斑点追踪成像技术评估室间隔缺损患儿左室扭转运动的初步研究

王梦宣 张玉奇 吴兰平 赵春 陈国珍

斑点追踪成像技术评估室间隔缺损患儿左室扭转运动的初步研究

王梦宣 张玉奇 吴兰平 赵春 陈国珍

目的探讨斑点追踪成像（STI）技术在评估室间隔缺损（VSD）患儿左室扭转运动中的临床价值。方法随机选取VSD患儿36例（VSD组）和无心脏疾病的健康儿童36例（正常对照组），应用实时三维超声测量左室射血分数；STI技术测量并记录两组左室扭转运动参数，并对其结果进行对比分析。采用Pearson相关分析法分析左室扭转运动参数与左室舒张末期容积及左室舒张末期容积指数的相关性。结果VSD组左室基底部旋转角度、左室基底部旋转角度峰值、左室扭转角度及扭力均明显大于正常对照组，差异均有统计学意义（均P＜0.01），心尖部旋转角度及心尖部旋转角度峰值差异均无统计学意义（P=0.525、0.757）。左室扭转运动参数与左室舒张末期容积、左室舒张末期容积指数及左室射血分数均无相关性。结论STI可较为准确地分析并评估VSD患儿左室节段及整体扭转运动；左室扭转运动参数较敏感地反映了左室心肌代偿性运动增强的存在。

斑点追踪成像；室间隔缺损；心室功能，左；扭转运动

左室收缩是一复杂的空间形变过程，包括纵向、径向、周向及扭转运动［1］。相较于传统评估左室收缩功能的指标，左室扭转运动能够进一步提供心脏整体及局部的运动参数。因此，准确评价左室扭转运动对心脏病患儿的临床诊治十分重要［2］。斑点追踪成像（speckle tracking imaging，STI）技术应用最佳模式匹配技术追踪识别心肌内回声斑点的空间运动，标测连续不同帧之间同一位置的心肌运动轨迹，以此计算左室扭转运动的相关力学参数，从而评价心肌的运动［3］。本研究应用STI技术对室间隔缺损（ventricular septal defect，VSD）患儿左室局部心肌旋转运动及整体扭转运动进行初步研究，探讨该技术评估VSD患儿左室扭转运动的临床应用价值。

资料与方法

一、研究对象

选取2015年10月至2016年3月在我院行超声检查的VSD患儿36例，其中男20例，女16例，年龄1～5岁，平均（3.44±1.57）岁，心率（100.44±11.75）次/min，身高（100.39±12.63）cm，体质量（16.23±4.80）kg，体表面积（0.67±0.14）m2。根据参考文献［4］将36例患儿分为：室间隔缺损位于膜周流入道＋小梁型25例，膜周融合型6例，肺动脉下型4例，膜周流出道型1例；VSD大小（0.80±0.25）cm。所有患儿均无肺动脉高压，除外合并其他器质性心脏疾病患儿。另随机挑选经体检、心电图及超声心动图检查无心脏疾病的健康儿童36例（正常对照组），其中男20例，女16例，年龄1～5岁，平均（3.43±1.59）岁，心率（95.11±8.11）次/min，身高（104.42±11.57）cm，体质量（17.37±3.90）k g，体表面积（0.71±0.11）m2。两组间性别、年龄、心率、身高、体质量及体表面积比较差异均无统计学意义。

二、仪器与方法

1.仪器：使用PhilipsiE 33彩色多普勒超声诊断仪，二维超声检查使用S8-3和S5-1探头，频率3～8MHz和2～4MHz；实时三维超声检查使用X7-2探头，频率2～7MHz。配备QLAB 8.1超声工作站。

2.方法：受检儿童取侧卧位，同步记录胸导联心电图，采集左室短轴（二尖瓣环水平、心尖水平）切面的清晰二维灰阶动态图像；切换至实时三维超声模式，于心尖四腔切面获得理想的左室图像后，按“Full volume”键，启动Acquire功能键，收集连续4个以上稳定的心动周期全容积立体图像。数据资料库以DICOM形式储存在CD-ROM中，导出至Qlab 8.1软件工作站待进一步脱机处理分析。

3.图像处理：启动仪器自带的Qlab 8.1软件中的CMQ插件，选中需分析的动态短轴二维图像，点击ROI按键，基底部选择SAX B键，心尖部选择SAX A按键，适当调整后按“compute”按钮，即可得到左室相应各节段旋转曲线。基底部旋转曲线为大致趋势波谷向下四条不同颜色的抛物线，心尖部旋转曲线为大致趋势波峰向上的抛物线，其中绿色代表整体扭转，获取绿线最大的扭转角度和旋转角度。左室整体扭转角度峰值=左室心尖部扭转角度峰值-左室基底部扭转角度峰值，扭力=整体扭转角度峰值/左室舒张末期长轴长度。

