三维斑点追踪超声心动图技术在杜氏型肌营养不良左心室功能诊断中的应用

王卫平 赵蒙 李文凯

杜氏肌营养不良（Duchenne muscular dystrophy，DMD）为一种致死性X连锁隐性遗传性疾病，其中约2/3变异源来自于母亲，在活产男婴中发病率约为1/3 500，是儿童期临床上常见的遗传性肌病[1]。成人DMD携带者肌肉、骨骼受累较轻，对呼吸系统影响也相对较小，影响生活质量甚至致死的最主要的原因为心功能障碍或恶性的心律失常[2]。儿童期DMD携带者研究相对较少，主要表现为近心端肌肉无力、腓肠肌异常肥大、活动受限、步态异常等，其中约10%会发展为心肌病[3]。目前，临床上评估DMD心脏功能的方法主要是超声心动图，但传统的超声心动图对检测早期的心脏损伤比较困难[4]。三维斑点追踪超声心动图（three dimensional speckle tracking echocardiography，3D-STE）是近年来评价心脏功能的新技术[5]，其用于评价DMD儿童左心室收缩功能的研究较少。本研究拟探讨3D-STE技术检测早期DMD患儿左心室收缩功能损伤的价值，为临床早期诊断与干预提供有价值的信息。

资料与方法

1.研究对象 选择2014年6月到2017年6月，本医院30例DMD患儿作为观察组，入选标准：依据基因检查、肌肉活检诊断为DMD；心脏功能无减低症状，无服用改善心功能药物史；自愿并签署知情同意书。排除标准：先天性心脏病者；风湿性心脏病者；有其他类型心脏病或影响心脏功能的疾病者。选取年龄相仿的正常儿童30例作为对照组。

2.仪器与方法 采用GE Vivid E9彩超诊断仪，M5S-D型探头，频率范围1.7～3.3 MHz，4V-D型探头，频率范围1.7～3.3 MHz。受检患儿取左侧卧位，同步连接心电图。采用M5S-D型探头采集心尖和胸骨旁声窗处常规二维图像，测量LVEDD、LVESD、左心房内径（LAD）及LVEF。更换4 V-D型探头，于心尖处调整探头完整包绕左心室全部心肌，采集4个连续心动周期的左心室三维动态图像，帧频≥30 s，存储数据并导入Echo PAC PC工作站。打开4D Auto LVQ，软件自动显示心尖四腔、两腔及三腔切面心内膜，于二尖瓣环中点和心尖心内膜面选取描记点，系统自动描绘出舒张期和收缩期左心室心内膜和心外膜，并计算LVEDV、LVESV、3DLVEF，采用3D-STI系统绘制描记的左心室心肌三维运动信息，获得并记录左心室收缩期整体纵向应变（global longitudinal strain，GLS）、整体径向应变（global radial strain，GRS）、整体面积应变（global areal strain，GAS）。

3.统计学方法 采用SPSS 20.0统计学软件处理数据。计量资料以均数±标准差表示，采用独立样本t检验进行组间比较；计数资料以频数及百分比表示，组间比较采用卡方检验。以P＜0.05为差异有统计学意义。

结果

1.一般资料及常规二维超声指标比较 两组儿童均为男性，一般资料年龄、身高、体质量、心率比较差异无统计学意义（P＞0.05）；二维超声心动图指标LVEDD、LVESD、LAD、LVEF，差异无统计学意义（P＞0.05，表1）。

表1 两组儿童一般资料比较（）

表1 两组儿童一般资料比较（）

项目 观察组（n=30）对照组（n=30） t值 P值年龄/岁 7.83±1.80 8.31±1.67 1.069 0.289身高/cm 122.6±10.9 126.6±10.7 1.434 0.157体质量/kg 27.7±6.9 28.1±6.8 0.231 0.818心率/（次/min） 89.2±13.5 91.3±14.1 0.588 0.559 LVEDD/mm 36.4±4.7 37.6±4.5 1.017 0.313 LVESD/mm 25.8±3.7 24.9±3.3 0.968 0.337 LAD/mm 22.3±3.6 21.5±3.3 0.901 0.371 LVEF/% 65.8±4.4 63.8±4.2 1.831 0.072

2.左心室三维斑点测量指标比较 两组三维超声心动图容积指标（LVEDV、LVESV）、3D-LVEF及GRS差异无统计学意义（P＞0.05）。与对照组比较，观察组|GLS|、|GAS|显著减小，差异有统计学意义（P＜0.05，表2）。

