2. 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
2. Department of Cardiology, Shanghai Children's Medical Center, School of Medicine, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200127, China
单心室是一组复杂的紫绀型先天性心脏病,以左室型多见,大多只能通过腔静脉-肺动脉吻合术(Glenn术)进行姑息治疗,近期效果好;但单心室患儿手术前、后常合并心功能不全,远期预后较差,影响生活质量[1-2]。单心室几何形态不规则,常规二维超声心功能估测准确性较差,不利于临床评估。超声三维斑点追踪技术(three-dimensional speckle tracking imaging,3DSTI)不依赖心腔的几何形态假设,可准确评估婴幼儿心室收缩功能[3-4]。目前应用该技术估测单心室功能的研究较少,尤其是对左室型单心室Glenn术后心室功能进行评估的报道在国内鲜见[5-6]。
本研究应用3DSTI观察左室型单心室Glenn手术前、后主心腔收缩功能的变化,并与磁共振估测指标进行对比,旨在评价3DSTI估测左室型单心室心功能的准确性,进而为临床提供敏感、精准的心功能评估指标。
1 资料与方法 1.1 一般资料选择2015年8月至2019年12月于本院心胸外科行Glenn手术的17例左室型单心室患儿为研究对象,排除伴发心律失常或正在口服影响心功能药物的单心室患儿。其中男性8例、女性9例,术前年龄1~14个月、平均(7.167±2.915)个月,术后年龄14~32个月、平均(13.667±4.406)个月。34例儿童为对照组,超声心动图示其心脏结构与左心室射血分数(left ventricle ejection fraction,LVEF)均正常(LVEF>55%)。其中与病例组术前年龄、性别匹配的17例健康儿童为术前对照组,与术后年龄、性别匹配的17例健康儿童为术后对照组。病例组与对照组儿童身长、体质量差异无统计学意义(表 1)。本研究经医院伦理委员会审核批准(SCMCIRB-W2021061),患儿家属知情同意并签署知情同意书。
项目 | 对照组(n=34) | 病例组(n=17) | |||
术前(n=17) | 术后(n=17) | 术前(n=17) | 术后(n=17) | ||
年龄/月 | 7.333±3.068 | 13.778±4.493 | 7.167±2.915 | 13.667±4.406 | |
身长/cm | 66.667±6.903 | 78.056±7.503 | 65.056±6.005 | 74.111±6.781 | |
体质量/kg | 7.272±1.796 | 9.706±1.903 | 7.019±1.536 | 9.222±1.769 |
选用Philips IE33超声心动图仪,X5-1、X7-2探头,检查时患儿左侧卧位或平卧位,不配合者予右美托咪定2 μg/kg滴鼻镇静。连接、同步心电图信号,调节参数使图像尽可能清晰,大于25帧/s。然后在心尖四腔切面采集全容积图像,导入移动硬盘,供后期数据分析。
将移动硬盘中的全容积图像导入Tomtec 4D LV-Analysis 3工作站。在两腔心、三腔心、四腔心等切面中逐一确认主动脉瓣、心尖及二尖瓣位置,然后点击“追踪”按钮;确认整个心动周期追踪良好后,点击“分析”按钮。软件自动计算出每搏输出量(stroke volume,SV)、心室收缩末期容积(end-systolic volume,ESV)、舒张末期容积(end-diastolic volume,EDV)、射血分数(ejection fraction,EF)、整体纵向应变(global longitudinal strain,GLS)、整体环向应变(global circumferential strain,GCS)、平均切向应变(average tangential strain,TS)、平均纵向应变(average longitudinal strain,LS)、平均环向应变(average circumferential strain,CS)、平均径向应变(average radial strain,RS)。上述数据均描记3次后,取平均值。软件自动追踪效果不佳时,可予手动调整[7](图 1)。
1.2.2 心脏磁共振图像采集与分析采用Philips 1.5-T Intera Achieva磁共振仪,应用心电门控回波稳态自由进动(SSFP)电影序列进行图像采集,层厚4~8 mm,逐层0间隔,时间分辨率为每心动周期30帧。应用Philips View Forum软件进行图像处理和分析。手动追踪心室内膜,软件自动计算出心室的SV、EF、ESV和EDV。
