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小儿超声影像学

右心室长轴应变在长期随访法洛四联症术后患儿右心功能变化中的应用

  • 李静雅 1 ,
  • 薛丽 1 ,
  • 李姗姗 1 ,
  • 邓雅文 1 ,
  • 孙妍 1 ,
  • 马宁 , 1,
展开
  • 1.100045 北京,国家儿童医学中心 首都医科大学附属北京儿童医院心脏中心心脏超声科
马宁,Email:
Ma Ning, Email:

Copy editor: 汪荣

收稿日期: 2024-12-26

  网络出版日期: 2025-04-01

基金资助

北京市属医院科研培育计划(PX2021049)

版权

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Long-term assessment of right ventricular function in children with repaired tetralogy of Fallot by using right ventricular longitudinal strain

  • Jingya Li 1 ,
  • Li Xue 1 ,
  • Shanshan Li 1 ,
  • Yawen Deng 1 ,
  • Yan Sun 1 ,
  • Ning Ma , 1,
Expand
  • 1.Department of Echocardiography,Heart Center,Beijing Children's Hospital,Capital Medical University,National Center for Children's Health,Beijing 100045,China

Received date: 2024-12-26

  Online published: 2025-04-01

Copyright

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摘要

目的

应用超声心动图长期动态评价法洛四联症术后(rTOF)患者右心形态及功能的变化,探讨右心室长轴应变的应用价值。

方法

纳入2023 年7 月至2024 年9 月在北京儿童医院复诊的22 例rTOF 患者的超声心动图资料,患者平均年龄为(11.9±2.5)岁,术后中位随访时间为11 年。获得患者心腔径线及反流情况,并分析右心功能参数,包括三尖瓣环收缩期位移(TAPSE)、右心室面积变化率(FAC)、右心室游离壁长轴应变(FWLS)、室间隔长轴应变(SLS)、整体长轴应变(GLS)等参数。并回顾该组患者5 年前(中位随访时间为5 年)的超声心动图资料,进行前后两次的形态及功能参数比较。为两组资料分别匹配相近体表面积、同性别健康儿童作为正常对照组,分别分析两个随访时间点的rTOF 患者与对照组的右心形态及功能参数。

结果

两个随访时间点的rTOF 患者与正常对照组相比,均表现为右心室增大、形态失常,肺动脉正向流速增快,TAPSE、FAC 及长轴应变各参数(FWLS、SLS、GLS)均低于正常对照组(P 均<0.05)。两个随访时间点22 例患者中分别有50.0%(11/22,中位随访时间5 年)、59.1%(13/22,中位随访时间11 年)存在中度及重度的肺动脉反流。两个随访时间点(中位随访时间11 年 vs 中位随访时间5 年)的rTOF 患者资料进行比较,TAPSE (0.23±0.04 vs 0.25±0.05)、FAC [(27.46±5.75)% vs (28.03±6.61)%] 、FWLS [(-19.00±4.23)% vs (-20.47±5.49)%]均未出现进行性减低,但SLS[(-17.79±3.46)% vs(-20.82±4.30)%,P<0.05]、GLS[(-18.39±3.68)% vs (-20.65±4.61)%,P<0.05]出现进行性减低。

结论

在rTOF 患者术后较长时间的随访过程中,超声心动图提示肺动脉瓣反流所致的右心容量负荷过重持续存在,右心功能参数均低于健康儿童,右心室长轴应变的部分参数可提示右心室功能的持续变化。

本文引用格式

李静雅 , 薛丽 , 李姗姗 , 邓雅文 , 孙妍 , 马宁 . 右心室长轴应变在长期随访法洛四联症术后患儿右心功能变化中的应用[J]. 中华医学超声杂志(电子版), 2025 , 22(02) : 146 -152 . DOI: 10.3877/cma.j.issn.1672-6448.2025.02.008

Abstract

Objective

To evaluate the long-term dynamic changes in right heart morphology and function in children with repaired tetralogy of Fallot (rTOF) by using echocardiography for exploring the application value of right ventricular longitudinal strain.

