การทำงานของหัวใจ (Cardiac function)

การทำงานของหัวใจทารกในครรภ์กับทารกหลังคลอดมีความแตกต่างกัน อันเนื่องมาจากระบบการไหลเวียนเลือดของทารกในครรภ์ต้องพึ่งพาระบบการไหลเวียนและแลกเปลี่ยนออกซิเจนจากรก และจากการศึกษาต่าง ๆ พบว่า การทำงานของหัวใจทารกในครรภ์ หลัก ๆ อยู่ที่ด้านขวา เนื่องจาก ร้อยละ 52-65 ของ cardiac output จะผ่านทาง right ventricle(RV) และส่วนใหญ่ของเลือด ประมาณร้อยละ 90 ที่ออกจาก RV จะลัดไปทาง ductus arteriosus เข้าสู่ระบบการไหลเวียนอวัยวะต่าง ๆ ในร่างกาย ดังนั้นโครงสร้างของหัวใจทางกายวิภาคจึงมีความแตกต่างกันเล็กน้อย ทางด้านขวาจะมีความแข็งแรงกว่าทางด้านซ้าย

หลักการพื้นฐาน

การทำงานของหัวใจทารกในครรภ์ จะการสูบฉีดเลือด 2 ระบบ คือ ด้านขวาและซ้าย ทั้งสองระบบประกอบด้วย atrium รับเลือด ที่เป็น venous blood เข้ามา และ ventricle ที่ฉีดเลือดเข้าสู่ arterial system โดยทั่วไปแรงดันภายใน atrium และ ventricle จะต่างกัน ถ้าเมื่อไหร่ก็ตามแรงดันใน ventricle ลดต่ำลงใกล้เคียงกับ atrium จะทำให้ atrioventricular valve เปิดออก เลือดจาก atrium จะเทเข้าเวนตริเคิล ช่วงแรกเลือดจะเทเข้าแบบ passive แต่ตอนหลังจะเป็นแบบ active จาก atrial depolarization และ atrial contraction เรียกว่า “atrial kick” ซึ่งถ้าเกิดบ่อยและถี่มีผลทำให้ อัตราการเต้นของหัวใจเพิ่มขึ้น และ ระยะ rapid ventricular filling ลดลง ส่งผลให้ cardiac output เพิ่มขึ้นตามด้วย นอกจากนี้ระบบประสาทซิมพาเธติก ยังมีผลต่อการเต้นของหัวใจ ทำให้ระยะเวลาที่ใช้ในการกระตุ้นให้เกิดการเต้นของหัวใจลดลง ซึ่งก็คือการเพิ่มอัตราการคลายตัวของหัวใจ ด้วยเหตุนี้จึงมีผลทำให้สูญเสียระยะเวลาที่เลือดเทเข้า ventricle เองจากแรงดันที่เปลี่ยนแปลงลง เมื่อเกิด depolarization และ contraction ของ ventricle ทำให้แรงดันใน ventricle ขึ้นสูงมาก จนทำให้ atrioventricular valve ปิดลง จะมีระยะพักก่อนที่จะเริ่มมีการบีบตัวใหม่ของ ventricle ที่เรียกว่า isovolumetric contraction time หลังจากระยะนี้แรงดันใน ventricle จะค่อย ๆ เพิ่มขึ้น จนกระทั่งสูงกว่าใน aorta หรือ pulmonary artery จะทำให้ semilunar valve ของ เส้นเลือดทั้งสองเส้นเปิดออก ทำให้เลือดไหลจาก ventricle เข้าสู่เส้นเลือดทั้งสองไปยัง arterial system และเมื่อแรงดันลดลง แรงที่เกิดจากการบีบตัวก็ลดลงตาม จนกระทั่งใกล้เคียงกับ arterial pressure valve ก็จะปิดลง และจะเข้าสู่วงจรการเต้นของหัวใจ คือเมื่อแรงดันของ ventricle ลดลงใกล้เคียงกับ atrium AV valve ก็จะเปิดใหม่อีกครั้ง ระยะเวลาระหว่าง semilunar valve ปิด จนกระทั่ง AV valve เปิด เรียกว่า isovolumetric relaxation time

ปัจจัยที่เกี่ยวข้องกับ stroke volume : preload, afterload และ contractility

Stroke volume คือ ปริมาตรเลือดที่ถูกสูบฉีดออกจากหัวใจในการบีบตัวหนึ่งครั้ง โดยขึ้นอยู่กับ 3 ปัจจัยหลัก คือ preload, afterload และ contractility

Preload คือ ภาระหรือ load ที่เกิดขึ้นก่อนหัวใจจะเริ่มหดตัวซึ่งหมายถึง venous filling pressure หรือ ปริมาตรของเลือดใน ventricle ช่วงท้ายของจังหวะคลายตัว(end diastolic volume : EDV) ที่ผลักดันเลือดให้เข้าสู่ atrium และ ventricle การเพิ่มขึ้นของปริมาณเลือดหรือความเร็วของการไหลกลับของเลือดดำจะเพิ่ม preload หัวใจจะหดตัวตอบสนองแรงขึ้นตาม Frank–Starling law ที่บอกว่า กล้ามเนื้อยืดยาวได้มากจะมีผลเพิ่มแรงในการหดรัดตัว โดยเพิ่มปริมาณเลือดที่หัวใจบีบออกแต่ละครั้ง (stroke volume) การลดลงของเลือดดำที่ไหลกลับจะเกิดผลตรงกันข้ามกันคือทำให้เกิดการลดลงของปริมาณเลือดที่หัวใจบีบออกแต่ละครั้ง

Afterload คือ ภาระหรือ load ที่กระทำต่อ ventricle หลังจากหัวใจหดตัวซึ่งหมายถึง ความดันเลือดแดง (arterial pressure) นั่นเอง หรือคือความดันที่ ventricle ต้องสร้างขึ้น (ventricular wall stress) ระหว่างบีบตัวเพื่อฉีดเลือดออกจากหัวใจ การเพิ่มของ afterload ทำให้กล้ามเนื้อหดสั้นได้น้อย ventricle หดรัดตัวไม่ดี ขัดขวางการบีบเลือดออกทำให้เกิดปริมาณเลือดที่หัวใจบีบออกแต่ละครั้งลดลง ก็คือ stroke volume ลดลงนั่นเอง การเพิ่มของ afterload สัมพันธ์กับ systemic blood pressure ที่เพิ่มขึ้น พบใน aortic stenosis และ arterial hypertension หรือเป็นแรงต้านการบีบตัวของหัวใจ ถ้าเพิ่ม afterload หัวใจต้องบีบตัวให้ได้แรงเพิ่มขึ้น แต่ stroke volume จะลดลง

Contractility หรือความสามารถในการหดตัวของกล้ามเนื้อหัวใจที่ควบคุมโดยระบบประสาทซิมพาเธติก โดยที่การหลั่งของ adrenaline ส่งผลให้มีการหดรัดตัวเพิ่มขึ้นของกล้ามเนื้อหัวใจ ซึ่งจะทำให้ stroke volume เพิ่มขึ้นตาม

วิธีประเมินการทำงานของหัวใจทารก ได้ถูกประยุกต์มาจากของผู้ใหญ่ ซึ่งมีหลักการพื้นฐานมาจากการตรวจหลายอย่าง เช่น การใช้ doppler flow หรือ cardiac biometry หรือ ดูจากระยะเวลาของวงจรการเต้นของหัวใจ (cardiac cycle) ซึ่งมีสูตรสมการดังแสดงในตารางที่ 1 และค่าต่าง ๆ ที่ใช้ในการประเมินการทำงานของหัวใจดังตารางที่ 2

ตารางที่ 1 แสดงสูตรในการคำนวณ cardiac function ของทารกในครรภ์

ค่าดัชนี สูตร
Stroke volume(SV) velocity time integral × valve area*
Cardiac output (CO) SV × heart rate
Ejection fraction (EF) SV ÷ end-diastolic volume
Shortening fraction (SF) (end-diastolic VD − end-systolic VD) ÷ end-diastolic VD
Myocardial ejection force (1.055 × valve area × velocity time integral of acceleration) × peak

systolic velocity ÷ acceleration time

Myocardial performance index (MPI) (ICT + IRT) ÷ ET

*Aortic or pulmonary (see text for details). ET, ejection time; ICT, isovolumetric contraction time; IRT, isovolumetric relaxation time; VD, ventricular diameter.

