不同儀器及軟件定量分析正常兒童心肌應(yīng)變差異

程春玥，楊春江，唐 毅，鄧 丹，陳鏡宇，孫 妮，朱麗容，樊 莉

(重慶醫(yī)科大學(xué)附屬兒童醫(yī)院超聲科 兒童發(fā)育疾病研究教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 國家兒童健康與疾病臨床研究中心 兒童發(fā)育重大疾病國家國際科技合作基地 兒科學(xué)重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400014)

斑點(diǎn)追蹤成像(speckle tracking echocardiography, STE)能無創(chuàng)地對(duì)心肌運(yùn)動(dòng)進(jìn)行逐幀動(dòng)態(tài)跟蹤，可早期定量評(píng)估亞臨床心功能變化，常用于臨床監(jiān)測(cè)缺血性心臟病、心肌病變、心臟瓣膜病、心臟移植及先天性心臟病矯治手術(shù)前后的心肌運(yùn)動(dòng)異常等[1-2]，其臨床價(jià)值已獲肯定，但測(cè)量存在偏倚、應(yīng)變數(shù)據(jù)測(cè)量重復(fù)性較差等嚴(yán)重限制了其臨床應(yīng)用。本研究比較目前應(yīng)用較多的GE Vivid E9及 Philips Epiq 5超聲及配套軟件定量(GE EchoPac v203及Philips QLab v10.8)評(píng)估正常兒童左心室整體縱向應(yīng)變(global longitudinal strain, GLS)的差異，以期為STE在兒科的臨床應(yīng)用與推廣奠定基礎(chǔ)。

1 資料與方法

1.1 一般資料 招募50名兒童，男29名，女21名，年齡3～12歲，平均(5.9±2.7)歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：常規(guī)體檢心電圖顯示正常，常規(guī)傳統(tǒng)超聲心動(dòng)圖顯示受檢兒童心臟結(jié)構(gòu)及功能無異常且圖像清晰，心內(nèi)膜邊界顯示清楚。排除標(biāo)準(zhǔn)：①先天性心臟病、川崎病、全身結(jié)締組織疾病或心律不齊等疾?。虎诜螝飧蓴_或配合欠佳致圖像質(zhì)量差；③試檢測(cè)中2種軟件均未或其一檢測(cè)任一節(jié)段參數(shù)失敗。本研究獲得院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，檢查前受試兒童監(jiān)護(hù)人均簽署知情同意書。

1.2 超聲檢查及圖像采集 受試兒童靜息5～10 min后，由同名超聲科醫(yī)師依次以GE Vivid E9超聲儀、M5S探頭(2.0～4.6 MHz)和Philips Epiq 5超聲儀、S5-1探頭(1～5 MHz)采集圖像，見圖1。囑受試兒童左側(cè)臥，同步連接心電圖導(dǎo)聯(lián)，使幀頻保持在60～90幀/秒。將探頭置于心尖位置，采集至少連續(xù)3個(gè)心動(dòng)周期以上心尖兩腔、三腔、四腔動(dòng)態(tài)圖，每個(gè)切面采集3次；若圖像質(zhì)量欠佳，則囑受試兒童于呼氣末屏氣，并再次掃查。

圖1 采用2種軟件追蹤同一受試兒童(男，7歲)心肌運(yùn)動(dòng)四腔心切面示意圖 A.EchoPac軟件； B.QLab軟件 (AVC：主動(dòng)脈瓣關(guān)閉；BIS：間壁基底段；MIS：間壁中間段；APS；間壁心尖段；BAL：側(cè)壁基底段；MAL：側(cè)壁中間段；APL：側(cè)壁心尖段)

