斑点追踪成像评估房间隔缺损患儿左心室扭转运动的初步研究

王梦宣 WANG Mengxuan

陈国珍 CHEN Guozhen

张玉奇 ZHANG Yuqi

吴兰平 WU Lanping

赵 春 ZHAO Chun

斑点追踪成像评估房间隔缺损患儿左心室扭转运动的初步研究

王梦宣 WANG Mengxuan

陈国珍 CHEN Guozhen

张玉奇 ZHANG Yuqi

吴兰平 WU Lanping

赵 春 ZHAO Chun

目的 采用斑点追踪成像（STI）评估房间隔缺损（ASD）患儿左心室扭转运动特征，探讨ASD患儿右心室容量负荷与左心室扭转运动的关系，以期指导临床应用。资料与方法 收集2015年10月－2016年1月于上海儿童医学中心行心脏超声检查确诊为ASD患儿58例（病例组），并根据右心室容量分为右心室容量明显增加组（ASD-A组，30例）及右心室容量增加不明显组（ASD-B组，28例）。同时收集年龄、性别匹配的30例正常儿童为对照组。应用STI测量并比较各组左心室扭转运动参数。结果 ASD-A组中6例患儿基底部与心尖部均呈逆时针旋转。与对照组相比，ASD-A组左心室基底部旋转角度、心尖部旋转角度均明显增大，差异有统计学意义（P＜0.01）；左心室扭转角度峰值及扭力大于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05）。与对照组相比，ASD-B组仅心尖部旋转角度显著性增大（P＜0.05），其余左心室扭转运动参数呈增大趋势，但差异均无统计学意义（P＞0.05）。结论 ASD导致右心容量负荷明显增加时对左室基底部旋转运动及心尖部旋转运动具有较大影响。

房间隔缺损；超声心动描记术；斑点追踪成像；心脏容量；异常扭转；心室功能，左；儿童

Address Correspondence to: CHEN Guozhen E-mail: chenguozhen2001@aliyun.com

中国医学影像学杂志

2017年 第25卷 第7期：516-519，524

Chinese Journal of Medical Imaging 2017 Volume 25 (7): 516-519, 524

房间隔缺损（atrial septal defect，ASD）发生时，血液由左心房分流入右心房导致右心容量负荷增加。随着ASD分流量的增加，右心容量负荷逐渐增加，并出现肺动脉流速增快，进而发展至肺动脉高压。此进展过程中左心功能受到相应影响。左心室扭转运动可敏感地反映局部和整体的左心室功能变化，有利于心血管疾病的早期诊断和治疗[1-2]。斑点追踪成像（speckle tracking imaging，STI）可无创、准确评价左心室扭转运动[3-4]。有关ASD左心室扭转运动的研究尤其是右心容量负荷差异儿童ASD的研究较少。本研究拟应用STI评价ASD患儿右心室容量负荷增加时左心室扭转运动的变化及不同程度右心室容量负荷增加与左心室扭转运动的关系，以期为临床应用提供参考。

1 资料与方法

1.1 研究对象 选取2015年10月－2016年1月于上海儿童医学中心行心脏超声检查确诊的单纯ASD（II继发孔型）患儿58例。右心房、右心室明显增大（右心室短径/左心室短径＞1）或肺动脉流速增快（肺动脉前向流速＞1.8 m/s）患儿30例，其中男12例，女18例，纳入ASD右心室容量明显增加组（ASD-A组）；右心房、右心室无明显增大（右心室短径/左心室短径＜1）患儿28例，其中男12例，女16例，纳入ASD右心室容量无显著增加组（ASD-B组）。上述两组患儿均未合并肺动脉高压。ASD的诊断经常规二维及彩色多普勒血流显像证实，排除合并右心室流出道狭窄、肺动脉狭窄及其他器质性心脏疾病。随机纳入经体格检查、心电图及超声心动图检查无心脏疾病患儿30例为对照组，其中男16例，女14例。各组受试者性别、年龄、心率、身高、体重及体表面积比较，差异均无统计学意义（P＞0.05）。见表1。

