超聲評(píng)價(jià)胎兒心臟功能的研究進(jìn)展

吳　晶(綜述)，張志坤，吳鐘瑜(審校)

(天津市中心婦產(chǎn)科醫(yī)院超聲科，天津 300052)

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超聲評(píng)價(jià)胎兒心臟功能的研究進(jìn)展

吳晶※(綜述)，張志坤，吳鐘瑜(審校)

(天津市中心婦產(chǎn)科醫(yī)院超聲科，天津 300052)

摘要：在許多胎兒疾病(包括胎兒宮內(nèi)生長(zhǎng)受限、先天性心臟病、雙胎輸血綜合征、特發(fā)性水腫及胎兒心律失常等)病情嚴(yán)重程度的評(píng)價(jià)中，胎兒心功能異常作為一個(gè)重要標(biāo)志已在臨床得到證明。超聲評(píng)價(jià)胎兒心臟功能一般是以針對(duì)患者進(jìn)行管理和評(píng)價(jià)的模式，使其為先天性心臟病提供相對(duì)完整、準(zhǔn)確的診斷依據(jù)，從而進(jìn)行患者咨詢，或?qū)μ盒呐K進(jìn)行介入治療。該文就超聲評(píng)價(jià)胎兒心臟功能的研究進(jìn)展予以綜述。

關(guān)鍵詞：M型超聲；四維時(shí)空關(guān)聯(lián)成像；每搏輸出量；心排血量；胎兒心臟檢查

在胎兒宮內(nèi)生長(zhǎng)受限、先天性心臟病、雙胎輸血綜合征、特發(fā)性水腫及胎兒心律失常等疾病研究中，胎兒心臟功能異常成為重要指標(biāo)之一。許多參數(shù)都被設(shè)計(jì)來(lái)評(píng)價(jià)胎兒心臟功能，其中大多數(shù)是從成人或小兒心臟病學(xué)借用過(guò)來(lái)的，如每搏輸出量、心排血量、射血分?jǐn)?shù)、短軸縮短率及心肌做功指數(shù)。超聲醫(yī)師可以通過(guò)各種方式得到這些參數(shù)，通過(guò)三維、四維超聲檢查獲得心室容積計(jì)算每搏輸出量、心排血量和射血分?jǐn)?shù)；通過(guò)M型超聲評(píng)估測(cè)量短軸縮短率或房室瓣環(huán)位移；利用多普勒成像評(píng)價(jià)心肌性能和心前靜脈指數(shù)(如在靜脈導(dǎo)管和許多其他目標(biāo)靜脈中的血流)?，F(xiàn)就M型超聲和四維時(shí)空關(guān)聯(lián)成像(4D spatio-temporal image correlation，4D-STIC)在胎兒心臟檢查中的作用、可測(cè)量的參數(shù)及其在臨床實(shí)踐中的應(yīng)用進(jìn)行綜述。

1M型超聲

M型超聲是指應(yīng)用于評(píng)價(jià)包括瓣膜、游離壁和間隔等心臟結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的超聲檢查。波束是由一個(gè)單一的晶體在發(fā)送器和接收器之間快速交替產(chǎn)生，更替頻率在1000 Hz以上。高時(shí)間分辨率可以識(shí)別心臟節(jié)律細(xì)微的異常和對(duì)心臟事件的相對(duì)定時(shí)測(cè)定。M型超聲也被用于評(píng)價(jià)心臟尺寸,如房室壁厚度或房室大小。目前，M型超聲通常是結(jié)合二維超聲定位波速。

1.1M型超聲評(píng)價(jià)心律失常胎兒M型超聲最常見(jiàn)的應(yīng)用之一是對(duì)胎兒心律失常的評(píng)價(jià)，這是通過(guò)將光束同時(shí)通過(guò)心房和心室壁獲得的[1]。M型超聲取樣線放置應(yīng)通過(guò)右心室前壁、主動(dòng)脈瓣和左心房后壁，如果胎兒目前的位置不允許，可以將取樣線放置在右心房壁和左心室后壁[2]。在胎兒期中，最常見(jiàn)的心律失常是陣發(fā)性室上性心動(dòng)過(guò)速和心房撲動(dòng)，發(fā)生室上性心動(dòng)過(guò)速時(shí)，心率明顯增加，但是心房和心室率之比為1∶1；發(fā)生心房撲動(dòng)時(shí)，心房率可達(dá)到300～450次/min，而心室率可能有很大的不同；一些心房搏動(dòng)被阻斷而一些沒(méi)有，所以心房和心室率之比可能是2∶1或4∶1，這可能會(huì)隨時(shí)間而變化[3]。在發(fā)生胎兒心臟傳導(dǎo)阻滯時(shí)，心房和心室的搏動(dòng)相互獨(dú)立，在M型超聲中這種分離是顯而易見(jiàn)的。