Methods

A total of 22 rTOF children who had undergone surgery at Beijing Children's Hospital from July 2023 to September 2024 were included in this study.The average age was 11.9±2.5 years, and the median follow-up time was 11 years.The diameters of heart chambers, pulmonary valve regurgitation, and parameters of right ventricular function including tricuspid annular plane systolic excursion (TAPSE), fractional area change (FAC), free wall longitudinal strain (FWLS), septal longitudinal strain (SLS), and global longitudinal strain (GLS) were obtained.The echocardiographic data of rTOF patients obtained 5 years ago were reviewed (the median follow-up time was 5 years).The data comparison between the 11-year follow-up and 5-year follow-up was carried out.Healthy children of similar body surface area and the same gender were included as the control group.The right heart morphology and function parameters of rTOF patients and the control group at two follow-up time points were analyzed.

Results

Compared with the control group at the two follow-up time points, rTOF patients had enlarged right ventricles and increased pulmonary artery flow velocity.The parameters of TAPSE, FAC,and longitudinal strain (FWLS, SLS, and GLS) were all lower than those of the control groups (P<0.05).Among the 22 patients at the two follow-up time points, 50.0% (11/22, median follow-up time of 5 years)and 59.1% (13/22, median follow-up time of 11 years) had moderate to severe pulmonary regurgitation,respectively.Comparing the data of rTOF patients at the two follow-up time points (median follow-up time of 11 years vs median follow-up time of 5 years), TAPSE [(0.23±0.04) vs (0.25±0.05)], FAC [(27.46±5.75)%vs (28.03±6.61)%], and FWLS [(-19.00±4.23)% vs (-20.47±5.49)%] did not show a progressive decline.In contrast, SLS [(-17.79±3.46)% vs (-20.82±4.30)%, P<0.05] and GLS [(-18.39±3.68)% vs(-20.65±4.61)%, P<0.05] showed a progressive decrease.

Conclusion

In the long-term follow-up of rTOF patients, echocardiography indicates right ventricular volume overload due to the persistent pulmonary valve regurgitation, and right heart function parameters are lower than those of healthy children.Certain right ventricular longitudinal strain parameters can be used to evaluate dynamic right ventricular function.

法洛四联症(tetralogy of Fallot,TOF)为最常见的紫绀型先天性心脏病,是以右心室流出道狭窄为核心病理改变的心脏畸形。手术矫治是解决心脏畸形的必须手段。术者通过清除右心室流出道内的粗大肌束,扩大肺动脉瓣环等方式解除右心室流出道的狭窄。但术后常遗留肺动脉瓣不同程度的关闭不全,引起右心室容量负荷增加、右心功能减低。有研究指出,在术后第3 个十年,患者会出现猝死、致死性心律失常等心脏不良事件1。TOF 术后(repaired tetralogy of Fallot,rTOF)患者右心功能减低的具体发生机制尚不明确,且临床医师认识到术后需长期随访右心功能,在恰当时机给予二期手术,如经皮肺动脉瓣植入术,从而改善患者右心功能,扭转不良预后的发生。目前,采用应变参数长期且动态监测术后儿童右心功能的研究较少,且见诸报道的术后儿童随访多局限于术后早期。本研究对rTOF 患者进行了随访,随访时间长达十年,旨在应用超声心动图对患者右心室形态与功能进行动态观察,发现用于监测右心功能改变的指标。

资料与方法

一、对象

选取2023 年7 月至2024 年9 月到首都医科大学附属北京儿童医院心脏中心复诊的rTOF 患者22例,其中男性17 例,女性5 例,年龄9 ~18 岁,平均年龄为(11.9±2.5)岁。纳入标准:于我中心行TOF 外科手术矫治,术后规律随访,随访过程中超声心动图采集完整,术后随访时长超过6 年。排除标准:TOF 合并肺动脉瓣闭锁或缺如的患者;心律不齐或图像质量差导致二维超声心动图应变分析无法实施的患者。本研究在纳入复诊rTOF 患者的同时,回顾患者5 年前完整的术后超声心动图资料。将纳入当时的患者资料命名为研究组1,于同时期本中心体检患者中匹配相近体表面积、同性别健康儿童作为对照组1。此外,将回顾的5 年前患者资料命名为研究组2,于同时期本中心体检患者中匹配相近体表面积、同性别健康儿童作为对照组2。本研究通过北京儿童医院医学伦理委员会审批(批件号:2021-1-1),纳入的患者及健康儿童本人或家属均签署知情同意书。