表2 两组左心室三维斑点测量指标比较（）

表2 两组左心室三维斑点测量指标比较（）

项目 观察组（n=30）对照组（n=30） t值 P值LVEDV/mL 53.7±6.8 51.5±6.6 1.267 0.210 LVESV/mL 26.7±4.6 25.4±4.4 1.102 0.275 3D-LVEF/mL 62.0±6.5 59.4±6.2 1.564 0.123 GLS/% 17.8±3.1 21.1±3.8 3.691 0.000 GRS/% 37.8±7.3 38.7±7.8 0.428 0.670 GAS% 25.8±5.3 31.1±5.7 3.709 0.000

讨论

DMD患儿由于基因缺陷引起细胞膜结构异常，使心肌细胞机械拉伸不耐受，心脏耐受负荷压力减小，心功能逐渐减低，进而发展为心肌病。DMD迄今为止尚无治愈的方法[6]，目前学者认为运动平台期和刚出现症状时是激素治疗的最佳时期，配合康复治疗可以维持肌肉的伸展性和预防关节挛缩，改善肌肉组织微循环，最大限度地维持肌肉功能和心肺功能，达到延缓病情发展并延长生命的目的。心肌应变可以反应心肌形变能力，是对心肌各个部分以不同速率运动时所产生形状变化的一种量化，心肌应变测定值比LVEF与左心室收缩功能（LVSF）更早的反应心肌损害[7]。

常规超声束与心室壁运动方向存在一定夹角，只适合评价心脏长轴功能。二维斑点追踪成像技术克服了夹角对测量应变的影响，但只能跟踪一个超声束平面内的心室壁运动。3D-STE是近年来发展的衡量心肌形变的方法，它结合了斑点追踪成像技术和实时三维超声心动图，可以在三维空间同时追踪心内膜和心外膜上一对斑点的运动轨迹，评价心肌各个方向运动随时间的变化，进而实现立体、全面的评价心肌运动。3D-STE对左心室早期心肌损伤的临床价值已得到心脏MRI[8]、声呐测微法[9]的验证，也有研究应用其评估不同疾病左心室收缩功能[10-11]。3D-STE面积应变是一种对心内膜感兴趣区的新测量参数，反映的是心内膜表面积变化率，能真实、全面的评价室壁运动和机械力学特征[12]。

目前，应用3D-STE面积应变评估DMD患儿早期心脏功能损伤的报道较少，本研究选取了DMD患儿30例作为观察组，并选取年龄相仿的正常儿童30例作为对照组，分析了两组儿童二维、三维超声心动图相关参数，结果发现组间LVEDD、LVESD、LAD、LVEF均没有显著差异，提示二维超声心动图无法评价早期亚临床心功能的损伤。与对照组相比，三维超声心动图容积指标（LVEDV、LVESV）、3D-LVEF及GRS差异无统计学意义（P＞0.05），但观察组|GLS|、|GAS|显著减小，差异有统计学意义（P＜0.05）。提示相比于二维、三维LVEF相比，整体纵向应变、整体面积应变能更好的检测早期亚临床心功能损伤，更早的发现尚未出现明显临床症状的DMD心脏功能损伤患儿。这与刘琨等[13]研究结果一致。Wen等[14]利用3D-STE技术面积应变评价了不同心力衰竭分级患者的左心室收缩功能，发现整体面积应变随着心力衰竭程度的增高而显著减小，与LVEF具有显著的相关性。

吕娟萍等[15]利用3D-STI评价了小儿川崎病左心室心肌功能的变化，发现与对照组比较GAS、GLS、GCS、GRS等应变均差异有统计学意义。高学伟等[16]应用3D-STI评价病毒性心肌炎患儿治疗前后左心室心肌整体功能的改变，结果显示治疗后GLS、GRS、GCS、GAS均高于治疗前，差异有统计学意义。本研究中虽然观察组GRS比对照组GRS稍小，但差异无统计学意义，分析其原因可能是不同心肌应变依赖左心室心肌类型不同。纵向应变主要依赖内层螺旋心肌，径向应变除依赖内层螺旋心肌外还依赖斜形外层螺旋心肌和环形中层心肌[17]，间接提示三维斑点追踪技术对心外膜斑点追踪的精确度比心内膜低。

本研究也存在一定的局限性，如样本量较小；3D-STE要求较高的图像质量，影响因素比较多等，三维|GLS|、|GAS|减小的影响因素及相应的临床特征表现仍需长期随访大样本进一步研究。

综上所述，DMD心脏功能损伤患儿尚未出现明显临床症状时，三维斑点追踪超声心动图成像整体纵向应变、整体面积应变已发生显著变化，为亚临床心功能损伤的发现和早期干预提供有力的支持。