表1 3组儿童基本资料比较（x±s）

1.2 仪器与方法 使用Philips iE33型超声显像仪（Philips Ultrasound，Bothell，Washington，USA）及实时三维超声X7-2探头（频率2～7 MHz）。二维超声探头S8-3（频率3～8 MHz）和S5-1（频率为2～4 MHz）。超声工作站选用Qlab 8.1工作站。图像采集：在药物镇静或年龄较大患儿配合下，保持侧卧体位。S5-1探头，同步记录胸导联心电图，采集左心室短轴（二尖瓣水平、心尖水平）切面的清晰二维灰阶动态图像；切换至X7-2探头，采集心尖四腔观理想的左心室图像全容积立体图像。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。后处理分析：启动Qlab 8.1软件中的CMQ 插件，选中需待分析图像，点击ROI键，基底部选择SAX B键、心尖部选择SAX A键，屏幕上会自动出现由不同颜色组成的网格线。调整相应心肌节段的网格线，获得左心室相应各节段的旋转曲线。基底部旋转曲线为大致趋势波谷向下4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。其中黄色代表外膜扭转，蓝色代表内膜扭转，咖啡色代表心壁扭转，绿色代表整体扭转，获取绿线最大的扭转角度及旋转角度。左心室的整体旋转角度峰值（Ptw）=左心室心尖部旋转角度峰值（peak apical rotation，PAR）－左心室基底部旋转角度峰值（peak basal rotation，PBR）；扭力= Ptw/左心室舒张末期长轴长度（DL）。

启动Qlab 8.1中3DQ Advance插件。首先确认心尖四腔观处于正确的位置显示，使垂直和水平线交界点通过左心室的中心。由操作者选择左心室容积最大帧图像定为舒张末期（心电图位于P波后），二尖瓣开放前左心室容积最小帧图像定为收缩末期（心电图位于T波处）。在心尖四腔观和心尖二腔观分别选定5个心内膜取样点（即二尖瓣环上4个点+心尖部），点击“sequential analysis”，软件自动生成左心室几何模型显示左心室容量变化。软件自动测得其左心室收缩末期容积（left ventricular end-systolic volume，LVESV）、舒张末期容积（left ventricular end-diastolic volume，LVEDV）、每搏输出量（stroke volume，SV）和射血分数（left ventricular ejection fraction，LVEF）等指标。容积测值均采用体表面积标准化为容积指数。

1.3 统计学方法 采用SPSS 19.0软件。计量资料以x±s表示，两两比较符合正态分布使用独立样本t检验，组间比较方差齐时使用单因素方差分析，不符合正态分布或方差不齐时使用秩和检验，两参数间相关性用Pearson相关分析。P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 左心室扭转运动特征分析 由心尖向心底方向观察，与对照组相同，ASD患儿左心室基底部先逆时针旋转（正值），后主要为顺时针旋转（负值）；心尖部则先顺时针旋转（负值），后主要为逆时针旋转（正值）。ASD-B组所有患儿均符合上述扭转规律，但ASD-A组6例患儿左心室基底部与心尖部呈同向旋转，即基底部整体呈逆向旋转，心尖部亦呈逆向旋转（均为正值）。

2.2 一般超声指标分析 与对照组相比，ASD-A组M超测得的左心室舒张末期内径（M-mode left ventricularend diastolic diameter，M-LVDD）及实时三维超声心动图测得的左心室舒张末期容积（3DQA-LVEDV）、左心室舒张末期容积指数（3DQA-LVEDVI）、每搏输出量（SV）、每搏输出量指数（stroke volume index，SVI）均明显降低，差异有统计学意义（P＜0.01）；而M-LVEF差异无统计学意义（P＞0.05）；3DQA-LVEF低于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05）。ASD-B组SV、SVI及3DQA-LVEF小于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05），M-LVDD、3DQA-LVEDV、3DQA-LVEDVI及M-LVEF与对照组差异均无统计学意义（P＞0.05）。与ASD-B组相比，ASD-A组ASD缺损明显增大，M-LVDD、3DQA-LVEDV、3DQA-LVEDVI、SV、SVI明显减低，差异有统计学意义（P＜0.05），M-LVEF和3DQA-LVEF差异无统计学意义（P＞0.05）。见表2。