二、仪器与方法

1.仪器:采用Philips iE33 或iE Elite 超声仪器,使用S5-1(1 ~5 MHz)和S8-3(3 ~8 MHz)探头,采集时保证二维图像帧频>70 帧/s。
2.方法:对心脏房室径线的测量均参照美国超声心动图学会的指南进行2。由M 型、二维超声心动图采集到的参数包括:右心室基底段横径、左心室舒张末期内径、肺动脉瓣环径、主动脉瓣环径、三尖瓣环收缩期位移(tricuspid annular plane systolic excursion,TAPSE)、右心室面积变化率(fractional area change,FAC),在研究组1 与研究组2 比较时采用右心室长径校正TAPSE。在二维灰阶图像清晰的基础上叠加彩色血流,观察肺动脉血流情况,于肺动脉瓣口处设置连续多普勒取样容积,测量肺动脉瓣口血流峰值流速,参照指南评价肺动脉反流程度3,轻度肺动脉反流频谱形态为舒张末期频谱的陡降,中度反流为舒张末期平缓的下降,重度反流为舒张末期频谱的反向。
进行应变分析时,采集心尖四腔心切面二维图像,右心室尽可能显示完整,并减少肺气对右心室游离壁及心尖部的干扰。使用斑点追踪成像后处理软件(TomTec Imaging Systems GmBH)进行脱机分析。应变定义为在相应的方向上心肌形变的百分比。先于标准的心尖四腔切面上标记右心室的心内膜和心肌层,脱机分析时,软件将右心室分成游离壁和室间隔两个部分。使用最佳图像质量的单个心动周期进行分析,并且在追踪不理想的情况下进行手动调节。从而获取以下右心室心肌力学参数:游离壁长轴应变(free wall longitudinal strain,FWLS)、 室间隔长轴应变(septal longitudinal strain,SLS)。此两者的均值被定义为右心室整体长轴应变(global longitudinal strain,GLS)。

三、统计学分析

使用SPSS 21.0 软件进行数据统计分析。符合正态分布的计量资料以±s 表示,研究组与对照组比较及两个随访时间点的rTOF 患者资料自身前后比较均采用配对样本t 检验。在研究组中随机选取20 例进行观察者内(同一观察者间隔1 个月进行再次测量)与观察者间(2 位不同观察者测量)重复性检验,针对FWLS、SLS 两参数计算组内相关系数(intraclass correlation coefficient,ICC)。P<0.05 为差异有统计学意义。

结 果

一、一般资料

本研究纳入的22 例rTOF 患者(研究组1)均于首都医科大学附属北京儿童医院行TOF 矫治术,其中行切开肺动脉瓣环扩大补片修补术者16例,行保留肺动脉瓣环术者6 例,该组患者处于术后随访的第7 ~18 年,术后随访时长中位数为11 年,患者体表面积为(1.39±0.32)m2。研究组1 所有患者根据纽约心脏病协会心功能分级评级均为Ⅰ~Ⅱ级。同期匹配的20 例正常儿童(对照组1),男性15 例,女性5 例,体表面积为(1.33±0.26)m2。2 例体表面积为1.95 m2 和2.05 m2 的男性患者未匹配到相近体表面积、同性别的健康儿童。
此外,本研究回顾了这22 例患者5 年前的超声心动图资料(研究组2),5 年前纳入患者处于术后随访的第2 ~13 年,术后随访时长中位数为5 年。相应地,为研究组2 匹配22 例正常儿童(对照组2),男性17 例,女性5 例。研究组2 体表面积为(0.81±0.3)m2,对照组2 体表面积为(0.82±0.3)m2

