二维斑点追踪成像技术（two-dimensional speckle tracking imaging，2D-STI）是基于心肌斑点追踪的新的超声心动图定量技术，以往对成人和儿童的研究表明，2D-STI 不同于传统多普勒技术，具有非角度依赖性的优点，可测量成人及儿童的心肌应变、应变率、扭转或扭曲，用于量化评估心肌功能［1-2］。
2D-STI 已被应用于主动脉缩窄、肺动脉瓣狭窄、胎儿生长受限、双胎输血综合征、母亲糖尿病、胎盘功能受损等胎儿的心脏功能定量分析中［3-8］，成为评估胎儿心脏功能的重要手段之一。但目前大部分研究以胎儿心室功能评估为主，关于2D-STI对胎儿心房功能评估的研究较少［9］。在成人心脏病学研究中，心房应变参数已被证明与心室舒张功能的经典测量方法有很好的相关性［10］。左心房应变包含储存期、管道期和收缩期3 个时相。储存期发生在心室收缩与心房舒张阶段，反映心房作为血液储备库的能力，在胎儿期尤为显著，此时心房主要存储静脉回流的血液。心房顺应性减弱或心房内压力异常升高可致储存期应变峰值下降，表明心脏可能存在诸如心房扩张、心脏瓣膜功能障碍等发育异常。管道期对应心室舒张期早期，心房被动排空。代表心房向心室输送血液的能力。心室舒张功能减退、心室顺应性降低、心房心室通道狭窄或反流均可阻碍此过程，导致管道期应变峰值下降。收缩期对应心室舒张末期心房的主动收缩，反映心房的收缩能力。收缩期应变峰值下降可能是由于心肌发育不良、负荷过重等［11］。区分左心房应变的这三个时相，对于深入理解左心房功能、早期发现心功能异常、精准评估疾病预后及指导临床治疗具有重要意义。利用2D-STI 技术对胎儿左心房进行斑点追踪成像时，既往文献报道能成功识别左心房3 个时相的差异较大［9,12］。既往研究表明，采用高帧频动态图像可减少斑点追踪信息的丢失，更精确地识别心房收缩起始点，区分左心房应变的3 个时相［12-13］。胎儿血液循环在许多方面不同于成人，包括较高的肺血管阻力、较低的全身血管阻力、充满液体的肺对心脏的限制、心肌的成熟程度等。在胎儿期，心室的充盈比出生后更依赖心房的收缩，特别是在妊娠早期。由于心脏舒张期功能障碍通常早于收缩功能受损，因此通过测量心房应变可能有助于早期进一步了解胎儿的心脏功能［14］。
本研究拟应用2D-STI 对180 例中、晚孕期正常胎儿左心房功能进行分析，探讨该技术在评估胎儿左心房应变3 个时相功能中的应用价值，并进一步探讨胎儿左心房功能与孕周的相关性，以及该技术在胎儿心脏检查实际应用中心尖方向对研究结果是否产生影响。
资料与方法
一、对象
选取2021 年11 月至2022 年1 月在浙江大学医学院附属邵逸夫医院超声科接受胎儿超声心动图检查的正常妊娠中、晚孕期单胎胎儿。排除标准：胎儿存在心脏或其他系统畸形；胎儿心律失常；孕妇患有急性或慢性孕期疾病的胎儿。共180 例纳入本研究，孕妇年龄（29.9±3.8）岁，范围19～43 岁，孕周为（27.1±3.2）周，范围18～36 周。所有孕妇依据末次月经及头围、腹围、股骨径估算孕龄，如依据末次月经估算孕龄大于依据超声估算孕龄1 周时，则使用超声估算的孕龄。入选的所有孕妇检查前均仔细阅读纸质版“胎儿超声心动图检查知情同意书（CON157 10/13）”，并签署电子版知情同意书。本研究经医院伦理委员会审批同意（审批号20200210-78）。
二、仪器与方法
1. 仪器：Philips EPIQ 7C 彩色多普勒超声诊断仪，选用S8-3 和S5-1 探头，频率分别为3～8 MHz和1～5 MHz。帧频控制在＞130 帧/s，离线处理应用QLab13.0 离线工作站。
