当前位置: 首页 > 期刊 > 《中华超声影像学杂志》 > 1999年第2期
编号:10283296
背向散射积分超声组织定征识别存活心肌的实验
http://www.100md.com 《中华超声影像学杂志》 1999年第2期
     作者:陈宇翔 钱蕴秋 周晓东 张军 李军

    单位:710032 西安,第四军医大学西京医院超声科(陈宇翔现在解放军第二零二医院特诊科)

    关键词:超声组织定征;背向散射积分;存活心肌

    中华超声影像学杂志990217 【摘要】 目的 探讨背向散射积分检测技术识别存活心肌的敏感性和准确性。 方法 应用商品化的背向散射积分联机分析处理系统检测活体开胸犬重度缺血、 晕厥和梗死心肌模型的标化背向散射积分(IBS)、 标化背向散射积分周期变异(CVIB)及室壁增厚率。 结果 重度缺血心肌IBS明显增高, CVIB明显减低。 再灌注后CVIB的恢复幅度高于室壁增厚率。 晕厥心肌的IBS和CVIB基本正常, 但室壁增厚率明显减低。 梗死心肌的IBS明显增高, CVIB消失或呈反相, 再灌注后无改善。 结论 背向散射积分超声组织定征能敏感反映不同程度缺血心肌的散射特性变化, 为无创判定心肌存活性和评价心肌功能提供了一个新的技术手段。
, 百拇医药
    Detection of viable myocardium by ultrasonic tissue characterization with integrated backscatter CHEN Yuxiang,QIAN Yunqiu, ZHOU Xiaodong, et al. Department of Ultrasonography,Xijing Hospital, Fourth Military Medical University, Xian 710032

    【Abstract】 Objective To assess the utility of ultrasonic tissue characterization with integrated backscatter (IBS) on detection of viable myocardium. Methods Online analysis of IBS was carried with a commercially available system in severe ischemic, stunned and infarcted myocardium of anesthetized open-chest dogs (severe ischemia n=8, stunned n=6, infarcted n=6). Results In severe ischemic myocardium, the calibrated IBS increased significantly, the calibrated CVIB decreased significantly, CVIB curve presented a lower amplitude. After reperfusion, the recovery of CVIB prior to wall thickening. The stunned myocardium showed normal IBS and CVIB, though wall thickening decreased significantly. The calibrated IBS of infarcted myocardium increased significantly, the calibrated CVIB decreased significantly, CVIB curve became straight or inverse phase. CVIB showed no recovery after reperfusion. Conclusions Online analysis of IBS can sensitively detect viable myocardium. This approach may provide a new noninvasive tool for assessment of myocardial viability and function.
, 百拇医药
    【Key words】 Ultrasonic tissue characterization Integrated backscatter Viable myocardium

    背向散射积分检测技术处理、 分析组织射频散射信号。 已有的研究表明该技术能定量反映组织成分和组织结构的微小变化, 在缺血心肌的组织定征方面有重要的临床应用价值并有很大的发展潜力。 本研究应用商品化的背向散射积分联机分析处理系统检测活体开胸犬不同程度缺血心肌模型的散射特性, 探讨该技术检测存活心肌的敏感性和准确性。

    资料与方法

    一、 仪器

    HP SONOS 2500 LE型超声诊断仪,5.0 MHz相控阵探头;MFV-2100 型电磁流量计;动脉微米缩窄器。

    二、 动物分组及心肌缺血模型制作
, 百拇医药
    健康成年杂种犬27只, 体重17~32 kg, 随机分为三组。 将犬麻醉, 气管插管后开胸, 分离冠状动脉左旋支起始段, 将流量计探头和血管缩窄器放置在动脉上, 调节缩窄器制成不同程度缺血心肌模型。 梗死心肌组: 阻断冠脉血流180分钟后再灌注; 重度缺血心肌组: 冠脉流量减少70%~80%, 60分钟后恢复灌注; 晕厥心肌组: 阻断冠脉血流15分钟后再灌注。

