静脉弹丸注射氟碳造影剂对冠脉狭窄程度和心肌灌注声学密度定量相关性的研究
作者：朱永胜 钱蕴秋 田新桥 张军 周晓东 李军
单位：710032 西安， 第四军医大学西京医院超声科
关键词：超声心动描记术；造影剂；冠状血管
中华超声影像学杂志990515 【摘要】目的 探讨静脉弹丸注射氟碳造影剂后心肌显影强度与冠脉狭窄程度的相关性。 方法 检测10条犬冠状动脉左旋支(LCX)不同程度狭窄时， 静脉弹丸注射全氟显后左室后壁心肌声学密度。 结果 基础状态到LCX轻、 中、 重度狭窄左室后壁心肌声学造影(MCE)时间-强度曲线的峰值强度(PI)和曲线下面积(AUC)均逐渐减低， 但相邻两组间差别不显著， LCX完全阻断时， PI、 AUC均显著减低。 结论 MCE所测得参数与冠脉狭窄程度呈非线性相关， 但尚不能用于准确区分狭窄程度。
A study of relationship between grades of coronary artery stenosis and myocardial acoustic intensity with intravenous bolus injection of a fluorocarbon contrast agent
, http://www.100md.com
ZHU Yongsheng, QIAN Yunqiu, TIAN Xinqiao, et al.
Ultrasound Division, Xijing hospital, Fourth Military Medical University, Xi'an 710032
【Abstract】Objective To explore the relationship between acoustic intensity of myocardium and grades of coronary artery stenosis during myocardial contrast echocardiography (MCE) using intravenous bolus injection of a fluorocarbon contrast agent. Methods Intensity of left ventricular posterior wall (LVPW) were analysed in 10 dogs with different grades stenosis of left conflex branch of coronary artery during MCE using intravenous bolus injection of a contrast agent contained C3F8. Results The peak intensity (PI) and area under curve (AUC)of MCE time-intensity curve of LVPW both decreased gradually from baseline to mild , moderate, severe stenosis of LCX, but there was no significant difference between two adjacent grades. PI and AUC lowered down greatly when LCX were completely blocked. Conclusions There is a nonlinear relation between parameters of MCE and stenosis grades of coronary artery, but the grade of stenosis can not be assessed accurately by these parameters.
, 百拇医药
【Key words】 Echocardiography Contrast media Coronary vessels
心肌声学造影(MCE)近年取得了突破性进展， 应用含氟声学造影剂经静脉注射可使心肌显影， 加之二次谐波技术和间歇显像技术应用， 故可用来无创评估心肌血流灌注。 以往MCE的研究集中在冠脉闭塞后危险区大小的估测， 对于MCE能否准确估计冠状动脉狭窄程度争议较大， 尚需要进一步研究阐明。 本研究旨在探讨静脉弹丸注射氟碳造影剂全氟显后心肌灌注显影声学定量分析能否鉴别不同程度冠脉狭窄
资 料 和 方 法
动物模型的制备选择杂种犬10只， 其中雌性4只， 雄性6只， 体重10～15 kg， 平均(12.2±1.3)kg。 以3%戊巴比妥钠(30 mg/kg)静脉麻醉， 气管切开后插管， 用呼吸机正压人工通气。 自左侧第5肋间开胸， 心包切开后悬吊于胸壁， 制成心包摇篮。 游离冠状动脉左旋支(LCX)主干， 于起始部远端约5 mm处置入电磁流量计探头和冠脉缩窄器。 用电磁流量计测定LCX基础流量， 需要时再调节缩窄器旋钮， 造成LCX不同程度狭窄。 本研究中轻度狭窄是使LCX血流量减少30%～40%， 中度狭窄使血流量减少50%～60%， 重度狭窄使血流量减少70%～80%。
, http://www.100md.com
