二维斑点追踪成像评价儿童左心室心肌致密化不全左心室收缩功能

胡原，刘倩君，周梦洁，陈文娟

湖南省儿童医院超声科，湖南长沙 410007；

左心室心肌致密化不全（left ventricular noncompaction，LVNC）又称海绵状心肌或心肌窦状隙持续状态，是由于胚胎初期正常心内膜发育停滞，肌小梁压缩不全所致的一种少见的先天性心脏病，可伴有其他先天性心脏病[1]。由于儿童心肌致密化不全症状和体征无特异性，临床上常被误诊为扩张型心肌病和心内膜弹力纤维增生症。33%的心肌致密化不全儿童以心力衰竭起病，特别是婴儿常以严重的心力衰竭发病[2]，预后较差，故早期发现、早期诊断、早期治疗至关重要。二维斑点追踪成像（two-dimensional speckle tracking imaging，2D-STI）能早期发现心功能变化，定量评估左心室整体和局部心肌收缩功能，但其对儿童LVNC心功能研究较少。本研究拟利用2DSTI对儿童 LVNC整体和局部心肌长轴应变进行评估，为准确评价LVNC患儿左心室收缩功能提供一种新的方法。

1 资料与方法

1.1 研究对象 收集2015年6月－2017年7月湖南省儿童医院门诊或住院经超声心动图诊断为LVNC的30例儿童，其中男13例，女17例；年龄8个月～10岁，平均（4.92±3.52）岁；就诊原因：胸痛3例，发现心脏杂音4例，气促6例，心悸2例，胸片发现心影增大4例，孕期发现心脏增大1例，健康体检5例，心电图发现心律失常5例来医院进一步检查。所有患儿均符合以下标准[3]：①无其他心脏畸形；②二维超声显示左心室壁分为两层心肌结构，外层致密层（C）心肌明显变薄，内层为较厚的非致密层（NC）心肌，其间可见突起的肌小梁和深陷的隐窝，且舒张末期NC/C比值≥2；③彩色多普勒可见心室血流至少进入 3个以上肌小梁之间的隐窝内。所有患儿均排除先天性心脏病、后天获得性心脏病、其他心肌病、川崎病和内分泌疾病相关心脏病（如甲亢、糖尿病等）。按照双平面Simpson法测得的射血分数（ejection fraction，EF）将LVNC组进一步划分为 LVNC-1组（EF≥50%）和 LVNC-2组（EF＜50%）。LVNC-1组中16例患儿，男7例，女9例，根据改良ROSS分级，心功能I级12例，心功能II级4例。LVNC-2组中14例患儿，男6例，女8例，改良ROSS分级心功能 III级8例，心功能IV级6例。另设与LVNC组年龄、性别相匹配的健康儿童28例为对照组，男13例，女15例；年龄9个月～11岁，平均（4.87±3.76）岁，心电图、超声心动图检查结果正常。

不同的研究者对LVNC超声诊断标准不同[4-6]。本研究为了降低假阳性率均在舒张末期测左心室壁非致密层与致密层的比值。

1.2 仪器与方法 采用 Philips EPIQ7C彩色多普勒超声诊断仪，S5-1、S8-3相控阵探头，频率分别为1～5 MHz和3～8 MHz。受检者取平卧位或左侧卧位，平静呼吸，不合作患儿必要时镇静后检查。同步记录心电图，按照美国超声心动图学会指南标准[7]，采集心尖四腔心、三腔心、两腔心切面各4个心动周期，存储于光盘内进行脱机分析。

M型超声心动图指标测量：左心室长轴切面测量收缩末期左心房内径（left atrial end-systolic diameter，LAESD）和左心室舒张末期内径（left ventricle enddiastolic diameter，LVEDD），并经体表面积（body surface area，BSA）校正。

双平面Simpson法测量左心室舒张末期容积（left ventricular end-diastolic volume，LVEDV）、左心室收缩末期容积（left ventricular end-systolic volume，LVESV）及左心室射血分数（left ventricular ejection fraction，LVEF）。

超声图像分析：使用QLab软件CMQ（心肌运动定量）插件进行分析，导入二维图像，开启aCMQ，勾画各切面左心室心肌的内膜和心外膜，调整宽度使其与心肌厚度一致。软件自动追踪心肌斑点信息，并获得四腔心、三腔心、两腔心的应变值，得到左心室整体长轴应变（global longitudinal strain，GLS）和节段的牛眼图，根据美国超声心动图学会和欧洲超声心动图学会指南[7]，用 17节段来描绘左心室壁的节段性运动。

