探讨三维超声心动图(3DE)、多普勒超声心肌工作指数(MPI)及组织多普勒成像(TDI)无创评估左心室型单心室患儿心功能的准确性。
左心室型单心室患儿29例为病例组，29例健康儿童为健康对照组。应用三维超声(Q-lab软件)分析并计算左心室型单心室患儿主心腔及健康儿童左心室的舒张末期容积(EDV)、收缩末期容积(ESV)、射血分数(EF)；根据心室流入道及流出道的血流频谱计算左心室型单心室患者与健康儿童的MPI；应用TDI检测病例组和健康对照组儿童的房室瓣环运动速度等指标；将以上3类指标与根据房室瓣反流频谱测得的单心室峰值压力变化率Max(dp/dt)进行对比分析。
病例组患儿的EDV、ESV及MPI均较健康对照组明显升高(t＝2.821、5.287、2.085，P均<0.05)；病例组的EF较健康对照组明显降低(t＝-13.840，P<0.05)。对照组二尖瓣环左心室侧壁舒张早期最大峰值速度(Em)、舒张晚期最大峰值速度(Am)和Em/Am高于病例组非残余心腔侧(t＝-3.059、2.219、-4.762，P<0.05)；对照组二尖瓣环室间隔侧收缩期最大峰值速度(Sm)和Em/Am高于病例组残余心腔侧(t＝-2.200、-2.962，P<0.05)。对照组Q-Sm间期显著低于病例组(t＝2.345，P<0.05)。病例组的Max(dp/dt)与病例组MPI呈负相关(r＝-0.57，P<0.05)，与病例组EF和Q-Sm间期呈正相关(r＝0.74、0.62，P<0.01)。
左心室型单心室患儿存在心功能不全，3DE可比较准确地反映左心室型单心室患儿的心功能变化。
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单心室是严重的发绀型先天性心脏病，左心室型单心室是其中一种类型，目前绝大多数可行手术治疗，但中、远期效果仍不理想，分析可能与术后心功能不全有关，因此，对单心室患者心功能进行评估十分重要。心导管和MRI检查虽可评估单心室患者的心功能，但心导管有创伤性，需X线透视监测，有放射性，随访不便；MRI费用昂贵，噪声较大，儿科患者常需深度镇静甚至麻醉，应用不便。超声心动图技术具有无创、简便、容易重复等优点，广泛用于心功能的评估，但应用于单心室估测的较少。本研究应用三维超声心动图(3DE)、多普勒超声心肌工作指数(MPI)、组织多普勒成像(TDI)对左心室型单心室及健康儿童进行心功能检测，并与根据房室瓣返流估测的心室最大压力变化率Max(dp/dt)进行对比，旨在评价3DE、MPI及TDI无创评估左心室型单心室患者心功能的准确性。
选取2011年10月至2012年8月上海儿童医学中心心内科经心血管造影诊断为左心室型单心室的患儿29例为病例组。男15例，女14例；年龄51 d～15岁[(4.58±4.82)岁]。健康对照组选取同时在上海儿童医学中心体检与病例组年龄、性别匹配的健康儿童29例；男15例，女14例；年龄(4.71±4.61)岁。均经体格检查、ECG、胸部X线、超声心动图等检查排除心血管系统疾病，心功能正常[左心室射血分数(EF)>55%]。
采用Philips iE33超声显像仪，S5、S8、X3-1及X7-2探头，探头频率1～8 MHz。
健康对照组选心尖四腔观，左心室型单心室选心尖长轴观(清楚显示主心腔及残余心腔)，仔细调整探头声束方向，得到理想的左心室图像后，嘱受检者呼气末屏气，启动全容积显像方式，经心电图自动触发，收集4个相邻的15°×60°窄角"蛋糕块"立体图像，形成60°×60°的宽角"金字塔"样全容积成像三维数据库。应用Q-lab分析软件进行定量分析。以心尖四腔或长轴观和两腔观作为基础切面，首先确定舒张末期和收缩末期，然后选定这2个切面的5个左心室心内膜取样点，健康对照组即二尖瓣瓣环水平的室间隔、侧壁、前壁和下壁及上述2个切面之一的心尖部，病例组取共同瓣或2组房室瓣残腔侧、侧壁、前壁和下壁及"心尖四腔"或两腔观的心尖部。该软件自动计算2组儿童的舒张末期容积(EDV)、收缩末期容积(ESV)和EF，见图1，图2。
