心肌声学造影定量急性心肌梗塞后心肌血流量的实验研究
作者：李清 沈学东 黄钢 陈灏珠 朱伟 钱菊英 姚瑞明
单位：200032 上海医科大学中山医院暨上海市心血管病研究所
关键词：超声心动描记术；造影剂；心肌梗塞；心肌血流量
中华超声影像学杂志990516
【摘要】 目的 评价心肌声学造影定量心肌梗塞心肌血流灌注的价值。方法 对6条犬急性心肌梗塞模型进行心肌声学造影， 采用自身对照的方法分析缺血区和非缺血区心肌显影时间-强度曲线各参数之比与心肌血流量的关系。结果 梗塞区时间-强度曲线各参数中， 曲线下面积(AUC)和峰值强度(PI)与心肌相对血流量高度相关(r=0.92和0.84， P<0.01)， 与心肌绝对血流量相关性良好(r=0.77和0.71， P<0.01)。 不同水平心肌血流量间的AUC、 PI均存在显著性差异(P均小于0.01)， 且随着血流量的减少而呈下降趋势。 三项时间指标与心肌绝对血流量无直接关系。结论 心肌造影时间-强度曲线参数中的曲线下面积和峰值强度可准确定量心肌梗塞后局部心肌血流量。
, 百拇医药
Experimental study on quantitative measurement of myocardial blood flow after acute myocardial infarction by contrast echocardiography
LI Qing, SHEN Xuedong, HUANG Gang, et al.
Shanghai Institute of Cardiovascular Diseases, Zhongshan Hospital, Shanghai Medical University, Sahnghai 200032
【Abstract】 Objective To evaluate the capability of myocardial contrast echocardiography (MCE) in quantitative measurement of myocardial perfusion. Methods Six open-chest dogs were studied 3 hours after acute left circumflex coronary occlusion by means of non-selective coronary contrast echocardiography. The sonicated 5% human albumin was used for MCE. Myocardial blood flow (MBF) was measured by radiolabeled microspheres. Background-subtracted time-intensity curves from MCE images in each segmental myocardium of the left ventricular short-axis view were derived and quantified using an off-line videodensitometric analysis system. Measurements of the curves included peak intensity (PI), area under the curve (AUC), half-time of descent (T1/2d) or ascent (T1/2a) and time to peak intensity (Tp). The results were compared with concomitant MBF. Results An excellent correlation was obtained between the index of relative perfusion (the ratio of MBF in the hypoperfused area to the perfused area) and the ratios of AUC or PI in the hypoperfused area to the perfused area (r=0.92 and 0.84 respectively, P<0.01). AUC and PI demonsrated a fair correlation with the absolute MBF (r=0.77 and 0.71 respectively, P<0.01), and could directly reflect changes in MBF. However, the remaining time parameters failed to correlate. Conclusions Regional myocardial perfusion can be accurately quantified by background-subtracted time-intensity curves derived from MCE images. Thus, it may be possible in the future to quantitatively assess collateral perfusion with MCE during coronary occlusion.
