点追踪技术评价初发肾病综合征患儿左心室整体应变

何 欢，孙菲菲，任卫东，吴 丹

（中国医科大学附属盛京医院超声科，辽宁 沈阳 110004）

目的：应用三维斑点追踪成像技术（Three-dimensional speckle tracking imaging，3D-STI）探讨初发肾病综合征（Initial onset of nephrotic syndrome，INS）患儿左心室心肌应变的特征，并初步分析在不同24 h尿蛋白总量的患儿中上述指标的变化。方法：收集42例INS患儿（病例组）和30例健康儿童（对照组），对所有受检者进行3D-STI检测，获得三维左心室射血分数（Three-dimensional left ventricular ejection fraction，3D-LVEF）、左心室心肌整体纵向峰值应变（Left ventricular global longitudinal strain，LVGLS）、左心室圆周峰值应变（Left ventricular global circumferential strain，LVGCS）、左心室面积峰值应变（Left ventricular global area strain，LVGAS）、左心室径向峰值应变（Left ventricular global radial strain，LVGRS），采用正态性检验选取合适的统计学方法进行两组间上述参数的比较，并随机抽取病例组中20例INS患儿进行组内及组间的重复性检验，绘制散点图。随后将INS患儿（病例组）按照24 h尿蛋白总量划分为3组，并比较3组内上述参数的差异。结果：①病例组LVEF与对照组比较无明显变化（P＞0.05）。3D-STI中病例组与对照组相比较，LVGAS与LVGLS明显减低（P均＜0.01），LVGRS和LVGCS无明显变化。②随机抽取病例组中的20例，经Bland-Altman重复性检验后，得出组间LVGAS、LVGCS、LVGLS、LVGRS的平均差值分别为-0.2、-0.13、0.1及0.2，95%置信区间分别为-2.8%～2.3%、-1.65%～1.29%、-2.1%～2.3%及-3.9%～4.3%；组内LVGAS、LVGCS、LVGLS、LVGRS平均差值分别为0.0、-0.36、-0.4及0.1，95%置信区间分别为-2.9%～2.9%、-2.18%～1.45%、-3.2%～2.4%及-4.4%～4.6%。组内及组间INS病例组应变值有良好的可重复性。③对按照24 h尿蛋白量所划分的3组间的参数进行比较，仅有LVGAS与LVGLS在3组间有明显的统计学差异，并且随着24 h尿蛋白总量的增加，上述应变值减低。结论：INS患儿左心室整体应变存在明显异常变化；3D-STI技术对于评价其应变具有良好的可重复性；随着24 h尿蛋白量的增加，患儿的左心室整体应变可能与疾病严重程度相关。

肾病综合征；儿童；超声心动描记术

儿童初发肾病综合征（Initial onset of nephrotic syndrome，INS）是常见的儿童肾脏病之一，好发于学龄期儿童，发病率仅次于急性肾小球肾炎。其主要特点为大量蛋白尿、低白蛋白血症、严重水肿和高胆固醇血症。由于其发病率的逐年增高及严重的损害性，逐渐受到关注。肾病综合征导致的心脏功能的损伤是近几年才提出的，可有不同的表现，早期可出现左室舒张功能的降低，随着肾病综合征的发展，也可有心肌梗死、心肌收缩力下降，严重的可致一过性的心力衰竭，这可能与长期的肾病综合征导致的营养不良、强烈的免疫反应以及持续的蛋白尿相关。Qin等[1]于2010年研究了儿童原发性肾病综合征患儿的右心室功能，运用右心室射血分数（RVEF%）、右心室舒张末容积（RVEDD）等一系列参数进行研究，发现此病对患儿右心室功能有一定损害，并且他指出此病对心脏的损害与TNF-a以及疾病的持续有着很大的关系。这一发现让学者们开始重视并探究儿童肾病综合征对心脏的损害。超声作为一种无创、廉价、有效、直观的检查手段，在心脏相关疾病的评估中得到了广泛的应用。三维斑点追踪成像 （3-dimensional speckle tracing imaging，3D-STI）技术可在三维立体空间对心肌运动进行追踪，因此能够更加真实地反映心肌各部的收缩功能。本文旨在应用3D-STI技术评价INS患儿左心室整体应变，并初步探讨在不同24 h尿蛋白总量的患儿中应变指标的变化。