表2 3组间儿童一般超声资料比较（x±s）

2.3 左心室扭转运动参数分析 与对照组相比，ASD-A组左心室基底部旋转角度（basal rotation，BR）、心尖部旋转角度（apical rotation，AR）、Ptw及扭力（Ptw/ DL）均增大，差异有统计学意义（P＜0.05）；左心室PBR及心尖部PAR大于对照组，但差异无统计学意义（P＞0.05）。与对照组相比，ASD-B组仅AR增大，差异有统计学意义（P＜0.05），其余左心室扭转运动参数呈大于对照组趋势，但差异均无统计学意义（P＞0.05）。与ASD-B组相比，ASD-A组仅BR增大（P＜0.05），其余左心室扭转运动参数差异均无统计学意义（P＞0.05）。见表3。

表3 3组左心室基底部及心尖部左心室扭转运动参数比较（x±s）

2.4 左心室扭转运动参数与左心室容积的相关性 比较3组BR、AR、PBR 、PAR 、Ptw、Ptw/DL参数与LVEDV的相关性发现，BR、AR、PAR、Ptw、Ptw/DL与LVEDV呈负相关（r=－0.457、－0.403、－0.355、－0.427、－0.540，P＜0.05），与PBR呈正相关（r=0.300，P＜0.05）。

3 讨论

近年来，对心脏左心室功能的研究已从射血分数的评估转向心脏三维空间形变的研究，其中包括左心室的旋转和扭转运动。左心室扭转运动主要取决于心肌收缩及松弛程度、前后负荷、心内膜及心外膜下心肌纤维收缩的平衡及心肌纤维排列方向等[3]。任何影响心肌状态的生理或病理变化均可使左心室扭转运动发生改变。ASD血液由左心房分流入右心房导致右心容量负荷增加。随着ASD分流量的增加，右心容量负荷逐渐增加至出现肺动脉流速增快。随着病情进展直至肺动脉高压发生，此进展过程中左心功能也受到相应影响。本研究中，与ASD-B组及对照组相比，ASD-A组患者M-LVDD及3DQA-LVEDV、3DQA-LVEDVI、SV、SVI均明显减低（P＜0.05）；而ASD-B 组患者SV、SVI、3DQA-LVEF小于对照组（P＜0.05），其余指标差异均无统计学意义（P＞0.05）。以上结果均证实ASD患儿右心室容量逐渐增加的过程中左心室容量逐渐变小。

本研究中，从心尖向心底方向观察，对照组儿童左心室基底部先逆时针旋转（正值），后主要为顺时针旋转（负值）；心尖部则先为顺时针旋转（负值），后主要为逆时针旋转（正值），与既往应用MRI及组织多普勒的左心室扭转运动的研究结论一致[5-6]。 ASD-B组所有患儿均符合上述扭转规律；而ASD-A组有6例患儿（约20%）左心室基底部与心尖部呈同向旋转，即基底部与心尖部均呈逆向旋转，进一步分析发现，该6例患儿3DQA-LVEF值较对照组明显减低，但未达LVEF减低标准，推测原因为右心室容量明显增加，导致其左心室明显受压变小，室间隔与左心室反向运动，进而导致左心室心肌心尖部及基底部同向运动，LVEF较对照组减低，进一步说明左心室扭转运动参数可能在评估左心室心功能方面较LVEF更加敏感。