2. 数据采集：检查时适度调节深度、增益及聚焦区域，尽量显示最佳四腔心切面图像，四腔心切面要清晰显示左心房、右心房、左心室、右心室、二尖瓣、三尖瓣、房室间隔及两支以上肺静脉。调节取样框位置及大小，采集时应尽量缩小取样范围，以获得最高帧频，嘱孕妇平静状态下屏气后存储3～5 个心动周期的动态图像。每个胎儿采集3～4个不同心尖角度的动态图像，共获取611 个胎儿四腔心动态图像；存储后用于离线分析。根据不同心尖方向分成4 组，组1：心尖方向10：30～1：30，即心尖四腔心切面；组2：心尖方向1：30～4：30，即左横位四腔心切面；组3：心尖方向4：30～7：30，即心底四腔心切面；组4：心尖方向7：30～10：30，即右横位四腔心切面。
3. 处理方法：将容积图像导入QLab13.0 离线工作站，通过AutoStrain LA 软件包进行分析。由于无法以胎儿心电图作为参考，根据国际准则［15］，以心室终末舒张作为零应变，即心脏机械活动二尖瓣关闭前一帧到下一个二尖瓣关闭前一帧定义为一个心动周期（图1）。感兴趣区从房室环的外侧经过心房顶一直追踪到房室环的间隔侧（图2）。启动自动追踪胎儿左心房心肌斑点运动轨迹。调节软件自带降速功能，将胎儿心脏运动速度降至原速度的20%～30%。目测跟踪情况，如追踪质量不佳，感兴趣区在心房壁以外，则需通过手动调整感兴趣区，再次进行追踪描记成像，以确保整个心动周期能够实时精确跟踪心房心内膜边界。左心房肺静脉口和卵圆孔的长度个体变异度较大，需重点关注，如果需要，在重新应用斑点追踪之前，对感兴趣区进一步调整，分析获得胎儿左心房应变曲线（图3）。
图2 胎儿左心房二维斑点追踪成像图像。感兴趣区从房室环的外侧经过心房顶一直追踪到房室环的间隔侧，心室终末舒张作为零应变。图2a：心脏机械活动二尖瓣关闭前一帧，即左心房收缩末期；图2b：下一个二尖瓣关闭前一帧，即左心房舒张末期 |
由于胎儿无法获得心电图，对于左心房收缩起点定义为左心房管道期应变曲线水平后相应下坡的起始处（图3a），可自动获得左心房储存期峰值应变（left atrial strain reservoir phase end-diastole，LASr_ED）、左心房管道期峰值应变（left atrial strain conduit phase end-diastole，LAScd_ED）和左心房收缩期峰值应变（left atrial strain contraction phase end-diastole，LASct_ED）3 个时相的峰值应变。其中有11 例共计32 个动态图像2D-STI 分析心房收缩的起始点不能识别（图3b），无法区分心房收缩期与管道期。
可重复性分析：随机选取20 例胎儿心尖四腔心图像进行可重复性分析，评估观察者内和观察者间组内相关系数（intraclass correlation coefficient，ICC）。
三、统计学分析
采用SPSS 25.0 统计软件分析数据。图像帧频为不符合正态分布的计量资料，采用M（QR）表示。应变参数：LASr_ED、LAScd_ED、LASct_ED服从正态分布且方差齐，以
±s 表示。用简单线性回归方法评估左心房应变3 个时相功能与孕周的关系，服从正态分布用Pearson 相关系数评价，不服从正态分布用Spearman 秩相关系数评价；P＜0.05为差异有统计学意义，说明自变量与应变量回归关系成立，以r 值表示，r 值为0.80～1.00 表示极强相关，0.60～0.79 表示强相关，0.40～0.59 表示中等程度相关，0.20～0.39 表示弱相关，0.0～0.19 表示极弱相关或无相关。同一孕期不同心尖方向组间应变参数比较采用F 检验，组间两两比较采用LSD-t 检验。采用ICC 评估变量在观察者间和观察者内的变异性，ICC＜0.50 表示信度较差，＞0.75 表示信度好。以P＜0.05 为差异有统计学意义。