根据17节段牛眼图得出左心室壁受累节段数绘制左心室壁受累节段数诊断EF＜50%的受试者工作特性（ROC）曲线。

1.3 统计学分析 采用SPSS 20.0软件，计量资料以±s表示，两组间比较采用独立样本t检验，多组间比较用单因素方差分析；GLS与 EF的相关性采用Pearson相关分析。采用Spearman相关分析左心室壁受累节段数与EF的关系。P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 LVNC组与对照组一般情况及超声参数测值比较 LVNC组的年龄、身高、体重、BSA与对照组比较，差异无统计学意义（P＞0.05），见表1。与对照组比较，LVNC-1组 LAESD、LVEDD、LVEDV、LVESV、EF值差异无统计学意义（P＞0.05）；LVNC-2组LAESD、LVEDD、LVEDV、LVESV均增大，EF值减小，差异有统计学意义（P＜0.05），见表2。

表1 LVNC组与对照组一般情况比较（±s）

表1 LVNC组与对照组一般情况比较（±s）

注：BSA：体表面积

分组例数年龄（岁）身高（cm）体重（kg）BSA（m2）LVNC组30 4.87±3.76 105.92±30.0 017.417±9.140.70±0.28对照组28 4.92±3.52 110.48±24.52 18.44±10.24 0.85±0.28

表2 LVNC-1组、LVNC-2组与对照组超声参数比较（±s）

表2 LVNC-1组、LVNC-2组与对照组超声参数比较（±s）

注：与对照组比较，*P＜0.05。LAESD：收缩末期左心房内径；LVEDD：左心室舒张末期内径；LVEDV：左心室舒张末期容积；LVESV：左心室收缩末期容积；EF：射血分数

分组例数LAESD（mm）LVEDD（mm）LVEDV（ml）LVESV（ml）EF（%）LVNC-1组1619.29±3.5634.21±3.7540.54±16.7915.58±6.1262.84±5.32 LVNC-2组14 29.00±11.25*44.13±7.51*63.19±20.62*42.15±11.04*31.04±12.38*对照组2822.18±3.1437.41±5.7235.94±16.9313.03±6.2963.96±2.11

2.2 LVNC组二维超声心动图表现 30例患儿左心室心腔内可见粗大的肌小梁和深陷的隐窝，受累的致密心肌变薄，部分心内膜缺失，致密心肌厚度为2.1～4.3 mm，平均（2.6±0.9）mm，舒张末期NC/C比值为2.3～5.8，平均3.3±0.9。所有LVNC患儿心尖段均受累，LVNC-1组受累5～9个节段，平均（6.0±1.2）个节段，除心尖段外，还主要分布于中间段下侧壁和中间段下壁，LVNC-2组受累 13～17个节段，平均（14.0±1.1）个节段，病变节段除乳头肌以下各节段外，还累及部分基底节段。

2.3 3组左心室各节段的长轴应变测值比较 与对照组比较，LVNC组30例患儿共510个节段中，388个节段（76.1%）长轴应变值减低。所有患儿心尖段、前壁心尖段、下壁心尖段、侧壁心尖段（第13、15、16、17节段）的长轴应变值均减低，差异有统计学意义（P＜0.05）；其次受累的节段包括前间壁心尖段和下侧壁的基底段和中间段、下壁基底段和中间段（第14、5、11、4、10节段）长轴应变值减低，差异有统计学意义（P＜0.05），见表3。

与对照组比较，LVNC-1组的各壁心尖段、下侧壁的基底段和中间段、下壁基底段和中间段长轴应变值减低，差异有统计学意义（P＜0.05）（图1）；LVNC-2组左心室所有节段室壁长轴应变值均较对照组明显减低，差异有统计学意义（P＜0.05）（图2）。LVNC-2组左心室所有节段室壁长轴应变值比LVNC-1组明显减低，差异有统计学意义（P＜0.05），见表4。