, 百拇医药
【Key words】 Echocardiography Contrast media Myocardial infarction Myocardial blood flow
冠脉阻塞后局部侧支循环的建立和开放是维持病变部位心肌血流灌注、 提高心肌存活性的重要因素， 然而目前冠心病的常用检测手段如冠脉造影、 同位素检查在定量估价侧支循环和心肌血流量方面均有一定的局限性。 本研究旨在验证心肌声学造影评价急性心肌梗塞后心肌血流量的可靠性， 为进一步评估侧支循环提供实验依据。
材料和方法
一、 心肌梗塞模型的建立
取杂种犬6只， 股动脉插管以备抽取含有放射性微球的参考血样， 右侧颈外动脉插管至主动脉根部供注射超声造影剂。 左心耳插管以备注入放射性微球和美兰。 分离冠状动脉左回旋支或左前降支近端， 结扎后建立左室心肌梗塞模型。
, http://www.100md.com
二、 声学造影剂的制备
使用国产的JY-250超声处理仪声振5%人血白蛋白10 ml， 选用功率为100 W， 时间50秒。 声振后抽取中下层液体， 即获得直径约为4～10 μm(经显微镜测量)的声学造影剂。
三、 心肌超声造影检查
采用美国HP Sonos 2500 超声诊断仪和附有2.0～2.5 MHz的变频探头， 于冠脉结扎3小时后分别录像记录左室二尖瓣、 腱索、 乳头肌中部三个短轴切面超声造影过程。 每次造影过程中的超声切面、 造影剂注射剂量、 注射速度及仪器的设定条件保持不变。
四、 标本处理
造影结束后， 左房内注入Tc-99 m 标记的右旋糖苷微球(DUPONT公司生产， 直径约为15 μm)185 MBq， 同时以4 ml/min的速度抽取参考血样， 持续3分钟。 然后向左房内注入美兰(1 ml/kg)以确定阻塞冠脉远端的灌注区即心肌缺血区。 沿左心室短轴将心脏标本每隔1 cm左右作组织切片， 选取与造影显像相应的左心室短轴水平的切片作硝基四唑氮蓝(NBT)染色以确定心肌坏死区， 固定保存， 供测定放射性计数用。
, 百拇医药
五、 测量分析
1. 心肌视频密度的测定
采集每次造影结果每隔一个心动周期的舒张末期图像， 以前间隔与左室前壁连接处为起点， 按顺时针方向分别将左室各短轴切面心肌分成8等分。 用PHOTOSHOP图像处理系统和BC45软件(由交通大学研制并通过技术鉴定)分析各节段心肌在心肌造影过程中平均视频密度的变化， 获得减去本底的显影时间-强度曲线及其五项参数， 即峰值强度(PI)、 曲线下面积(AUC)、 前半峰时间(T1/2a)、 峰值半衰期(T1/2d)和峰值时间(Tp)。
2. 心肌血流量(MBF)的测定
测定各节段心肌组织块和参考血样的放射性计数。 根据公式：
心肌血流量(ml.min-1.g-1)
, 百拇医药
计算其血流量(MBF)作为金标准。
六、 统计处理
用相关分析方法判断时间-强度曲线各参数与放射性微球测定的心肌血流量之间的关系； 对不同程度心肌血流量的各节段心肌显影时间-强度曲线各指标进行方差分析。
结 果
一、 心肌显影时间-强度曲线各参数与心肌相对血流量的关系
用自身对照的方法， 将每个左室短轴切面中造影剂充盈缺损或低下区(冠脉闭塞远端灌注区)与该切面非缺血心肌(正常灌注区)各参数均值之比和心肌相对血流量(放射性微球测定的缺血区与正常心肌血流量之比)作相关分析， 结果见表1所示。 缺血区与非缺血区心肌的AUC、 PI均值之比与心肌相对血流量高度相关， 而三项时间参数无统计学意义。
, 百拇医药
表1 心肌显影时间-强度曲线各参数与心肌血流量的相关分析
心肌相对血流量
心肌绝对血流量
r
P值
r
P值
AUC
0.92
<0.01
0.77
<0.001
, 百拇医药 PI
0.84
<0.01
0.71
<0.001
T1/2a
0.11
>0.05
-0.34
<0.01
T1/2d
0.32
>0.05
, 百拇医药
0.42
<0.01
Tp
0.29
>0.05
-0.37
<0.01
二、 心肌显影时间-强度曲线各指标与心肌绝对血流量的关系
各节段心肌的显影时间-强度曲线的各项参数测定结果与相应放射性微球测定的心肌血流量相关分析结果表明： AUC和PI与心肌血流量的相关性良好， 但相关系数较之与心肌相对血流量的低， 三项时间指标则相关性很差。
三、 不同水平心肌血流量时心肌显影时间-强度曲线各参数的变化
, 百拇医药
根据病理标本美兰和NBT染色结果标识的正常、 缺血和坏死心肌的血流量， 人为将心肌血流量粗略地分为三个水平： >0.8 ml/min(正常)、 0.4～0.8 ml/min(缺血)、 <0.4 ml/min(坏死)。 统计结果见表2。 在三个心肌血流量水平(由高到低)， AUC和PI随心肌血流量的减少而呈下降趋势，且统计发现不同心肌血流量水平间AUC、PI的差别均有统计学意义，表明显影时间-强度曲线中AUC、PI值的大小可反映心肌血流量的变化程度，而三项时间指标则无此规律。表2 不同水平心肌血流量间造影时间-强度曲线各参数的变化(
±s) MBF
(ml/min)
n
AUC
PI
, http://www.100md.com
T1/2a
T1/2d
Tp
>0.8
104
1616±197
105±14
2.50±0.73
16.68±2.22
5.92±1.59
0.4～0.8
18
, 百拇医药 1079±294
75±23
