超声心动图评价胎儿心脏功能的研究进展

2023-08-29何少贞

当代医药论丛 2023年14期

何少贞

（琼海市中医院，海南琼海 571400）

近年来，随着电子信息技术的不断更新，以及超声检查技术及围产医学的快速发展，胎儿超声心动图不仅仅局限于筛查胎儿心脏形态结构的异常，准确评价胎儿心功能也逐渐得到重视。针对存在妊娠期高血压疾病、妊娠期糖尿病、胎儿宫内生长受限、妊娠期肝内胆汁淤积症（Intrahepatic cholestasis of pregnancy，ICP）、双胎输血综合征等妊娠期并发症的孕妇，对其胎儿的心功能进行动态追踪评价已逐渐成为临床上判断胎儿预后的主要手段[1]。同时，早期准确评估胎儿的心功能对高危胎儿的产前产后一体化治疗具有重要意义。而胎儿心功能评估的主要参数都是从小儿或成人心脏病学延伸而来，如Tei 指数（Tei index，TI）、短轴缩短分数（Transverse Fractional Shortening，TFS）、瓣环平面收缩期位移（Annular Plane Systolic Excursion，APSE）、心排血量（Cardiac output，CO）、射血分数（Ejection fraction，EF）及每搏输出量（Stroke volume，SV）等。检查者可利用多种方法获得这些参数，如使用组织多普勒超声（tissue Doppler imaging，TDI）评价心脏组织功能，利用M 型超声获取APSE 及TFS，通过三维成像技术得出心室容积并计算CO、EF、SV 等[2]。现就M 型超声、传统二维超声、多普勒超声、二维斑点追踪技术和时间- 空间相关成像（spatio-temporal image correlation，STIC）技术等在胎儿心功能检查中的作用、可测定的主要参数及其在临床诊疗中的应用作一综述。

1 M 型超声心动图（M-mode echocardiography）

1.1 普通M 型超声心动图

普通M 型超声心动图使用简便，在胎儿、小儿及成人的心功能评价中都有不同程度的应用。普通M型超声心动图可获取TFS 及EF，用于评估心室收缩功能[3]。同时也应用于评估二尖瓣环和三尖瓣环的运动位移，而二尖瓣环和三尖瓣环的运动位移是评估心脏功能障碍的敏感参数[4-5]。普通M 型超声心动图的主要限制是取样线需与测量处心肌内膜相互垂直，否则测量值可能出现误差。然而，在检查时由于胎方位、胎儿心率快、心脏体积小等客观因素的影响，使得该测量结果不够精确[6]。同时，普通M 型超声心动图的Teichholz 公式需对心室形态进行几何学假设，因此很少应用于胎儿右心功能的评定[7]。

1.2 解剖M 型超声心动图（anatomicalM-mode echocardiography，AMM）

AMM 可测量心室的EF、TFS、二尖瓣环运动位移（MAD）及三尖瓣环运动位移（TAD）等心功能指标。AMM 与普通M 型超声心动图相比，不受声束方向和探头位置的影响，可任意方向放置取样线，因此取样线可最大限度地垂直于被测目标，得出更精确的测量结果。但AMM 技术也存在一定的空间限制，当检查距离大于20 cm 或取样线偏离声束超过60°时，都会造成测量结果过高，这是由于M 型超声的重建受二维超声侧向分辨率的影响导致[8]。邱俊芬等[9]应用AMM 及传统M 型超声心动图测量中晚孕正常胎儿的MAD，得出AMM 在测量MAD 上比传统M 型超声心动图具有更高的准确性和重复性，能够更真实有效地评价胎儿的左室收缩功能。

2 二维超声心动图（two-dimensional echocardi ography，2DE）

2DE 是检查胎儿心脏结构畸形的主要方法，也可客观地测量心脏的基本参数，如大动脉内径、各室腔大小等，亦可评价胎儿的心功能。检查者可通过观察主观判断心室的收缩和舒张功能，也可结合Simpson法计算EF 来定量评估心室收缩力[7]。Simpson 法对心室形态有一定程度的假设，心室被分为相应等厚的层数，再累计计算整个心室容积，这种方法对于椭圆形的左心室非常适用，但很少应用于三角形的右心室[10]。因此，2DE 在测量心室容积上存在一定的局限性。