1.2短軸縮短率在懷疑胎兒心臟功能紊亂的情況下，M型超聲可通過(guò)舒張末期心室直徑和收縮末期心室直徑獲得短軸縮短率[短軸縮短率=(舒張末期心室直徑-收縮末期心室直徑)/舒張末期心室直徑]。這時(shí)取樣線垂直于室間隔沿著四腔心短軸的位置放置。短軸縮短率長(zhǎng)期以來(lái)被認(rèn)為是評(píng)價(jià)心室功能的替代指標(biāo)。

1.3心臟長(zhǎng)軸診斷用M型超聲測(cè)量瓣環(huán)位移應(yīng)測(cè)量長(zhǎng)軸而不是短軸[2]。這種方法最適合右心室檢查，這是由于右心室的肌肉纖維多為縱向的性質(zhì)，而左心室的肌肉纖維主要為圓周方向[2，4]。

1.4三尖瓣環(huán)位移三尖瓣環(huán)位移是指從舒張末期至收縮末期測(cè)量三尖瓣環(huán)與右心室游離壁交界處的最大距離。在成人的測(cè)量中，右心室功能被證明有預(yù)后意義，而左心室功能卻沒(méi)有。在胎兒期，M型超聲可用于測(cè)量二尖瓣和三尖瓣環(huán)的位移，這些都是隨著胎齡的增加而更容易表現(xiàn)出來(lái)的[5]?，F(xiàn)代的超聲儀器基本上都可以使用M型超聲技術(shù)檢測(cè)胎兒心臟瓣環(huán)位移，然而這些尚未被驗(yàn)證，也沒(méi)有與其他胎兒心臟功能檢查的方法相比較。M型超聲在胎兒期檢查中的應(yīng)用缺點(diǎn)在于讓胎兒在表現(xiàn)心臟問(wèn)題時(shí)處于一個(gè)適合掃描測(cè)量的位置，并在這個(gè)位置保持足夠長(zhǎng)的時(shí)間。

23D/4D-STIC

STIC和其在胎兒超聲心動(dòng)圖中的地位已有文獻(xiàn)報(bào)道[6]。簡(jiǎn)單地說(shuō)，STIC是一種基于5個(gè)橫向平面的掃描胎兒心臟的方法。儲(chǔ)存掃描或采集含有一個(gè)完整心動(dòng)周期的容積數(shù)據(jù)重建，大約由1500張圖像組成[7]。操作者可以通過(guò)利用后處理工具保存空間和時(shí)間的數(shù)據(jù)集。從這個(gè)保存的容積內(nèi)，操作者可以在心動(dòng)周期的任何階段獲得感興趣的目標(biāo)區(qū)域。

2.1STIC-M型超聲STIC-M型超聲最近作為后處理工具被添加在具有STIC功能的機(jī)器上。這個(gè)工具可以幫助M型超聲的測(cè)量，包括短軸縮短率和瓣環(huán)位移，克服由于胎兒的位置帶來(lái)的困難。STIC-M型超聲允許通過(guò)修改圖像定位來(lái)調(diào)整波模式，操作者可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)來(lái)優(yōu)化圖像從而獲得所需的平面。該方法最近被應(yīng)用于心臟的生物測(cè)量[8]。STIC-M型超聲也被應(yīng)用于測(cè)量正常胎兒和發(fā)生胎兒水腫時(shí)的短軸縮短率[9]。測(cè)量環(huán)位移時(shí)，一般會(huì)旋轉(zhuǎn)和調(diào)整容積使其顯示在心尖四腔心面，M型超聲應(yīng)用于三尖瓣環(huán)，測(cè)量所產(chǎn)生的波的振幅；而STIC調(diào)整圖像的角度則有助于指導(dǎo)M型超聲取樣線的放置，這是一個(gè)很有前途的應(yīng)用，但還尚未在大型研究中得到驗(yàn)證。