1 资料与方法

1.1 一般资料

收集2015年4月—2015年12月来我院门诊诊断未经治疗的INS患儿42例，其中男18例，女24例，年龄4～10岁，平均（6.45±1.435）岁。儿童肾病综合征的诊断标准[2]：①大量蛋白尿：尿蛋白（+++）～（++++），1周内3次24 h尿蛋白总量≥50 mg/kg；②血浆白蛋白低于30g/L；③血浆胆固醇高于5.7mmol/L；④不同程度的水肿。以上4项中以大量蛋白尿和低白蛋白血症为必要条件。纳入标准[3]：①患儿年龄不超过14周岁；②符合2000年重新修订的《关于小儿肾小球疾病的临床分类和治疗建议》中对小儿肾病综合征的诊断标准；③患儿初次发病，于门诊诊断后未接受任何药物治疗；④窦性心律，无明显心脏结构异常；⑤排除心脏瓣膜病、心包疾病以及先天性心脏病的患儿；⑥运用彩色多普勒超声诊断仪以及临床检查检验指标等方法排除儿童心肌致密化不全、儿童原发及继发性肥厚型心肌病、扩张型心肌病、限制型心肌病、致心律失常性右心室心肌病等心脏及心肌疾病；⑦排除并发感染（细菌、病毒、支原体、真菌等）、存在组织或器官损伤、恶性肿瘤、自身免疫性疾病的患儿。对照组：选取30例正常体检儿童，其中男12例，女18例，年龄4～10岁，平均（6.27±1.617）岁，经详细询问病史、体格检查、X线、常规心电图检查无异常，且以往超声心动图检查无结构性异常。所有研究对象均为窦性心律。

1.2 仪器与方法

采用GE vivid E9超声多普勒诊断仪，配备二维探头（频率2～5 MHz）以及4D三维矩阵探头（频率1.7～3.5 MHz），配有3D-STI分析软件。嘱患者左侧卧位，并保持平静呼吸，同步记录心电图，开始进行图像的采集及参数的记录。使用M5S-D探头（频率2～5 MHz）进行二维基本参数的采集。在左室长轴切面于收缩末期测量左心房内径，于舒张末期测量右心室、左心室内径，在主动脉短轴切面于收缩末期测量主肺动脉内径，并测量肺动脉瓣及三尖瓣血流频谱，在心尖四腔心切面测量二尖瓣、主动脉瓣血流频谱，观察各瓣膜返流情况。取左心室短轴切面于舒张末期测量室间隔与左心室后壁厚度。用双平面Simpson法计算左心室射血分数（LVEF）。切换成4D三维矩阵探头进行三维数据采集：调节心电图增益使心电图显示清晰后，取心尖四腔心切面，左心室轮廓显示清晰后按“4D”键，在4D模式下，同步显示标准心尖四腔心切面和心尖两腔心切面，调节扇形角度与厚度，以取得最佳图像效果。进入全容积模式，嘱患者屏气，采集由6个心动周期拼接而成的左心室三维灰阶动态图像，得到3～4个连续心动周期的动态图像（帧频≥30帧/s），存储于光盘。将存储的三维图像导入EchoPac PC工作站进行脱机分析。分别于舒张末期及收缩末期自动勾画左心室心内膜与心外膜轮廓，得出以下三维参数并进行分析：左心室心肌整体纵向峰值应变（Left ventricular global longitudinal strain，LVGLS）、左心室整体圆周峰值应变（Left ventricular global circular strain，LVGCS）、左整体面积峰值应变 （Left ventricular global area strain，LVGAS）、左心室整体径向峰值应变（Left ventricular global radial strain，LVGRS）以及三维左心室射血分数（Three-dimensional left ventricular ejection fraction，3D-LVEF）。每例测量4次，取平均值。随机抽取20例INS病例组患者，其中10例进行组间一致性检验，另10例进行组内一致性检验。20例均测量LVGAS、LVGCS、LVGLS及LVGRS值，评价和观察组内及组间重复性。收集临床数据，对INS病例组依据其24 h尿蛋白总量进行分组：A组15例，24 h尿蛋白总量≤60 mg/kg；B组13例，24 h尿蛋白总量为＞60～80 mg/kg；C组14例，24 h尿蛋白总量＞80 mg/kg，进行组间及组内的应变值比较。