注：A：心尖四腔观；B：两腔观；C：短轴观，标定5点后，软件自动识别心内膜缘；D：三维左心室心内膜轮廓图
注：A：心尖四腔观；B：两腔观；C：短轴观，标定5点后，软件自动识别心内膜缘；D：三维左心室心内膜轮廓及17节段图
健康对照组从心尖四腔观二尖瓣口记录二尖瓣血流频谱，心尖五腔观主动脉瓣口记录主动脉血流频谱，测量下列时间间期参数：二尖瓣口血流A峰终止处至下一心动周期E峰起始处的时间间隔(a)，主动脉射血时间(b)；病例组在心尖"四腔、五腔切面"分别记录房室瓣及主动脉瓣血流频谱，测量a、b值。所有参数均测量3个心动周期取均值，按公式MPI＝(a-b)/b进行计算。
健康对照组取心尖四腔切面，启用脉冲波组织多普勒显像技术(PW-TDI)，取样容积分别置于二尖瓣环与左心室侧壁及室间隔连接处，获取TDI速度频谱。病例组患儿取心尖"四腔"切面分别记录单心室两侧壁与房室瓣环连接处的TDI速度频谱。指标测量：房室瓣环两侧TDI速度：收缩期最大峰值速度(Sm)、舒张早期最大峰值速度(Em)、舒张晚期最大峰值速度(Am)及Em/Am比值；Q-Sm间期(两侧平均)：ECG中QRS波起点至波Sm峰起点时间。病例组TDI指标根据残余心腔的位置分为残余心腔侧和非残余心腔侧。所有指标均测定3个心动周期，然后取平均值，见图3。
注：A：健康对照组儿童TDI速度频谱；B：病例组患儿TDI速度频谱
病例组患者应用连续多普勒超声记录房室瓣返流频谱，在返流频谱上升支选取1 m/s和3 m/s 2个点，二者之间的压力阶差除以2个点之间的时间即获得Max(dp/dt)。
应用SPSS 11.0进行统计学分析。计量资料采用
±s表示，组间比较采用两独立样本t检验，3DE、MPI及TDI指标与Max(dp/dt)间比较采用直线相关与回归分析，P<0.05为差异有统计学意义。
结果见表1。
健康对照组与单心室病例组3DE心功能参数比较(
±s)
健康对照组与单心室病例组3DE心功能参数比较(±s)
| 组别 | 例数 | EDV(mL) | ESV(mL) | EF(%) |
|---|---|---|---|---|
| 健康对照组 | 29 | 33.10±15.66 | 10.47±5.52 | 68.62±5.12 |
| 病例组 | 29 | 47.17±32.08 | 24.24±18.59 | 49.62±8.01 |
| t值 | 2.821 | 5.287 | -13.840 | |
| P值 | 0.006 | 0.000 | 0.000 |
健康对照组a为(0.34±0.03) s，b为(0.26±0.03) s，MPI为0.34±0.12；病例组a为(0.34±0.05) s，b为(0.23±0.05) s，MPI为0.47±0.27。病例组MPI较对照组明显增高(t＝2.085，P＝0.04)。
健康对照组及病例组TDI指标测量值见表2。对照组二尖瓣环左心室侧壁Em、Am和Em/Am高于病例组非残余心腔侧(t＝-3.059、2.219、-4.762，P均<0.05)；对照组二尖瓣环室间隔侧Sm和Em/Am高于病例组残余心腔侧(t＝-2.200、-2.962，P均<0.05)。健康对照组Q-Sm间期[(72.57±19.67) ms]显著低于病例组[(93.96±2.84) ms](t＝2.345，P<0.05)。
健康对照组与左心室型单心室病例组儿童TDI指标测量结果(
±s)
健康对照组与左心室型单心室病例组儿童TDI指标测量结果(±s)
| 组别 | Sm(cm/s) | Em(cm/s) | Am(cm/s) | Em/Am | |
|---|---|---|---|---|---|
| 健康对照组 | |||||