3 频谱多普勒超声及TDI

3.1 频谱多普勒超声

频谱多普勒超声可测量主动脉、肺动脉收缩期峰值流速和二、三尖瓣瓣口舒张早期峰值流速（E）、舒张晚期峰值流速（A）以及E/A 比值，而主动脉、肺动脉收缩期峰值流速可用于定量评估左、右心室的收缩功能，E、A 及E/A 比值可用于评估两心室的舒张功能。胎儿期E/A 比值小于1，随着孕周的增加，E峰和A 峰逐渐增加，且E 峰增加更明显，因此E/A比值逐渐增加，在出生前该比值接近于1。但该测量方法易受胎位、超声声束入射角度及胎心率的影响，当胎心率加快时可出现E 峰和A 峰重合的现象[7]。通过对静脉导管、下腔静脉及肺静脉频谱的测量，可反映心房内压力的变化。当胎儿静脉导管频谱出现A 峰反向或消失时，提示胎儿心脏泵血功能异常，胎儿预后差甚至出现死胎[11-12]。王凝[13]研究发现，胎儿静脉导管及卵圆孔血流频谱均可用于评估妊娠期高血压疾病孕妇胎儿的右心室功能，将两种方法相结合效果更好。

3.2 TDI

进行TDI 检查时，心腔内快速血流产生的高速低振幅频移信号被低频滤波器去除，只保留心脏组织结构产生的低速高振幅运动信号，从而得出心肌运动速度，反映心脏的舒张和收缩功能[8]。TDI 可测量胎儿二、三尖瓣瓣环收缩期运动速度和舒张早期运动速度E ＇、舒张晚期运动速度A ＇及E ＇ /A ＇，其中前者反映胎儿的心肌收缩功能，后者反映心室舒张功能[7]。TDI 的不足在于受声束入射角度的影响，且其仅能反映当下局部心肌的运动速度。潘美等[14]将TDI与传统超声相结合评价心脏内强回声结构（ICEF）胎儿的心脏功能，结果显示TDI 能更加准确、敏感地评估胎儿的心功能。陶枫等[15]通过TDI 技术对妊娠期糖尿病孕妇胎儿的二尖瓣环运动速度进行动态观察，结果表明在中晚孕期妊娠期糖尿病孕妇胎儿的左室舒张功能已出现变化，TDI 技术比传统多普勒技术能更为敏感地反映胎儿左心室舒张功能的细微改变。

3.3 TI

TI 也称心肌做功指数，是心室等容收缩时间（isovolumetric contraction time，ICT）和等容舒张时间（isovolumetricre-laxation time，IRT）之和与心室射血时间（ejection time，ET）的比值，即TI=（ICT+IRT）/ET[16]。其中ICT 和ET 是反映心脏收缩功能的指标，IRT 是反映心脏舒张功能的指标，因此TI 能够评价心脏的整体功能，并且心脏负荷、胎心率及心室形态对其无明显干扰，是评价胎儿心功能的敏感指标[17-18]。TI 的测量方法主要有两种，分别是TDI 和频谱多普勒超声，其中TDI 优于传统脉冲多普勒[8]。有研究表明，TI 对妊娠期糖尿病孕妇胎儿、妊娠期高血压孕妇胎儿、宫内生长受限胎儿心脏功能评价的结果可靠明确，重复性和敏感性均较好[19]。张清伟等[20]研究发现正常妊娠胎儿的TI 不受孕妇孕龄的影响，重度子痫前期孕妇胎儿及妊娠期糖尿病血糖控制差孕妇的胎儿，两心室TI 均明显高于正常对照组胎儿，这表明TI 对胎儿心室功能的评估是有效的。苏林丘等[21]研究表明，对于中、重度ICP 孕妇胎儿，TI 可早期、准确、有效地评估两心室的整体功能，且TI 与ICP 的严重程度相关。

