基于二维斑点追踪技术制定妊娠28～39 周低风险胎儿心脏大小和形态的参考值范围

朱 晨 须成杰 刘 芮 李 嫚 熊 钰 项金莲 任芸芸△

（1复旦大学附属妇产科医院超声科， 2信息科， 3产科 上海 200011）

胎儿超声心动图以往多用于诊断先天性心脏病，近年来越来越多地用于评估胎儿心脏重塑［1］。心脏重塑是指心脏以结构、形态或功能的变化来适应损伤的过程［2］。正常胎儿心脏的大小（长径、宽径、面积）和形态（球形指数，sphericity index，SI）是诊断心脏结构和功能异常的基础，对于评价心脏重塑至关重要。二维斑点追踪超声心动图（speckle tracking echocardiography，STE）技术因具有无角度依赖的优势而受到青睐。然而，使用成人STE 软件分析胎儿心脏具有较大局限性而导致测量偏差［3］。专为胎儿心脏设计的STE 新技术——胎儿心脏定量分析技术（fetal heart quantitative technique，fetalHQ）能够适应胎儿心脏体积小、心率快、无法连接心电图的特点。国内外学者［4-6］已经尝试使用该技术分析胎儿心脏参数。目前国内尚缺乏基于fetalHQ 制定的胎儿心脏大小和形态的参考值范围，而前瞻性评价低风险胎儿心脏大小和形态是产前评估胎儿心脏重塑的重要依据。本研究旨在探讨使用fetalHQ 测量胎儿心脏参数的具有较高可重复性的方法，并且制定妊娠28～39周的低风险胎儿心脏大小和形态的参考值范围。

资 料 和 方 法

研究对象前瞻性收集2020 年5 月至2021 年7月在复旦大学附属妇产科医院建档产检并进行胎儿超声心动图检查的孕妇相关资料。纳入标准：（1）单胎妊娠28+0～39+6周；（2）末次月经明确且有超声早孕期测量头臀长记录，如二者计算所得孕周不一致，则以头臀长对应的孕周为准；（3）胎儿生长测量和超声心动图数据完整。排除标准：（1）存在心脏重塑风险，包括产前超声诊断的胎儿结构畸形、染色体报告异常、人工辅助受孕、超声检查时孕妇患有糖尿病或高血压；（2）超声检查时估测胎儿体重（estimated fetal weight，EFW）小于同胎龄的第10百分位数；（3）外院分娩且未能随访到妊娠结局。观察起点是纳入本研究的第一次超声检查时，观察终点是分娩结束24 h。每个孕周至少收集22 例。同一队列的研究流程在本团队以往文献中已有报道［7］。本研究经复旦大学附属妇产科医院伦理委员会批准（伦审2020-52、2021-167），所有研究对象均签署知情同意书。

仪器与方法

常规胎儿生长径线测量 使用GE Voluson E 10彩色多普勒超声诊断仪，C2-9或C1-6经腹部探头，频率分别为2～9 MHz和1～6 MHz。按照ISUOG 指南标准［8］测量胎儿生长径线，包括双顶径、头围、腹围和股骨长度。采用Hadlock 公式计算EFW，采用INTERGROWTH-21st标准计算EFW 百分位数［9］。

fetalHQ 图像获取及分析 使用fetalHQ 软件于标准四腔心切面（舒张末期）测量从心尖外缘至心底外缘的距离即四腔心长径，心外缘最宽的距离即四腔心宽径，并计算四腔心面积和整体球形指数（global sphericity index，GSI）=四腔心长径/四腔心宽径（图1A）。于标准四腔心切面清晰显示心内膜，使用fetalHQ 软件依次描记左室收缩末期、左室舒张末期、右室收缩末期和右室舒张末期的心内膜，并自动计算左、右心室的舒张末期长径、宽径、面积［10］和24 节段SI［5］。fetalHQ 软件自动将心室分割为24 个节段（图1B）。节段SI=舒张末期心室长径/对应节段心室宽径。S1～S8 节段属于基底段，S9～S16节段属于中间段，S17～S24 节段属于心尖段。左、右心室的舒张末期宽径仅指心室S1节段的宽径。