ตารางที่ 2 แสดงค่าพารามิเตอร์ต่าง ๆ ที่ใช้ในการประเมิน cardiac function ในจังหวะบีบและคลายตัว(ดัดแปลงจาก Crispi F.(1))

Parameter Definition
Systolic function
  • blood volume estimation
  • Ejection fraction
  • Cardiac output
  • Myocardial motion
  • Annular displacement
  • Systolic annular peak velocity
Diastolic function
  • Precordial vein blood flow patterns (DV and others)
  • E/A ratio
  • Diastolic annular peak velocities
  • E/E’ ratio
  • IRT
Global cardiac function
  • MPI

ในการคำนวณหาค่า Stroke volume (SV) ค่อนข้างยุ่งยาก เพราะต้องวัดขนาด valve ของเส้นเลือด aorta หรือ pulmonary artery ขึ้นอยู่กับว่าต้องการหา SV ของข้างไหน และร่วมกับการคำนวณหา velocity time integral ซึ่งได้มาจาก area under curve ของการวิเคราะห์คลื่นเสียงดอพเลอร์ ซึ่งค่านี้จะเพิ่มขึ้นตามอายุครรภ์จนกระทั่งคลอด

โดยที่ค่า Median biventricular CO อยู่ระหว่าง 40 mL/min ตอนอายุครรภ์ 15 สัปดาห์และเพิ่มขึ้นถึง 1470 mL/min ตอนคลอด ค่ากลางของ CO โดยคิดเป็นอัตราส่วน ด้านขวาต่อซ้าย มีค่า 1.4 ซึ่งจะคงที่ตลอดการตั้งครรภ์ (2)

การตรวจด้วย M mode

มีรายงานการนำ M mode มาใช้ในการประเมินการทำงานของหัวใจ ตั้งแต่ปี 1971(3) ซึ่งต่อมาในปี 1982 Allan LD และคณะได้ศึกษาหาค่าปกติของ พารามิเตอร์ต่าง ๆ ของการทำงานของหัวใจที่สามารถวัดได้จาก m mode ที่สำคัญคือ ค่า shortening fraction ซึ่งคำนวณจาก ค่า systolic กับ diastolic diameter ของ ventricle ดังแสดงในตารางที่ 1 ซึ่งในการตรวจต้องวาง m line ให้ตั้งฉากกับ interventricular septum ที่ระดับ AV valve ถึงจะได้ค่าที่มีความถูกต้องมากที่สุด นอกจากนี้ยังใช้ในการวัดระยะเบี่ยงเบนของ valve (annular excursion) โดยวัดระยะห่างที่มากที่สุดจาก valve annulus ไปยังผนังของ ventricle ด้านที่ต้องการตรวจในช่วง end diastole ถึง end systole ทำได้ง่าและพบว่าค่า amplitude จะเพิ่มขึ้นตามอายุครรภ์(4) โดยส่วนใหญ่มักใช้ในการประเมิน tricuspid valve จาก ventricle ด้านขวามากกว่า เพราะลักษณะของกล้ามเนื้อทอดตัวตามแนวยาว จะต่างจากด้านซ้ายที่เรียงตัวแบบหมุนวน ซึ่งถ้าจะวัดจริง ๆ ต้องใช้เทคนิคอื่น ๆ ช่วย เช่น Tissue Doppler (5;6)

รูปที่ 1  แสดงการวัดค่าต่าง ๆ ของหัวใจจาก M mode ; BVOD = biventricular outer dimension, LVWT = left ventricular wall thickness, IVST = interventricular septum thickness, RVWT = right ventricular wall thickness, LVID = left ventricular inner dimension, RVID = right ventricular inner dimension, LVIS = left ventricular inner diameter at end-systole และ RVIS = right ventricular inner diameter at end-systole.

Fetal Cardiac Doppler

ค่าดัชนีของคลื่นเสียงดอพเลอร์หัวใจทารกในครรภ์ เป็นค่าที่วัดในเชิงปริมาณ และมักจะสัมพันธ์กับมุมในการวัด ในการวัดให้ได้ค่าที่แม่นยำนั้น sample volume ควรวางในตำแหน่งใต้ต่อลิ้นหัวใจ โดยมุมของลำคลื่นเสียงควรอยู่ในช่วง 15-20 องศา ของทิศทางการไหลเวียน การวัด Doppler ควรทำในขณะที่ทารกไม่หายใจ เพื่อหลีกเลี่ยงความคลาดเคลื่อนที่อาจจะเกิดขึ้น อาจใช้ color Doppler ช่วยในการกำหนดทิศทางโดยวาง sample volume ในตำแหน่งที่สีของ blood flow เข้มหรือ ชัดมากที่สุด เนื่องจาก การไหลเวียนเลือดของทารกในครรภ์ต่างจากในผู้ใหญ่ เลือดที่ออกจาก right ventricle จะมากกว่า left ventricle ในช่วงที่อายุครรภ์มากขึ้นพบว่า ventricular compliance จะเพิ่มขึ้น total peripheral vascular resistance จะลดลง preload จะเพิ่มขึ้น และ combined cardiac output ก็เพิ่มขึ้นด้วย compliance ของ left heart จะเพิ่มขึ้นเร็วกว่า right heart ตามอายุครรภ์ และพบว่า pulmonary vascular resistance ของทารกในครรภ์จะสูง โดย การไหลเวียนที่ไปยัง pulmonary vascular bed นั้นจะค่อย ๆ ไปด้วยอัตราทีช้า ๆ และเพิ่มขึ้นเมื่ออายุครรภ์มากขึ้น ในส่วนของ cardiac output จะขึ้นตรงกับ preload และ ventricular compliance การที่มี right to left shunt ของ foramen ovale และ การไหลเวียนของเลือดผ่าน ductus arteriosus เป็นปัจจัยสำคัญของรูปแบบการไหลเวียนของเลือดที่มี high oxygenated blood ไปเลี้ยงยังส่วนต่าง ๆ ของร่างกาย คือ เลือดที่เข้ามายัง left atrium ส่วนใหญ่ผ่านมาจาก foramen ovale และ 2 ใน 3 จาก right ventricle เข้าไปยัง ductus arteriosus โดยตรง

Early/Atrial (E/A) ratio (atrioventricular flow)

ค่า E/A ratio คือสัดส่วนของความเร็วการไหลเวียนเลือดที่ผ่าน atrioventricular valve ในจังหวะคลายตัว นับว่าเป็น marker ที่สำคัญในการตรวจ diastolic function จากการตรวจด้วยคลื่นเสียงดอพเลอร์ ค่า E wave คือ flow ในช่วงแรกที่ไหลลงมาใน ventricle (early passive diastolic filling) ซึ่งขึ้นกับ ventricular relaxation ส่วน A-wave คือ flow ในช่วง active diastolic filling known ที่เกิดจาก ‘atrial kick(7) ซึ่งทารกในครรภ์ ค่า A wave จะมากกว่า E wave ซึ่งจะสลับกันในช่วงหลังคลอด เพราะค่า E wave จะเพิ่มสูงขึ้นเรื่อย ๆ ตลอดการตั้งครรภ์จากการคลายตัวของ ventricle ที่มากขึ้นเพื่อส่งเลือดผ่านไปยัง coronary sinus แต่ค่า A wave จะไม่เพิ่มมากนักจนถึงค่อนข้างคงที่(8;9) ค่า E/A ratio เป็นดัชนีที่ใช้บอก ventricular preload และ compliance โดยค่าจะเพิ่มสูงขึ้นตามอายุครรภ์ การทำงานช่วง ventricular diastolic ในไตรมาสแรก ค่าความเร็วการไหลเวียนสูงสุดในช่วงของ E และ A wave จะสูงใน right ventricle แต่หลังจากนั้นจนกระทั่งคลอด ใน left ventricle จะสูงมากกว่า

รูปที่ 2  เทคนิคการวัด E/A ratio ; วัดใน plane 4CV ไม่ว่าจะเป็น tricuspid valve (TV) หรือ mitral valve(MV) ควรปรับ sample volume ขนาด 2.0 – 3.0 mm โดยวางให้อยู่ใน ventricle หรือ อยู่ระหว่าง valve เพื่อดูภาวะ regurgitation โดยปรับ มุมให้น้อยกว่า 30 องศาจากแนว inter-ventricular septum จะลักษณะรูปคลื่นใน MV จะเห็น waveform ในจังหวะ ventricular systole ใน aorta ด้วย

การศึกษาในผู้ใหญ่ พบว่า ค่า E/A ratio ที่ลดลง บ่งชี้ถึงการทำงานในจังหวะคลายตัวที่ล้มเหลว (diastolic dysfunction) ซึ่งพยากรณ์โรคจะแย่ในรายที่มีภาวะหัวใจล้มเหลว(10) สำหรับทารกในครรภ์ ค่า E/A ratio สามารถนำมาใช้ในการประเมินการทำงานของหัวใจ มีรายงานว่า mitral และ tricuspid E/A ratio จะลดลงใน twin–to–twin transfusion syndrome (TTTS) โดยเฉพาะแดที่เป็นคนรับเลือดหรือมีภาวะบวมน้ำ(11) นอกจากนี้ยังมีการศึกษาใน intrauterine growth restriction (IUGR) และทารกบวมน้ำที่เกิดจากความผิดปกติในปอด (hydrops due to congenital cystic adenomatoid malformation)(11-13) ในรายที่เป็น monophasic AV flow patterns โดยที่ไม่มี pattern ปกติของ E/A เลย จะเกิดในความผิดปกติที่สัมพันธ์กับ cardiac output ลดลง เช่น aortic stenosis(14), , TTTS(15) และ IUGR(16) แต่ต้องระวังว่าอาจเกิดจากหัวใจเต้นเร็วมากก็ได้ ซึ่งจะสามารถพบ monophasic ของ EA ได้ปกติ(17)