1.3 圖像分析 2種超聲儀均以DICOM格式輸出圖像。將圖像分別導(dǎo)入儀器配置的GE EchoPac v203及Philips QLab v10.8后期處理軟件，由同一名觀察者測(cè)量并記錄左心室18節(jié)段長軸縱向應(yīng)變(longitudinal strain, LS)值，最終取3次心動(dòng)周期測(cè)量平均值作為結(jié)果。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 25.0統(tǒng)計(jì)分析軟件。計(jì)量資料以±s表示，采用配對(duì)t檢驗(yàn)比較不同儀器和軟件GLS測(cè)值的差異，P<0.01為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。計(jì)算一致性的上下限及變異系數(shù)(coefficient of variation, CV，指成對(duì)測(cè)量值之間的絕對(duì)差與2個(gè)測(cè)量平均值的百分比)。以組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(intra-class correlation coefficient, ICC)評(píng)估2種軟件的測(cè)量一致性，ICC≥0.80為一致性極好，0.60≤ICC<0.80一致性好，0.40≤ICC<0.60一致性中等，ICC<0.40一致性差[3]。

2 結(jié)果

50名受檢兒童中，常規(guī)超聲心動(dòng)圖顯示3例先天性心臟病(2例房間隔缺損，1例室間隔缺損)，4例心律不齊或心率波動(dòng)過大；13名圖像質(zhì)量欠佳，導(dǎo)致軟件追蹤失敗。最終納入30名兒童，男18名，女12名，年齡3～10歲，平均(6.0±2.8)歲；STE軟件追蹤圖像成功率為69.77%(30/43)。

EchoPac與QLab所測(cè)GLS平均值分別為-21.83±1.80和-26.32±2.16。取每個(gè)切面所測(cè)6個(gè)節(jié)段應(yīng)變的平均值，得到左心室兩腔心GLS(GLPSA2C)、三腔心GLS(GLPSLAX)及四腔心GLS(GLPSA4C)。QLab軟件各應(yīng)變指標(biāo)測(cè)值均高于EchoPac(P均<0.01)，其中GLS絕對(duì)差異高達(dá)4.51%應(yīng)變單位，見表1。

表1 EchoPac與QLab軟件測(cè)量左心室GLS值的差異及一致性

3 討論

如何量化局部心肌功能一直是臨床關(guān)注重點(diǎn)。作為先進(jìn)的超聲后處理檢測(cè)方法，STE具有量化局部心肌功能的強(qiáng)大潛力，但對(duì)其臨床應(yīng)用價(jià)值尚存爭議[4]。不同儀器之間，空間和時(shí)間分辨率、濾鏡設(shè)置及其他后處理效果均存在差異，圖像特性不盡相同[5-6]；更重要的是不同STE軟件采用不同算法以檢測(cè)變形、標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)和顯示結(jié)果[7-8]，目前仍不清楚上述各項(xiàng)所致應(yīng)變數(shù)據(jù)差異的程度[7]。相關(guān)專家共識(shí)[9]認(rèn)為，在將STE常規(guī)用于臨床實(shí)踐之前，必須對(duì)不同廠家的分析軟件進(jìn)行更多比較。由于后處理軟件均采用專有算法，無法實(shí)現(xiàn)公開比對(duì)，本研究通過比較數(shù)據(jù)結(jié)果來間接反映其測(cè)量差異。

目前主要針對(duì)GLS比較不同儀器及配套軟件之間STE測(cè)值的差異。TAKIGIKU等[10]發(fā)現(xiàn)3種不同超聲儀器的GLS值存在顯著差異，其GLS測(cè)值呈中度相關(guān)或無相關(guān)。FARSALINOS等[11]證實(shí)7種儀器、9種分析軟件之間GLS值存在顯著差異，雖然不同儀器之間GLS測(cè)值具有較高相關(guān)性(r均>0.79)，但其絕對(duì)差異高達(dá)3.7%應(yīng)變單位；而MANOVEL等[12]采用GE和Toshiba超聲儀檢測(cè)的GLS值并無顯著差異。在兒童方面，AMEDRO等[13]發(fā)現(xiàn)采用GE與Philips兩種超聲儀器(分別配置EchoPac v112和QLab v10軟件)所測(cè)GLS和周向左心室應(yīng)變的相關(guān)性較差(ICC分別為0.34和0.12)。為克服儀器對(duì)配套軟件的依賴性，YUDA等[14]采用第三方軟件分析來自不同儀器的同一受試者圖像的應(yīng)變數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)不同超聲儀器、相同分析軟件所測(cè)心肌GLS值的差值最低。有學(xué)者[15]提出同一軟件版本升級(jí)后應(yīng)變測(cè)量值可能發(fā)生重大變化。