1.3 统计学方法

采用SPSS 17.0软件，两组计量资料分别采用Shapiro-Wilk正态检验，将符合正态分布的数据均采用均数±标准差（±s）表示，在计量资料符合正态分布的前提下，两组均数比较采用两独立样本t检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。进行试验方法的重复性检验，运用Bland-Altman法在MedCalc 15.0软件中进行重复性检验的分析，并绘制散点图。运用方差分析比较3组内各参数的差异性，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 INS病例组与对照组中计量资料的Shapiro-Wilk正态检验

INS病例组与对照组中的计量资料进行正态性检验后，得出两组资料均符合正态分布（P＞0.05，表1）。

2.2 INS病例组与对照组一般资料和常规超声心动图测值以及3D-LVEF的比较

INS病例组与对照组比较，左心室收缩末容积（LVESV）、左心室舒张末容积（LVEDV）、射血分数（LVEF）、心率、年龄、3D-LVEF%在两组间差异均无统计学意义（P＞0.05，表2）。

2.3 INS病例组与对照组3D-STI技术测值比较

INS病例组与对照组比较，LVGAS与LVGLS明显降低（P＜0.05），而LVGRS与LVGCS在两组间的差异均无统计学意义（P＞0.05，表3）。INS病例组与对照组LVGAS、LVGLS、曲线图比较见图1。

表1 INS病例组与对照组计量资料的Shapiro-Wilk正态检验

表2 INS病例组与对照组一般资料和常规超声心动图测值及3D-LVEF间的比较（±s）

表2 INS病例组与对照组一般资料和常规超声心动图测值及3D-LVEF间的比较（±s）

组别 例数 年龄（岁） 心率（次/min） LVEDV（mL） LVESV（mL） LVEF（%） 3D-LVEF（%）INS组 42 6.45±1.435 70.31±4.985 77.31±13.702 29.57±6.009 61.88±3.373 59.93±3.338对照组 30 6.27±1.167 69.70±4.178 78.77±8.569 27.70±5.466 63.13±4.158 61.23±4.040 t值 0.513 0.546 -0.554 1.352 -1.409 -1.497 P值 0.609 0.587 0.581 0.181 0.163 0.139

表3 INS病例组与对照组3D-STI技术测值比较（±s）

表3 INS病例组与对照组3D-STI技术测值比较（±s）

组别 例数 LVGAS（%） LVGLS（%） LVGRS（%） LVGCS（%）INS组 42 -18.05±5.045 -18.00±5.070 27.76±9.874 -8.62±2.747对照组 30 -24.10±5.748 -22.00±6.561 30.10±9.072 -10.35±3.117 t值 4.362 5.295 -0.937 2.143 P值 0.000 0.000 0.353 0.058

2.4 LVGAS、LVGLS、LVGRS、LVGCS值与LVEF的相关性分析

将3D-STI相关参数分别与LVEF进行Pearson相关性分析，发现 LVGAS、LVGCS、LVGLS值与LVEF之间均呈高度负相关（r=-0.343，P=0.003；r=-0.692，P＜0.01；r=-0.786，P＜0.01），而 LVGRS值与LVEF之间呈高度的正相关（r=0.622，P＜0.01）。