2.2胎兒心臟的容量分析超聲醫(yī)師首先通過(guò)從上到下移動(dòng)，從保存的STIC容積中可以獲得舒張末期和收縮末期的四腔心面，然后通過(guò)對(duì)瓣膜的動(dòng)作識(shí)別，再通過(guò)手動(dòng)或半自動(dòng)的方法來(lái)進(jìn)行心室容積的測(cè)量。如上所述，許多心臟功能的測(cè)量是基于心室容積的測(cè)量。三維/四維超聲是最常用于胎兒心臟功能評(píng)估和從獲得的心室容積推測(cè)胎兒每搏輸出量(流速時(shí)間積分×瓣口面積，一個(gè)收縮期的心臟排血量)、射血分?jǐn)?shù)(每搏輸出量/舒張末期容積)及心排血量(每搏輸出量×心率)的檢查手段[10-14]。心室容積可用于評(píng)估有心室大小困擾的疑似冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟病樣疾病的嚴(yán)重程度，如心臟肥大和心肌病、主動(dòng)脈瓣狹窄和演變的左心發(fā)育不良綜合征或Ebstein畸形。專業(yè)的計(jì)算程序通過(guò)測(cè)量STIC容積來(lái)計(jì)算心室容積[10-12，15-16]。這種技術(shù)還可以擴(kuò)展到獲得心室重量[17]。模擬器官計(jì)算機(jī)輔助分析措施通過(guò)繞一個(gè)固定的中心軸線重建平面來(lái)測(cè)量限定區(qū)域的體積，操作者可以決定繞軸數(shù)量來(lái)提高測(cè)量的分辨率，啟動(dòng)應(yīng)用程序，確定感興趣器官的體積，使模擬器官計(jì)算機(jī)輔助分析與反轉(zhuǎn)模式相結(jié)合；在研究中，反轉(zhuǎn)模式是一種區(qū)分容積中流體填充區(qū)域(黑色)與組織區(qū)域(灰色)并反轉(zhuǎn)它們表現(xiàn)特征的工具，結(jié)合模擬器官計(jì)算機(jī)輔助分析與反轉(zhuǎn)模式，心室內(nèi)區(qū)域的測(cè)量會(huì)更加準(zhǔn)確[11,17]。方法和命令的各種組合在可行性和可重復(fù)性上進(jìn)行了比較[16]。心室容量的另一種測(cè)量方法是在STIC容積的基礎(chǔ)上進(jìn)行手動(dòng)分割[13]。對(duì)保存的STIC容積從上至下使用多維平面重建，連續(xù)切成厚度為1 mm薄片，使用手動(dòng)描畫(huà)軌跡的方法以及應(yīng)用Simpson法對(duì)心室進(jìn)行測(cè)量。4D-STIC的不足之處是它依賴于后處理技術(shù)而不能從目前的一般超聲機(jī)器上得到。就操作者而言，也需要一個(gè)較長(zhǎng)的學(xué)習(xí)過(guò)程，關(guān)于獲取和顯示數(shù)據(jù)的最佳方法目前還沒(méi)有達(dá)成一致。然而，這是一個(gè)試圖在時(shí)間和空間上最準(zhǔn)確地表現(xiàn)胎兒心臟真實(shí)尺寸的有前途的技術(shù)，可計(jì)算而不是估計(jì)每搏輸出量和心排血量。