    三、 超声检测方法

    取左室长轴观检查并测量。 仪器各项设置调节后整个试验期间不变。 检测部位: 左室后壁中部心肌(LCX供血区域), 后壁心包膜。 采样时间: 基础状态、 狭窄或阻断期、 再灌注后。 检测指标:

    室壁增厚率=〔(收缩末室壁厚度-舒张末室壁厚度)/舒张末室壁厚度〕×100%

    标化背向散射积分(IBS)=〔舒张末期背向散射积分/心包背向散射积分〕×100%
, 百拇医药
    标化背向散 射积分周期变异(CVIB)=〔(舒张末背向散射积分-收缩末背向散射积分)/舒张末背向散射积分〕×100%。

    随机取5只犬的磁光盘数字图像资料由两名同资历的检查者按同样方法检测左室后壁的背向散射参数, 两组数据相比作为检查者间测量变异。 同一检查者在三周后对同一资料进行二次测量, 两组数据相比评价检查者内测量变异。

    四、 数据统计

    每一参数的测值取3次测量的平均值。背向散射积分周期变异和室壁增厚率如果出现负值则按零计算。数据以均数±标准差表示。组内不同时间点数据比较用配对资料t检验,组间数据比较用两组资料均数t检验,数据统计用微软Excel 97统计分析软件进行。

    结 果

    27只实验犬中7只因室颤死亡、 麻醉意外等因素而剔除实验, 共20只犬完成全部实验, 其中重度缺血组8只, 晕厥心肌组6只, 梗死心肌组6只。
, 百拇医药
    检查者间测量变异分别为IBS(5.0±1.8)%,CVIB(3.6±1.2)%, 检查者内测量变异分别为IBS (4.1±1.3)%, CVIB(3.2±1.0)%。

    基础状态下心肌IBS随心动周期呈周期性变化, 舒张末最高, 收缩末最低, 呈抛物线形(图1)。

    图1 正常心肌IBS随心动周期变化图,图中曲线为CVIB曲线(单心动周期),图右为IBS值,舒张末最高,收缩末最低

    重度缺血组在血管狭窄即刻,IBS即有明显增高,CVIB明显减低(图2)。再灌注后30分钟时CVIB恢复到基础状态的64%。室壁增厚率在血管狭窄后明显减低,再灌注30分钟恢复到基础状态的47%(表1)。

    表1 重度缺血心肌散射特性及室壁增厚率变化(±s,n=8)
, 百拇医药
    基础状态

    狭窄即刻

    狭窄60分钟

    再灌注即刻

    再灌注30分钟

    背向散射积分(%)

    46.5±12.7

    (38.3~60.8)

    51.9±12.7

    (40.7~75.6)

    55.1~11.4*

    (41.1±74.3)
, 百拇医药
    41.8±4.9#

    (37.6~48.8)

    42.8±8.5#

    (33.5~48.9)

    周期变异(%)

    37.1±6.7

    (26.1~48.1)

    11.1±13.9**

    (0~25.5)

    7.6±8.2**

    (0~15.5)
, 百拇医药
    9.7±12.5**

    (0~24.1)

    23.9±1.2**##

    (20.7~28.0)

    室壁增厚率(%)

    44.9±9.8

    (32.7~46.5)

    12.2±7.0**

    (5.6~18.8)

    10.7±11.6**

, 百拇医药     (1.0~27.4)

    14.6±3.1**

    (11.7~20.6)

    21.1±6.3**#

    (16.1~28.7)

    注: *与基础状态相比 P<0.05; **与基础状态相比P<0.01;

    #与重度狭窄60分相比, P<0.05; ##与重度狭窄60分相比P<0.01

    图2 重度缺血心肌IBS随心动周期变化图,同一只犬左旋支狭窄后CVIB幅度减低
, http://www.100md.com
    晕厥心肌实验显示血管阻断后到阻断15分钟内心肌IBS增高, 再灌注60分钟后基本恢复; CVIB在血管阻断后到阻断15分钟内明显减低, 在灌注后60分钟即基本恢复到基础状态。 而室壁增厚率在血管阻断后明显减低, 再灌后60分钟仅恢复到基础状态的63%左右(表2)。