2.5 一致性检验分析

3D-STI技术应用十分广泛，其测量心肌应变值的准确性与可重复性越来越受到关注。为了保证测量的稳定性，本研究分别进行了观察者组内及组间一致性检验，观察组间（甲一次和乙一次，图3）LVGAS平均差值为-0.2，95%置信区间为-2.8%～2.3%；LVGCS平均差值为-0.13，95%置信区间为-1.65%～1.29%；LVGLS平均差值为0.1，95%置信区间为-2.1%～2.3%；LVGRS平均差值为0.2，95%置信区间为-3.9%～4.3%。观察组内（甲一次和甲二次，图4）LVGAS平均差值为0.0，95%置信区间为-2.9%～2.9%；LVGCS平均差值为-0.36，95%置信区间为-2.18%～1.45%；LVGLS平均差值为-0.4，95%置信区间为-3.2%～2.4%；LVGRS平均差值为0.1，95%置信区间为-4.4%～4.6%。观察组内及观察组间INS病例组应变值有良好的一致性。

2.6 3组间的应变量比较

3组中对应变参数分别进行方差分析，结果LVGRS（P=0.579）与LVGCS（P=0.952）在3组间无统计学差异，而LVGAS（P=0.001）与LVGLS（P=0.010）在3组间有显著差异，且随着24 h尿蛋白总量的增加，LVGAS与LVGLS的应变值减低（表4）。

A组15例24 h尿蛋白总量≤60 mg/kg；B组13例24 h尿蛋白总量＞60～80 mg/kg；C组14例24 h尿蛋白总量＞80 mg/kg。

表4 3组间LVGAS与LVGLS值（±s）对比

表4 3组间LVGAS与LVGLS值（±s）对比

注：P1为3组间比较LVGAS值后得出，P2为3组间比较LVGLS值后得出。

分组 A B C LVGAS（%） -22.00±4.690 -20.33±4.451 -16.07±2.495 LVGLS（%） -17.77±3.919 -15.27±2.344 -13.79±3.355 P1值 0.001 P2值 0.010

图1，2 INS病例组（图1a）与对照组（图2a）的LVGAS比较以及INS病例组（图1b）与对照组（图2b）的LVGLS比较。Figure 1,2. The comparison of LVGAS between INS group(Figure 1a)and normal group(Figure 2a)as well as the comparison of LVGLS between INS group(Figure 1b)and normal group(Figure 2b).

图3 观察组间（甲一次和乙一次）的一致性分析，实线代表应变差值偏倚的平均值，虚线代表一致性95%置信区间的边界值。图3a～3d分别代表不同观察者重复测量LVGAS、LVGLS、LVGCS、LVGRS的一致性。Figure3. Thetwogroups(one time for JIA and YI)which do the observations for one time are analyzed in consistency check.Solid line represents the average of the bias in differential strains.Dashed line represents the critical values of 95% confidence interval in consistency check.Figures 3a～3d representsthe consistency ofrepeated measurements(LVGAS,LVGLS,LVGCS, LVGRS)between the two observers respectively.

3 讨论

儿童肾病综合征是学龄期儿童常见并易患的肾脏疾病之一，可分为原发性肾病综合征与继发性肾病综合征，儿童主要以原发性肾病综合征为主，主要表现为大量蛋白尿、高脂血症、严重的水肿以及低蛋白血症。近年来，人们对儿童肾病综合征的认识与研究不断加深，发现肾病综合征可导致心血管疾病，并参与动脉硬化的发生。文献报道在激素耐药的肾病综合征患儿中，早期会出现动脉管壁的僵硬以及颈动脉内膜的增厚，随着病情的发展也可导致左心室肥厚[4]，这可能与患儿长期体内血脂异常造成动脉壁损伤，使心脏后负荷增加有关。有学者发现，当持续处于激烈的炎症反应及低蛋白血症的状态下时，肾病综合征不仅会导致心脏功能的改变，也可导致心脏传导系统的改变，如心电图QRS波的改变[5]。

图4 观察组内 （甲一次和甲二次）的一致性分析，实线代表应变差值偏倚的平均值，虚线代表一致性95%置信区间的边界值。图4a～4d分别代表同一观察者重复测量 LVGAS、LVGLS、LVGCS、LVGRS的一致性。Figure 4. The JIA group which does observations for two times is analyzed in consistency check.Solid line represents the average of the bias in differential strains.Dashed line represents the critical values of 95%confidence interval in consistency check.Figures 4a～4d represents the consistency of repeated measurements(LVGAS,LVGLS,LVGCS, LVGRS)between the two observers respectively.