4.02±1.89
17.27±2.41
7.88±2.46
<0.4
14
529±181
42±13
3.55±1.55
9.08±5.40
8.10±3.47
, 百拇医药
讨 论
心肌血流灌注区范围的大小除了取决于支配冠脉的前向血流外， 尚受制于供应该区域侧支循环的灌注压。 同时急性心肌梗塞再灌注后“无再流”或“低再流”现象的存在也表明， 就评价某一心肌区域的血流灌注情况而言， 心肌血流量的测定比冠脉血流的定量具有更重要的意义[1]。
心肌声学造影是一项能定量评价心肌局部血流灌注的新的超声诊断技术。 我们对6只急性心肌梗塞动物模型的心肌声学造影研究表明，不同水平心肌血流量间的AUC、PI均存在显著性差异，且随血流量的减少而呈下降趋势，AUC和PI虽与心肌绝对血流量有一定的相关性，但可能由于实验方法、造影剂等因素的差异，造成目前各家对心肌绝对血流量的定量分析标准尚不规范[4，5]。 为减少心肌声学造影时实际操作上的个体差异对结果的影响，我们采用了自身对照的方法分析缺血区和非缺血区显影时间-强度曲线各参数之比与心肌相对血流量的关系。 结果显示：AUC、PI与心肌相对血流量的相关性较之与绝对血流量的相关性更好，表明自身对照的方法可减少造影剂注射速度和剂量的个体差异对结果的影响，因此利用心肌显影时间-强度曲线的AUC和PI的大小可以评估心肌血流量的变化程度，并且可反复多次进行检查。
, 百拇医药
虽然我们的研究已证实心肌声学造影定量估价心肌局部血流灌注的价值， 但目前它尚存在诸如造影剂注射剂量、 速度和部位、 实验和图像处理分析的方法、 现有超声仪器的条件等影响定量分析的因素[6-8]， 另外， 由于所用的声学造影剂尚不能通过肺循环， 心肌声学造影在研究中仍为一种有创性的检查方法， 然而我们相信， 随着目前超声技术如二次谐波显像、 数字超声等的发展以及经静脉声学造影剂的不断出现， 心肌声学造影的量化分析会更为准确和方便， 并能成为一种对心肌血流灌注作出全面、 客观和准确定量估价的无创性检测手段。
参考文献
1 Wiencek JG, Feinstein SB, TenCrate FT, et al. Pitfalls in quantitative contrast echocardiography: the steps to quantitation of perfusion. J Am Soc Echocardiogr, 1993, 6:395-416.
, 百拇医药
2 Kemper AJ, Force T, Kloner R,et al. Contrast echocardiographic estimation of regional myocardial blood flow after acute coronary occlusion. Circulation, 1985, 72:1115-1124.
3 Kaul S. Quantification of myocardial perfusion with contrast echocardiography. Am J Cardiac Imag, 1991, 5:200-216.
4 Kaul S. Contrast echocardiography and myocardial perfusion. Clin Cardiol, 1991, 14(Suppl V):15-18.
5 Keller MW, Glasheen W,Smucke ML,et al. Myocardial contrast echocardiography in humans:Ⅱ. Assessment of coronary blood flow reserve. J Am Coll Cardiol, 1988, 12:925-934.
, 百拇医药
6 Vandenberg BF, Feinstein SB,Kieso RA,et al. Myocardial area at risk and peak graylevel measurement by contrast echocardiography: effect of microbubble size and contraption, injection rate, and coronary vasodilatation. Am Heart J, 1988, 15:733-741.
7 Skyba DM, Jayaweera AR,Goodma ZC,et al. Quantification of myocardium perfusion with myocardial contrast echocardiography during left atrial injection of contrast. Circulation, 1994, 90:1513-1521.
8 Klein AL, Bailcy AS,Moura A,et al. Reliability of echocardiographic measurements of myocardial perfusion using commercially produced sonicated serum albumin(albunex). J Am Coll Cardiol, 1993, 22:1983-1993.