Dong等[7]的研究发现，ASD患者左心室基底部旋转角度峰值及左心室扭转角度峰值较正常人明显减低，心尖部左心室旋转参数与正常人类似。宋家琳等[8]研究则发现单纯ASD引起的右心室容量负荷增加不影响左心室扭转运动及功能，而ASD继发肺动脉高压时，其左心室基底部后壁、下壁、后室间隔旋转角度峰值明显低于ASD肺动脉高压阴性组及正常组。本研究收集未合并肺动脉高压的单纯ASD患儿，发现右心房、右心室明显增大时可导致左心室明显受压，若右心房、右心室增大不明显则其左心室受压不明显。故将单纯ASD患儿进一步分为ASD-A 组与ASD-B组，结果发现，ASD-A组BR、AR、Ptw及Ptw/DL均明显大于对照组（P＜0.05）。ASD-B组仅AR大于对照组（P＜0.05），其余参数差异无统计学意义（P＞0.05）。ASD-A组仅BR大于ASD-B组（P＜0.05），其余参数差异无统计学意义（P＞0.05）。据此推测，ASD患儿在右心室容量负荷逐渐增加至明显增加再到左心室明显受压的过程中，其左心室扭转运动参数增大，反映了左心室处于代偿状态，左心室扭转运动代偿性增加以维持左心室正常收缩活动；而当ASD左向右分流进一步发展导致肺动脉高压时，其左心室扭转运动参数减低。本研究中，两组ASD患儿M超测得的LVEF与对照组比较，差异无统计学意义（P＞0.05）；3DQA测得的两组ASD患儿LVEF均低于对照组，但均未达LVEF减低标准，而左心室心尖部旋转角度及左心室扭转角度峰值在3组间差异有统计学意义（P＜0.05）。组间参数不同表明在评价左心室收缩功能时，左心室旋转及扭转运动参数可能较传统的LVEF等参数更敏感，与既往研究结果一致[9]。本研究还发现，ASD患儿由于其右心室容量负荷不同程度增加导致左心室不同程度受压及容量 负 荷 减 低 时， BR、AR、PAR、Ptw、Ptw/DL与LVEDV呈负相关（r=－0.457、－0.403、－0.355、－0.427、 －0.540，P＜0.05），PBR与LVEDV呈正相关（r=0.300，P＜0.05）。

2D-STI通过识别二维图像上的心肌回声斑点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，计算相关平面旋转角度及左心室整体扭转角度[10]。但STI技术对图像质量要求较高，且目前在不同的软件所测结果之间缺乏统一的标准[11]。本研究亦证实，STI技术对左心室短轴二维图像质量要求较高，故左心室短轴图像应尽量打圆；且与MRI相比，其时间分辨率和评估心内膜及心外膜旋转差异的对比度分辨率相对较差，不能对左心室扭转角度根据心脏大小进行标化等[12]。左心室扭转运动是三维空间的运动，故有待三维STI相关研究进一步证实。

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（本文编辑 闻 浩）

Left Ventricular Twist in Patients with Atrial Septal Defect by Speckle Tracking Imaging

Purpose To evaluate features of the left ventricular twist in patients with atrial septal defect (ASD) using speckle tracking imaging (STI) in order to guide clinical application. Materials and Methods Fifty-eight patients with ASD confirmed by ardiac ultrasound in Shanghai Children's Medical Center from October 2015 to January 2016 were enrolled in this study as case group, which were further divided into group ASD-A with 30 cases and group ASD-B with 28 cases according to the volume of right ventricular. The volume of right ventricular was significantly increased in the group ASD-A, but the volume of right ventricular was not significantly increased in the group ASD-B. At the same time, 30 normal children with matched age and sex were chosen as control group. The parameters of left ventricular twist motion in each group were measured and compared by using STI. Results In group ASD-A, The basal and apical part of 6 children rotated counterclockwise. Compared with those in the control group , the basal rotation angle and apical rotation angle of left ventricular in group ASD-A were significantly higher (P＜0.01), and the peak twist and torison of left ventricular in group ASD-A were also higher (P＜0.05). Compared with those in the control group, only the apical rotation angle in group ASD-B was higher (P＜0.05), but the rest parameters of the left ventricular twist motion in group ASD-B were not statistically significantly higher (P＞0.05). Conclusion The significant increase in the volume of right heart load in ASD impacts on the basal and apical rotation of left ventricular.

Heart septal defects, Atrial; Echocardiography; Spot tracking imaging; Cardiac volume; Torsion abnormality; Ventricular function, left; Child

10.3969/j.issn.1005-5185.2017.07.010

上海交通大学医学院附属上海儿童医学中心心内科 上海 200127

陈国珍

Department of Pediatric Cardiology, Shanghai Children's Medical Center, Shanghai Jiaotong University School of Medicine, Shanghai 200127, China

2016-12-26

2017-03-24

R445.1；R540.4