表3 LVNC组与对照组左心室各节段长轴应变值与EF比较（±s）

表3 LVNC组与对照组左心室各节段长轴应变值与EF比较（±s）

项目LVNC组对照组P值28 30例数EF（%）51.28±17.71 63.96±2.11＜0.0 5前壁基底段-16.86±5.74-19.58±3.65＞0.0 5前侧壁基底段-22.32±6.65-24.63±3.59＞0.0 5下侧壁基底段-14.27±4.53-21.04±3.72＜0.0 5下壁基底段-12.23±3.92-20.63±3.36＜0.0 5下间隔基底段-19.23±4.19-20.67±3.14＞0.0 5前间隔基底段-18.59±3.57-20.29±3.03＞0.0 5前壁中间段-18.68±7.17-21.38±4.04＞0.0 5前侧壁中间段-23.36±3.82-24.71±3.74＞0.0 5下侧壁中间段-13.55±7.96-22.08±4.21＜0.0 5下壁中间段-16.05±4.77-22.92±3.39＜0.0 5下间隔中间段-20.00±5.46-22.13±3.53＞0.0 5前间隔中间段-22.00±3.24-23.38±3.69＞0.0 5前间隔心尖段-14.86±10.8 1-30.83±4.63＜0.0 5心尖段-16.14±4.35-25.71±2.77＜0.0 5前壁心尖段-15.18±4.47-25.04±3.60＜0.0 5侧壁心尖段-14.45±3.36-25.38±2.92＜0.0 5下壁心尖段-15.68±4.28-22.33±4.02＜0.0 5

图1 男，6岁，EF 52.3%，A～C分别为左心室心尖四腔心、三腔心、两腔心的应变及应变曲线；D.根据A、B、C分析后得到的左心室不同节段心肌应变的牛眼图以及不同切面的应变数据。各壁心尖段、下侧壁的基底段、下壁基底段、下间隔基底段、前间隔基底段、前侧壁的中间段和基底段长轴应变值减低

图2 女，10岁，EF 18.3%，A～C分别为左心室心尖四腔心、三腔心、两腔心的应变及应变曲线；D为根据A、B、C分析后得到的左心室不同节段心肌应变的牛眼图以及不同切面的应变数据。左心室不同水平所有节段的室壁长轴应变值明显减低

表4 LVNC-1组、LVNC-2组与对照组左心室各节段长轴应变值与EF比较（±s）

表4 LVNC-1组、LVNC-2组与对照组左心室各节段长轴应变值与EF比较（±s）

注：与对照组比较：*P＜0.05，▲P＜0.05；与LVNC-1组比较，#P＜0.05

项目LVNC-1组LVNC-2组对照组例数16 14 28 EF（%）62.84±5.3231.04±12.38▲#63.96±2.11前壁基底段前侧壁基底段下侧壁基底段下壁基底段下间隔基底段前间隔基底段前壁中间段前侧壁中间段下侧壁中间段下壁中间段下间隔中间段前间隔中间段-19.64±4.53-12.00±4.28▲#-19.58±3.65-26.07±2.92-15.75±6.27▲#-24.63±3.59-17.21±1.81*-9.13±2.80▲#-21.04±3.72-14.07±2.87*-9.00±3.46▲#-20.63±3.36-21.43±2.74-15.38±3.50▲#-20.67±3.14-19.79±3.97-16.50±1.07▲#-20.29±3.02-22.79±4.66-11.50±4.63▲#-21.38±4.04-25.36±2.87-19.88±2.59▲#-24.71±3.74-15.57±9.12*-10.00±3.63▲#-22.08±4.21-18.57±2.38*-11.63±4.75▲#-22.92±3.39-23.07±2.84-14.63±4.75▲#-22.13±3.53-23.57±2.82-19.25±1.75▲#-23.38±3.69前壁心尖段-16.86±3.99*-12.25±3.84▲#-25.04±3.61前侧壁心尖段-16.14±2.32*-11.50±2.88▲#-25.38±2.92下壁心尖段-17.00±2.77*-13.38±5.58▲#-22.33±4.02前间隔心尖段-17.71±12.7 5*-9.88±1.89▲#-30.83±4.63心尖段-17.43±3.55*-13.88±4.91▲#-22.08±3.28

2.4 GLS与EF的关系 LVNC组的GLS与EF呈正相关（r=0.756，P＜0.05）。

2.5 左心室壁受累节段数与EF的关系 LVNC组患儿左心室壁受累节段数与 EF呈负相关（r=-0.554，P＜0.05）。左心室壁受累节段数诊断EF＜50%的ROC曲线下面积为0.961（95%CI0.881～1.0），最佳截断值为10，敏感度为92.8%，特异度为91.8%（图3）。

