超聲心動圖Z值在兒童心臟疾病診療中的應用進展

龔 婷（綜述）計曉娟（審校）

超聲心動圖因其無創(chuàng)、無輻射、簡便、可重復等優(yōu)點，已成為評價活體心臟結構和功能的首選影像學檢查方法。傳統(tǒng)超聲心動圖心臟實測值常以年齡段分組，采用形式評估心臟發(fā)育，其工作量較大、查對困難。目前超聲心動圖檢查常借鑒國外參考值標準或沿用國內傳統(tǒng)數(shù)據(jù)評估兒童心臟發(fā)育情況。然而，隨著物質生活的改善，兒童生長發(fā)育受民族、地域、年齡、身高、體質量等多因素影響，我國兒童心臟超聲心動圖標準需完善［1-5］，其正常參考值亟待更新。引入Z值進行小兒超聲心動圖標準化測量可緩解這一難題。目前，國內外有關兒童Z值的研究方興未艾［2-6］，建立基于規(guī)范化檢查和標準化測量的兒童超聲心動圖正常參考值已迫在眉睫。本文就超聲心動圖Z值在兒童心臟疾病診療中的應用進展進行綜述。

一、超聲心動圖Z值概述

Z值也稱Z評分、Z分布，又稱為標準差離差法，是指受檢者的某項生長指標實測值和參照總體人群該指標平均值的差值與該指標總體標準差的比值。Z值計算公式為：Z=（X-μ）/σ，其中X表示原始值，μ表示正常人群的總體均數(shù)，σ表示正常人群的總體標準差。由于獲取總體人群平均值較為困難，研究時常選取健康大樣本數(shù)據(jù)庫代替。Z值可應用于兒童、成人，甚至胎兒，以評估受檢者體格發(fā)育水平，反映實測值偏離總體均值的幅度大小，為標準差的倍數(shù)，無計量單位。當Z值=2時，表示實測值為正常均值的2個標準差；Z值=0時，說明實測值與總體平均值相等；當Z值＜-2或＞2時，表明個體變量已經超出了可信區(qū)間95%的范圍，可評價實測值為異常［6］。

2010年美國超聲心動圖協(xié)會提出對兒童超聲心動圖測量結果進行個體化定量分析，將身高、體質量、體表面積等各項生長指標進行校正對比后，推薦首選經體表面積標準化轉換的Z值［7］。采用統(tǒng)計學方法計算Z值，可快速評估超聲心動圖實測值在同等級體型健康兒童中的分布情況，以判斷實測值是否異常及其異常程度，客觀地反映兒童心臟結構和功能變化，提高判斷心臟大小參數(shù)的敏感性和特異性，增強定量評估心臟大小和功能的可比性。

二、Z值在兒童心臟疾病診療中的應用

（一）Z值在先天性心臟?。╟ongenital heart disease，CHD）診療中的應用

Z值可評估CHD術前及術后患兒心臟結構及功能變化，輔助制定手術方案，隨訪術后情況。

1.制定CHD治療策略：①法洛四聯(lián)癥是兒童最常見的紫紺型CHD，跨環(huán)補片術后肺動脈瓣功能的損害直接影響其術后療效。當肺動脈總干Z值＞-3.83，肺動脈瓣環(huán)Z值＞-1.83時，90%的患兒可避免行跨環(huán)補片［8］。Kwak等［9］報道行手術矯正的法洛四聯(lián)癥患兒肺動脈瓣環(huán)Z值由-（2.35±0.49）增長至-（0.55±0.54），且相應的肺動脈瓣反流量減少，說明肺動脈瓣環(huán)Z值變化與肺動脈瓣反流量呈負相關。②肺動脈閉鎖并室間隔完整（pulmonary atresia with intact ventricular septum，PA/IVS）的患兒行單心室姑息術存活率較低，易發(fā)生心律失常、心力衰竭［10］。Awori等［11］發(fā)現(xiàn)當三尖瓣環(huán)Z值＜-2.8時，實現(xiàn)雙心室修復的幾率減低；當三尖瓣環(huán)Z值＞-1.7時，83.3%的患兒可實現(xiàn)解剖矯治，恢復雙室循環(huán)。③Kleinman等［12］對33例未施行手術的左室擴張伴限制性室間隔缺損的患兒隨訪2年，結果發(fā)現(xiàn)在無心力衰竭、肺動脈高壓等不良結局下，26例左室舒張末內徑Z值＞2下降到Z值＜2，可避免心臟手術或導管介入的干預，提示Z值可用于隨訪限制性室間隔缺損患兒心臟變化情況，以及指導是否需行手術治療。對心臟Z值進行評估，有助于更好地優(yōu)化治療方案，觀察病情變化，選擇合適策略。