±s 表示。用简单线性回归方法评估左心房应变3 个时相功能与孕周的关系，服从正态分布用Pearson 相关系数评价，不服从正态分布用Spearman 秩相关系数评价；P＜0.05为差异有统计学意义，说明自变量与应变量回归关系成立，以r 值表示，r 值为0.80～1.00 表示极强相关，0.60～0.79 表示强相关，0.40～0.59 表示中等程度相关，0.20～0.39 表示弱相关，0.0～0.19 表示极弱相关或无相关。同一孕期不同心尖方向组间应变参数比较采用F 检验，组间两两比较采用LSD-t 检验。采用ICC 评估变量在观察者间和观察者内的变异性，ICC＜0.50 表示信度较差，＞0.75 表示信度好。以P＜0.05 为差异有统计学意义。结 果
一、图像获取情况
180 例胎儿共获取611 个动态图像，其中有11 例共计32 个动态图像2D-STI 分析心房收缩的起始点不能识别，无法区分心房收缩期与管道期。2D-STI 技术成功追踪并识别胎儿左心房3 个时相应变值的比例为94.76%（579/611）。
本研究图像帧频为185.0（169.0，200.0）帧/s，范围131～203 帧/s；其中中孕期18～24 周的图像帧频为200.0（194.0，201.0）帧/s，范围144～203 帧/s，25～28 周的图像帧频为197.0（183.0，201.0）帧/s，范围145～203 帧/s；晚孕期29～32 周的图像帧频为175.5（164.0，175.5）帧/s，范围133～203 帧/s，33～36 周的图像帧频为166.0（152.0，178.5）帧/s，范围131～203 帧/s。
二、胎儿左心房应变参数与孕周的相关性分析
选取169 例四腔心切面心尖方向为10：30～1：30并能良好追踪并识别左心房3 个时相的病例，当某例胎儿同时有多个动态图像时，仅选一个图像质量最佳的心尖四腔心切面动态图像进行分析。对169 例胎儿左心房应变3 个时相功能与孕周进行线性回归分析，成功构建胎儿左心房应变参数LASr_ED、LAScd_ED、LASct_ED 与孕周的线性回归方程，LASr_ED 随孕周增加而减小（r =-0.32，P＜0.001），LAScd_ED 随孕周增加而增大（r =0.15，P＜0.05），LASct_ED 随孕周增加而减小（r =-0.35，P＜0.001）（图4）。
三、不同孕期不同心尖方向胎儿左心房应变的角度依赖性分析
选取579 个能良好追踪并识别左心房3 个时相的动态图像，其中中孕期18～24 周126 个、25～28 周190 个，晚孕期29～32 周150 个、33～36 周113 个。
中孕期18～24 周4 组不同心尖方向胎儿的LASr_ED、LAScd_ED 及LASct_ED 比较，差异均无统计学意义（P 均＞0.05，表1）。
表1 中孕期18～24 周胎儿不同心尖方向组间左心房应变参数比较（%， |
| 组别 | 图像数 | LASr_ED | LAScd_ED | LASct_ED |
|---|---|---|---|---|
| 组1 | 46 | 37.14±4.39 | 15.14±4.24 | 21.99±4.24 |
| 组2 | 20 | 36.73±2.59 | 14.80±3.13 | 21.93±3.62 |
| 组3 | 38 | 35.89±3.04 | 14.15±2.83 | 21.76±3.13 |
| 组4 | 22 | 36.03±3.11 | 14.26±2.60 | 21.76±3.13 |