图3 LVNC患儿左心室壁受累节段数诊断EF＜50%的ROC曲线

3 讨论

心肌致密化不全是胚胎发育过程中心肌内膜致密化过程受到抑制所致，以形成多发的肌小梁及小梁深面隐窝、致密心肌变薄为特点，可在各年龄段发病，国外研究报道甚至在胎儿期即可发现[8]。儿童心肌致密化不全临床表现缺乏特异性，可表现为进行性的心力衰竭、各种心律失常、体循环栓塞，病程缓慢迁延或急速恶化致心源性猝死。由于心肌致密化不全的预后较差，早期诊断和早期治疗至关重要。目前，儿童心肌致密化不全主要依靠超声心动图和心脏MRI诊断，心脏MRI是目前诊断心肌致密化不全的“金标准”，但其耗时长，需要儿童绝对安静，且费用昂贵，因而在临床应用中受到一定的限制。常规二维超声心动图难以定量评价左心室心肌整体和局部的收缩功能。而 2D-STI可以从径向、纵向、圆周3个方向测量心肌缩短或伸长的形变，检测 LVNC患儿左心室整体和局部心肌功能，且无角度依赖性，不受周围组织对心肌运动的影响[9]。既往研究显示，2D-STI的应变和旋转角度与MRI相关性高[10]，而且左心室17节段纵向应变及整体纵向应变不仅诊断价值最高，还可以预测死亡[11]。本研究运用 2D-STI测得的 LVNC儿童的GLS与双平面Simpson法测得的EF呈显著正相关，可以反映左心室心肌整体收缩功能。

本研究LVNC组中30例患儿各壁心尖段、下侧壁的基底段和中间段、下壁基底段和中间段长轴应变值均显著低于对照组，与正常心肌致密化顺序一致[12]。同时LVNC患儿受累节段的心肌收缩功能减低，可能与心肌明显纤维化、心腔内广泛的网状肌小梁致心内膜下低灌注和冠状动脉微循环障碍引起慢性心肌缺血[13]等因素有关。

本研究 LVNC-1组受累节段包括所有的心尖节段、下壁中间段和基底段以及下侧壁中间段和基底段，其节段长轴应变值降低，表明LVNC患儿即使双平面Simpson法测得 EF≥50%，临床无症状，也已经存在左心室收缩功能损害和形变下降，与Ari等[3]报道的孤立型LVNC患儿在无临床症状EF正常的早期阶段即可出现心室顺应性降低的结论相符。Jefferies等[14]研究显示，无症状的LVNC患儿随访5年期间死亡率高达6%。随访2年期间部分无症状的LVNC患者可出现肥厚性心肌病及限制性心肌病。因此，LVNC患儿早期诊断的关键在于在出现临床症状前发现心功能受损。如果早期运用2D-STI发现亚临床期LVNC患儿的左心室功能异常，尽早给予抗心衰治疗，有可能会降低患儿死亡的风险。

本研究根据17节段牛眼图发现LVNC组30例患儿的左心室长轴应变值减低的节段数与LVEF值呈显著负相关（r=-0.554，P＜0.05），表明受累节段数越多，左心收缩功能减低的可能性越大。本组ROC曲线的最佳截断值为 10，敏感度为 92.8%，特异度为91.8%。比患儿经二维超声心动图发现的左心室壁受累节段数多，提示2D-STI除能显示非致密节段的长轴应变值减低外，也能定量地反映其周围节段应变值的减低。

本研究LVNC-2组与LVNC-1组相比，17个节段均有不同程度的受累，且左心室各节段长轴应变值的绝对值较对照组和LVNC组均显著减低，表明随着左心室室壁非致密心肌的范围增加，冠状动脉微循环系统形成缺陷，使局部心肌灌注严重失常，最终影响室壁整体收缩功能，导致左心室射血能力减低。

本研究中1例患儿无任何临床症状，2D-STI显示其所有心尖节段、下侧壁的基底段、下壁基底段，下间隔基底段、前间隔基底段、前侧壁的中间段和基底段长轴应变值减低，双平面Simpson法测得EF值为52.3%，该患儿受累的节段达到11节段，但是每个节段的应变值稍低于正常值，不会影响左心室整体收体收缩功能，表明左心室非致密节段数不是导致LVNC患儿左心收缩功能减低的唯一因素[15]。