MCE选用 HP SONOS 5500型超声诊断仪， S4探头， Harmonic B型成像方式(发射2.1 MHz， 接收4.2 MHz)， 通过置于心脏前壁水囊间接扫查。 于不同程度狭窄时， 经股静脉按0.1 ml/kg体重剂量弹丸注射第二代新型造影剂全氟显(C3F8， 第一军医大学南方医院药学基地提供)进行MCE。 微泡浓度1.7×109/ml, 平均直径： (2.9±1.2) μm， 98%微泡直径<7.0 μm。 取左室乳头肌中段水平短轴切面。 利用心电图R波触发， 每3个心动周期显影一次， 并使成像落在收缩末期。 增益、后处理、 图像深度等仪器设置调至使图像最佳后在整个实验中保持不变。 本实验图像存储在磁光盘。
数据采集与分析， 将图像调出后， 启动HP SONOS 5500型超声诊断仪声学密度定量分析软件， 将感兴趣区取样框(31×31 Pixel)置于左室后壁心肌层内， 测定MCE时心肌声学密度， 自动分析后得到时间-强度曲线峰值强度(PI)， 峰值时间(PT)和曲线下面积(AUC)。
, 百拇医药
数据处理， 结果以均数±标准差表示， 组间比较用t检验。
结 果
LCX不同程度狭窄左室后壁中部MCE强度-时间曲线和心肌显影图像如图1～6和图7～12所示，基础状态和轻中重度狭窄时曲线形态相近， PT均在35 s左右， PI则有差别。
静脉弹丸注射全氟显MCE时LCX不同狭窄程度灌注区心肌的声学时间-强度曲线参数变化如表1示。
表1 LCX不同程度狭窄后左室后壁心肌MCE参数比较 狭窄程度
例数
PI(au)
PT(s)
AUC(au×s)
, http://www.100md.com
MCE前(本底)
10
1.9±0.3
-
98±19
基础
10
7.0±0.8
33.1±2.5
396±47
轻度狭窄
10
6.7±1.0
, http://www.100md.com
35.6±3.2
369±59
中度狭窄
9
6.1±1.1
37.2±3.6
334±64
重度狭窄
6
5.5±1.0
37.8±3.5
298±61
梗塞
, 百拇医药
6
2.3±0.4
-
125±25
从基础状态到重度狭窄AUC和PI逐渐减低， 但相邻两组间差别不显著， LCX完全阻断时， AUC和PI均显著减低与未注药时测值相近。
讨 论
近年来估价心肌血流灌注已成为声学造影最重要的研究目的。 随着弥散缓慢的含氟气体微泡声学造影剂和二次谐波超声成像技术及间歇式超声显像的应用和发展[1，2]， 使得经静脉心肌声学显像成为可能。 研究证实MCE是观测心肌梗死与缺血危险区的准确方法[3]， 但是MCE用于评估冠状动脉狭窄及缺血程度的研究报道很少。 本研究在这方面进行了初步探讨。
, http://www.100md.com
与经冠脉直接注射或经主动脉根部注射声学造影剂不同， 经静脉注射造影剂后， 首先经过右心系统和肺循环后左心方显影， 然后有少量造影剂进入冠状动脉实现心肌显影， 因此造影剂峰值强度出现晚于上述途径。 而且造影剂在体内存在再分布， 经静脉弹丸注造影剂后， 到冠脉循环已被血液较充分地混合，因此其峰值出现较晚， 并且消退较缓慢， 类似平台状[4]。
LCX阻断后左室后壁是造影剂充盈缺损区， 与周围心肌有明显分界， 声学强度参数与非梗塞时也有显著差别， 与本底状态相近， 证实MCE对血流无灌注区检出可行而且可靠。
, 百拇医药
图1 MCE前LVPW心肌时间-强度曲线 图2 基础状态MCE时LVPW心肌时间-强度曲线
图3 LCX轻度狭窄MCE时LVPW心肌时间-强度曲线图4 LCX中度狭窄MCE时LVPW心肌时间-强度曲线
图5 LCX重度狭窄MCE时LVPW心肌时间-强度曲线图6 LCX阻断时MCE时LVPW心肌时间-强度曲线
, http://www.100md.com
图7 MCE 前LV心肌谐波图像 图8 基础状态MCE时LV心肌图像
图9 LCX轻度狭窄MCE时LV心肌图像图10 图10 LCX中度狭窄MCE时LV心肌图像
图11 LCX重度狭窄MCE时LV心肌图像图12 图12 LCX阻断MCE时LV心肌图像
对于LCX不同程度狭窄时， 静脉弹丸注射氟碳造影剂MCE所测定参数虽有差别， 但各参数变异较大， 正常与狭窄， 不同程度狭窄的测值之间有较大范围的效叉重叠。 特别是轻度缺血和正常灌注比较， PI、 AUC、 PT极为相近， 鉴别较为困难。 这可能是因为静脉注射后心肌内造影剂不能可靠地反映心肌血流绝对值， 心肌内造影剂含量与血流量呈非线性关系； 另外声学强度与微泡浓度经研究证实亦呈非线性关系， 到达一定微泡浓度， 声学强度与微泡浓度之间的关系达到一个平台， 即出现饱和现象[5]。 如何使不同程度狭窄时， MCE测定的参数出现显著的差别， 以达到鉴别诊断的目的， 是MCE面临的一个难题。 减少造影剂使用剂量， 提高超声仪器的敏感度和动态范围， 以及与负荷试验联合应用， 可能会提高MCE对心肌缺血程度诊断的准确度。
, 百拇医药
本研究应用间歇式二次谐波成像技术， 使造影剂用量大为减少， 成功避免了以往MCE研究中出现的后壁声影， 左室前壁和后壁心肌显影良好。 但是由于侧壁衰减效应， MCE时左室侧壁和后间隔心肌显影欠佳， 影响对该部位心肌灌注的观察， 是MCE的局限性， 应设法加以克服。
参 考 文 献
1 Porter TR, Xie F, Kilzer K. Intravenous perfluoropropane-exposed sonicated dextrose albumin produces myocardial ultrasound contrast that correlates with coronary blood flow. J Am Soc Echocardiogr, 1995, 8：701-718.