二、研究组1 与对照组1 右心室形态与功能参数比较

与对照组1 相比,研究组1 的右心室横径较大,肺动脉瓣环径发育偏细,主动脉瓣环径增宽,肺动脉血流速度明显高于正常(P 均<0.05);2组的左心室舒张末期内径相当(P>0.05,表1)。研究组1 的右心室功能参数TAPSE、FAC、FWLS、SLS、GLS 均低于对照组1(P 均<0.05,表2)。
表1 研究组1 与对照组1 超声心动图形态参数比较(±s
组别 例数 RVth(mm) LVEDD(mm) PVAD(mm) AOD(mm) PFVP(m/s)
研究组1 20 35.03±5.51 41.25±4.63 19.54±4.31 22.43±3.29 2.17±0.66
对照组1 20 32.84±4.43 41.91±3.38 22.06±3.47 20.25±2.26 0.87±0.14
t -2.180 0.600 2.819 -2.719 -9.116
P 0.043 0.556 0.011 0.014 < 0.001

注:研究组1 和对照组1 为法洛四联症术后患者(中位随访时间为11 年)及匹配的对照组;RVTD 为右心室横径;LVEDD 为左心室舒张末期内径;PVAD 为肺动脉瓣环径;AOD 为主动脉瓣环径;PFVP 为肺动脉血流速度峰值

表2 研究组1 与对照组1 超声心动图右心室功能参数比较(±s
组别 例数 TAPSE(mm) FAC(%) FWLS(%) SLS(%) GLS(%)
研究组1 20 16.30±2.41 26.89±5.89 -19.21±4.23 -18.08±3.38 -18.65±3.62
对照组1 20 21.27±2.79 45.22±3.57 -26.40±3.07 -22.69±1.90 -24.54±2.40
t 6.234 10.638 -5.940 -5.448 -6.053
P <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001

注:研究组1 和对照组1 为法洛四联症术后患者(中位随访时间为11 年)及匹配的对照组;TAPSE 为三尖瓣环收缩期位移;FAC 为右心室面积变化率;FWLS 为右心室游离壁长轴应变;SLS 为右心室室间隔长轴应变;GLS 为右心室整体长轴应变

本研究观察到患者右心室形态失常,四腔心切面可见右心室横径扩大,左右心比例失调(图1a),左心室基底水平短轴切面可见右心室失去了新月形的形态(图1d)。此外,本研究通过观察肺动脉反流频谱形态评价肺动脉反流程度(图1b、1c、1e、1f)。结果显示,22 例患者中存在重度反流1 例(1/22,4.5%),中度反流12 例(12/22,54.5%),轻度反流8 例(8/22,36.5%),无明显反流1 例(1/22,4.5%)。
图1 法洛四联症术后患者右心室形态与肺动脉反流超声图像。图a 为四腔心切面显示右心室横径增大;图d 为左心室基底水平短轴切面显示右心室失去新月形形态;图b 为连续频谱多普勒显示少量肺动脉反流;图e 为连续频谱多普勒显示中量肺动脉反流;图c 为彩色多普勒显示少量肺动脉反流局限于肺动脉瓣环水平;图f 为彩色多普勒显示中量肺动脉反流充盈肺动脉

三、研究组2 与对照组2 右心室形态与功能参数比较

与对照组2 比较,研究组2 的右心室横径较大,主动脉瓣环径增宽,肺动脉血流速度明显高于正常(P 均<0.05);2 组的左心室舒张末期内径相当,肺动脉瓣环径相近(P 均>0.05,表3)。研究组2 的右心室功能参数TAPSE、FAC、FWLS、SLS、GLS 均低于对照组2(P 均<0.05,表4)。
表3 研究组2 与对照组2 超声心动图形态参数比较(±s
组别 例数 RVth(mm) LVEDD(mm) PVAD(mm) AOD(mm) PFVP(m/s)
研究组2 22 26.17±3.53 34.50±4.45 15.20±3.26 19.62±3.77 2.43±0.61
对照组2 22 23.20±6.18 35.97±4.87 16.31±3.07 15.83±2.05 0.91±0.02
t 2.528 -1.814 -1.872 6.836 11.597
P 0.020 0.084 0.075 <0.001 <0.001

注:研究组2 和对照组2 为法洛四联症术后患者(中位随访时间为5 年)及匹配的对照组;RVTD 为右心室横径;LVEDD 为左心室舒张末期内径;PVAD 为肺动脉瓣环径;AOD 为主动脉瓣环径;PFVP 为肺动脉血流速度峰值