超声作为一种无创、廉价、有效、直观的检查手段，在心脏相关疾病的评估中得到了广泛的应用。运用于评价心肌收缩舒张功能的传统超声参数 （如LVEF、二尖瓣口多普勒血流频谱等）在某些疾病中并不能准确反映心肌功能，3D-STI技术因其可以同时满足心肌运动时间与空间的同步性，能对三维心肌力学状态等生理现象进行准确客观标测和量化评价，同时在二维斑点追踪技术（2D-STI）上多引入了面积应变、三维应变等新的评价室壁整体和节段运动的参数，无疑能更精确地追踪心肌斑点回声信号，实现三维心脏解剖结构的空间定位。同时对某些疾病早期导致的亚临床心血管疾病的检出具有重要的意义。

本研究显示，INS病例组LVGLS较对照组减低，其原因可能如下：体内免疫系统的损害，导致内环境紊乱，炎症反应持续发生，血脂异常对动脉血管壁的损伤，低蛋白血症造成的全身水肿，左心室前后负荷的改变，使心肌细胞缺血缺氧，相应心肌的收缩舒张能力下降，运动幅度降低。有学者认为，心脏70%的心肌由纵向纤维构成，因此这一重要的解剖特点决定了心脏长轴方向的运动在维持心脏功能中起着关键的作用。通过LVGLS可反映心脏功能的早期变化[6]。与此同时，在本研究中，INS病例组LVGAS较对照组减低。LVGAS是3D-STI技术中的特有参数，并且与LVEF有着良好的相关性[7]，这点与本研究一致。因此也可作为反映心肌应变及其功能的重要指标。

本研究中，INS病例组与对照组在二维超声检查中所测得的左心室舒张末容积、左心室收缩末容积及LVEF等参数间的差异均无统计学意义，而运用3D-STI技术则发现LVGAS与LVGLS的降低。并且随着患儿24 h尿蛋白总量的增加，LVGAS与LVGLS呈降低趋势。这一结果表明，在普通二维超声的检查中，INS早期带来的心脏受损很难检测出，而3D-STI技术则可在INS导致的亚临床心血管疾病阶段检测出心肌受损及收缩舒张功能的减低，为疾病的后续治疗及预后的评价有着重要的意义。并且患儿心肌受损程度可能与其病变严重程度相关。但是本研究也存在一定的局限性：①样本量有限，不能考虑受检者个体差异；②目前尚无评价左心室功能的金标准来核定3D-STI的参考范围；③由于某些因素限制未能进行心率较正，结果的可比性相对下降。

本研究使用Bland-Altman法进行INS病例组的组间及组内三维应变值的一致性检验，结果显示有良好的一致性，表明该技术在观察组间及观察组内具有良好的重复性，其定量分析结果较为稳定。但对于分析帧频较低，图像采集时患者未能配合屏气对图像质量造成影响，以及未对扇角进行合适的调整，以致图像不能完全显示，则会影响分析结果甚至无法进行分析，以上因素也为此技术的局限性。

本研究表明，3D-STI技术在评价儿童INS导致的心脏疾病中有着其他技术不可替代的优势，当然，此技术也存在一定的局限性，如对图像质量、成像帧频、扇角的大小以及患者的配合度均有较高的要求。随着技术的不断更新发展，这些问题也会逐一解决。3D-STI技术是评价心肌应变的新技术，操作相对简便，可特异地反映出整体或节段性的心肌运动异常。可为临床评价INS患儿早期左室心肌异常提供可靠地依据。并且对于评价儿童INS左心室三维应变具有良好的可重复性。

综上，INS患儿左心室整体应变存在明显异常变化，且随着24 h尿蛋白总量的增加，患儿的左心室整体应变呈减低趋势，可能表明其心肌损害与疾病严重程度相关，其相关性还需进一步研究。

[1]Qin Q,Xu R,DongJ,etal.Evaluation ofrightventricle function in children with primary nephrotic syndrome[J].Pediatr Neonatol,2010,51(3):166-171.