(收稿 1997-11-18 修回 1998-08-01), http://www.100md.com
单位：200032 上海医科大学中山医院暨上海市心血管病研究所
关键词：超声心动描记术；造影剂；心肌梗塞；心肌血流量
中华超声影像学杂志990516
【摘要】 目的 评价心肌声学造影定量心肌梗塞心肌血流灌注的价值。方法 对6条犬急性心肌梗塞模型进行心肌声学造影， 采用自身对照的方法分析缺血区和非缺血区心肌显影时间-强度曲线各参数之比与心肌血流量的关系。结果 梗塞区时间-强度曲线各参数中， 曲线下面积(AUC)和峰值强度(PI)与心肌相对血流量高度相关(r=0.92和0.84， P<0.01)， 与心肌绝对血流量相关性良好(r=0.77和0.71， P<0.01)。 不同水平心肌血流量间的AUC、 PI均存在显著性差异(P均小于0.01)， 且随着血流量的减少而呈下降趋势。 三项时间指标与心肌绝对血流量无直接关系。结论 心肌造影时间-强度曲线参数中的曲线下面积和峰值强度可准确定量心肌梗塞后局部心肌血流量。
, 百拇医药
Experimental study on quantitative measurement of myocardial blood flow after acute myocardial infarction by contrast echocardiography
LI Qing, SHEN Xuedong, HUANG Gang, et al.
Shanghai Institute of Cardiovascular Diseases, Zhongshan Hospital, Shanghai Medical University, Sahnghai 200032
【Abstract】 Objective To evaluate the capability of myocardial contrast echocardiography (MCE) in quantitative measurement of myocardial perfusion. Methods Six open-chest dogs were studied 3 hours after acute left circumflex coronary occlusion by means of non-selective coronary contrast echocardiography. The sonicated 5% human albumin was used for MCE. Myocardial blood flow (MBF) was measured by radiolabeled microspheres. Background-subtracted time-intensity curves from MCE images in each segmental myocardium of the left ventricular short-axis view were derived and quantified using an off-line videodensitometric analysis system. Measurements of the curves included peak intensity (PI), area under the curve (AUC), half-time of descent (T1/2d) or ascent (T1/2a) and time to peak intensity (Tp). The results were compared with concomitant MBF. Results An excellent correlation was obtained between the index of relative perfusion (the ratio of MBF in the hypoperfused area to the perfused area) and the ratios of AUC or PI in the hypoperfused area to the perfused area (r=0.92 and 0.84 respectively, P<0.01). AUC and PI demonsrated a fair correlation with the absolute MBF (r=0.77 and 0.71 respectively, P<0.01), and could directly reflect changes in MBF. However, the remaining time parameters failed to correlate. Conclusions Regional myocardial perfusion can be accurately quantified by background-subtracted time-intensity curves derived from MCE images. Thus, it may be possible in the future to quantitatively assess collateral perfusion with MCE during coronary occlusion.
, 百拇医药