表4 研究组2 与对照组2 超声心动图右心室功能参数比较(±s
组别 例数 TAPSE(mm) FAC(%) FWLS(%) SLS(%) GLS(%)
研究组2 22 12.97±0.52 27.93±6.29 -20.47±5.49 -20.82±4.30 -20.65±4.61
对照组2 22 16.67±0.52 44.65±10.40 -27.90±5.41 -25.80±3.61 -26.85±4.23
t -4.629 -6.756 4.544 4.197 4.805
P <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001

注:研究组2 和对照组2 为法洛四联症术后患者(中位随访时间为5 年)及匹配的对照组;TAPSE 为三尖瓣环收缩期位移;FAC 为右心室面积变化率;FWLS 为右心室游离壁长轴应变;SLS 为右心室室间隔长轴应变;GLS 为右心室整体长轴应变

22 例患者术后5 年(中位随访时间)随访时无重度反流病例,中度反流11 例(11/22,50%),轻度反流11 例(11/22,50%)。

四、研究组1 与研究组2 的右心室形态与功能参数比较

与研究组2 比较,研究组1 的右心室横径、左心室舒张末期内径、肺动脉瓣环径、主动脉瓣环径均有增长,2 组比较差异有统计学意义(P均<0.05);而肺动脉血流速度未见显著下降(P>0.05,表5)。对于右心室功能参数,与研究组2 比较,研究组1 的TAPSE、FAC 和FWLS 未出现减低(P 均>0.05),而SLS 和GLS 出现了减低(P均<0.05);左心室射血分数2 组均在正常范围,但2 组比较差异存在统计学意义(P<0.05,表6)。
表5 研究组1 与研究组2 超声心动图形态参数比较(±s
组别 例数 RVth(mm) LVEDD(mm) PVAD(mm) AOD(mm) PFVP(m/s)
研究组1 22 35.35±5.62 41.86±4.79 19.54±4.31 23.21±4.27 2.24±0.68
研究组2 22 26.53±3.21 34.53±4.56 15.20±3.26 19.62±3.77 2.43±0.61
t -7.842 -11.759 -5.520 -5.395 -9.116
P <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 0.059

注:研究组1 和研究组2 分别为法洛四联症术后中位随访时间为11 年、5 年的患者;RVTD 为右心室横径;LVEDD 为左心室舒张末期内径;PVAD 为肺动脉瓣环径;AOD 为主动脉瓣环径;PFVP 为肺动脉血流速度峰值

表6 研究组1 与研究组2 超声心动图双心室功能参数比较(±s
组别 例数 TAPSE FAC(%) FWLS(%) SLS(%) GLS(%) LVEF(%)
研究组1 22 0.23±0.04 27.46±5.75 -19.00±4.23 -17.79±3.46 -18.39±3.68 68.71±5.07
研究组2 22 0.25±0.05 28.03±6.61 -20.47±5.49 -20.82±4.30 -20.65±4.61 71.76±4.63
t 1.638 0.382 -1.652 -3.363 -2.771 2.523
P 0.120 0.707 0.113 0.003 0.011 0.020

注:研究组1 和研究组2 分别为法洛四联症术后中位随访时间为11 年、5 年的患者;TAPSE 为三尖瓣环收缩期位移;FAC 为右心室面积变化率;FWLS 为右心室游离壁长轴应变;SLS 为右心室室间隔长轴应变;GLS 为右心室整体长轴应变;LVEF 为左心室射血分数