Semilunar Flow

เป็นการประเมินการทำงานของหัวใจในช่วง ventricular systole โดยดูการไหลเวียนของเลือดที่ออกจาก ventricle ทั้งสองข้าง ไปยัง aorta และ pulmonary artery ในช่วงที่มีการบีบตัวของ ventricle ดูจากคลื่นเสียงดอพเลอร์จะเห็นเป็นลักษณะของ uniphasic waveform ค่าดัชนีที่ใช้บ่อยได้แก่ peak systolic velocity (PSV) , time to peak velocity (TPV) และ time velocity integral (TVI) ซึ่งก็คือพื้นที่ใต้กราฟ โดยค่าต่าง ๆ จะสูงขึ้นตามอายุครรภ์ ค่า PSV ของ blood flow ที่ผ่านไป aorta จะสูงกว่าที่ผ่าน pulmonary artery เพราะการลดลงของ afterload และขนาดที่ลดลงของ aorta ซึ่งค่า dopppler เหล่านี้จะบอกถึง ventricular contractility, arterial pressure และ afterloads. (รูปที่ 3)
เทคนิคการวัด : วัด Aortic valve ให้วาง sample volume ที่ ascending aorta ต่ำกว่า leaflets ถ้าเป็น pulmonary valve ให้วาง sample volume ที่ pulmonary trunk ต่ำกว่า leaflets
ในทารกปกติ PSV ของทั้ง 2 valve จะค่อย ๆ เพิ่มขึ้นจาก 30 cm/s ตอน 12 สัปดาห์ จนถึง 80 cm/s ตอนครบกำหนด ซึ่ง aorta มักจะสูงกว่าใน pulmonary artery

รูปที่ 3  เทคนิคการ semilunar flow ; วัดใน aorta (Ao) (ก) หรือ main pulmonary artery (MPA) (ข) ลักษณะของรูปคลื่นของ pulmonary artery จะชันกว่า หรือ ค่า time to peak velocity (TPV) จะสั้นกว่าใน aorta (ค) ไดอะแกรม แสดงการวัดค่า peak velocity, time velocity integral (TVI) และ time to peak

Myocardial Performance Index (MPI)

เป็นค่าที่ใช้ในการประเมินการทำงานของหัวใจโดยรวม ทั้งในช่วง systolic และ diastolic โดยเริ่มใช้ในผู้ใหญ่ก่อน(18) มีรายงานการตรวจทารกในครรภ์ ปี 1999 โดย Tsutsumi(19) พบว่า MPI หรือ Tei สามารถประเมินการทำงานของ ventricle แต่ละข้างได้ โดยไม่ต้องคำนึงถึงโครงสร้าง อัตราการเต้นของหัวใจ หรืออายุครรภ์ สามารถตรวจโดยการใช้คลื่นเสียงดอพเลอร์ M mode หรือ Tissue Doppler imaging ตรวจในตำแหน่งที่สามารถประเมินได้ทั้ง AV valve และ outflow tracts ซึ่งคำนวณได้จากสูตร

Myocardial Performance Index (MPI) = (Isovolumetric Contraction Time + Isovolumetric Relaxation Time) / Ejection Time

  • Isovolumetric Contraction Time คือ ระยะพักหลังจากที่ AV valve ปิด ไปจนกระทั่ง เริ่มมี flow ออกไปยัง outflow tract ซึ่งก็คือระยะพักก่อนที่จะมีการบีบตัวในจังหวะ systole ของ ventricle
  • Isovolumetric Relaxation Time คือ ระยะพักหลังจากไม่มีเลือดไหลออกไปทาง outflow tract จนกระทั่ง AV valve เริ่มเปิด ซึ่งก็คือระยะพักก่อนที่จะมีการคลายตัวในจังหวะ diastole ของ ventricle
  • Ejection Time คือ ระยะเวลาทั้งหมดที่ใช้ในการบีบเลือดออกจาก ventricle ไปยัง outflow tract

รูปที่ 4 วิธีการวัด Myocardial Performance Index (MPI); 1 Isovolumetric Contraction Time (ICT), 2 Ejection Time (ET), 3 Isovolumetric Relaxation Time (IRT)

รูปที่ 5 การวัด MPI ในทารกปกติ (ก) และการวัด modified MPI mใช้ตำแหน่ง valve click (ข) การใช้ ตำแหน่งที่มี valve click จะทำให้กำหนดระยะได้ง่ายและมีความแม่นยำมากขึ้น

รูปที่ 6 รูปคลื่นเสียงดอพเลอร์ในการวัด MPI ของทารกโรคฮีโมโกลบินบาร์ท (ก) และทารกที่มีภาวะโตช้าในครรภ์ (ข)

ค่า Tei index จะเพิ่มขึ้นเล็กน้อยหลังคลอด(19) และได้มีการศึกษาเทคนิคต่าง ๆ ในการวัดที่อาจทำให้ค่านี้แปรปรวนจากผู้วัด ทำให้ได้ค่าที่ไม่เที่ยง ส่วนใหญ่เกิดจากการกำหนดขอบเขตหรือตำแหน่งในการวัดจากภาพคลื่นเสียงดอพเลอร์ ต่อมาจึงมีการกำหนดให้ใช้ตำแหน่ง valve click เป็นจุดหลักในการวัดค่า isovolumetric ซึ่งจะเห็นเป็นภาพแถบคลื่นเสียงที่เข้มกว่าปกติดังรูป Hernandez-Andrade(20) พบว่าถ้าใช้ตำแหน่ง click จะสามารถลดความแปรปรวน intra และ inter observer variation ในการวัดได้ เรียกว่าเป็น “modified MPI” ซึ่งการใช้วิธีนี้พบว่า Tei index ของ left ventricle จะเพิ่มขึ้นตลอดการตั้งครรภ์ตั้งแต่อายุครรภ์ 19 สัปดาห์ ซึ่งเป็นผลจากการเพิ่มขึ้นของ IRT และลดลงของ ET แต่ ICT ยังคงที่(21;22) จากการศึกษาของ Van Mieghem เมื่อเปรียบเทียบค่าอื่น ๆ ที่ใช้ประเมินการทำงานของหัวใจ พบว่า Tei index จะสัมพันธ์กับค่า EF แต่จะไม่สัมพันธ์กับ E/A ratio และไม่เปลี่ยนแปลงตามอายุครรภ์(23)

โดยที่การศึกษาส่วนใหญ่เน้นดูการทำงานของหัวใจด้านซ้าย เพราะการตรวจด้วยคลื่นเสียงดอพเลอร์เพื่อให้ได้ waveform ทั้งจาก AV valve และ outflow tract นั้น ทางด้านซ้ายจะง่ายกว่าด้านขวา จึงไม่ค่อยมีการศึกษาในด้านขวามากนัก จากการศึกษาของ D. Friedman พบว่า ในทารกปกติที่อายุครรภ์ในช่วง 18-31 สัปดาห์ Tei index มีค่า 0.53 + 0.13 , ICT มีค่า 43 + 14 ms, ET มีค่า 173 + 16 ms และ IRT มีค่า 48 + 13 ms.

มีการศึกษาเพี่ยวกับ MPI ในการนำมาตรวจหาทารกที่ผิดปกติ พบว่า ค่า MPI จะผิดปกติ คือ มีค่าสูงขึ้นใน recipient twin ที่เป็น TTTS ที่มี diastolic dysfunction มีpreload เพิ่มขึ้น ส่วนใหญ่ค่า IRT จะนานขึ้น(24) แต่ถ้าเป็นทารกในครรภ์ที่มี inflammatory response syndrome จากถุงน้ำคร่ำแตกก่อนกำหนดนั้น ค่า MPI จะสูงขึ้นจาก ET ที่ลดลงเป็นหลัก(25) ในรายที่มารดาเป็นเบาหวานมีทารกในครรภ์ตัวโตเกินอายุครรภ์ (large-for-gestational age) มักเกิดภาวะ hypertrophic cardiomyopathy ของทารกในครรภ์ interventricular septum หนา มีการอุดกั้นของ outflow flow tract ทำให้เลือดไหลออกได้น้อยลง ซึ่งจะพบการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ร่วมกับลักษณะ ductus venosus waveform ที่ผิดปกติในทารกได้ ถึงแม้ว่าจะควบคุมระดับน้ำตาลได้ดี(26) ในรายที่ทารกโตช้าในครรภ์ (IUGR) ค่า MPI จะสูงขึ้นโดยจะสัมพันธ์กับการพยากรณ์โรคที่แย่ลงด้วย(13)