2.評估瓣膜發(fā)育情況：Yucel等［13］研究發(fā)現(xiàn)嚴重肺動脈瓣狹窄患者三尖瓣Z值＜-1.93時，預測球囊瓣膜成形術后需要增加肺動脈血流量的敏感性、特異性分別為63.2%、84.8%，雖可一定程度上改善嚴重肺動脈瓣狹窄低心排血量的體征和癥狀，但也預示著術后需要額外增加分流方式以增加肺血流量。當Ebstein畸形患兒的三尖瓣環(huán)Z值＞4時，提示三尖瓣環(huán)過度擴張，除進行三尖瓣環(huán)修補術外，可考慮采用雙向腔肺分流術，改善右室功能障礙［14］。瓣環(huán)Z值的大小反映了心臟發(fā)育情況，對手術方式的選擇起著重要作用。

3.隨訪術后情況：完全型大動脈轉位術后新主動脈瓣反流，可導致主動脈進行性擴張，繼而引起再手術的可能。對于影響完全型大動脈轉位患兒術后新主動脈瓣反流的危險因素包括年齡、是否合并室間隔缺損、術前肺動脈內徑Z值，以及術后新主動脈瓣環(huán)Z值大小［15］。對心臟外科術后需長期隨訪的患兒，也可采用Z值定量評價心臟發(fā)育，密切監(jiān)測患兒術后情況。

（二）Z值在后天獲得性心臟?。╝cquired heart disease，AHD）診療中的應用

1.川崎?。簽橐环N全身血管炎性疾病，易累及冠狀動脈，導致冠狀動脈擴張（coronary artery dilatation，CAD）、冠狀動脈瘤（coronary artery aneurysms，CAA）等。超聲心動圖是發(fā)現(xiàn)川崎病合并冠狀動脈損傷的主要方法。目前判斷CAD的標準尚未統(tǒng)一。有學者［16］認為CAD的診斷標準為：5歲以下兒童冠狀動脈內徑＞0.3 cm，5歲以上兒童＞0.4 cm。但de Zorzi等［17］發(fā)現(xiàn)采用上述標準時，會漏診27%的川崎病病例。①Z值應用于冠狀動脈分級。目前國際上Z值對冠狀動脈的分級標準不盡相同。2004年美國心臟病協(xié)會（American Heart Association，AHA）提出冠狀動脈內徑經體表面積校正后，超過正常均值的2.5個標準差，即Z值＞2.5則可診斷CAD［18］。Tremoulet等［19］提出2.5≤Z值＜4可診斷為CAD，Z值≥4診斷為CAA形成，但未進一步對CAA進行分級判斷。Manlhiot等［20］應用Z值對CAA進行分級：2.5≤Z值＜5為小型CAA，5≤Z值＜10為大型CAA，Z值≥10為巨大CAA。2017年AHA建議參考CAA內徑進一步細化冠狀動脈分級：Z值＜2為無CAD，2≤Z值＜2.5為CAD，2.5≤Z值＜5為小型CAA，CAA內徑＜0.8 cm且5≤Z值＜10為中型CAA，CAA內徑≥0.8 cm且Z值≥10為大或巨大CAA［21］。②Z值協(xié)助指導臨床治療，評估預后。Miura等［22］沿用Z值的CAA分級，發(fā)現(xiàn)大型CAA、男性和免疫球蛋白無反應患者是發(fā)生冠狀動脈不良事件的高危因素。AHA提出結合Z值評估冠狀動脈病變或免疫球蛋白無反應的高?；颊?，可在初始治療的基礎上輔助激素、英夫利昔單抗等藥物聯(lián)合治療［23］，以改善預后。應用Z值能客觀地評價川崎病患者冠狀動脈損害的嚴重程度，對臨床治療及預后評估也有指導意義。