| F值 | 1.022 | 0.700 | 0.034 | |
| P值 | 0.385 | 0.554 | 0.992 |
中孕期25～28 周4 组不同心尖方向胎儿的LASr_ED、LAScd_ED 及LASct_ED 比较，差异均无统计学意义（P 均＞0.05，表2）。
表2 中孕期25～28 周胎儿不同心尖方向组间左心房应变参数比较（%， |
| 组别 | 图像数 | LASr_ED | LAScd_ED | LASct_ED |
|---|---|---|---|---|
| 组1 | 88 | 35.81±3.35 | 14.84±3.57 | 20.96±4.74 |
| 组2 | 34 | 34.62±2.79 | 13.95±3.49 | 20.67±3.88 |
| 组3 | 33 | 36.17±2.63 | 15.30±2.92 | 20.83±3.96 |
| 组4 | 35 | 35.56±3.50 | 13.81±3.39 | 21.73±4.35 |
| F值 | 1.565 | 1.645 | 0.405 | |
| P值 | 0.199 | 0.181 | 0.750 |
晚孕期29～32 周4 组不同心尖方向胎儿的LASr_ED 比较，组2 小于组1，差异具有统计学意义（P＜0.05）；4 组LAScd_ED 及LASct_ED 比较，差异均无统计学意义（P 均＞0.05，表3）。
表3 晚孕期29～32 周胎儿不同心尖方向组间左心房应变参数比较（%， |
| 组别 | 图像数 | LASr_ED | LAScd_ED | LASct_ED |
|---|---|---|---|---|
| 组1 | 56 | 36.74±3.60 | 15.73±2.97 | 20.99±4.12 |
| 组2 | 42 | 34.79±3.58a | 14.97±3.40 | 20.05±5.01 |
| 组3 | 31 | 35.41±3.16 | 15.04±3.38 | 20.36±4.05 |
| 组4 | 21 | 35.50±3.10 | 16.72±4.24 | 18.78±4.54 |
| F值 | 2.759 | 1.540 | 1.333 | |
| P值 | 0.044 | 0.207 | 0.266 |
晚孕期33～36 周4 组不同心尖方向胎儿的LASr_ED 比较，组4 小于组1 和组3；4 组不同心尖方向胎儿的LAScd_ED 比较，组2 小于组1，组3大于组2，差异均具有统计学意义（P 均＜0.05）；4组LASct_ED 比较，差异无统计学意义（P＞0.05，表4）。
表4 晚孕期33～36 周胎儿不同心尖方向左心房应变参数比较（%， |
| 组别 | 图像数 | LASr_ED | LAScd_ED | LASct_ED |
|---|---|---|---|---|
| 组1 | 51 | 34.50±3.30 | 16.07±3.81 | 18.43±4.29 |
| 组2 | 24 | 33.22±3.10 | 13.25±3.51a | 19.97±3.93 |
| 组3 | 18 | 34.92±2.63 | 16.54±3.05b | 18.38±4.00 |
| 组4 | 20 | 32.59±2.73ac | 14.73±3.60 | 17.86±5.01 |
| F值 | 2.919 | 4.234 | 1.042 | |
| P值 | 0.037 | 0.007 | 0.377 |
同一孕期组1 和组3 间LASr_ED、LAScd_ED及LASct_ED 比较，差异均无统计学意义（P均＞0.05）；同一孕期组2 和组4 间的LASr_ED、LAScd_ED 及LASct_ED 比较，差异均无统计学意义（P 均＞0.05）。