Mori et al. และคณะพบว่า Tei index เป็น markerที่ไวในการตรวจติดตาม การเพิ่มขึ้นของ RV afterload หรือ ภาวะ RV dysfunction ที่เกิดจากแรงดันใน pulmonary artery เพิ่มขึ้นหรือมีการตีบของ ductus arteriosus ในมารดาที่ได้รับยา indomethacin(17)

ความผิดปกติอื่น ๆ เช่น ภาวะที่กดเบียดหัวใจ ทำให้การทำงานของหัวใจผิดปกติ เช่น congenital diaphragmatic hernia (CDH) ชนิดรุนแรง พบว่า 1 ใน 3 ค่าจะน้อยกว่าทารกปกติ ในรายที่ได้รับการรักษาด้วย tracheal occlusion ตั้งแต่อยู่ในครรภ์ MPI จะดีขึ้น ทั้งนี้เพราะค่า ICT สั้นลง ในความผิดปกติที่จะมีผลให้เลือดไหลกลับมาหัวใจเพิ่มขึ้นจนทำให้ volume overload เช่น sacrococcygeal teratoma หรือ arterio-venous malformations

(AVM) จะทำให้เพิ่มปริมาณของเลือดไปยังก้อนเหล่านี้ และนำไปสู่ภาวะหัวใจล้มเหลวของทารกในครรภ์ได้

และในโรคธาลัสซีเมียที่มีความชุกสูงในประเทศไทยและในแถบเอเชีย จากหลายการศึกษาพบว่า MPI จะสูงขึ้นในรายที่เป็นโรค Hemoglobin Bart’s disease โดยส่วนมากทำการศึกษาในอายุครรภ์ 20 สัปดาห์ขึ้นไป พบว่าจะเห็นการเปลี่ยนแปลงของ MPI ก่อนที่จะมีภาวะหัวใจโตหรือมีอาการแสดงของภาวะบวมน้ำที่ชัดเจน(27) เช่นเดียวกับการศึกษาของผู้เขียน ที่ทำการศึกษา Tei index ใน ทารกที่เป็นโรค Hemoglobin Bart’s disease จำนวน 50 ราย ตั้งแต่อายุครรภ์ 12-22 สัปดาห์ พบว่า Tei index มีค่าสูงกว่าในทารกปกติอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ โดยมีค่าเฉลี่ยอยู่ที่ 0.54+0.08 และ 0.48+0.07 ตามลำดับ ทั้งนี้ค่าที่สูงขึ้นเกิดจาก ICT ที่นานขึ้นอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ และ ET นานขึ้นเล็กน้อย

Three- And Four-Dimensional Ultrasound

การใช้ 3D/4D อัลตราซาวด์ ถูกนำมาใช้ในการประเมินการทำงานของหัวใจมากว่า 10 ปี แต่ส่วนใหญ่ในปัจจุบัน การตรวจด้วย spatiotemporal image correlation (STIC)(28) จะเป็นที่นิยมและมีความแน่นนอนมากกว่า โดยอเพราะภาพที่ได้ในการตรวจสามารถปรับเปลี่ยนเพื่อให้ได้มุมหรือตำแหน่งที่แน่นอนในการวัดค่าต่าง ๆ เช่นใน four-chamber view ก็สามารถปรับหาตำแหน่งที่เป็นจังหวะ end diastole และ end systole ได้โดยการดูการเคลื่อนไหวของ AV valve โดยส่วนใหญ่ค่าที่ใช้จะประเมินปริมาตรของ ventricle เป็นหลัก ร่วมกับตำแหน่ง valve click ค่าที่ได้จากการตรวจ คือ stroke volume, EF และ CO

มีการศึกษาเกี่ยวกับการใช้ STIC เพื่อหาปริมาตรของหัวใจ โดยลากเส้นตามแนวขอบของ ventricle ใน multiplanar reconstruction ร่วมกับดูขอบเขตใน plane อื่น ๆ ร่วมด้วยเพื่อให้ถูกต้องมากที่สุด ซึ่งส่วนใหญ่ program จะคำนวณค่าต่าง ๆ ออกมาให้อัตโนมัติ ซึ่งเป็นการใช้ mode ที่เรียกว่า Virtual Organ Computer-aided AnaLysis (VOCAL) ซึ่งอาจใช้ร่วมกับ inversion mode (IM) ซึ่งจะช่วยแยกบริเวณที่เป็นน้ำออกจากเนื้อเยื่อ จะทำให้เห็นขอบเขตได้ชัดขึ้น

รูปที่ 7 การวัดปริมาตรของ ventricle โดยใช้ Virtual Organ Computer-aided AnaLysis (VOCAL) (ที่มา : Functional assessment of the fetal heart: a review. Godfrey ME, Messing B, Cohen SM, Valsky DV, Yagel S. Ultrasound Obstet Gynecol. 2012 Feb;39(2):131-44.)

Venous flow assessment

การวิเคราะห์การทำงานของหัวใจด้วยคลื่นเสียงดอพเลอร์ ในระบบหลอดเลือดดำ หรือ venous system มีประโยชน์ในการประเมินการทำงานของหัวใจทางด้านขวาเป็นหลัก โดยดูลักษณะคลื่นเสียงของ ductus venosus, inferior vena cava, hepatic veins and pulmonary veins (DV, IVC,HV และ PV) ซึ่งเส้นเลือดเหล่านี้จะมีลักษณะเป็นรูปคลื่น (pulsatile) ที่จะแปรผันตามแรงดันที่เกิดในจังหวะบีบและคลายตัวของหัวใจ (cardiac cycle) เส้นเลือดดำจะนำเลือดเข้าสู่หัวใจ ถ้าแรงดันใน RA น้อย เลือดก็สามารถไหลเข้าได้มากขึ้น แต่ถ้าแรงดันสูงก็จะกลับกัน เลือดจะไหลเข้าได้น้อยลง หรืออาจเกิดการไหลย้อนกลับเป็น reversed flow ได้ ใน IVC และ DV ซึ่งเป็นเส้นเลือดดำที่ใช้ในการประเมินการทำงานของหัวใจเป็นหลัก แต่ถ้าเป็น umbilical vein จะประเมินโดยการดูรูปคลื่น ซึ่งในภาวะปกติจะเป็น monophasic pattern

ลักษณะคลื่นเสียง Doppler ของ ductus venosus และ inferior vena cava จะสามารถบอกถึงการทำงานของ right ventricle และright atrium ได้ ในช่วง ventricular systole ในช่วงที่ tricuspid valve ปิด แรงดันใน right atrium จะต่ำกว่าเส้นเลือดดำทั้งสอง ทำให้มี การไหลเวียนของเลือดเข้าไปใน right atrium มาก ซึ่งจะแสดงออกเป็น S wave ในช่วงที่ ventricle เริ่มคลายตัว tricuspid valve จะยกสูงขึ้นก่อนเปิด ช่วงนี้แรงดันใน atrium เริ่มสูงขึ้น เกิดเป็นลักษณะที่เรียกว่า v-descent พอ tricuspid valve จะเปิด แรงดันใน atrium ลดลงมาก เลือดจะไหลจาก right atrium ไปยัง right ventricle ซึ่งเป็นจังหวะของ ventricular diastole จะเห็น เป็น D wave ซึ่งในช่วงนี้ก็จะมีการไหลของเลือดผ่านเส้นเลือดดำ ตาม cardiac cycle ช่วง end diastolic filling จะมีการบีบตัวของ right atrium (atrial contraction หรือ atrial kick) เพื่อให้เลือดไหลลง right ventricle ในช่วงนี้แรงดัน ใน left atrium จะมากกว่า right atrium ทำให้มีการปิดของ foramen ovale แรงต้านที่เพิ่มขึ้นทำให้การไหลของเลือดเข้าสู่หัวใจลดลง เกิดเป็น a wave ดังนั้นถ้าการทำงานของหัวใจมีความผิดปกติ ก็จะแสดงออกให้เห็นได้จากลักษณะ waveform ดังกล่าว

รูปที่ 8 รูปคลื่นเสียง ดอพเลอร์ของเส้นเลือด inferior vena cava(ก) และ ductus venosus(ข), S = Systolic peak velocity, D = Diastolic peak velocity และ a = Peak velocity during atrial systole

รูปที่ 9 รูปคลื่นเสียงดอพเลอร์ของเส้นเลือดดำต่าง ๆ ในทารกปกติ (ก) และทารกผิดปกติ (ข)

การเปลี่ยนแปลงที่สำคัญของ venous Doppler ในรายที่มีการทำงานของหัวใจล้มเหลว จะพบลักษณะของ absent หรือreverse ของ a wave ซึ่งบ่งชี้ว่า หัวใจไม่สามารถสูบฉีดเลือดได้ ทารกในครรภ์อยู่ในภาวะที่อันตรายและมีโอกาสเสียชีวิตได้