| 二尖瓣环左心室侧 | 6.91±1.41 | 17.31±4.41 | 5.89±1.40 | 2.96±0.54 | |
| 二尖瓣环室间隔侧 | 7.20±1.47 | 11.47±2.36 | 5.88±1.50 | 1.97±0.25 | |
| 病例组 | |||||
| 非残余心腔侧 | 7.38±2.57 | 11.70±4.35 | 8.47±4.92 | 1.60±0.65 | |
| 残余心腔侧 | 6.01±1.86 | 9.41±4.03 | 6.97±2.51 | 1.48±0.72 | |
病例组的Max(dp/dt)为(883.95±295.14) mm Hg/s，与病例组MPI呈负相关(r＝-0.57，P<0.05)；与病例组EF和Q-Sm间期呈正相关(r＝0.74、0.62，P均<0.05)；与病例组非残余心腔侧和残余心腔侧Em、Am及Em/Am无明显相关性(P>0.05)。
单心室是一种较少见的发绀型先天性心脏病，单心室的定义、命名及分类争论颇多[1]，Anderson等[2]将单心室分为3个类型：(1)左心室型，占80%以上；(2)右心室型，约占5%；(3)不定型心室，室间隔未发育，约占7%。单心室共同的病理生理学特点：一个心腔接受75%以上或全部体循环和肺循环回流的静脉血，术前由于容量负荷过重，导致心腔扩大，球形变，心室肥大，可导致心功能不全。因此，对单心室患者进行心功能估测十分重要。
超声心动图技术具有无创、简便、容易重复等优点，广泛用于心功能的评估[3]。以往常用M型和二维超声心动图测量的EF、缩短分数等指标来评价心室的收缩功能。但M型超声心动图仅考虑心室短轴方向上内径以及前壁和后壁厚度的改变，不能全面反映心室整体的功能变化。二维超声心动图主要依赖于心室的几何形态假设来计算心腔容量，然后进一步计算心室的功能指标。由于单心室患者的心腔形态不规则，再加上残余心腔的存在，难以按照标准形态的几何模型来计算，心功能测值准确性较差。
3DE不依赖心腔的几何形态，可通过测定心腔容量来计算EF[4,5,6,7]，有可能用来估测单心室患者的心功能。本研究发现3DE估测的左心室型单心室病例组EDV、ESV明显高于健康对照组，估测的EF明显低于健康对照组，Soriano等[8,9]研究发现3DE可准确评估单心室患者心功能，提示3DE可以用来估测单心室患者的心功能。
MPI不依赖心腔的几何形态，可通过房室瓣及半月瓣的血流频谱进行测定，可以较敏感地估测包括收缩及舒张功能在内的整体功能变化[10]。本研究发现左心室型单心室病例组的MPI明显高于健康对照组，与Zhang等[11]的研究结果相同，提示单心室患者存在心室功能不全。
TDI通过滤掉高速低振幅的血流运动信号、放大低速高振幅的心肌运动信号，并以彩色亮度阶差显示心肌运动的速度，可定量测量沿心脏长轴方向的房室瓣环运动速度来反映心室的收缩和舒张功能[12,13]。以往研究发现TDI指标中Em/Am比率可反映心室舒张功能[14]，亦有研究发现TDI指标中Em、Am和Sm可反映心室收缩功能[15]。本研究发现Em和Em/Am可反映左心室型单心室心室收缩功能，与Menon等[16]的研究结果相似。提示TDI指标可用来反映左心室型单心室患者的心功能变化。
本研究还对3DE估测的EF、MPI值、TDI技术测量的Q-Sm间期与根据房室瓣返流估测的Max(dp/dt)进行对比，结果发现3DE估测的EF与Max(dp/dt)的相关性最好，提示3DE可较准确地估测左心室型单心室患者的心功能变化。
综上，本研究认为左心室型单心室患者存在心功能不全，相对于MPI和TDI，3DE可较准确地反映单心室患者的心功能变化。本研究存在以下局限性：(1)未阐明残余心腔的位置、大小等对单心室心功能的影响；(2)未能与心导管检查测量的Max(dp/dt)及MRI测得的EF等"金标准"对比，增加结论的可信性。今后将扩大样本量，进一步研究。