四、重复性评价
从611 个动态图像中随机抽取20 个动态图像进行可重复性分析，LASr_ED 观察者内和观察者间的ICC 分别为0.88［95%可信区间（confidence interval，CI）：0.72～0.96，P＜0.001］和0.82（95%CI：0.55～0.93，P＜0.001）。LAScd_ED 观察者内和观察者间的ICC 分别为0.87（95%CI：0.67～0.95，P＜0.001）和0.84（95%CI：0.59～0.94，P＜0.001），LASct_ED 观察者内和观察者间的ICC 分别为0.97（95%CI：0.92～0.99，P＜0.001）和0.89（95%CI：0.69～0.95，P＜0.001），均具有较好的一致性。
讨 论
2D-STI 应用于成人及儿童获得的左心房应变曲线可以反映左心房的3 个时相功能状态，即储存期、管道期和收缩期，它们分别对应于心室收缩时的心房充盈、舒张期早期的被动心房排空和舒张晚期的心房收缩。本研究应用2D-STI 对胎儿左心房进行斑点追踪成像，成功获得了与儿童和成人类似的左心房功能应变曲线，并获得了用于评价左心房时相功能的峰值应变。心房收缩的起始点在左心房管道期应变曲线水平后相应下坡的开始处测量。
本研究能良好追踪并识别左心房3 个时相应变值的比例为94.76%（579/611）。有32 个动态图像心房收缩的起始点不能识别，心房收缩期不能从管道期分离出来。Rato 等［9］对53 例25～30 周的正常胎儿的研究结果显示，48 例胎儿成功完成胎儿左心房应变分析，但48 例胎儿中仅32 例（67%）可以在应变曲线上识别左心房收缩，其所取图像的帧频仅为74 帧/s（IQR32），范围35～121 帧/s。近期叶晓光等［12］对80 例胎儿的研究中有91.3%的左心房收缩应变可以识别，其所取图像的帧频为（116.31±7.82）帧/s，范围100～130 帧/s。本研究可以识别左心房收缩应变比例明显高于Rato 等［9］的研究结果，并略高于叶晓光等［12］的研究结果。既往文献报道帧频会对2D-STI 定量分析结果产生显著影响，建议使用尽可能获取最高帧频的动态图，然而，关于最佳帧频仍无统一共识［13，16］。本研究图像帧频控制在185.0（169.0，200.0）帧/s，范围131～203 帧/s，明显高于以往文献报道；本研究结果显示在高帧频时可以减少斑点追踪信息的丢失，减少因胎儿心率较快带来的影响，能够更好地识别左心房收缩的起始点，得到更真实的应变曲线。
胎儿心肌应变随着妊娠进展是否变化，目前存在明显的争议：一些研究认为整个孕期保持相对稳定，而另一些研究结果则显示仅右心室绝对峰值应变随孕周增加而减少［4，17］。本研究建立了胎儿左心房应变参数LASr_ED、LAScd_ED、LASct_ED与孕周的线性回归方程，提示反映胎儿左心房存储功能的参数LASr_ED 和代表左心房收缩功能的参数LASct_ED 随孕周增加而减小，而代表左心房通道功能的参数LAScd_ED 则随孕周增加而增大。此结果提示胎儿发育过程中随着孕周的增加，左心房存储功能和收缩功能减低，而通道功能增加。这与左心室心肌随孕周增加不断成熟、顺应性增加和总外周阻力下降等因素有一定的关系。早孕期胎儿的心肌细胞主动张力较低，主动松弛能力和顺应性均较低，左心室充盈大部分依赖左心房的收缩完成，而随着孕周的增加，胎儿左心室心肌快速成熟，舒张功能逐步增强［14］。妊娠后半期胎儿血流动力学的改变，说明外周血管阻力降低，心脏顺应性增加，心输出量增加［18］。