2 Krishnu PD, Newhouse VL, Levcne HB, et al. Second harmonic proporties of Albunex. Ultrasound Imaging, 1995, 17∶66-67.
, 百拇医药
3 Porter TR, Xie F. Transient myocardial contrast after initial exposure to diagnostic ultrasound pressures with minute doses of intravenously injected microbubbles. Circulation,1995, 92∶2391-2395.
4 Vernon S, Camarano G, Kaul S, et al. Myocardial contrast echocardiography demostrates that collateral flow can preserve myocardial function beyond a chronically occluded coronary artery. Am J Cardiol, 1996,78∶958-960.
5 Lindner JR, Skyba DM, Goodman NC, et al. Changes in myocardial blood volume with graded coronary stenosis: an experimental evaluation using myocardial contrast echocardiography. Am J Phyio, 1997, 272∶H567-H575.
(收稿 1999-08-23), 百拇医药
单位：710032 西安， 第四军医大学西京医院超声科
关键词：超声心动描记术；造影剂；冠状血管
中华超声影像学杂志990515 【摘要】目的 探讨静脉弹丸注射氟碳造影剂后心肌显影强度与冠脉狭窄程度的相关性。 方法 检测10条犬冠状动脉左旋支(LCX)不同程度狭窄时， 静脉弹丸注射全氟显后左室后壁心肌声学密度。 结果 基础状态到LCX轻、 中、 重度狭窄左室后壁心肌声学造影(MCE)时间-强度曲线的峰值强度(PI)和曲线下面积(AUC)均逐渐减低， 但相邻两组间差别不显著， LCX完全阻断时， PI、 AUC均显著减低。 结论 MCE所测得参数与冠脉狭窄程度呈非线性相关， 但尚不能用于准确区分狭窄程度。
A study of relationship between grades of coronary artery stenosis and myocardial acoustic intensity with intravenous bolus injection of a fluorocarbon contrast agent
, http://www.100md.com
ZHU Yongsheng, QIAN Yunqiu, TIAN Xinqiao, et al.
Ultrasound Division, Xijing hospital, Fourth Military Medical University, Xi'an 710032
【Abstract】Objective To explore the relationship between acoustic intensity of myocardium and grades of coronary artery stenosis during myocardial contrast echocardiography (MCE) using intravenous bolus injection of a fluorocarbon contrast agent. Methods Intensity of left ventricular posterior wall (LVPW) were analysed in 10 dogs with different grades stenosis of left conflex branch of coronary artery during MCE using intravenous bolus injection of a contrast agent contained C3F8. Results The peak intensity (PI) and area under curve (AUC)of MCE time-intensity curve of LVPW both decreased gradually from baseline to mild , moderate, severe stenosis of LCX, but there was no significant difference between two adjacent grades. PI and AUC lowered down greatly when LCX were completely blocked. Conclusions There is a nonlinear relation between parameters of MCE and stenosis grades of coronary artery, but the grade of stenosis can not be assessed accurately by these parameters.