本研究比較目前臨床常用的GE Vivid E9及 Philips Epiq 5超聲及配套軟件定量(GE EchoPac v203及Philips QLab v10.8)，發(fā)現(xiàn)與EchoPac相比，QLab軟件獲得的GLS測(cè)值更高，GLS的絕對(duì)差異高達(dá)4.51%應(yīng)變單位，2種軟件左心室GLPSA2C、GLPSLAX、GLPSA4C及GLS的ICC均較低，表明2種儀器及配套軟件測(cè)量數(shù)值之間相關(guān)性低，與文獻(xiàn)[13,16]結(jié)果相似，而與FARSALINOS等[11]的結(jié)論相反，可能與觀察對(duì)象不同(成人與兒童)有關(guān)。2種儀器測(cè)值是否可相互替代取決于測(cè)量有無明顯偏倚及相關(guān)性。本研究2種儀器及配套軟件的ICC均小于0.4(一致性差)，提示用于評(píng)估兒童心肌GLS時(shí)，此2種儀器及配套軟件不可互相替代。

另外，圖像質(zhì)量也是影響STE結(jié)果準(zhǔn)確性的關(guān)鍵因素之一。本研究追蹤失敗的17名兒童中，13名失敗原因在于圖像質(zhì)量差。GAYAT等[17]發(fā)現(xiàn)，圖像質(zhì)量上佳時(shí)，不同儀器及軟件間測(cè)值的一致性有所上升。本研究保持探頭頻率、探查扇區(qū)寬度、幀頻、焦點(diǎn)位置、后方增益等條件一致，在優(yōu)化二維圖像質(zhì)量的同時(shí)保證了顯示左心室室壁全層(尤其內(nèi)膜面)的完整性，以盡可能規(guī)避圖像中的內(nèi)膜散斑追蹤失落問題，使圖像追蹤成功率達(dá)到69.77%，雖稍低于部分兒童相關(guān)研究[13]，但明顯高于成人 (620/1 237，50.12%)[18]，或與兒童胸壁薄、肺氣干擾相對(duì)更少、聲窗較好、內(nèi)膜顯示更清晰，使STE更適用于兒童[19]有關(guān)。

觀察者間及觀察者內(nèi)差異亦為STE測(cè)值出現(xiàn)差異的原因。本研究由同一醫(yī)師采集圖像及分析數(shù)據(jù)，所用2種軟件均采用半自動(dòng)繪制，確定取樣點(diǎn)后，軟件自動(dòng)識(shí)別心內(nèi)膜并進(jìn)行逐幀追蹤，但通常需要手動(dòng)調(diào)整取樣框位置及厚度，導(dǎo)致每次測(cè)量有所差異。研究[13]發(fā)現(xiàn)觀察者間三腔心GLS的相對(duì)平均誤差為5.4%～8.6%，四腔心GLS平均誤差為6.2%～11.0%；而觀察者內(nèi)相對(duì)平均誤差分別為4.9%～7.3%和7.2%～11.3%，低于觀察者對(duì)于左心室射血分?jǐn)?shù)等其他常規(guī)參數(shù)的誤差。

本研究的主要局限性：①未評(píng)價(jià)觀察者內(nèi)重測(cè)差異及采集圖像和軟件分析的觀察者間差異；②樣本量少；③僅針對(duì)2種超聲儀器及其不同配套軟件，未分析其他儀器軟件及第三方軟件，且受版權(quán)限制，未能將以不同儀器采集的圖像導(dǎo)入同一軟件中進(jìn)行分析。

綜上，STE對(duì)于兒童的圖像追蹤成功率較高， GE Vivid E9和Philips Epiq 5超聲儀左心室GLS測(cè)值差異主要由儀器及配套軟件、圖像質(zhì)量等差異所致。上述因素混雜存在，共同影響STE檢測(cè)準(zhǔn)確性。由同一檢查者采用相同超聲儀器和軟件評(píng)估、隨訪相同受試者可增加STE測(cè)值的準(zhǔn)確性及可靠性。