Ductus venosus

ในทารกปกติช่วงอายุครรภ์ 11-14 สัปดาห์ จะมี reversed a wave ของ DV ได้ แต่หลังจากนั้นควรหายไป แต่ถ้ายังมีในช่วงต้นไตรมาสที่ 2 ร้อยละ 25 จะสัมพันธ์กับภาวะหัวใจพิการแต่กำเนิด แต่ถ้าพบในช่วง 26–34 สัปดาห์ ไม่ว่าจะเป็น absent หรือ reversed a wave จะเพิ่มโอกาสเกิดทารกเสียชีวิตในครรภ์ได้ร้อยละ 63 และนอกจากนี้ยังใช้เป็นเกณฑ์ในกำหนดระยะความรุนแรงของ TTTS ว่าเป็นระยะที่ 3 ตามเกณฑ์ของ Quintero(29)

Inferior vena cava

เนื่องจาก รูปคลื่นเสียงในทารกปกติจะมี reversed a wave อยู่แล้วจึงวิเคราะห์เหมือนใน DV ไม่ได้ แต่ให้ดูจากลักษณะของ a wave ถ้ามีขนาดใหญ่ขึ้น เรียกว่า Giant a wave แสดงถึง ventricular diastole dysfunction มักเกิดในรายที่มีความผิดปกติของ Tricuspid valve เช่น Ebstein’s anomaly, tricuspid regurgitation หรือในรายที่มีการเพิ่มขึ้นของ afterload ปริมาณมาก เช่น หลังทำ laser occlusion ใน TTTs รวมถึงภาวะอื่น ๆ ที่มี congestive heart failure แล้ว ถ้าเป็นไม่มาก มักพบในรายที่หัวใจหดตัวไม่ได้ มีการเพิ่มขึ้นของ afterload เป็นต้น

Umbilical vein

ซึ่งเป็นเส้นเลือดที่นำ high oxygenated blood จากรกมายังทารกในครรภ์ ในไตรมาสแรก จะสามารถพบลักษณะ pulsation ของ waveform ได้ แต่จะต้องหายไปหลัง 13 สัปดาห์ และกลายเป็น continuous waveform แต่ถ้ามีความต้านทานต่อการไหลเวียนเพิ่มขึ้นในช่วง atrial systole อาจเจอลักษณะที่เป็น notchingหรือ pulsation ได้ ซึ่งมักพบในรายที่มีทารกโตช้าในครรภ์ (IUGR) หรือ cardiac insufficiency เช่น hydrops เป็นต้น นอกจากนี้มีการศึกษาที่พบว่า ลักษณะ waveform ที่ผิดปกติมีความสัมพันธ์กับระดับ troponin ที่เพิ่มสูงขึ้นในทารกหลังคลอด ซึ่งเป็น marker ที่บ่งบอกว่ามีการเสื่อมสภาพของหัวใจ114

นอกจากการใช้ลักษณะ waveform แล้ว การคำนวณหาค่าดัชนี ซึ่งเป็นการวิเคราะห์เชิงปริมาณก็มีการนำมาใช้ด้วยเช่นกัน โดยคำนวณจากสมการต่าง ๆ ดังตารางที่ 3 ซึ่ง pulsatility index of vein(PIV) เป็นค่าที่เปลี่ยนแปลงตาม afterload มากที่สุด และ IVC preload index ก็ใช้เป็นตัวประเมินได้ดีเช่นกัน แต่ค่าดัชนีเส้นเลือดดำอื่น ก็มีรายงานการนำมาใช้เหมือนกัน เช่น ในทารกที่มีภาวะ IUGR พบว่า ค่า DV-PIV จะสูงขึ้น ซึ่งบอกว่าทารกมีโอกาสเสียชีวิตเพิ่มสูงถึง 10 เท่า(30) และในขณะเดียวกัน ค่า PIV ของเส้นเลือดดำอื่น ๆ เช่น left hepatic vein และ IVC ก็จะสูงในรายที่มีปัญหา cardiac dysfunction เช่นกัน

ตารางที่ 3 แสดงสมการของค่าดัชนีของเส้นเลือดดำ (Venous index)

Index Calculation
Inferior vena cava Preload index (PLI) Peak velocity during atrial contraction / systolic peak velocity
Ductus venosus Preload index (PLI) (Systolic – diastolic peak velocity) / systolic peak velocity
Inferior vena cava and ductus venosus

Pulsatility index forveins (PIV)

(Systolic -diastolic peak velocity) / time averaged maximum velocity
Inferior vena cava and ductus venosus

Peak velocity index for veins (PVIV)

(Systolic -atrial contraction peak velocity) / diastolic peak velocity

ภาวะหัวใจวายของทารกในครรภ์ (Fetal congestive heart failure)

ภาวะหัวใจวายของทารกเกิดได้จากหลายสาเหตุ เช่น

  • Fetal arrhythmias: Tachycardia>220bpm หรือ bradycardia <55 bpm เช่น Supraventricular tachycardia/ atrial flutter, AV block ที่โครงสร้างหัวใจปกติและไม่สัมพันธ์กับ congenital lupus หรือ AV block แบบสมบูรณ์ในรายที่มีความผิดปกติของหัวใจ เช่นใน left atrial isomerism
  • Anemia : ที่พบบ่อยในประเทศไทย คือ โรคเลือดจางธาลัสซีเมีย ชนิด Hb Bart’s disease หรือ เกิดจากการติดเชื้อ เช่น parvovirus เป็นต้น
  • ภาวะหัวใจพิการแต่กำเนิด (Congenital heart disease)
  • โรคของกล้ามเนื้อหัวใจล้มเหลว เช่น Familial cardiomyopathy
  • Twin-twin transfusion syndrome โดยที่ recipient จะได้มี volume และ pressure overload
  • ภาวะที่สัมพันธ์กับ High cardiac output เช่น Fetal arteriovenous malformations ได้แก่ sacrococcygeal teratoma, vein of Galen aneurysm และ placental chorioangioma หรือในรายที่มี agenesis of the ductus venosus เป็นต้น
  • ภาวะทารกโตช้าในครรภ์ (Intrauterine growth restriction)
  • ความผิดปกติ อื่น ๆ เช่น Diaphragmatic hernia หรือ cystic adenomatoid malformation

Huhta ได้แนะนำการตรวจภาวะหัวใจวายของทารกในครรภ์ โดยการสร้าง cardiovascular profile score ขึ้นมา ซึ่งประกอบด้วย

  1. การประเมินขนาดของหัวใจ(Cardiac size/thoracic size) โดยคำนวณจากสัดส่วนของ Cardiac / thoracic area ratio ค่าปกติอยู่ระหว่าง 0.25 – 0.35 หรือ ใช้ เส้นรอบวงแทนก็ได้ (circumference ratio) ค่าปกติจะน้อยว่า 0.5
  2. การตรวจ venous Doppler ของเส้นเลือด DV ดูลักษณะ a wave และ UV ดูลักษณะ pulsatile
  3. การตรวจ arterial Doppler ของเส้นเลือด Umbilical artery
  4. การตรวจ cardiac Doppler ของ AV valve และ outflow tract ว่ามี การไหลย้อนกลับของเลือดหรือไม่ (regurgitation) และ การตรวจด้วย M mode เพื่อหาค่า shortening fraction
  5. ลักษณะของ hydrops fetalis

จากการตรวจทั้งหมดนำมาประเมินเป็นคะแนนได้ดังตาราง ที่ 4 จากการศึกษาของ A. Wieczorek และคณะพบว่า ถ้า score น้อยกว่า 8 จะเพิ่มความเสี่ยงของทารกเสียชีวิตในครรภ์(31)

ตารางที่ 4 การประเมินการทำงานของหัวใจโดยการใช้ cardiovascular profile score ของ Huhta

Normal

(score 2 points)

Abnormal

(minus 1 point)

Severely abnormal (minus 2 points)
Cardiomegaly CTR <0.35 CTR 0.35-0.50 CTR >0.50
Valve insufficiency No TR, no MR, biphasic filling, RV/LV S.F.>0.28 Holosystolic TR,

RV/LV S.F.<0.28

Holosystolic MR or monophasic filling
Hydrops No Ascites or

pleural effusion or pericardial effusion

Skin edema
Venous blood flow Normal umbilical vein, positive DV a-wave Normal umbilical vein, reversed DV a-wave Pulsatile umbilical vein
Umbilical artery blood flow Positive EDF No EDF Reversed EDF

โดยสรุปการนำมาประยุกต์ใช้ทางคลินิกของการประเมินการทำงานหัวใจในภาวะต่าง ๆ ดังนี้

  1. ภาวะหัวใจพิการแต่กำเนิด

First-Trimester Screening of Congenital Heart Disease

เป็นการคัดกรองเบื้องต้นเพื่อหาทารกที่จะมีความผิดปกติของหัวใจ ถ้ามี reversed a wave ของ DV ร่วมกับtricuspid regurgitation จะเพิ่มโอกาสของหัวจิการแต่กำเนิด ซึ่งควรตรวจโดยละเอียดต่อในช่วงอายุครรภ์ 18-22 สัปดาห์ อาจใช้ร่วมกับ nuchal translucency(NT) ถ้าใช้ 3 marker ร่วมกันจะตรวจหาความผิดปกติของหัวใจได้ร้อยละ 50 โดยมีผลบวกลวง ร้อยละ 8(32)