本研究另一重要所见是2D-STI 在中孕期正常胎儿心脏左心房应变实际应用中无明显心尖角度依赖性，但在孕晚期胎儿心脏左心房应变实际应用中却存在一定的心尖角度依赖性，主要表现在左心房储存期应变及左心房管道期应变，左心房收缩期应变无明显角度依赖。2D-STI 被引入作为一种可以量化心肌形变的方法，已经广泛应用于儿科和成人心脏实践中，并被普遍认为无角度依赖性，但本研究对胎儿左心房应变的研究得出了不同的结果。有相关验证性研究表明，2D-STI 应用于胎儿及儿童心脏左心室纵向峰值收缩应变在一定程度上依赖于角度［19-20］，这与本研究所见一致。Sivesgaard等［21］一项体外研究指出当斑点追踪数量（speckle tracking number，STN）达到一定数值时，超过2D-STI 的追踪窗口，将无法获得可靠的峰值应变。STN=斑点位移/（帧频×扇区深度），代表超声心动图图像中目标斑点从一帧横穿到另一帧的像素数。当斑点位移、帧频、扇区深度在适当的参数组合下，斑点跟踪技术可以准确地测量应变。结合本研究结果说明中孕期即使改变心尖角度，斑点位移、帧频、扇区深度的组合参数仍在适当范围内；而孕晚期改变心尖角度时组合参数可能超过适当范围，这与随着孕周的增大，超声心动图图像中目标斑点位移增大、帧频降低，导致STN 增大，无法准确地测量峰值应变有关。另外，本研究显示，不同孕期轴向心尖四腔心组胎儿和心底四腔心组胎儿的左心房应变3 个时相差异均无统计学意义，不同孕期左侧横向四腔心组胎儿和右侧横向四腔心组胎儿左心房应变3 个时相差异均无统计学意义，说明轴向或横向四腔心切面时，斑点位移、帧频、扇区深度的组合参数在同一范围内，选择轴向或横向四腔心作为统一图像采集标准，用于不同孕期胎儿心脏功能连续监测，测量的峰值应变具有可比性。
2D-STI 识别的是与超声声束方向正交的斑点运动，反映心房整体纵向应变，本技术不建议应用于单独的径向应变或横向应变的评估；另外左心房的解剖特点与心室比较较特殊，左心房外侧壁和房间隔侧为游离壁，心底部左心房壁附着于肺静脉相对固定，心房外侧壁和房间隔峰值应变高于心底部左心房壁［22-23］。横向四腔心时左心房外侧壁和房间隔侧心房整体纵向应变降低。
另外2D-STI 是基于二维平面追踪的结果，胎儿心脏的运动往往并不局限在一个平面上，这使得不同心尖方向2D-STI 测量结果可能并不完全准确。准确的测量可能需要进行三维分析，弥补2D-STI 局限于所扫描的平面内追踪心肌运动斑点的不足，对复杂的心脏运动进行评价。但3D-STI的时间和空间分辨率都相对较低，影响图像质量，临床应用受到一定限制。
本研究的局限性：（1）本研究未包括早孕期及中孕早期胎儿，因此对于胎儿左心房应变在整个孕期的变化规律的认识存在一定局限性；（2）由于胎位、胎动、母体腹壁条件等因素的影响，没能获得每个胎儿4 个不同心尖方向的动态图像进行比较；（3）目前无专门应用于胎儿心房应变分析的定量软件，本研究应用的AutoStrain LA 分析软件既往主要用于成人左心房的研究，应用于胎儿左心房的研究虽得出一定结论，尚需更大样本的正常胎儿及病理状态下胎儿的研究结果进一步验证。
综上，2D-STI 在胎儿左心房应变中的应用是可行的。LASr_ED 和LASct_ED 随孕周增加而减小，呈弱负相关；LAScd_ED 随孕周增加而增大，呈极弱正相关。2D-STI 在正常妊娠胎儿心脏左心房应变实际应用中存在一定的心尖角度依赖性，主要表现在孕晚期左心房储存期应变及左心房管道期应变方面；但选择轴向或横向四腔心切面时的左心房应变3 个时相差异无统计学意义。在未来的研究中，可预先定义心尖角度，统一图像采集标准，以便更加准确地获得胎儿应变参数，用于产前胎儿心脏功能的定量评估和连续性监测。