1.3 统计学处理采用SPSS 18.0软件进行统计学分析,计量资料以x±s表示,两组间比较采用独立样本t检验。分析应变参数与磁共振所测EF的相关性。应用变异系数(variation coefficient, VS)和组内相关系数(intra-class correlation cofficient, ICC)评估检测方法的可重复性。检验水准(α)为0.05。
2 结果 2.1 患儿3DSTI参数改变结果(表 2)显示:与对照组比较,病例组术前EDV、ESV、SV增大,EF、GLS、GCS、TS、LS、CS、RS降低(P<0.01)。病例组Glenn术后,EDV、ESV、SV较术前有减小趋势,GCS、CS、RS较术前改善(P<0.05),EF、GLS、GCS、TS、LS、CS、RS仍差于对照组(P<0.05)。
参数 | 对照组(n=34) | 病例组(n=17) | |||
术前(n=17) | 术后(n=17) | 术前(n=17) | 术后(n=17) | ||
EDV/mL | 13.803±1.932 | 19.882±5.268 | 27.036±12.280** | 23.928±12.247 | |
ESV/mL | 4.978±0.897 | 7.118±2.155 | 11.682±5.392** | 10.194±5.202 | |
SV/mL | 8.826±1.256 | 12.764±3.237 | 15.354±7.204** | 13.734±7.248 | |
EF/% | 64.009±3.467 | 64.367±2.933 | 57.047±4.478** | 57.565±3.773** | |
GLS /% | -27.308±2.550 | -28.671±3.873 | -21.770±3.238** | -24.411±3.230** | |
GCS/% | -27.946±3.866 | -27.684±3.213 | -23.214±4.214** | -25.824±3.622△** | |
TS/% | -36.925±3.917 | -36.375±2.392 | -32.979±4.007** | -33.379±4.173* | |
LS/% | -28.641±3.179 | -27.554±4.170 | -21.943±3.590** | -22.111±3.316** | |
CS/% | -27.240±2.781 | -28.623±3.819 | -21.769±3.792** | -25.179±3.249△** | |
RS/% | 46.269±5.309 | 47.519±5.204 | 36.848±6.081** | 40.368±3.848△** | |
EDV:舒张末期容积;ESV:收缩末期容积;SV:每搏输出量;EF:射血分数;GLS:整体纵向应变;GCS:整体环向应变;TS:平均切向应变;LS:平均纵向应变;CS:平均环向应变;RS:平均径向应变。△P<0.05与组内术前相比,*P<0.05、**P<0.01与相应对照组相比。 |
结果(表 3)显示:EDV、ESV、SV、EF、GCS、TS、LS、CS的观察者内与观察者间测量重复性较好;GLS、RS的观察者内与观察者间其重复性较差。
参数 | 观察者内 | 观察者间 | |||||
组内相关系数(95%CI) | P值 | 变异系数 | 组内相关系数(95%CI) | P值 | 变异系数 | ||
EDV | 0.995(0.987~0.998) | <0.001 | 6.180±4.568 | 0.987(0.966~0.995) | <0.001 | 8.187±6.119 | |
ESV | 0.998(0.995~0.999) | <0.001 | 4.014±2.986 | 0.990(0.973~0.996) | <0.001 | 7.562±4.775 | |
SV | 0.990(0.973~0.996) | <0.001 | 8.627±6.148 | 0.980(0.947~0.992) | <0.001 | 9.406±8.044 | |
EF | 0.914(0.786~0.967) | <0.001 | 2.616±2.443 | 0.853(0.650~0.942) | <0.001 | 3.222±2.052 | |
GLS | 0.594(0.190~0.826) | 0.004 | 11.568±8.960 | 0.581(0.170~0.820) | 0.005 | 12.325±6.713 | |
GCS | 0.947(0.864~0.980) | <0.001 | 5.434±4.576 | 0.893(0.738~0.959) | <0.001 | 8.274±6.625 | |
TS | 0.897(0.747~0.960) | <0.001 | 4.263±2.532 | 0.781(0.505~0.912) | <0.001 | 5.790±5.268 | |