[2]中华医学会儿科学分会肾脏病学组.小儿肾小球疾病的临床分类、诊断及治疗[J].中华儿科杂志，2001，39（12）：746-748.

[3]张良，李志辉，银燕，等.儿童初发IgA肾病肾病综合征型的临床特点[J].中国当代儿科杂志，2015，17（8）：786-791.

[4]Cengiz C,Nur C,Selman G,et al.Subclinical cardiovascular disease and its association with risk factors in children with steroid-resistant nephrotic syndrome[J].Pediatr Nephrol,2014, 29(1):95-102.

[5]Ozkan G,Adar A,Ulusoy S,et al.Presence of fragmented QRS and its correlation with myocardial performance index in patients with nephrotic syndrome[J].Anadolu Kardiyol Derg,2014,14(5): 450-455.

[6]韩勇，陈田，夏良华，等.三维斑点追踪成像技术评价2型糖尿病患者左心室整体应变 [J].中国医学影像技术，2014，30（5）：755-758.

[7]Galderisi M,Esposito R,Schiano-Lomoriello V,et al.Correlates of global area strain in native hyper-tensive patients:a threedimensional speckle-tracking echocardiography study[J].Eur Heart J Cardiovasc Imaging,2012,13(9):730-738.

Three-dimensional speckle tracking imaging in evaluation on global left ventricular strain in children with initial onset of nephrotic syndrome

HE Huan,SUN Fei-fei,REN Wei-dong,WU Dan
(Department of Sonography,Shengjing Hospital of China Medical University,Shenyang 110004,China)

Objective:To evaluate the characters of global left ventricular(LV)strain in children with initial onset of nephrotic syndrome(INS)by three-dimensional speckle tracking imaging(3D-STI)technique.And to analysis the differences of the above data between the children with various amount of urine protein in 24 h.Methods:Forty-two INS children were randomly enrolled as INS group,and 30 healthy children were employed as normal controls.Three-dimensional left ventricular ejection fraction(3D-LVEF),global left ventricular longitudinal strain(LVGLS),left ventricular circumferential strain(LVGCS),left ventricular area strain(LVGAS)and left ventricular radial strain(LVGRS)were measured with 3D-STI.All of the data were analyzed by normality test to find out the proper statistical approaches.Then we choose 20 groups randomly to do the repeatability test.Meanwhile,we draw the scatter diagram.At last,we divided the INS group into 3 groups according to their various amount of urine protein in 24 h.Results:①LVGLS and LVGAS were significant lower in INS group than in normal group(all P＜0.05)while LVGCS and LVGRS have no significant differences.②After the Bland-Altman’s repeatability test,it turned out that the 20 groups which were chosen randomly are in good correspondence with each other not only betweengroup but also in-group.Compared with between-group,the mean difference value of LVGAS,LVGCS,LVGLS and LVGLS are-0.2,-0.13,0.1 and 0.2 respectively as well as the confidence interval of them are-2.8%～2.3%,-1.65%～1.29%,-2.1%～2.3%and-3.9%～4.3%respectively.When compared with in-group,the mean difference value of LVGAS,LVGCS,LVGLS and LVGLS are 0.0,-0.36,-0.4 and 0.1 respectively as well as the confidence interval of them are-2.9%～2.9%,-2.18%～1.45%,-3.2%～2.4%and-4.4%～4.6%respectively.③Compared the data among the 3 INS subgroups,it can be inferred thatonly LVGAS and LVGLS make the significant differences.With the increasing amount of the urine protein,the data above can go down.Conclusion:The global left ventricular strain in children with INS has significant differences in our study.The new technology used in our study can be well repeated in the same way.The global left ventricular strain may be related to the severity level of the disease.

Nephrotic syndrome;Child;Echocardiography

R692；R540.45

A

1008－1062（2016）08－0551－06

2015-10-21；

2016-02-19

何欢（1991-），女，陕西宝鸡人，在读硕士研究生。E-mail：291199377@qq.com

任卫东，中国医科大学附属盛京医院超声科，110004。E-mail：renwd01@163.com

辽宁省科技厅科学技术计划项目（2013225049）。