2.急性風濕熱：是一種以滑膜炎、瓣膜炎、心肌炎和心包炎為特征的全身炎癥性疾病。文獻［24］報道急性風濕熱患兒二尖瓣或主動脈瓣瓣膜反流程度達中至重度時，其左室舒張末期內徑增大，Z值可達3.6±1.8，而左室短軸縮短分數(shù)降低，Z值可降低至-（0.8±1.4），提示急性風濕熱患兒心臟收縮功能障礙常與瓣膜反流密切相關。采用超聲心動圖Z值定量評價急性風濕熱患兒心室大小、形態(tài)及功能，有助于評估心臟受損情況，隨訪心臟血流動力學及功能變化，實現(xiàn)早期干預，減少不良事件發(fā)生。

（三）Z值在心肌病診療中的應用

兒童致死性心肌病中，擴張型心肌?。╠ilated cardiomyopathy，DCM）猝死率約5%，肥厚型心肌?。╤ypertrophic cardiomyopathy，HCM）猝死率約6%，限制型心肌病（restrictive cardiomyopathy，RCM）猝死率約12%［25］。Z值有助于對兒童心肌病進行風險評估，指導臨床治療，輔助判斷預后。

1.DCM：左室舒張末期Z值可作為DCM左心功能恢復的預測因子。Pahl等［26］研究發(fā)現(xiàn)，符合：①左室收縮末期內徑Z值＞2.6；②診斷年齡＜14.3歲；③左室后壁厚度與舒張末期內徑比值＜0.14，以上3個特征的高危患兒可考慮植入心臟復律除顫器以提高其存活率。Everitt等［27］認為診斷年齡每提前1歲、左室舒張末期內徑Z值每下降1個標準差，患兒在確診后2年內恢復正常左室大小和功能的可能性分別為1.1倍和1.3倍。

2.HCM：室間隔和左室后壁厚度、左室縮短分數(shù)Z值是影響HCM患兒遠期預后、死亡或心臟移植的獨立高危因素。El-Saiedi等［28］發(fā)現(xiàn)室間隔厚度Z值＞6是預測猝死的獨立危險因素。

3.RCM：其發(fā)病率雖較低，但致死率高，需引起臨床廣泛重視。Webber等［29］研究認為RCM合并心力衰竭時，左室縮短分數(shù)Z值每下降1個標準差，患兒遠期生存率降低的風險增加1.12倍。

三、Z值聯(lián)合超聲新技術的應用

隨著組織多普勒、二維斑點追蹤成像、三維超聲心動圖等新技術的發(fā)展，Z值聯(lián)合超聲新技術可提高其診斷及評估心臟功能的準確性。

1.Z值聯(lián)合組織多普勒：組織多普勒采用多普勒頻移原理反映心肌運動，其應用相對不受左室容量、負荷等因素影響，常用于評價左室功能。Dallaire等［30］招募233例1～18歲健康兒童和青少年進行前瞻性研究，結果發(fā)現(xiàn)應用組織多普勒將測量的二尖瓣瓣環(huán)速度轉為Z值能夠更好地評估其左室功能。