图1 胎儿心脏大小和形态的测量Fig 1 Measurement of fetal cardiac size and morphology

重复一致性检验 比较两位超声医师描记相同的30 例超声心动图视频数据，以评估心脏测量参数（四腔心宽径、长径、面积、整体球形指数，以及左、右心室的长径、宽径、面积和24 节段球形指数）的组间可重复性；1 周后由年资较高的医师再对这30 例视频进行第2 次重复测量，与1 周前同一医师的测量值对比，以评估上述心脏测量参数的组内可重复性。

统计学处理应用SPSS 26.0 统计软件对数据进行分析，符合正态分布的计量资料以表示，组间比较采用独立样本t检验；不符合正态分布的计量资料以M（Q1，Q3）表示。评价数据测量的可重复性使用组内/组间相关系数（intraclass correlation coefficients，ICC）。正态性检验采用Shapiro-Wilk检验。四腔心和心室大小的参数随孕周变化的趋势散点图使用SPSS 的“重叠散点图”功能制作。百分位数的计算采用SPSS 的“探索”功能，参考值范围使用P5、P10、P50、P90和P95进行描述。P＜0.05 为差异有统计学意义。

结 果

研究对象人群特征共收集符合纳入标准的单胎妊娠孕妇883 例，先排除EFW 小于同胎龄的第10 百分位数的213 例，余670 例。继而排除孕妇患有高血压57 例，糖尿病137 例，人工辅助受孕3 例，胎儿染色体异常2 例，外院分娩失访18 例，最终获得453 例进行数据分析。孕妇年龄中位数为30（28，33）岁，孕前BMI 中位数为20.5（19，22.3）kg/m2，产前BMI 中位数为25.6（23.7，27.9）kg/m2，其中初产妇353 例；超声测量时的孕周32.5（31.2，36.1）周，估测胎儿体重中位数为2 028（1 684，2 518）g，估测胎儿体重百分位数的中位数为52.4%（29.8%，75.0%）；分娩孕周中位数为39（38，40）周，其中经阴道分娩297 例，足月产438 例；新生儿出生体重平均为（3 226.9±415.2）g，出生体重百分位数的中位数为46.7%（24.0%，75.1%），新生儿男女比例为1∶0.92，5 min Apgar 评分的中位数为9（9，9），小于胎龄儿38 例（8.4%），无NICU 病例。同一队列的基线数据在本团队以往文献中已有报道［7］。

胎儿心脏大小随孕周变化的规律四腔心的大小（四腔心的舒张末期宽径、长径和面积）均随孕周增加而增大（r=0.717～0.775，P＜0.001，图2），四腔心大小参数在晚孕期的百分位数参考值见表1。心室的大小（左、右心室的舒张末期长径、宽径和面积）均随孕周增加而增大（r=0.424～0.710，P＜0.001，图3），左心室大小参数的百分位数参考值见表2，右心室大小参数的百分位数参考值见表3。

表1 四腔心舒张末期宽径、长径和面积的参考值范围Tab 1 Reference ranges for end-diastolic diameter， length and area of the four-chamber view

表2 左心室舒张末期宽径、长径和面积的参考值范围Tab 2 Reference ranges for end-diastolic diameter， length and area of the left ventricle

表3 右心室舒张末期宽径、长径和面积的参考值范围Tab 3 Reference ranges for end-diastolic diameter， length and area of the right ventricle

图2 低风险胎儿四腔心大小随孕周变化趋势的散点图Fig 2 Scatterplots of four-chamber view size with gestational weeks in low-risk fetuses

图3 低风险胎儿心室大小随孕周变化趋势的散点图Fig 3 Scatterplots of ventricular size with gestational weeks in low-risk fetuses