    表2 晕厥心肌散射特性及室壁增厚率变化(±s, n=6)

    基础状态

    阻断15分钟

    再灌注即刻

    再灌注30分钟

    再灌注60分钟

    背向散射积分(%)
, 百拇医药
    45.1±3.3

    (41.6~52.0)

    48.3±3.9

    (44.1~57.8)

    48.1±3.9

    (45.0~58.3)

    46.9±4.8

    (44.7~59.0)

    46.8±4.8

    (40.0~52.3)

    周期变异(%)

    35.2±6.8
, 百拇医药
    (25.1~41.2)

    0

    9.9±5.3**

    (4.7~15.3)

    27.3±8.2*

    (9.4~35.8)

    32.7±8.8

    (22.9~40.5)

    室壁增厚率(%)

    45.4±2.5

    (41.7~48.2)
, 百拇医药
    0

    6.2±6.9**

    (0~13.8)

    16.4±4.8**

    (10.5~22.5)

    28.2±5.7**

    (21.5~35.6)

    注: *与基础状态相比P<0.05; **与基础状态相比P<0.01

    梗死心肌组显示血管阻断后, 心肌IBS即有明显增高并持续升高, 再灌注后有所恢复, CVIB明显减低, 再灌注后无改善。 血管完全阻断后, 室壁增厚率明显减低近于零, 1/2的病例出现收缩期变薄, 再灌注后无改善(表3)。 CVIB曲线呈不规则直线或反相曲线(图3)。
, http://www.100md.com
    图3 梗塞心肌IBS随心动周期变化图,冠脉阻断后CVIB曲线呈反相,收缩末高,舒张末低

    表3 梗死心肌散射特性及室壁增厚率变化(±s, n=6)

    基础状态

    阻断60分钟

    阻断120分钟

    阻断180分钟

    再灌注60分钟

    背向散射积分(%)

    43.5±6.6

    (32.4~50.0)
, 百拇医药
    56.9±7.8*

    (48.7~71.8)

    55.5±5.7*

    (49.6~69.0)

    55.9±7.9*

    (49.6~71.0)

    47.7±9.6

    (36.8~60.3)

    周期变异(%)

    37.4±8.5

    (23.6~48.6)
, 百拇医药
    1.8±4.2**

    (0~11.2)

    2.6±6.4*

    (0~14.8)

    0

    1.2±2.9*

    (0~8.4)

    室壁增厚率(%)

    46.3±2.1

    (43.6~48.2)

    5.2±5.7**
, 百拇医药
    (0~8.2)

    2.8±2.9**

    (0~5.6)

    2.5±2.9**

    (0~5.4)

    2.4±2.3**

    (0~4.9)

    注: *与基础状态相比P<0.05;**与基础状态相比P<0.01

    讨 论

    应用传统二维超声诊断心肌缺血, 国内外均有研究报道。 当室壁出现变薄、 节段性运动异常时考虑心肌缺血存在[1,2]。 然而局部的室壁运动异常可能是完全梗死心肌, 也可能是存活心肌, 因为透壁性梗死心肌、 非透壁的心内膜下梗死心肌、 冬眠心肌、 晕厥心肌均可表现为明显的室壁运动异常。 某些情况下灌注恢复后心肌可存活,但室壁运动和增厚的恢复则明显延迟, 这也是二维超声在冠心病诊断未能解决的问题[3,4]
, http://www.100md.com
    背向散射积分检测处理分析组织的射频散射信号, 理论上能够定量、 准确地反映生物组织细微结构的病理改变[5]。 本研究结果显示不同程度缺血心肌的背向散射积分各有其特征性改变。 重度缺血心肌的背向散射积分增高, 周期变异幅度明显减低但高于梗死心肌, 主要呈低平曲线; 再灌注后背向散射积分明显恢复, 周期变异和室壁增厚率均有一定程度的恢复, 但周期变异的恢复要早于室壁增厚率。 晕厥心肌的背向散射积分同基础状态相比无明显变化, 周期变异在再灌注晕厥后60分钟即基本恢复到基础状态水平。 对照之下, 室壁增厚率虽逐渐恢复, 但仅恢复到基础状态的63%左右。 梗死组心肌背向散射积分明显增高, 背向散射积分周期变异明显减低, 主要呈不规则直线或反向曲线, 再灌注后各项参数无明显变化。这些结果说明用背向散射积分组织定征能区分梗死心肌、 重度缺血心肌和晕厥心肌, 对血流灌注的敏感性高于传统超声对室壁运动的观察, 对PTCA、溶栓治疗时机选择和疗效判定有潜在的临床意义。