, 百拇医药
【Key words】 Echocardiography Contrast media Coronary vessels
心肌声学造影(MCE)近年取得了突破性进展， 应用含氟声学造影剂经静脉注射可使心肌显影， 加之二次谐波技术和间歇显像技术应用， 故可用来无创评估心肌血流灌注。 以往MCE的研究集中在冠脉闭塞后危险区大小的估测， 对于MCE能否准确估计冠状动脉狭窄程度争议较大， 尚需要进一步研究阐明。 本研究旨在探讨静脉弹丸注射氟碳造影剂全氟显后心肌灌注显影声学定量分析能否鉴别不同程度冠脉狭窄
资 料 和 方 法
动物模型的制备选择杂种犬10只， 其中雌性4只， 雄性6只， 体重10～15 kg， 平均(12.2±1.3)kg。 以3%戊巴比妥钠(30 mg/kg)静脉麻醉， 气管切开后插管， 用呼吸机正压人工通气。 自左侧第5肋间开胸， 心包切开后悬吊于胸壁， 制成心包摇篮。 游离冠状动脉左旋支(LCX)主干， 于起始部远端约5 mm处置入电磁流量计探头和冠脉缩窄器。 用电磁流量计测定LCX基础流量， 需要时再调节缩窄器旋钮， 造成LCX不同程度狭窄。 本研究中轻度狭窄是使LCX血流量减少30%～40%， 中度狭窄使血流量减少50%～60%， 重度狭窄使血流量减少70%～80%。
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MCE选用 HP SONOS 5500型超声诊断仪， S4探头， Harmonic B型成像方式(发射2.1 MHz， 接收4.2 MHz)， 通过置于心脏前壁水囊间接扫查。 于不同程度狭窄时， 经股静脉按0.1 ml/kg体重剂量弹丸注射第二代新型造影剂全氟显(C3F8， 第一军医大学南方医院药学基地提供)进行MCE。 微泡浓度1.7×109/ml, 平均直径： (2.9±1.2) μm， 98%微泡直径<7.0 μm。 取左室乳头肌中段水平短轴切面。 利用心电图R波触发， 每3个心动周期显影一次， 并使成像落在收缩末期。 增益、后处理、 图像深度等仪器设置调至使图像最佳后在整个实验中保持不变。 本实验图像存储在磁光盘。
数据采集与分析， 将图像调出后， 启动HP SONOS 5500型超声诊断仪声学密度定量分析软件， 将感兴趣区取样框(31×31 Pixel)置于左室后壁心肌层内， 测定MCE时心肌声学密度， 自动分析后得到时间-强度曲线峰值强度(PI)， 峰值时间(PT)和曲线下面积(AUC)。
, 百拇医药
数据处理， 结果以均数±标准差表示， 组间比较用t检验。
结 果
LCX不同程度狭窄左室后壁中部MCE强度-时间曲线和心肌显影图像如图1～6和图7～12所示，基础状态和轻中重度狭窄时曲线形态相近， PT均在35 s左右， PI则有差别。
静脉弹丸注射全氟显MCE时LCX不同狭窄程度灌注区心肌的声学时间-强度曲线参数变化如表1示。
表1 LCX不同程度狭窄后左室后壁心肌MCE参数比较 狭窄程度
例数
PI(au)
PT(s)
AUC(au×s)
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MCE前(本底)
10
1.9±0.3
-
98±19
基础
10
7.0±0.8
33.1±2.5
396±47
轻度狭窄
10
6.7±1.0
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35.6±3.2
369±59
中度狭窄
9
6.1±1.1
37.2±3.6
334±64
重度狭窄
6
5.5±1.0
37.8±3.5
298±61
梗塞
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6
2.3±0.4
-
125±25
从基础状态到重度狭窄AUC和PI逐渐减低， 但相邻两组间差别不显著， LCX完全阻断时， AUC和PI均显著减低与未注药时测值相近。
讨 论
近年来估价心肌血流灌注已成为声学造影最重要的研究目的。 随着弥散缓慢的含氟气体微泡声学造影剂和二次谐波超声成像技术及间歇式超声显像的应用和发展[1，2]， 使得经静脉心肌声学显像成为可能。 研究证实MCE是观测心肌梗死与缺血危险区的准确方法[3]， 但是MCE用于评估冠状动脉狭窄及缺血程度的研究报道很少。 本研究在这方面进行了初步探讨。
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与经冠脉直接注射或经主动脉根部注射声学造影剂不同， 经静脉注射造影剂后， 首先经过右心系统和肺循环后左心方显影， 然后有少量造影剂进入冠状动脉实现心肌显影， 因此造影剂峰值强度出现晚于上述途径。 而且造影剂在体内存在再分布， 经静脉弹丸注造影剂后， 到冠脉循环已被血液较充分地混合，因此其峰值出现较晚， 并且消退较缓慢， 类似平台状[4]。