总之，2D-STI能准确地定量分析LVNC患儿左心室整体和节段心肌功能，甚至可以在LVNC患儿出现临床症状前早期发现左心室收缩功能减低，可作为超声心动图诊断本病的有利补充，同时应用ROC曲线分析确定心肌受累节段数的最佳截断值可以预测左心收缩功能减低，为LVNC患儿的筛查和监测提供直观、简便的参考指标。本研究的局限性在于样本量较少，可能造成一定的偏倚。后续研究将对LVNC患儿进行长期随访，以尽早发现亚临床期的心肌损害，并对LVNC患儿的临床转归与应变值进行相关性分析。

[1] 周永昌, 郭万学, 燕山, 等. 超声医学. 第6版. 北京: 人民军医出版社, 2012: 603-605.

[2] Kantor PF, Lougheed J, Dancea A, et al. Presentation,diagnosis, and medical management of heart failure in children: Canadian cardiovascular society guidelines. Can J Cardiol, 2013, 29(12): 1535-1552.

[3] Ari ME, Cetin II, Kocabas AA, et al. Decreased deformation in asymptomatic children with isolated left ventricular noncompaction and normal ejection fraction. Pediatr Cardiol,2016, 37(1): 201-207.

[4] Jenni R, Oechslin E, Schneider J, et al. Echocardiographic and pathoanatomical characteristics of isolated left ventricular non-compaction: a step towards classification as a distinct cardiomyopathy. Heart, 2001, 86(6): 666-671.

[5] Paterick TE, Tajik AJ. Left ventricular noncompaction cardiomyopathy: lessons from the past to explain a diagnostic conundrum. J Am Soc Echocardiogr, 2014, 27(10): 1128-1130.

[6] Stöllberger C, Finsterer J. Trabeculation and left ventricular hypertrabeculation/noncompaction. J Am Soc Echocardiogr,2004, 17(10):1120-1121.

[7] Lang RM, Badano LP, Mor-Avi V, et al. Recommendations for cardiac chamber quantification by echocardiography in adults: an update from the American society of echocardiography and the European association of cardiovascular imaging. J Am Soc Echocardiogr, 2015,28(1): 1-39.

[8] Stöllberger C, Wegner C, Finsterer J. Fetal ventricular hypertrabeculation/noncompaction: clinical presentation,genetics, associated cardiac and extracardiac abnormalities and outcome. Pediatr Cardiol, 2015, 36(7): 1319-1326.

[9] 王巧, 李玲, 谢明星, 等. 超声二维斑点追踪显像技术评价心肌致密化不全心肌病患者左心室收缩功能. 中国医学影像技术, 2011, 27(10): 2035-2039.

[10] Yamada A, Luis SA, Sathianathan D, et al. Reproducibility of regional and global longitudinal strains derived from twodimensional speckle-tracking and Doppler tissue imaging between expert and novice readers during quantitative dobutamine stress echocardiography. J Am Soc Echocardiogr, 2014, 27(8): 880-887.

[11] Motoki H, Borowski AG, Shrestha KA, et al. Incremental prognostic value of assessing left ventricular myocardial mechanics in patients with chronic systolic heart failure. J Am Coll Cardiol, 2012, 60(20): 2074-2081.

[12] 王梦萦, 刘燕娜. 影像学技术在心肌致密化不全诊治中的应用进展. 中国医学影像学杂志, 2015, 24(2): 152-155,160.

[13] Aras D, Tufekcioglu O, Ergun K, et al. Clinical features of isolated ventricular noncompaction in adults long-term clinical course, echocardiographic properties, and predictors of left ventricular failure. J Card Fail, 2006, 12(9): 726-733.

[14] Jefferies JL, Wilkinson JD, Sleeper LA, et al.Cardiomyopathy phenotypes and outcomes for children with left ventricular myocardial noncompaction: results from the pediatric cardiomyopathy registry. J Card Fail, 2015, 21(11):877-884.

[15] 李玥霖, 谢明星, 吕清, 等. 左心室心肌致密化不全受累节段数与左心室收缩功能的关系. 中国医学影像技术,2011, 27(8): 1582-1586.