五、重复性检验

观察者内重复性检验FWLS 的ICC 为0.73,SLS 的ICC 为0.80。观察者间重复性检验FWLS的ICC 为0.67,SLS 的ICC 为0.76。

讨 论

TOF 矫治术后会发生持续性室性心动过速、猝死等不良事件,术后持续存在的肺动脉瓣反流是患者主要的血流动力学异常1,4。对rTOF 患者进行超声心动图监测非常必要,指南也推荐应用超声心动图对此类患者进行长期的随访观察3。右心室长轴应变是近十年间逐渐应用于临床的反映心脏功能的新参数。Toro 等5指出,以MRI 的右心室射血分数为诊断标准,rTOF 患者的右心室GLS 检测的敏感度与特异度分别为78%和77%。Oliveira等6指出,右心室GLS 与MRI 的右心室射血分数存在中等程度至强的相关性,在儿童及成人rTOF患者临床随访中具有常规应用的价值。目前,采用应变评估rTOF 患者手术后短期内右心功能变化的研究较多7,8。然而,应用超声心动图尤其应变参数随访rTOF 患者长达十年的研究还较少,在更长期的观察中还有哪些参数能进一步提示病情进展仍有待阐释。
基于以上研究背景,研究者首先对本中心规律随访的rTOF 患者进行了形态学参数分析。在长达11 年(中位随访时间)的随访过程中,rTOF 患者右心室横径持续增大,形态失常,并存在流出道增宽,这均与肺动脉反流所致的右心容量负荷过重有关9。患者组存在较严重的肺动脉瓣反流,且随访时间越长反流程度重的患者占比越多。以上表现提示,rTOF 患者心内畸形虽得到有效矫治,但肺动脉瓣功能失常导致的右心室容量负荷过重,是本组患者术后最严重的也是最持续的损害。本组患者术后相对次要的残留损害为肺动脉残余狭窄。尽管如此,因TOF 手术重点为疏通右心室流出道并解除肺动脉狭窄,故经手术治疗,rTOF 患者肺动脉瓣环径可达正常儿童发育水平,且大部分患者肺动脉瓣环处的跨瓣压差处于可接受的20 ~25 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)之间10。功能学参数方面,患者所有右心功能参数均低于健康儿童。患者前后两次右心功能比较发现TAPSE 与FAC 差异无统计学意义,提示常规右心功能参数在术后5 年(中位随访时间)即出现减低,但在术后11 年(中位随访时间)未再出现下降。而右心室长轴应变中的SLS 和GLS 在随访11 年(中位随访时间)与5 年(中位随访时间)进行比较差异存在统计学意义,随时间延长两者表现为进行性减低。
本研究重点关注的应变被认为是反映心脏亚临床功能改变的敏感指标,尤其是在无症状的成年人中11。有研究者尝试建立应变与心肌纤维化之间的联系,从而使应变参数在一定程度上提示组织病理的改变。Karali 等12应用MRI 发现右心室纤维化与右心功能受损有关,遗憾的是该研究并未建立起心肌纤维化的生物标志物与应变之间的关系。此外,在针对左心室的研究中,Alba 等13应用MRI 也并未发现应变与反映心肌间质弥漫性纤维化的细胞外容积分数之间的相关性。但组织学关联的失败并未影响应变作为临床监测指标观察患者的病情变化。本研究中,随着对患者观察时间的延长,GLS 与SLS 在TAPSE 和FAC 未发生改变的情况下出现了进一步减低,提示两者均为反映患者心脏功能变化的指标。此外,长轴应变参数中哪一个参数更能提示不良事件的发生仍存在争议4。本研究出现最显著降低的是SLS,室间隔补片影响室壁运动与局部心肌的纤维化可能是导致这一现象的病理原因。由于室间隔承担了双侧心室收缩功能,本组患者随访11 年(中位随访时间)与随访5 年(中位随访时间)进行比较时发现了有统计学差异的左心室射血分数的减低,这也与SLS 降低的情况相一致。最后,研究者针对核心关注的FWLG、SLS 进行观察者内与观察者间重复性检验,一致性均较好,说明以上参数具有现实的应用价值。其中FWLG 的重复性较SLS 差,考虑为右心室游离壁较室间隔更易受肺气影响,导致部分节段追踪欠佳,从而影响了观察者内与观察者间的一致性。
本研究的局限性有以下三点:(1)研究纳入的病例数量相对较少;(2)本组患者为主动至医院复诊的患者,均未出现心血管不良事件,入组时可能存在选择偏倚;(3)除了长轴应变外,本研究未分析径向、环向应变等参数,其对于全面评价双侧心室功能与心室间相互作用的价值仍有待进一步研究。
综上所述,在TOF 患者术后较长时间的随访监测中,超声心动图获得的右心室长轴应变参数较传统右心功能参数更能反映右心室功能的变化。
1
Gatzoulis MA, Balaji S, Webber SA, et al.Risk factors for arrhythmia and sudden cardiac death late after repair of tetralogy of Fallot:a multicentre study [J].Lancet, 2000, 356(9234):975-981.

2
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