【Key words】 Echocardiography Contrast media Myocardial infarction Myocardial blood flow
冠脉阻塞后局部侧支循环的建立和开放是维持病变部位心肌血流灌注、 提高心肌存活性的重要因素， 然而目前冠心病的常用检测手段如冠脉造影、 同位素检查在定量估价侧支循环和心肌血流量方面均有一定的局限性。 本研究旨在验证心肌声学造影评价急性心肌梗塞后心肌血流量的可靠性， 为进一步评估侧支循环提供实验依据。
材料和方法
一、 心肌梗塞模型的建立
取杂种犬6只， 股动脉插管以备抽取含有放射性微球的参考血样， 右侧颈外动脉插管至主动脉根部供注射超声造影剂。 左心耳插管以备注入放射性微球和美兰。 分离冠状动脉左回旋支或左前降支近端， 结扎后建立左室心肌梗塞模型。
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二、 声学造影剂的制备
使用国产的JY-250超声处理仪声振5%人血白蛋白10 ml， 选用功率为100 W， 时间50秒。 声振后抽取中下层液体， 即获得直径约为4～10 μm(经显微镜测量)的声学造影剂。
三、 心肌超声造影检查
采用美国HP Sonos 2500 超声诊断仪和附有2.0～2.5 MHz的变频探头， 于冠脉结扎3小时后分别录像记录左室二尖瓣、 腱索、 乳头肌中部三个短轴切面超声造影过程。 每次造影过程中的超声切面、 造影剂注射剂量、 注射速度及仪器的设定条件保持不变。
四、 标本处理
造影结束后， 左房内注入Tc-99 m 标记的右旋糖苷微球(DUPONT公司生产， 直径约为15 μm)185 MBq， 同时以4 ml/min的速度抽取参考血样， 持续3分钟。 然后向左房内注入美兰(1 ml/kg)以确定阻塞冠脉远端的灌注区即心肌缺血区。 沿左心室短轴将心脏标本每隔1 cm左右作组织切片， 选取与造影显像相应的左心室短轴水平的切片作硝基四唑氮蓝(NBT)染色以确定心肌坏死区， 固定保存， 供测定放射性计数用。
, 百拇医药
五、 测量分析
1. 心肌视频密度的测定
采集每次造影结果每隔一个心动周期的舒张末期图像， 以前间隔与左室前壁连接处为起点， 按顺时针方向分别将左室各短轴切面心肌分成8等分。 用PHOTOSHOP图像处理系统和BC45软件(由交通大学研制并通过技术鉴定)分析各节段心肌在心肌造影过程中平均视频密度的变化， 获得减去本底的显影时间-强度曲线及其五项参数， 即峰值强度(PI)、 曲线下面积(AUC)、 前半峰时间(T1/2a)、 峰值半衰期(T1/2d)和峰值时间(Tp)。
2. 心肌血流量(MBF)的测定
测定各节段心肌组织块和参考血样的放射性计数。 根据公式：
心肌血流量(ml.min-1.g-1)
, 百拇医药
计算其血流量(MBF)作为金标准。
六、 统计处理
用相关分析方法判断时间-强度曲线各参数与放射性微球测定的心肌血流量之间的关系； 对不同程度心肌血流量的各节段心肌显影时间-强度曲线各指标进行方差分析。
结 果
一、 心肌显影时间-强度曲线各参数与心肌相对血流量的关系
用自身对照的方法， 将每个左室短轴切面中造影剂充盈缺损或低下区(冠脉闭塞远端灌注区)与该切面非缺血心肌(正常灌注区)各参数均值之比和心肌相对血流量(放射性微球测定的缺血区与正常心肌血流量之比)作相关分析， 结果见表1所示。 缺血区与非缺血区心肌的AUC、 PI均值之比与心肌相对血流量高度相关， 而三项时间参数无统计学意义。
, 百拇医药
表1 心肌显影时间-强度曲线各参数与心肌血流量的相关分析
心肌相对血流量
心肌绝对血流量
r
P值
r
P值
AUC
0.92
<0.01
0.77
<0.001
, 百拇医药 PI
0.84
<0.01
0.71
<0.001
T1/2a
0.11
>0.05
-0.34
<0.01
T1/2d
0.32
>0.05
, 百拇医药
0.42
<0.01
Tp
0.29
>0.05
-0.37
<0.01
二、 心肌显影时间-强度曲线各指标与心肌绝对血流量的关系
各节段心肌的显影时间-强度曲线的各项参数测定结果与相应放射性微球测定的心肌血流量相关分析结果表明： AUC和PI与心肌血流量的相关性良好， 但相关系数较之与心肌相对血流量的低， 三项时间指标则相关性很差。
三、 不同水平心肌血流量时心肌显影时间-强度曲线各参数的变化
, 百拇医药
根据病理标本美兰和NBT染色结果标识的正常、 缺血和坏死心肌的血流量， 人为将心肌血流量粗略地分为三个水平： >0.8 ml/min(正常)、 0.4～0.8 ml/min(缺血)、 <0.4 ml/min(坏死)。 统计结果见表2。 在三个心肌血流量水平(由高到低)， AUC和PI随心肌血流量的减少而呈下降趋势，且统计发现不同心肌血流量水平间AUC、PI的差别均有统计学意义，表明显影时间-强度曲线中AUC、PI值的大小可反映心肌血流量的变化程度，而三项时间指标则无此规律。表2 不同水平心肌血流量间造影时间-强度曲线各参数的变化(
±s) MBF(ml/min)
n
AUC
PI
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T1/2a
T1/2d
Tp
>0.8
104
1616±197
105±14
2.50±0.73
16.68±2.22
5.92±1.59
0.4～0.8
18
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75±23
4.02±1.89