4 二维斑点追踪技术（two-dimensionalspeckle trackingimaging，2D-STI）

2D-STI 可通过对明亮的心肌区域斑点的追踪以量化心肌的形变和运动[22]。2D-STI 利用变形（应变和应变率）原理来检测心室腔，以获得有关胎儿心脏节段和整体功能的信息。该技术没有角度依赖性，不仅能够测量纵向应变和应变率，还可测量横向和周向应变及应变率[23]。2D-STI 的准确性主要取决于图像质量，清晰的图像有利于对心内膜的追踪，由于胎儿心脏体积小且心率快，因此降低了诊断的准确率[24]。针对这种情况，2D-STI 在图像的采集上对超声仪器的要求较高。以往由于供应商之间超声设备和分析软件的差异造成了测量数据的不一致，但目前已逐渐趋向标准化。通过2D-STI 可测量整体球形指数（Global Sphericity Index，GSI），评估心脏舒张期整体形状；测量24 节段心室球形指数（Sphericity Index，SI），评估心脏左、右心室舒张期的形状；测量24 节段心室TFS，评估心室短轴收缩力；测量面积变化分数（Fractional Area Change，FAC），评估心室整体收缩力；测量瓣环平面收缩期位移（Annular Plane Systolic Excursion，APSE）、瓣环长轴缩短分数（longitudinal fractional shortening，LFS）及整体纵向应变（Global Longitudinal Strain，GLS），评估心室长轴收缩功能等。黄琼晖等[25]研究表明，将2D-STI应用到妊娠期糖尿病孕妇胎儿心脏功能的评价中，能够明确胎儿的心功能指标，参考该指标有助于临床及时对孕妇进行干预，积极控制血糖，从而改善胎儿的心功能。林深等[26]采用2D-STI 对78 例妊娠期糖尿病孕妇胎儿及76 例同期正常妊娠孕妇胎儿的心脏收缩功能进行评价，结果表明，2D-STI 可获得正常及妊娠期糖尿病孕妇胎儿左室心肌不同节段及不同层次的运动信息，可重复性较好，为评估胎儿左室心肌收缩功能提供了新的方法。

速度向量成像（velocity vector imaging，VVI）是斑点追踪技术的延伸，在二维图像上以向量的方式显示组织结构的运动速度、运动距离及运动方向等参数，是早期心肌功能异常的敏感诊断方式[8]。VVI 可提供大量的心肌运动信息，如将不同心肌节段性的运动信息进行对比，或整合所有心肌节段的运动信息等，由此可了解构成心脏肌肉纤维的方向。右室侧壁心肌节段与心室长轴呈纵向和横向排列，在收缩期导致心室壁纵向和横向运动[27-28]。左室侧壁在心肌的心外膜部分具有相似的纵向和横向肌肉组织，导致收缩期产生纵向和横向运动[28]。然而，左室侧壁和室间隔的心内膜部分具有从基底部到心尖部和从心尖部到基底部的相反的斜纤维，这些心肌成分的收缩导致在心室收缩期间可观察到“扭曲”现象[29-30]。王小艳等[31]运用VVI 技术观察妊娠期糖尿病孕妇胎儿的左室扭转特点，结果显示此类胎儿左室心尖和基底呈反向旋转，左室心内膜旋转和扭转的角度大于心外膜，左室心尖部旋转的角度大于基底部，其左室心内膜和心外膜旋转和扭转的角度均大于正常对照组胎儿。Pu 等[32]研究表明，妊娠中后期，胎儿心脏右室纵向组织的运动速度随胎龄增加而增大，而应变和应变率保持稳定不变。

5 STIC 技术

STIC 技术的原理是通过机械探头获取大量的二维切面，二维切面通过时间顺序排列构成连续的三维图像[33]。STIC 专用于采集胎儿心脏的容积数据，可以动态显示整个心动周期，因此能在心动周期的收缩末期和舒张末期测量心室容积[34]。在测定心腔容积时，无需再像二维超声那样对心室形态进行几何形状假设，只需从容积数据库中选择所需的切面（如二腔心、四腔心切面等），通过系统自动勾画每一切面的心腔轮廓，必要时手动调整，计算机三维软件将自动累加，得出准确的心腔容积，进而得出EF 等心功能参数，对准确评价胎儿的心功能具有重要的价值[35]。Uittenbogaard 等[36]通过运用STIC 技术得出结论：胎儿左、右心室的EF 在整个胎儿期相对稳定，而左、右心室的SV 及容积均随孕周增长而增加。应倩等[37]运用STIC 技术对39 个圆锥动脉干畸形（CTD）胎儿和39 个正常胎儿的心功能进行评价，得出CTD 在产前即可对胎儿心功能造成影响，右心功能有代偿性增强表现，但右心扩大不明显。