胎儿心脏形态随孕周变化的规律GSI 与孕周不存在相关性（r=0.011，P=0.811），GSI 的百分位数P5、P10、P25、P50、P75、P90和P95分别为1.03、1.06、1.11、1.17、1.25 和1.31。左心室的24 节段SI 与孕周不存在相关性（r=0.003～0.092，P=0.050～0.951）；右心室SI 的S7～S15 节段与孕周存在较弱的相关性（r=0.096～0.106，P=0.024～0.042），其余节段与孕周不存在相关性（r=0.005～0.091，P=0.053～0.923，表4）。

表4 左、右心室24 节段球形指数的参考值范围Tab 4 Reference ranges for 24-segment spherical index of the left and right ventricles

低风险胎儿左、右心室的大小和形态比较左、右心室的大小比较：左心室的舒张末期长径大于右心室，而舒张末期宽径小于右心室，差异均有统计学意义（均P＜0.001），左心室舒张末期面积与右室比较差异无统计学意义（P=0.05，表5）。

表5 低风险胎儿的左心室和右心室的大小比较Tab 5 Left and right ventricular size in low-risk fetuses（）

表5 低风险胎儿的左心室和右心室的大小比较Tab 5 Left and right ventricular size in low-risk fetuses（）

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左、右心室的形态比较左心室S1～S19 节段的SI 大于右心室，而S22～S24 节段的SI 小于右心室，差异均有统计学意义（均P＜0.05），S20 和S21节段左、右两心室的SI 比较差异无统计学意义（P=0.110，0.502，表6）。

表6 低风险胎儿左心室和右心室的24 节段球形指数比较Tab 6 Left and right ventricular 24-segmental sphericity index in low-risk fetuses（）

表6 低风险胎儿左心室和右心室的24 节段球形指数比较Tab 6 Left and right ventricular 24-segmental sphericity index in low-risk fetuses（）

SI： Spherical index； S： Segment.

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数据的可靠性胎儿四腔心宽径、长径、面积、整体球形指数，以及左、右心室舒张末期宽径、长径、面积和24 节段球形指数的组间ICC 为0.691～0.969，组内ICC 为0.721～0.980。详见表7。

表7 fetalHQ 测量胎儿心脏参数的组间和组内重复性一致性检验Tab 7 Interobserver and intraobserver reproducibility for fetal cardiac measurements using fetalHQ

讨 论

fetalHQ 是专门用于定量分析胎儿心功能的STE 新技术，它能够基于二维胎儿四腔心切面动态图像追踪描记心内膜，并在描记全部完成之后自动生成心脏测量参数报告。超声医师在描记的同时无法看到全部结果，相当于“设盲”的效果，较传统手工测量计算结果更加客观。低风险胎儿是指排除了心脏重塑风险的胎儿［11］。制定低风险胎儿心脏大小和形态的参考值范围，有利于为宫内评估胎儿心脏重塑提供对照标准。根据文献报道，建立参考值范围需要使用纵向队列研究设计和100 例以上的总样本量［12］，本研究符合要求。本研究中fetalHQ测量胎儿心脏参数的重复一致性检验结果显示，胎儿四腔心宽径、长径、面积、整体球形指数，以及左、右心室舒张末期宽径、长径、面积和24 节段球形指数的组间ICC 为0.691～0.969，组内ICC 为0.721～0.980，均为良好至优秀，与以往研究［5，10］结果一致。