    心肌超声背向散射信号产生的物理基础和变化机制目前还不十分清楚, 肌原纤维排列、 毛细血管数量、 胶原结构、 血液成分等组织结构和组织成分的变化都可改变心肌组织的散射特性。 我们和国外学者[6,7]的研究均显示正常心肌IBS随心动周期呈周期性变化, 舒张末最高, 收缩末最低。梗死心肌的CVIB曲线呈反相, 即IBS收缩期增高, 舒张期减低, 与缺血心肌收缩期变薄相一致。 这些结果都说明CVIB与心肌收缩功能密切相关, 但这种关系并非总是线性的恢复。 我们的研究表明缺血心肌再灌注后其CVIB的恢复早于室壁增厚率的恢复。 Milunski[8]等发现血管成形术后室壁运动尚无明显改善时其CVIB已有显著恢复。 这考虑是目前超声评价心肌收缩功能的方法不够敏感, 宏观基础上的观察不能说明肌小节水平细微结构的变化。
, 百拇医药
    由于实验中犬的死亡率较高, 每个实验组的研究样本数偏小。 另外本研究对开胸犬心脏进行直接观测, 心肌收缩舒张导致心脏整体位移,心内膜与心外膜较亮的回声线, 都对采样有一定影响。

    背向散射积分超声组织定征能敏感反映不同程度缺血心肌的散射特性变化, 为无创判定心肌存活性和评价心肌功能提供了一种新的技术手段, 其临床实用价值和影响因素有待进一步研究。

    参考文献

    1 Horowitz RS, Morganroth J, Parrotto C, et al. Immediate diagnosis of acute myocardial infarction by two dimensional echocardiography. Circulation, 1982,65:323.

    2 钱蕴秋. 冠心病超声心动图诊断现状及评价. 中国超声医学杂志, 1995,11:599-600.
, 百拇医药
    3 Lavallee M, Cox D, Patric TA, et al. Salvage of myocardial function by coronary Artery reperfusion 1, 2, and 3 hours after occlusion in conscious dogs. Circ Res, 1983,53:235.

    4 Bush LR, Buja M, Samowitz W, et al. Recovery of left ventricular segmental function after long-term reperfusion following temporary coronary occlusion in conscious dogs: comparison of 1 and 4-hours occlusions. Circ Res, 1983,53:248.

    5 Thomas LJ, Barzilai B, Perez JE, et al. Quantitative real-time imaging of myocardium based on ultrasonic integrated backscatter. IEEE Trans Ultrason Ferroelectr Frequency Control, 1989,36:466-470.
, 百拇医药
    6 Madras EI, Barazilai B, Perez JE, et al. Change in myocardial backscatters tissue characterization through the cardiac cycle. Ultrasound Imaging, 1983,5:29-39.

    7 Gones MB, Karr SS, Martin GR, et al. Cyclic variation of integrated ultrasound backscatter: normal and abnormal myocardial patters in children. J Am Soc Echocardiogr, 1996,9:616-621.

    8 Milunski MR, Mohr GA, Perez JE, et al. Ultrasonic tissue characterization with integrated backscatter: acute myocardial ischemia, reperfusion, stunned myocardium in patients. Circulation, 1989,80:491-503.

    (收稿 1998-05-26 修回 1998-10-10), http://www.100md.com