LS | 0.761(0.468~0.903) | <0.001 | 12.198±7.117 | 0.835(0.612~0.935) | <0.001 | 9.949±4.943 | |
CS | 0.762(0.469~0.904) | <0.001 | 10.563±6.625 | 0.774(0.492~0.909) | <0.001 | 9.416±7.053 | |
RS | 0.630(0.245~0.843) | 0.002 | 12.358±7.031 | 0.638(0.258~0.848) | 0.002 | 11.865±5.240 | |
EDV:舒张末期容积;ESV:收缩末期容积;SV:每搏输出量;EF:射血分数;GLS:整体纵向应变;GCS:整体环向应变;TS:平均切向应变;LS:平均纵向应变;CS:平均环向应变;RS:平均径向应变。 |
结果(图 2、表 4)显示:GCS与磁共振EF的相关性最好(P<0.001),GLS、TS、CS相关性一般;LS、RS与磁共振EF的相关性较差。
相关性 | GLS | GCS | TS | LS | CS | RS |
r值 | -0.304 | -0.793 | -0.555 | 0.164 | -0.430 | -0.141 |
P值 | 0.071 | <0.001 | <0.001 | 0.334 | 0.009 | 0.411 |
GLS:整体纵向应变;GCS:整体环向应变;TS:平均切向应变;LS:平均纵向应变;CS:平均环向应变;RS:平均径向应变。 |
心导管测量的等容收缩期心室压力上升率峰值[Max(dp/dt)]是估测单心室收缩功能的金标准,但大剂量X射线、有创介入操作皆可能导致医源性损伤。心脏磁共振具有无创、不依赖心腔形态的特点,可以较准确地估测单心室的收缩功能,但深度药物镇静对心功能不全的患儿有一定风险,临床应用受限。二维超声心动图无创、简便,临床应用广泛,不仅可用于诊断,还能用于进行心能功评估,但不适用于几何形态复杂的单心室心功能评估。左心室室壁由三层心肌纤维构成,复杂的纤维排列及运动方向决定了左心室复杂的三维运动方向。3DSTI能较精确地追踪心肌斑点在立体空间内运动的轨迹,克服了二维斑点追踪技术的出平面效应缺点,可用于分析心室机械力学变化,进而较准确地估测心室收缩功能[5, 7]。本研究应用3DSTI观察左室型单心室Glenn手术前、后心功能变化,发现左室型单心室GCS与磁共振测定的EF高度相关,表明3DSTI评估左室型单心室患儿心功能较为准确。
左室型单心室患者的主心腔经两组房室瓣接受血流,心室容量增加;由于心尖和心底在胸腔的位置相对固定,心室只能向两侧扩张,短轴长度的增加大于长轴长度的增加,心室从椭圆形变成球形,引起室壁心肌重新排列、心室重构,影响心肌的形变能力;同时心肌长期处于低氧灌注状态,可造成心肌做功低下[8]。本研究中,病例组主心腔EDV、ESV均明显大于对照组,但EF低于对照组,提示单心室患者术前存在心室收缩功能不全。
Glenn术将上腔静脉与肺动脉分支吻合,上腔静脉血液不经过心室直接回流入肺动脉,减轻了心室的容量负荷,使心室的球形变减轻、心肌收缩力增加。本研究发现,Glenn术后,心室应变指标GCS、CS、RS明显改善,证实该手术可以改善单心室患者的心室功能。但由于左室型单心室本身心肌排列异常,长期慢性缺氧可造成心肌纤维化,术后心功能状况需长期随访。本组患儿术后EF及多项应变指标仍低于对照组,提示患儿Glenn术后仍存在心功能不全的问题。
心肌的舒缩运动与心肌纤维的走行分布密切相关,其中环行纤维的力学作用更为重要,而环行纤维与心肌周向运动有关,因此评估心室各节段在周向上的力学行为,有利于更全面地评价心室的收缩功能[9]。本研究中GCS与磁共振测定的EF相关性最好,且观察者内及观察者间重复性好,而RS、GLS的重复性相对较差。因此,本研究认为,GCS是反映左心室收缩功能的最佳应变指标。RS与磁共振EF的相关性及检测重复性差的原因可能为:左心室无心肌纤维呈径向排列,RS仅反映节段心肌壁的厚度变化,不能准确反映心肌节段的心功能变化。观察者内及观察者间GLS差异较大,可能与单心室心脏球形扩张,探头扫查范围有限,部分心尖图像超出探头范围有关。
综上所述,左室型单心室常伴发收缩功能不全,Glenn术可改善单心室收缩功能,但改善程度有限,患儿心功能仍较差。3DSTI可精准评估左室型单心室心功能变化,其中GCS的评估能力最好。此外,由于不同类型单心室患者之间身高、体质量、年龄、性别等难以匹配,本研究未将左室型单心室与右室型、不定型单心室心功能进行比较;本研究为单中心研究,而且由于单心室发病率低,仅入组17例患儿。因此,本研究结论可能存在一定偏倚,有待加大样本量进行验证。
利益冲突:所有作者声明不存在利益冲突。
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