Fetal Cardiac Function in Congenital Heart Disease

ใช้ในการดู pathophysiology ของโรค พยากรณ์โรค รวมถึงการตรวจติดตามทารกในครรภ์ มีการใช้ทั้ง cardiovascular profile score(CVP) จากรายงานพบว่าสามารถพยากรณ์โรคได้ดี มีความไวและความจำเพาะสูง(31)

รวมถึงการใช้ pulsed Doppler ในการดูการทำงานของ หัวใจในตำแหน่งที่เป็นโรค

  1. Cardiomyopathy

การทำงานของหัวใจล้มเหลว การประเมินการทำงานของหัวใจทารกจะช่วยวินิจฉัยและพยากรณ์โรคได้ ใน Hypertrophic cardiomyopathy จะพบว่า ventricular wall thickness จะหนาขึ้น ทำให้จังหวะคลายตัวไม่สามารถคลายคัวได้เต็มที่และการบีบตัวก็ไม่ดีตามไปด้วย ดูได้จากค่า SF ที่ลดลง ในทารกส่วนใหญ่ที่มี dilated cardiomyopathy การทำงานจังหวะบีบตัวจะเสียไป(systolic dysfunction) โดยที่หัวใจอาจยังไม่โตและ ventricular wall thickness จะยังไม่หนาก็ได้ แต่ถ้าเป็น การทำงานจังหวะคลายตัวเสีย(diastolic dysfunction) ตรวจได้จาก venous Doppler จะพบ pulsatile ของ umbilical vein ร่วมกับ biphasic ของ IVC ค่า E/A ratio ลดลง และมีการเพิ่มขึ้นของ IRT ซึ่ง marker ของ diastolic dysfunction เป็นตัวที่ ใช้ทำนายอัตราตายทารกปริกำเนิดที่ดีที่สุดจากหลาย ๆ การศึกษา(33;34)

  1. ภาวะบวมน้ำ(Hydrops) ปัจจุบันจะแบ่งเป็น high output heart failure ที่สัมพันธ์กับ fetal anemia ไม่ว่าจะเกิดจาก Hemoglobin Bart disease, infection หรือ isoimmunization ในกลุ่มนี้จะมีภาวะ hypervolemia ที่ตอบสนองต่อโรคที่เป็นสาเหตุ เช่น ซีด ปริมาณเลือดที่ไปส่วนต่าง ๆ จึงเพิ่มมากขึ้น เริ่มมีลักษณะของภาวะบวมน้ำ เพราะมี hyperdynamic circulation หรือ hypervolemia ในช่วงแรกหัวใจจะโตขึ้น แต่การทำงานโดยรวมยังดีอยู่ เป็นภาวะ compensation ก่อนที่จะเกิดภาวะ heart failure กลุ่ม low output heart failure ที่เกิดจากความผิดปกติหรือพิการของหัวใจชนิดรุนแรงจนทำให้เกิด heat failure หรือการมีก้อนในช่องอกที่กดเบียดหัวใจ เช่น ในรายที่มี congenital diaphragmatic hernia มักสัมพันธ์กับพัฒนาการที่ผิดปกติของหัวใจด้านซ้าย ขนาดจะเล็กกว่าปกติ 1 ใน 3 เพราะ left atrium มักถูกกดโดย liver ที่ยื่นเข้ามาในช่องอก ทำให้ปริมาณเลือดที่ออกจากหัวใจลดลง เลือดดำจากปอดเข้ามา left atrium ลดลง แต่โดยรวมพบว่า cardiac function ไม่เปลี่ยนแปลงถึงแม้มีการกดหัวใจเยอะก็ตาม หรือ ภาวะ congenital adenomatoid malformation ที่หัวใจโดนเบียดไปด้านใดด้านหนึ่ง มีผลต่อปริมาณเลือดและการทำงานในหัวใจ จนอาจเกิด ภาวะน้ำเกินและมีบวมน้ำตามมาได้

ใน ภาวะบวมน้ำ ควรตรวจติดตามภาวะ diastolic dysfunction จาก E/A ratio และ MPI ของหัวใจซีกขวา ที่สูงขึ้น ภาวะหัวใจถูกกดจนเกิด cardiac temponade จาก หัวใจโต cardiac outputและ ejection fraction ที่ลดลง ขนาดของ a wave ของ IVC ใหญ่ขึ้น จากการศึกษาของ Tongsong และคณะ ในปี 2010(35) ได้ศึกษาการเปลี่ยนแปลงของ precordial vein(DV, UV) ด้วยค่า peak velocity index, preload index และ pulsatility index ของ DV ใน hydrops ที่เกิดจากทั้งสองสาเหตุ โดยที่กลุ่ม high output ค่าต่าง ๆ ที่กล่าวมาจะต่ำกว่าค่าปกติ ในขณะที่ ถ้าเป็นกลุ่ม low output จะสูงมากอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ ซึ่งก็ได้มีการศึกษาของผู้เขียนใน IVC ซึ่งก็ให้ผลเช่นเดียวกันกับ DV ส่วน UV พบว่าในกลุ่ม high output จะมีลักษณะ pulsatile เพียงร้อยละ 28 ในขณะที่กลุ่ม low output พบมากถึงร้อยละ 80 (รูปที่ 10)

รูปที่ 10 ลักษณะคลื่นเสียงดอพเลอร์ใน ductus venosus (DV), inferior vena cava (IVC) และ umbilical vein (UV) ในทารกที่มี low output (ก) และ high output (ข) heart failure

ต่อมาในปี 2011 ได้ศึกษาการทำงานของหัวใจด้วย shortening fraction(SF) จาก STIC-M ใน hydrops ที่เกิดจากทั้งสองสาเหตุ โดยที่กลุ่ม high output พบว่าค่า SF ไม่แตกต่างจากทารกปกติหรืออาจลดลงเล็กน้อย แต่ต่างจากกลุ่มที่เป็น low output ที่ค่า SF จะลดลงมากอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ (p<0.001)(36)

จากหลาย ๆ การศึกษา ต่างให้ข้อมูลในทางเดียวกันว่าการทำงานของหัวใจในทารกบวมน้ำในกลุ่ม high output นั้น แม้ว่ามีลักษณะบวมน้ำปรากฏแล้วก็ตาม แต่การทำงานของหัวใจยังดีอยู่ เนื่องจากเป็นกระบวนการ ตอบสนองเพื่อให้อยู่รอดของทารกในครรภ์ ซึ่งบ่งชี้ว่าการพยากรณ์โรคยังค่อนข้างดี ต่างจากกลุ่ม low output ที่จะพบว่าการทำงานของหัวใจแย่ลงมากแล้ว บอกถึงพยากรณ์โรคที่ไม่ดีของทารก

  1. มารดาที่เป็นเบาหวาน

สตรีตั้งครรภ์ที่มีระดับน้ำตาลในร่างกายสูง(Hyperglycemia) จะเพิ่มความเสี่ยงต่อระบบหัวใจและหลอดเลือดของทารกในครรภ์ ทั้งที่ทำให้เกิดหัวใจพิการแต่กำเนิดและกล้ามเนื้อหัวใจโต เบาหวานในสตรีตั้งครรภ์เป็นสาเหตุสำคัญที่ทำให้เกิด fetal hypertrophic cardiomyopathy ซึ่งมีลักษณะสำคัญคือ หัวใจโต ค่า SF เพิ่มขึ้น ความหนาของ interventricular septum เพิ่มขึ้น และมี outflow tract obstruction โดยทารกของสตรีตั้งครรภ์ที่เป็นเบาหวาน มักตรวจพบลักษณะดังนี้ คือ มี diastolic dysfunction จาก ค่า Pulsatility index ของ precordial vein เพิ่มสูงขึ้น ค่า E/A ratio ลดต่ำลง ค่า IRT และ annular peak velocity เพิ่มขึ้น ถ้าตรวจ marker อื่น ๆ เช่น cord blood ดู atrial และ B-type natriuretic peptide (ANP/BNP) และ troponin จะพบว่าค่าสูงขึ้นด้วย ซึ่งmarker เหล่านี้อาจพบได้แม้ว่าจะควบคุมระดับน้ำตาลได้ดี(1)

  1. ภาวะรกเสื่อม(placental insufficiency)

รกเสื่อมสภาพจะมีผลต่อการเจริญเติบโตของทารกในครรภ์ เกิดภาวะทารกโตช้าในครรภ์(fetal growth restriction,IUGR) ได้ถึงร้อยละ 10 และเป็นสาเหตุสำคัญทีทำให้เกิดทารกตาบปริกำเนิดหรือมีภาวะทุพพลภาพ หัวใจของทารกมีการปรับสภาพต่อผลกระทบจากภาวะรกเสื่อม ซึ่งอาจเห็นได้ตั้งแต่แรกหรือเมื่อมีอาการรุนแรงมากแล้ว