fetalHQ 可评估低风险胎儿心脏大小本研究胎儿四腔心和心室舒张末期大小均随孕周的增加而增大。四腔心舒张末期大小与孕周的相关性较高（r均大于0.7），心室舒张末期大小与孕周相关性低于四腔心，其中左、右心室舒张末期长径与孕周的相关性最低（r均小于0.5）。分析低风险胎儿四腔心面积百分位数发现，妊娠28 周的平均值为799.88 mm2，39 周为1 522.69 mm2。美国低风险人群同样采用fetalHQ 分析所得妊娠28 周和39 周四腔心面积平均值分别为808.419 mm2和1 658.79 mm2［13］，湘雅二院的中国低风险人群采用手动画椭圆描记心脏面积所得28 周和39 周的平均值分别为797.50 mm²和1 687.71 mm2［14］。可见fetalHQ 测量对于不同种族人群的可重复性也较好。本研究左心室舒张末期宽径明显小于右心室，而舒张末期面积与右心室无明显差异。以往研究对于左、右心室宽径和面积的对比结果也不一致，如DeVore 等［10］认为左心室舒张末期宽径和面积均明显大于右心室，而Schneider等［15］认为左心室舒张末期面积明显小于右心室，Sharland 等［16］则认为左心室宽径明显小于右心室。本研究左心室舒张末期长径明显大于右心室，与DeVore 等［10］研究结果一致。心脏增大，尤其心室增大是心脏重塑［17］的表现之一，对于评价胎儿生长受限有重要意义。而Ebstein 畸形、肺动脉瓣狭窄、心肌病等胎儿异常［18］，也会出现左心室或者右心室面积的异常。因此准确评估低风险胎儿心脏大小的临床意义重大。本研究获取的低风险胎儿四腔心长径、宽径和面积的百分位数参考值，与美国研究使用相同分析软件所得研究结果［13］相似。

fetalHQ 可评估低风险胎儿心脏形态GSI 可反映心脏整体形态，本研究发现其与孕周不存在相关性，其数值基本恒定，与以往研究［5，11］结果相似。本研究GSI 的P5为1.03，P95为1.33，均与DeVore［5］研究相似（P5为1.08，P95为1.39），而与另一项中国横断面研究［19］差异较大（P5为1.134，P95为1.458）。分析原因可能是由于后者在测量GSI 时，没有把四腔心的感兴趣区域局部清晰放大到屏幕的2/3，这对准确识别心外膜的测量边界有一定影响。由此可见，测量标准不同造成的差异远大于不同种族研究人群特征产生的差异。在疾病状态下（如胎儿生长受限等），胎儿心脏可以通过心室重塑（改变心室大小或形态）来适应［20-21］。

临床发现GSI 异常，仍需进一步探讨心脏形态异常是源于心室还是心室的某个节段（如基底段、中间段或心尖段）的异常或者哪个更为显著。因此，近年来国内外学者针对胎儿心室24 节段SI 做了一些回顾性研究和横断面研究，而本研究采用了证据等级更高的前瞻性队列研究设计。24 节段SI 从S1 至S24 逐渐增大，心脏形态越靠近基底段越球形，而越靠近心尖段越狭长，符合正常心腔解剖结构的特点。左心室SI 的S1～S19 节段大于右心室，而S22～S24 节段小于右心室，差异均有统计学意义（均P＜0.05），S20 和S21 节段左、右心室比较差异无统计学意义。说明左心室的基底段和中间段比右心室狭长；而右心室心尖段游离缘越靠近心尖顶端越陡尖，左心室心尖顶端则相对圆钝。李文纲等［4］对于24 节段SI 的横断面研究样本量仅65 例，仅阐述了SI 与孕周的相关性，没有对比左、右心室SI的差异，也没有制定参考值范围。本研究制定了低风险胎儿心脏24 节段SI 的参考值标准，对于进一步分析胎儿心脏重塑具有重要的临床价值。

综上所述，应用fetalHQ 新技术测量胎儿心脏参数具有较好的可重复性。本研究显示胎儿心脏大小参数随孕周增加而增加，而心脏球形指数基本恒定。本研究制定的妊娠晚期低风险胎儿心脏大小和形态的参考值标准，将为产前评价心脏重塑提供帮助。但本研究仅包含了单中心的妊娠28～39 周的胎儿心脏数据，体现的研究对象特征比较有限，今后需进一步收集中孕期胎儿心脏数据，以及联合多个研究中心制定更加完善的参考值标准。

作者贡献声明朱晨 课题设计，数据收集，统计分析，论文撰写和修改。须成杰 数据查阅和整理，制作图表，论文修改。刘芮 数据查阅和整理，论文修改。李嫚，熊钰 数据收集，论文修改。项金莲 数据查阅，论文修改。任芸芸 课题设计和指导，数据质控，论文修改。

利益冲突声明所有作者均声明不存在利益冲突。