17.27±2.41
7.88±2.46
<0.4
14
529±181
42±13
3.55±1.55
9.08±5.40
8.10±3.47
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讨 论
心肌血流灌注区范围的大小除了取决于支配冠脉的前向血流外， 尚受制于供应该区域侧支循环的灌注压。 同时急性心肌梗塞再灌注后“无再流”或“低再流”现象的存在也表明， 就评价某一心肌区域的血流灌注情况而言， 心肌血流量的测定比冠脉血流的定量具有更重要的意义[1]。
心肌声学造影是一项能定量评价心肌局部血流灌注的新的超声诊断技术。 我们对6只急性心肌梗塞动物模型的心肌声学造影研究表明，不同水平心肌血流量间的AUC、PI均存在显著性差异，且随血流量的减少而呈下降趋势，AUC和PI虽与心肌绝对血流量有一定的相关性，但可能由于实验方法、造影剂等因素的差异，造成目前各家对心肌绝对血流量的定量分析标准尚不规范[4，5]。 为减少心肌声学造影时实际操作上的个体差异对结果的影响，我们采用了自身对照的方法分析缺血区和非缺血区显影时间-强度曲线各参数之比与心肌相对血流量的关系。 结果显示：AUC、PI与心肌相对血流量的相关性较之与绝对血流量的相关性更好，表明自身对照的方法可减少造影剂注射速度和剂量的个体差异对结果的影响，因此利用心肌显影时间-强度曲线的AUC和PI的大小可以评估心肌血流量的变化程度，并且可反复多次进行检查。
, 百拇医药
虽然我们的研究已证实心肌声学造影定量估价心肌局部血流灌注的价值， 但目前它尚存在诸如造影剂注射剂量、 速度和部位、 实验和图像处理分析的方法、 现有超声仪器的条件等影响定量分析的因素[6-8]， 另外， 由于所用的声学造影剂尚不能通过肺循环， 心肌声学造影在研究中仍为一种有创性的检查方法， 然而我们相信， 随着目前超声技术如二次谐波显像、 数字超声等的发展以及经静脉声学造影剂的不断出现， 心肌声学造影的量化分析会更为准确和方便， 并能成为一种对心肌血流灌注作出全面、 客观和准确定量估价的无创性检测手段。
参考文献
1 Wiencek JG, Feinstein SB, TenCrate FT, et al. Pitfalls in quantitative contrast echocardiography: the steps to quantitation of perfusion. J Am Soc Echocardiogr, 1993, 6:395-416.
, 百拇医药
2 Kemper AJ, Force T, Kloner R,et al. Contrast echocardiographic estimation of regional myocardial blood flow after acute coronary occlusion. Circulation, 1985, 72:1115-1124.
3 Kaul S. Quantification of myocardial perfusion with contrast echocardiography. Am J Cardiac Imag, 1991, 5:200-216.
4 Kaul S. Contrast echocardiography and myocardial perfusion. Clin Cardiol, 1991, 14(Suppl V):15-18.
5 Keller MW, Glasheen W,Smucke ML,et al. Myocardial contrast echocardiography in humans:Ⅱ. Assessment of coronary blood flow reserve. J Am Coll Cardiol, 1988, 12:925-934.
, 百拇医药
6 Vandenberg BF, Feinstein SB,Kieso RA,et al. Myocardial area at risk and peak graylevel measurement by contrast echocardiography: effect of microbubble size and contraption, injection rate, and coronary vasodilatation. Am Heart J, 1988, 15:733-741.
7 Skyba DM, Jayaweera AR,Goodma ZC,et al. Quantification of myocardium perfusion with myocardial contrast echocardiography during left atrial injection of contrast. Circulation, 1994, 90:1513-1521.
8 Klein AL, Bailcy AS,Moura A,et al. Reliability of echocardiographic measurements of myocardial perfusion using commercially produced sonicated serum albumin(albunex). J Am Coll Cardiol, 1993, 22:1983-1993.
(收稿 1997-11-18 修回 1998-08-01), http://www.100md.com