Early-Onset FGR

กรณีที่เกิดรกเสื่อมสภาพเร็วหรือก่อนอายุครรภ์ 34 สัปดาห์ ส่วนใหญ่มักมีภาวะแทรกซ้อนอย่างอื่นร่วมด้วยหรือเกิดในมารดาที่มีโรคทางอายุรกรรม การศึกษาในช่วงแรก ๆ จะตรวจพบแต่ systolic dysfunction ในรายที่รุนแรง ส่วน EF นั้นจะเปลี่ยนแปลงก็ต่อเมื่อเป็นระยะสุดท้าย ซึ่งทำให้วินิจฉัยได้ค่อนข้างช้า ไม่สามารถลดภาวะแทรกซ้อนต่าง ๆ ลงได้ การศึกษาในปัจจุบัน ได้ใช้ค่าอื่น ๆ เข้ามาช่วยในการประเมินการทำงาน เช่น การตรวจ systolic annular peak velocities ซึ่งจะลดลงตั้งแต่ระยะแรก ๆ ของ FGR นานก่อนที่จะมีการเปลี่ยนแปลงของเส้นเลือดอื่น ๆ(37) และยังพบว่าจะมีปัญหาในจังหวะคลายตัว ตั้งแต่เริ่มมี FGR ซึ่งจะตรวจเจอ ค่า PIV ของ precordial vein เริ่มสูงขึ้น E/A ratio และ IRT ก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นเป็นกระบวนการปรับตัวต่อภาวะขาดออกซิเจนเรื้อรัง และ ภาวะน้ำเกิน แต่ถ้าความรุนแรงมากขึ้นจนเกิดภาวะ academia ซึ่งสัมพันธ์กับผลลัพธ์การตั้งครรภ์ที่ไม่ดี จะตรวจพบ ค่า MPI สูงขึ้น และ systolic annular peak velocities ลดลงมาก โดยที่ abnormal wave form ของ DV จะเป็นค่าที่ใช้พยากรณ์ความรุนแรงได้ดีที่สุด มีความไวร้อยละ 40-60

Late-Onset FGR

ในรายที่เป็น FGR แต่เกิดหลังอายุครรภ์ 34 สัปดาห์ หลายคนอาจคิดว่าคงไม่น่ารุนแรง แต่ในปัจจุบันมีรายงานที่บ่งชี้ว่า รายที่เป็น late FGR จะมี placental insufficiency ที่รุนแรงไม่มาก ความบกพร่องของพัฒนาการทางสมองและสติปัญญา รวมถึงความเสี่ยงในการเกิดโรคหัวใจและหลอดเลือดในอนาคต การตรวจวินิจฉัยส่วนมาก Doppler ของ umbilical artery จะปกติ แต่สามารถตรวจเจอว่า ค่า MPI จะเริ่มสูงขึ้น ร่วมกับ systolic annular peak velocities ที่ลดลง

  1. Twin-to-Twin Transfusion Syndrome

เป็นภาวะแทรกซ้อนที่พบได้บ่อยใน Monozygotic twins เกิดจากการเชื่อมกันของเส้นเลือดบริเวณรก ทำให้มีการถ่ายเทเลือดจากแฝดคนหนึ่งไปยังอีกคนหนึ่ง จะแบ่งเป็นแฝดให้และแฝดรับ โดยที่แฝดให้จะตัวเล็กกว่า มี FGR ในขณะที่แฝดรับจะตัวโตกว่ามีภาวะบวมน้ำ ส่วนใหญ่ ในอดีตมีการแบ่งความรุนแรงของโรคโดยการใช้ Quintero staging ซึ่งมีการประเมินการทำงานของหัวใจโดยในระยะที่ 3 ที่ใช้ doppler waveform ของ Umbilical artery หรือ umbilical vein ในระยะรุนแรง หัวใจของทารกจะเริ่มผิดปกติ โดยจะพบมี หัวใจโต systolic dysfunction right outflow tract obstruction แต่ในระยะเริ่มต้นพบว่าร้อยละ 20-60 อาจมีการทำงานของหัวใจที่ผิดปกติแล้วได้เช่นกัน(38)

แต่ในปัจจุบันมีรายงานการศึกษา โดยกำหนดการให้คะแนนเพื่อใช้ ในการประเมินใหม่ที่เน้นแต่การทำงานของหัวใจด้วย การตรวจคลื่นเสียงหัวใจทารกและ คลื่นเสียงดอพเลอร์ เรียกว่า CHOP (Children’s Hospital of Philadelphia) score(15) เน้นการประเมินที่แฝดรับเป็นหลัก และพบว่าวิธีนี้ผลที่ได้สัมพันธ์กับกับ Quintero stagingโดยมีวิธีการประเมินดังตาราง 5

ตารางที่ 5 แสดงการประเมินTTTS ด้วย CHOP (Children’s Hospital of Philadelphia) score

Cardiovascular parameter score Description
Donor

  • Umbilical artery

0

1

2

  • End-diastolic flow

Positive

Absent

Negative

Recipient

  • Ventricular hypertrophy

0

1

  • Cardiomegaly

0

1

2

  • Ventricular systolic function

0

1

2

  • MV regurgitation

0

1

2

  • TV regurgitation

0

1

2

  • MV EA

0

1

  • TV EA

0

1

  • Ductus venosus

0

1

2

  • Pulsatile umbilical vein

0

1

  • Pulmonary regurgitation

0

1

  • Right ventricular outflow tract (RVOT)

0

1

2

3

  • Interventricular septum

<2SD

>2SD

  • Cardiothoracic ratio

<1/3

>1/3 และ < 0.5

> 0.5

  • Shortening fraction

>30%

<30% and >20%

<20%

  • Color flow area of regurgitant jet

Absent

<25% atria

>25% atria

  • Color flow area of regurgitant jet

Absent

<25% atria

>25% atria

  • Merging of E- and A-waves

Absent

Present

  • Merging of E- and A-waves

Absent

Present

  • End-diastolic A-wave

Positive

Absent

Negative

No

Yes

No

Yes

PA > Ao

PA = Ao

Ao > PA

RVOT obstruction

หมายเหตุ EA, E- and A-waves on pulsed Doppler interrogation; MV, mitral valve; TV, tricuspid valve

จาก CHOP score สามารถแบ่งความรุนแรงของ TTTS ตามคะแนนดังนี้ คะแนน 0-5 (cardiovascular grade 1); 6-10 (cardiovascular grade 2); 11-15 (cardiovascular grade 3) และ 16-20 (cardiovascular grade 4)ซึ่งจัดเป็นขั้นที่รุนแรงที่สุด จากการใช้ score นี้สามารถบอกพยากรณ์โรคได้ แต่ในรายที่ใช้ก่อนทำการรักษาด้วย laser coagulation ในสถานที่สามารถทำได้และเป็นการรักษาหลัก การประเมินด้วยวิธีนี้อาจไม่มีประโยชน์ในการทำนายผลการรักษา แต่ช่วยบอกว่าควรได้รับการรักษาอย่างเหมาะสมเมื่อไหร่หรือการพิจารณาให้คลอด แต่ที่มีประโยชน์ คือ การประเมินผลการรักษาหลังทำ laser coagulation ซึ่งพบว่า ค่า PI ของ DV, MPI จะลดลง การมี tricuspid regurgitation และ การรวมกันของ EA wave ในแฝดรับ ส่วนแฝดให้ ปริมาณสารถน้ำในกายจะเพิ่มขึ้น เลือดที่ไหลไปทาง UV เพิ่มขึ้นรวมถึง ค่า DV-PI การมี tricuspid regurgitation ซึ่งหลังการรักษาจะดีขึ้นใน 4 สัปดาห์

  1. ความผิดปกติอื่น ๆ

สาเหตุอื่น ๆ เช่น ทารกมีความผิดปติของโครโมโซมคู่ที่ 21 ในช่วงไตรมาสแรก จะพบ tricuspid regurgitation, reversed a wave ของ DV, E/A ration ของหัวใจซีกขวาเพิ่มขึ้น รวมถึง ค่า MPI ที่เพิ่มขึ้นตามด้วย และจะตรวจพบได้จนถึงช่วงไตรมาสที่สองและสาม

เอกสารอ้างอิง

(1) Crispi F, Gratacos E. Fetal cardiac function: technical considerations and potential research and clinical applications. Fetal Diagn Ther 2012;32(1-2):47-64.

(2) Mielke G, Benda N. Blood flow velocity waveforms of the fetal pulmonary artery and the ductus arteriosus: reference ranges from 13 weeks to term. Ultrasound Obstet Gynecol 2000 Mar;15(3):213-8.

(3) Pombo JF, Troy BL, Russell RO, Jr. Left ventricular volumes and ejection fraction by echocardiography. Circulation 1971 Apr;43(4):480-90.

(4) Carvalho JS, O’Sullivan C, Shinebourne EA, Henein MY. Right and left ventricular long-axis function in the fetus using angular M-mode. Ultrasound Obstet Gynecol 2001 Dec;18(6):619-22.