3觀點(diǎn)與爭(zhēng)議

產(chǎn)前超聲篩查和診斷胎兒心臟結(jié)構(gòu)畸形已成為目前研究的熱點(diǎn)，早期正確的診斷先天性心臟病是超聲醫(yī)師的重任。常規(guī)二維超聲掃查胎兒心臟對(duì)操作者的專業(yè)經(jīng)驗(yàn)依賴性大，且易受胎動(dòng)影響，掃查用時(shí)較長(zhǎng)。STIC技術(shù)在短時(shí)間內(nèi)可以完成對(duì)整個(gè)胎兒心臟的掃描，以動(dòng)態(tài)三維的方式顯示胎兒心動(dòng)周期的各個(gè)切面，并可重建房室間隔、大血管的立體形態(tài)，有利于胎兒心臟大血管畸形和復(fù)雜心臟畸形的診斷[18]。Vinals等[19]認(rèn)為，具有豐富四維超聲經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)師應(yīng)用STIC技術(shù)才有效果，故不作為胎兒心臟篩查的常規(guī)手段。Tonni等[18]研究認(rèn)為，目前將STIC技術(shù)納入中晚孕胎兒心臟篩查仍不成熟。而Uittenbogaard等[13]研究認(rèn)為，將STIC技術(shù)納入常規(guī)胎兒超聲心動(dòng)圖檢查是可行的，且對(duì)于不具有豐富的 4D-STIC 技術(shù)者也可獲取高質(zhì)量的STIC心臟容積數(shù)據(jù)。Wanitpongpan等[20]研究認(rèn)為，只要經(jīng)過(guò)短期培訓(xùn)無(wú)需更多的二維超聲檢查經(jīng)驗(yàn)即可確認(rèn)心臟流出道的畸形。Espinoza等[21]研究了7個(gè)中心應(yīng)用四維胎兒超聲心動(dòng)圖技術(shù)，發(fā)現(xiàn)四維體積數(shù)據(jù)集可以遠(yuǎn)程采集，且在不同研究中心準(zhǔn)確地解讀，在有技術(shù)專長(zhǎng)的研究中心也是準(zhǔn)確和可靠的方法。趙艷春等[22]認(rèn)為，無(wú)論二維超聲產(chǎn)前篩查經(jīng)驗(yàn)是否豐富，即使無(wú)STIC操作經(jīng)驗(yàn)醫(yī)師，只要通過(guò)短期的培訓(xùn)，亦可獲得滿意的離線診斷分析結(jié)果，因?yàn)镾TIC技術(shù)易于被超聲醫(yī)師掌握；但若同時(shí)具有豐富的二維超聲檢查和STIC離線分析經(jīng)驗(yàn)，其診斷效能將顯著提高。林小影等[23]研究認(rèn)為，STIC技術(shù)掃描胎兒心臟四腔心切面加胸部正中矢狀切面為基礎(chǔ)的容積數(shù)據(jù)可獲得完整的心臟切面，能對(duì)胎兒心血管畸形二維超聲心動(dòng)圖診斷進(jìn)行補(bǔ)充。Wang等[24]研究認(rèn)為，4D-STIC被應(yīng)用于孕中晚期胎兒心臟尺寸的測(cè)量是可行、準(zhǔn)確的，同時(shí)與二維超聲心動(dòng)圖保持良好的一致性，不同的觀察者均可實(shí)施該項(xiàng)技術(shù)，且之間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

4小結(jié)

M型超聲和4D-STIC作為評(píng)價(jià)胎兒心臟功能的兩種技術(shù)，是超聲技術(shù)發(fā)展過(guò)程中的兩個(gè)極端。前者存在已久、相對(duì)技術(shù)含量低、方便快捷，已被廣泛應(yīng)用，已建立了一些參數(shù)的參考范圍，但僅能提供功能的替代測(cè)量；而后者是比較專業(yè)的、耗時(shí)的和尖端前沿的超聲技術(shù)，理論上能提供更精確的測(cè)量結(jié)果。隨著技術(shù)的進(jìn)步，闡明每一種胎兒心臟功能的評(píng)估方法是非常重要的。但將4D-STIC技術(shù)納入常規(guī)的產(chǎn)前二維超聲心臟篩查尚有爭(zhēng)議，還需要進(jìn)一步探討。

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Research Progress of Ultrasound in the Evaluation of Fetal Cardiac FunctionWUJing，ZHANGZhi-kun，WUZhong-yu.(DepartmentofUltrasonography，TianjinCentralHospitalofGynecology&Obstetrics，Tianjin300052，China)

Abstract：Fetal cardiac function has been shown to be a marker of disease severity in many conditions，including intrauterine growth restriction，congenital heart defects or disease(CHD)，twin-to-twin transfusion syndrome，idiopathic hydrops，fetal arrhythmias，and others.It is often targeted for evaluation of patient management，for providing complete and accurate diagnosis in CHD，for patient counseling，or in referring for fetal cardiac interventions.Here is to make a review of the research progress in ultrasonography for cardiac function assessment.

Key words：M-mode; 4D spatio-temporal image correlation; Stroke volume; Cardiac output; Fetal cardiac examination

收稿日期：2014-12-22修回日期：2015-04-27編輯：鄭雪

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.20.039

中圖分類號(hào)：R714.54

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1006-2084(2015)20-3751-03