2.Z值聯(lián)合二維斑點追蹤成像：二維斑點追蹤成像有助于早期判斷腫瘤患者化療后導致的心肌損傷。Tran等［31］研究結果發(fā)現(xiàn)90例腫瘤化療后患兒中有50%患兒檢測到縱向應變值異常（Z值＜-2），僅17%患兒可發(fā)現(xiàn)左室射血分數(shù)異常，認為評估心肌應變較左室射血分數(shù)更有可能早期檢測心肌局部和整體收縮功能障礙，提示Z值聯(lián)合二維斑點追蹤成像評價心肌功能異常較常規(guī)超聲更敏感。

3.Z值聯(lián)合三維超聲心動圖：左房大小不僅可衡量左室舒張功能，還是心力衰竭和心房顫動的重要預后指標。Ghelani等［32］應用三維超聲心動圖，在-2＜Z值＜2的正常值區(qū)間建立了左房容積與體表面積相關的回歸方程，可以計算左房正常容積的最大值和最小值，并首次公布了正常兒童左房三維應變值的數(shù)據(jù)，極大地提高了三維超聲心動圖在心臟疾病中的實用性。

四、Z值的影響因素

1.參考值選取的樣本量：使用大樣本健康兒童數(shù)據(jù)庫以代替正常人群總體，來彌補樣本量較少、代表性較小的缺點。Lopez等［5］研究納入了3566例為國外報道的最大樣本量，現(xiàn)國內最大樣本量以深圳市兒童醫(yī)院為代表。由于我國各地區(qū)經濟水平發(fā)展的不均衡，兒童營養(yǎng)狀況相對差異較大，其心臟生長發(fā)育的情況也不盡相同，區(qū)域性研究是否可代表全國一致水平還有待考證。

2.體表面積計算方法及統(tǒng)計學分析的選擇：Cantinotti等［3］研究了7種不同的體表面積計算公式，發(fā)現(xiàn)測量結果偏高或偏低，擇優(yōu)后推薦采用Haycock公式為體表面積的最佳計算方法。此外，統(tǒng)計學分析還需判斷超聲心動圖實測值與身高、體質量、體表面積等生長指標是否服從正態(tài)分布或漸進正態(tài)分布，篩選相關系數(shù)最高的指標作為自變量，建立超聲心動圖實測值與自變量間的回歸模型，獲得可信度較高的Z值。有學者［5］建議對于較小兒童，尤其是新生兒，Z值由體質量標準化轉換更為合適。有學者［33］采用此方法建立了新生兒超聲心動圖正常參考值范圍。筆者認為，體表面積是否為最佳的標準化參數(shù)還有待探討，結合兒童各項生長指標參數(shù)進行綜合分析，是較為科學和合理的方法。

五、不足與展望

在我國推行分級診療及檢查報告互認的新型醫(yī)改模式下，亟需規(guī)范兒童超聲心動圖行業(yè)標準和建立標準化測量方法，進一步擴大樣本量，將北京、上海、深圳等地現(xiàn)有數(shù)據(jù)相結合，建立具有全國代表性、公認的兒童多中心、大樣本超聲心動圖正常參考值數(shù)據(jù)庫，以更好地為臨床診療工作提供可靠依據(jù)。由于計算方法差異、測量人群的種族差異、選取年齡段范圍不同、測量參數(shù)不一等問題，國外建立的Z值是否適用于我國兒童還有待進一步研究。Z值的獲取應建立大樣本數(shù)據(jù)庫，注意自變量的計算方法和統(tǒng)計學分析過程，避免因方法學差異導致Z值結果存在偏差。目前，國內兒童研究常以左心功能、冠狀動脈為主，常規(guī)以M型、二維超聲心動圖進行測量，Z值聯(lián)合超聲新技術評估兒童心臟的相關研究較少，此外，右心功能研究的新指標，如面積變化分數(shù)、三尖瓣環(huán)收縮期位移、Tei指數(shù)等臨床應用較少，這些均將是我們進一步探討與研究的方向。