启动Qlab 8.1中3DQAdvance插件，首先确认心尖四腔切面位置显示正确，使垂直和水平线交界点通过左室中心。选择左室容积最大的一帧图像定为舒张末期（心电图位于P波后），左室容积最小的一帧图像定为收缩末期（心电图位于T波处）。于心尖四腔切面和心尖二腔切面分别选定5个心内膜取样点（即二尖瓣环上4个点＋心尖部），点击“sequential analysis”，软件自动追踪描记左室心内膜边界，生成左室几何模型显示整个心动周期左室容量变化，追踪不满意的图像可以手动修改。软件自动测得舒张末期容积（left ventricular end diastolic volume，LVEDV）、每搏输出量（stroke volume，SV）及射血分数（left ventricular ejection fraction，LVEF）等指标；容积测值采用体表面积标准化为容积指数。

三、统计学处理

结果

一、两组超声检查指标比较

VSD组患儿左室舒张末期内径、LVEF、LVEDV指数及SV指数均大于正常对照组，差异均有统计学意义（均P＜0.05），LVEDV和SV均大于正常对照组，但差异均无统计学意义（P=0.308、0.258）。见表1。

二、两组左室扭转运动情况

左室短轴扭转运动的特点：从心尖向心底方向观察，VSD组患儿与正常对照组一致，从左室基底部先逆时针旋转，后主要为顺时针旋转，心尖部则先顺时针旋转，后主要为逆时针旋转。见图1～4。

左室扭转运动参数比较：VSD组左室基底部旋转角度、左室基底部旋转角度峰值、左室扭转角度及扭力均明显大于正常对照组，差异均有统计学意义（均P＜0.01），心尖部旋转角度及心尖部旋转角度峰值与正常对照组比较差异均无统计学意义（P=0.525、0.757）。见表2。

表1 两组超声检查指标比较（±s）

表1 两组超声检查指标比较（±s）

M-LVDD：M型超声测得的左室舒张末期内径；M-LVEF：M型超声测得的左室射血分数；3DQA-LV EDV：实时三维超声测得的左室舒张末期容积；3DQA-LV EDVI：实时三维超声测得的左室舒张末期容积指数；SV：每搏输出量；SVI：每搏输出量指数；3DQA-LVEF：实时三维超声测得的左室射血分数。

组别M-LVDD（cm）M-LVEF（%）3DQA-LVEDV（m l）3DQA-LVEDVI（ml/m2）SV（m l）SVI（m l/m2）3DQA-LVEF（%）VSD组3.66±0.46 69.41±4.93 39.82±19.88 58.72±17.77 23.30±11.78 34.36±0.58 58.56±2.12正常对照组3.39±0.25 65.11±4.15 35.83±12.22 50.20±12.88 20.65±7.49 28.89±7.89 59.14±2.35 P值0.014 0.000 0.308 0.023 0.258 0.015 0.147

图1 对照组基底部左室扭转运动曲线

图2 对照组心尖部左室扭转运动曲线

图3 VSD组基底部左室扭转运动曲线

图4 VSD组心尖部左室扭转运动曲线

表2 两组左室扭转运动参数比较（±s）

表2 两组左室扭转运动参数比较（±s）

BR：基底部旋转角度；PBR：基底部旋转角度峰值；AR：心尖部旋转角度；PAR：心尖部旋转角度峰值；Ptw：左室整体扭转角度峰值；Ptw/L：扭力。

BR（°）PBR（°）AR（°）PAR（°）VSD组6.62±2.63-4.60±2.61 3.22±1.57 2.10±1.62 6.70±2.94 1.27±0.59正常对照组4.85±1.11-2.68±0.99 3.26±1.55 2.05±0.99 4.73±1.33 0.88±0.24 P值0.000 0.000 0.525 0.757 0.001 0.002组别Ptw（°）Ptw/L（°/cm）

三、相关性分析

VSD患儿左室扭转运动参数与LVEDV及LVEDV指数均无明显相关性；VSD患儿左室扭转运动参数与M型超声测得LVEF及实时三维超声心动图测得LVEF均无明显相关性。

讨论

左室扭转运动是指心尖部相对于基底部的旋转运动，在左室收缩期射血及舒张早期充盈中起重要作用［5］。左室扭转运动规律为从心尖向心底方向观察，左室基底部先逆时针旋转，后主要为顺时针旋转，心尖部则先顺时针旋转，后主要为逆时针旋转。本研究中VSD患儿符合上述扭转运动规律。左室内膜或外膜收缩功能的改变、左室重塑及纤维结构的改变等均能在左室扭转运动中得到体现，因此正常或病变的心脏其收缩及舒张功能改变均能通过心脏扭转运动来评价［6-8］。心脏扭转运动能够提供心脏整体及局部的运动参数。

STI技术通过识别二维图像上的心肌回声斑点来追踪心肌的运动轨迹，显示心尖及心底水平旋转角度随心动周期的变化曲线，并计算相关平面旋转角度及左室整体扭转角度。Notomi等［9］对比STI技术与MRI和组织多普勒测量左室扭转运动，结果证实STI与MRI和组织多普勒的检测结果具有良好的相关性（r=0.93、0.94）。