LCX阻断后左室后壁是造影剂充盈缺损区， 与周围心肌有明显分界， 声学强度参数与非梗塞时也有显著差别， 与本底状态相近， 证实MCE对血流无灌注区检出可行而且可靠。
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图1 MCE前LVPW心肌时间-强度曲线 图2 基础状态MCE时LVPW心肌时间-强度曲线
图3 LCX轻度狭窄MCE时LVPW心肌时间-强度曲线图4 LCX中度狭窄MCE时LVPW心肌时间-强度曲线
图5 LCX重度狭窄MCE时LVPW心肌时间-强度曲线图6 LCX阻断时MCE时LVPW心肌时间-强度曲线
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图7 MCE 前LV心肌谐波图像 图8 基础状态MCE时LV心肌图像
图9 LCX轻度狭窄MCE时LV心肌图像图10 图10 LCX中度狭窄MCE时LV心肌图像
图11 LCX重度狭窄MCE时LV心肌图像图12 图12 LCX阻断MCE时LV心肌图像
对于LCX不同程度狭窄时， 静脉弹丸注射氟碳造影剂MCE所测定参数虽有差别， 但各参数变异较大， 正常与狭窄， 不同程度狭窄的测值之间有较大范围的效叉重叠。 特别是轻度缺血和正常灌注比较， PI、 AUC、 PT极为相近， 鉴别较为困难。 这可能是因为静脉注射后心肌内造影剂不能可靠地反映心肌血流绝对值， 心肌内造影剂含量与血流量呈非线性关系； 另外声学强度与微泡浓度经研究证实亦呈非线性关系， 到达一定微泡浓度， 声学强度与微泡浓度之间的关系达到一个平台， 即出现饱和现象[5]。 如何使不同程度狭窄时， MCE测定的参数出现显著的差别， 以达到鉴别诊断的目的， 是MCE面临的一个难题。 减少造影剂使用剂量， 提高超声仪器的敏感度和动态范围， 以及与负荷试验联合应用， 可能会提高MCE对心肌缺血程度诊断的准确度。
, 百拇医药
本研究应用间歇式二次谐波成像技术， 使造影剂用量大为减少， 成功避免了以往MCE研究中出现的后壁声影， 左室前壁和后壁心肌显影良好。 但是由于侧壁衰减效应， MCE时左室侧壁和后间隔心肌显影欠佳， 影响对该部位心肌灌注的观察， 是MCE的局限性， 应设法加以克服。
参 考 文 献
1 Porter TR, Xie F, Kilzer K. Intravenous perfluoropropane-exposed sonicated dextrose albumin produces myocardial ultrasound contrast that correlates with coronary blood flow. J Am Soc Echocardiogr, 1995, 8：701-718.
2 Krishnu PD, Newhouse VL, Levcne HB, et al. Second harmonic proporties of Albunex. Ultrasound Imaging, 1995, 17∶66-67.
, 百拇医药
3 Porter TR, Xie F. Transient myocardial contrast after initial exposure to diagnostic ultrasound pressures with minute doses of intravenously injected microbubbles. Circulation,1995, 92∶2391-2395.
4 Vernon S, Camarano G, Kaul S, et al. Myocardial contrast echocardiography demostrates that collateral flow can preserve myocardial function beyond a chronically occluded coronary artery. Am J Cardiol, 1996,78∶958-960.
5 Lindner JR, Skyba DM, Goodman NC, et al. Changes in myocardial blood volume with graded coronary stenosis: an experimental evaluation using myocardial contrast echocardiography. Am J Phyio, 1997, 272∶H567-H575.
(收稿 1999-08-23), 百拇医药