(5) Gardiner HM, Pasquini L, Wolfenden J, Barlow A, Li W, Kulinskaya E, et al. Myocardial tissue Doppler and long axis function in the fetal heart. Int J Cardiol 2006 Oct 26;113(1):39-47.

(6) Ho SY, Nihoyannopoulos P. Anatomy, echocardiography, and normal right ventricular dimensions. Heart 2006 Apr;92 Suppl 1:i2-13.

(7) Abuhamad AZ, Chaoui R. A Practical Guide to Fetal Echocardiography: Normal and Abnormal Hearts. Lippincott Williams & Wilkins; 2009.

(8) Fernandez PL, Tamariz-Martel MA, Maitre Azcarate MJ, Lopez ZM, Rico GF, Cazzaniga BM, et al. Contribution of Doppler atrioventricular flow waves to ventricular filling in the human fetus. Pediatr Cardiol 2000 Sep;21(5):422-8.

(9) Reed KL, Sahn DJ, Scagnelli S, Anderson CF, Shenker L. Doppler echocardiographic studies of diastolic function in the human fetal heart: changes during gestation. J Am Coll Cardiol 1986 Aug;8(2):391-5.

(10) Xie GY, Berk MR, Smith MD, Gurley JC, DeMaria AN. Prognostic value of Doppler transmitral flow patterns in patients with congestive heart failure. J Am Coll Cardiol 1994 Jul;24(1):132-9.

(11) Stirnemann JJ, Mougeot M, Proulx F, Nasr B, Essaoui M, Fouron JC, et al. Profiling fetal cardiac function in twin-twin transfusion syndrome. Ultrasound Obstet Gynecol 2010 Jan;35(1):19-27.

(12) Mahle WT, Rychik J, Tian ZY, Cohen MS, Howell LJ, Crombleholme TM, et al. Echocardiographic evaluation of the fetus with congenital cystic adenomatoid malformation. Ultrasound Obstet Gynecol 2000 Dec;16(7):620-4.

(13) Crispi F, Hernandez-Andrade E, Pelsers MM, Plasencia W, Benavides-Serralde JA, Eixarch E, et al. Cardiac dysfunction and cell damage across clinical stages of severity in growth-restricted fetuses. Am J Obstet Gynecol 2008 Sep;199(3):254-8.

(14) Makikallio K, McElhinney DB, Levine JC, Marx GR, Colan SD, Marshall AC, et al. Fetal aortic valve stenosis and the evolution of hypoplastic left heart syndrome: patient selection for fetal intervention. Circulation 2006 Mar 21;113(11):1401-5.

(15) Rychik J, Tian Z, Bebbington M, Xu F, McCann M, Mann S, et al. The twin-twin transfusion syndrome: spectrum of cardiovascular abnormality and development of a cardiovascular score to assess severity of disease. Am J Obstet Gynecol 2007 Oct;197(4):392-8.

(16) Makikallio K, Rasanen J, Makikallio T, Vuolteenaho O, Huhta JC. Human fetal cardiovascular profile score and neonatal outcome in intrauterine growth restriction. Ultrasound Obstet Gynecol 2008 Jan;31(1):48-54.

(17) Mori Y, Rice MJ, McDonald RW, Reller MD, Wanitkun S, Harada K, et al. Evaluation of systolic and diastolic ventricular performance of the right ventricle in fetuses with ductal constriction using the Doppler Tei index. Am J Cardiol 2001 Nov 15;88(10):1173-8.

(18) Tei C, Ling LH, Hodge DO, Bailey KR, Oh JK, Rodeheffer RJ, et al. New index of combined systolic and diastolic myocardial performance: a simple and reproducible measure of cardiac function–a study in normals and dilated cardiomyopathy. J Cardiol 1995 Dec;26(6):357-66.

(19) Tsutsumi T, Ishii M, Eto G, Hota M, Kato H. Serial evaluation for myocardial performance in fetuses and neonates using a new Doppler index. Pediatr Int 1999 Dec;41(6):722-7.

(20) Hernandez-Andrade E, Lopez-Tenorio J, Figueroa-Diesel H, Sanin-Blair J, Carreras E, Cabero L, et al. A modified myocardial performance (Tei) index based on the use of valve clicks improves reproducibility of fetal left cardiac function assessment. Ultrasound Obstet Gynecol 2005 Sep;26(3):227-32.

(21) Hernandez-Andrade E, Figueroa-Diesel H, Kottman C, Illanes S, Arraztoa J, Acosta-Rojas R, et al. Gestational-age-adjusted reference values for the modified myocardial performance index for evaluation of fetal left cardiac function. Ultrasound Obstet Gynecol 2007 Mar;29(3):321-5.

(22) van Splunder IP, Wladimiroff JW. Cardiac functional changes in the human fetus in the late first and early second trimesters. Ultrasound Obstet Gynecol 1996 Jun;7(6):411-5.

(23) Van MT, Gucciardo L, Lewi P, Lewi L, Van SD, Devlieger R, et al. Validation of the fetal myocardial performance index in the second and third trimesters of gestation. Ultrasound Obstet Gynecol 2009 Jan;33(1):58-63.

(24) Raboisson MJ, Fouron JC, Lamoureux J, Leduc L, Grignon A, Proulx F, et al. Early intertwin differences in myocardial performance during the twin-to-twin transfusion syndrome. Circulation 2004 Nov 9;110(19):3043-8.

(25) Letti Muller AL, Barrios PM, Kliemann LM, Valerio EG, Gasnier R, Magalhaes JA. Tei index to assess fetal cardiac performance in fetuses at risk for fetal inflammatory response syndrome. Ultrasound Obstet Gynecol 2010 Jul;36(1):26-31.

(26) Ichizuka K, Matsuoka R, Hasegawa J, Shirato N, Jimbo M, Otsuki K, et al. The Tei index for evaluation of fetal myocardial performance in sick fetuses. Early Hum Dev 2005 Mar;81(3):273-9.

(27) Duan Y, Harada K, Wu W, Ishii H, Takada G. Correlation between right ventricular Tei index by tissue Doppler imaging and pulsed Doppler imaging in fetuses. Pediatr Cardiol 2008 Jul;29(4):739-43.

(28) Yagel S, Cohen SM, Shapiro I, Valsky DV. 3D and 4D ultrasound in fetal cardiac scanning: a new look at the fetal heart. Ultrasound Obstet Gynecol 2007 Jan;29(1):81-95.

(29) Quintero RA, Morales WJ, Allen MH, Bornick PW, Johnson PK, Kruger M. Staging of twin-twin transfusion syndrome. J Perinatol 1999 Dec;19(8 Pt 1):550-5.

(30) Turan OM, Turan S, Gungor S, Berg C, Moyano D, Gembruch U, et al. Progression of Doppler abnormalities in intrauterine growth restriction. Ultrasound Obstet Gynecol 2008 Aug;32(2):160-7.

(31) Wieczorek A, Hernandez-Robles J, Ewing L, Leshko J, Luther S, Huhta J. Prediction of outcome of fetal congenital heart disease using a cardiovascular profile score. Ultrasound Obstet Gynecol 2008 Mar;31(3):284-8.

(32) Pereira S, Ganapathy R, Syngelaki A, Maiz N, Nicolaides KH. Contribution of fetal tricuspid regurgitation in first-trimester screening for major cardiac defects. Obstet Gynecol 2011 Jun;117(6):1384-91.

(33) Pedra SR, Smallhorn JF, Ryan G, Chitayat D, Taylor GP, Khan R, et al. Fetal cardiomyopathies: pathogenic mechanisms, hemodynamic findings, and clinical outcome. Circulation 2002 Jul 30;106(5):585-91.

(34) Pedra SR, Hornberger LK, Leal SM, Taylor GP, Smallhorn JF. Cardiac function assessment in patients with family history of nonhypertrophic cardiomyopathy: a prenatal and postnatal study. Pediatr Cardiol 2005 Sep;26(5):543-52.

(35) Tongsong T, Tongprasert F, Srisupundit K, Luewan S. Venous Doppler studies in low-output and high-output hydrops fetalis. Am J Obstet Gynecol 2010 Nov;203(5):488-6.

(36) Tongsong T, Wanapirak C, Piyamongkol W, Sirichotiyakul S, Tongprasert F, Srisupundit K, et al. Fetal ventricular shortening fraction in hydrops fetalis. Obstet Gynecol 2011 Jan;117(1):84-91.

(37) Comas M, Crispi F, Cruz-Martinez R, Martinez JM, Figueras F, Gratacos E. Usefulness of myocardial tissue Doppler vs conventional echocardiography in the evaluation of cardiac dysfunction in early-onset intrauterine growth restriction. Am J Obstet Gynecol 2010 Jul;203(1):45-7.

(38) Michelfelder E, Gottliebson W, Border W, Kinsel M, Polzin W, Livingston J, et al. Early manifestations and spectrum of recipient twin cardiomyopathy in twin-twin transfusion syndrome: relation to Quintero stage. Ultrasound Obstet Gynecol 2007 Dec;30(7):965-71.