VSD由于存在体循环向肺循环的左向右异常分流，导致肺循环血流量增加，进而导致左心容量负荷过重，不同程度地影响左室功能。本研究发现，VSD组患儿M型超声测得的左室舒张末期内径、实时三维超声心动图测得的LVEDV指数及SV指数均大于正常对照组，差异均有统计学意义（均P＜0.05），这与VSD患儿左向右分流引起的左室容量负荷增加及左心重构相符。金丹等［10］认为左向右分流先天性心脏病所导致的左容量负荷增加对左室扭转运动及心尖部旋转运动有影响，对左室基底部旋转运动影响不明显。而庄燕等［10］研究发现VSD患者左室基底部的旋转运动更易受到血流动力学的影响。Dong等［12］研究亦发现，V SD患者介入术前后左室基底部的旋转运动更易受到左室容量变化的影响，心尖部旋转运动参数变化不明显。本研究发现VSD组左室基底部旋转角度、左室基底部旋转角度峰值、左室扭转角度及扭力均明显大于正常对照组（均P＜0.01），而心尖部旋转角度及心尖部旋转角度峰值与正常对照组比较差异均无统计学意义，这说明VSD左向右分流导致左心容量负荷增加时，主要是左室基底部旋转运动的增强导致左室整体扭转运动的增强，与文献［13-14］报道一致。推测原因可能为心脏扭转运动受到左室基底部心肌旋转运动的影响更大，也可能与左室基底部心外膜心肌力矩增大有关。此外，基底部心肌也可能更易受容量负荷影响。亦有研究［13］认为左室扭转运动是心室对于不同负荷状态做出的适应机制，左室容量负荷增大，基底部心肌代偿性旋转运动增强，这与LVEF增加相符。此外，左室扩大所致左室心内膜与心外膜心肌纤维间跨壁应变梯度增大，亦可能为左室扭转运动增强的原因之一。

本研究中，VSD患儿M型超声测得的LVEF较正常对照组增高，左室整体扭转运动及基底部旋转运动增强，提示左室心肌代偿性收缩活动增强；而实时三维超声心动图测得的LVEF与正常对照组比较差异无统计学意义，应用STI技术测得的左室基底部心肌旋转角度及左室扭转角度峰值在两组间比较差异均有统计学意义（均P＜0.05），说明在评价左室收缩功能时，左室旋转及扭转运动参数可能较传统的LVEF等参数更敏感。本研究进一步分析VSD患儿左室扭转运动参数与实时三维超声心动图测得的LVEDV及LVEDV指数的相关性发现，左室扭转运动参数与LVEDV及LVEDV指数并无相关性。据此认为，容量负荷增加，左室基底部及左室整体扭转运动增强与左室容量并无明显相关性。对于左室扭转运动参数与容量负荷的相关性有待于进一步研究和证实。

综上所述，STI可较为准确地分析并评估VSD患儿左室节段及整体扭转运动。左室扭转运动参数较敏感地反映了左室心肌代偿性运动增强，在以后的研究中需注意心脏负荷状态改变对左室旋转及扭转运动的影响。

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Prelim inary clinical reseach of the left ventricular tw ist and rotation in
children w ith ventricular septal defectby s peckle t racking i maging

WANGMengxuan，ZHANGYuqi，WU Lanping，ZHAOChun，CHENGuozhen Departmentof Pediatric Cardiology，ShanghaiChildren’sMedicalCenter，Shanghai Jiaotong University Schoolof Medicine，Shanghai200127，China

ObjectiveTo evaluate the clinical value of speck le tracking imaging（STI）in evaluating the leftventricular twist and rotation in children with ventricular septal defect（VSD）.M ethods Childrdn with ventricular septal defect（36 cases）as the case group，age and sex matched normal children（36 cases）as the control group，left ventricular ejection fraction were obtained by real-time three-dimensional echocardiography，STI was used to measure the left ventricular twist and rotation parameters of two groups，t he results was compared and analyzed.The correlation between left ventricular twist and rotation parameters and left ventricular and diastolic volume and its index，and ejection fraction were analyzed by Pearson correlation analysis.Results In the VSD group，the leftventricularbasal rotation angle，peak of the leftventricularbasal rotation angle，peak of the left ventricular twist angle and tor sion were significantly greater than th ose in the control group（all P＜0.01），while the apical rotation and peak of the apical rotation angle had no statistical significance compared with the control group（P=0.525，0.757）.T here was no significant correlation between left ventricular twist and rotation parameters，and left ventricular diastolic volume and its index，and ejection fraction.Conclusion STI can be used to analyze the left ventricular segemental and global twist and rotation accurately，and the compensatory of left ventricularmyocardium can be reflected by left ventricular twistand rotation parameterssensitively.

Speckle tracking imaging；Ventricular septaldefect；V entricular function，left；T wist and rotation

R541.1；R540.45

A

2016-07-07）

200127上海市，上海交通大学医学院附属上海儿童医学中心心内科

陈国珍，Email：chenguozhen2001@aliyun.com