心肌聲學(xué)造影的發(fā)展及研究現(xiàn)狀

蒲冬玉(綜述),邢艷秋(審校)

(1.淄博市中心醫(yī)院干部病房，山東 淄博 255036； 2.山東大學(xué)齊魯醫(yī)院心內(nèi)科，濟(jì)南 250012)

application

1968年，Gramiak等[1]對(duì)心臟及大血管進(jìn)行檢查時(shí)，通過導(dǎo)管注射搖動(dòng)過的液體，在M型超聲心動(dòng)圖中見到明顯的回聲增強(qiáng)效應(yīng)。隨后人們發(fā)現(xiàn)搖動(dòng)過的生理鹽水和葡萄糖等均能產(chǎn)生類似的微泡回聲增強(qiáng)效應(yīng)。DeMaria等[2]于1980年第一次用超聲造影劑直接注入冠狀動(dòng)脈使心肌灌注顯影。Goldman等[3]第一次將心肌聲學(xué)造影(myocarial contrast echocardiography,MCE)應(yīng)用于臨床。Feinstein等[4]首次報(bào)道采用聲振的方法制作聲學(xué)造影劑，并從此開創(chuàng)了經(jīng)肺聲學(xué)造影劑研究的新時(shí)代。本文就心肌聲學(xué)造影的發(fā)展及研究現(xiàn)狀進(jìn)行綜述。

1 心肌聲學(xué)造影劑的進(jìn)展

聲學(xué)造影劑由外殼和核心兩部分組成，外殼多為蛋白質(zhì)、糖類、脂質(zhì)或多聚化合物，核心為空氣或特殊氣體。第一代造影劑內(nèi)含氣體多為空氣，包括Levovist、Albunex、Echovist等，此類造影劑不穩(wěn)定，不能通過肺循環(huán)，主要為右心室腔顯影劑。第二代內(nèi)含氣體為氟碳?xì)怏w或其他惰性氣體，包括Optison、MRX-115、FS-069、Imagent(AF0150)、NC100100、Sonovue(BR-1)、Sonovist(SHU-563A)、PESDA-PESDA等。此類造影劑穩(wěn)定性提高，微泡能夠產(chǎn)生較好的諧波信號(hào)，并且能經(jīng)肺循環(huán)使左心顯影。第3代造影劑內(nèi)含惰性氣體，尚在實(shí)驗(yàn)研究中，在第2代的基礎(chǔ)上黏附靶體或具有診斷治療作用的復(fù)合物[5]，傾向于靶向作用，除有診斷價(jià)值外，可使其攜帶基因片段，達(dá)到治療目的。正在研制的氟碳制劑如Imagent As0150、NC100100以及SHU-563等，是有應(yīng)用前途的新型心肌聲學(xué)造影劑。

2 有關(guān)聲學(xué)造影的超聲成像技術(shù)

2.1二次諧波成像技術(shù) MCE所用的微泡造影劑具有較強(qiáng)的非線性傳播的特點(diǎn)，當(dāng)探頭發(fā)射的聲波通過微泡的非線性傳播時(shí)出現(xiàn)波形的畸變，其諧波成分增多，經(jīng)靜脈注射的聲學(xué)造影劑進(jìn)入心肌后，若探頭發(fā)射頻率為2.5 MHz，心肌組織對(duì)2.5 MHz超聲回波仍為2.5 MHz，而冠狀動(dòng)脈血管內(nèi)的微泡不僅有與發(fā)射頻率相同的2.5 MHz的基調(diào)諧波(簡稱基波)，并產(chǎn)生頻率增加2倍的5 MHz回波，此即二次諧波。這種用灰階圖像顯示心肌灌注狀況的方法稱為二次諧波成像技術(shù)。二次諧波成像技術(shù)提高了聲學(xué)造影劑顯像的敏感性，能敏感觀測(cè)組織器官血流灌注的變化。

2.2觸發(fā)成像技術(shù) 通過心電圖，設(shè)置觸發(fā)間隔，按一定的比例進(jìn)行觸發(fā)成像。此方法減少超聲照射對(duì)造影劑微泡的破壞，有利于經(jīng)靜脈注射造影劑后，造影劑微泡在心肌組織的積蓄。該技術(shù)常與諧波成像技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用，稱為間歇諧波成像技術(shù)。這種觸發(fā)成像技術(shù)能減少心肌內(nèi)微泡破壞，使心肌聲學(xué)顯像增強(qiáng)。目前常用的觸發(fā)方式有心電觸發(fā)方式和時(shí)間觸發(fā)方式兩種。

2.3脈沖反相諧波成像技術(shù) 脈沖反相諧波成像技術(shù)是指同時(shí)發(fā)射2個(gè)振幅相同但方向相反，相位相差180°的脈沖成像技術(shù)。在線性傳播中接受的正向和反向回波信號(hào)的振幅相同，相位相反，線性回波正負(fù)抵消呈無信號(hào)，非線性回波中基波信號(hào)抵消，諧波信號(hào)在相加后產(chǎn)生一個(gè)諧波增強(qiáng)信號(hào)。心肌組織主要產(chǎn)生線性回聲信號(hào)，造影劑微泡在超聲照射下產(chǎn)生非線性回波信號(hào)(即諧波信號(hào))增強(qiáng)，提高了信噪比，使成像的分辨力增加。

2.4能量多普勒成像技術(shù) 1992年MeDicken等[6]在多普勒血流成像的其礎(chǔ)上開發(fā)了一種用于分析低速組織運(yùn)動(dòng)的新技術(shù)，即多普勒組織成像。多普勒組織成像技術(shù)的能量圖即多普勒組織能量成像，可以檢測(cè)心肌室壁運(yùn)動(dòng)的功能，它相對(duì)傳統(tǒng)彩色多普勒不受超聲束和室壁運(yùn)動(dòng)方向之間夾角的影響。在MCE的同時(shí)，應(yīng)用能量多普勒技術(shù)，可以用來定量評(píng)估心肌缺血和梗死范圍。

2.5實(shí)時(shí)心肌成像技術(shù) 自1998年Wei等[7]發(fā)現(xiàn)心肌視頻強(qiáng)度變化與心肌血流速度呈正相關(guān)后，開始了定量心肌聲學(xué)造影。該技術(shù)經(jīng)過人們不斷改進(jìn)后，發(fā)現(xiàn)低能量超聲波照射可以減少微泡的破壞，常規(guī)超聲能量的1/100，對(duì)造影劑微泡幾乎無破壞，可以保證實(shí)時(shí)觀察心肌灌注成像，并可以同時(shí)觀察室壁運(yùn)動(dòng)及室壁厚度。目前多用于評(píng)價(jià)冠狀動(dòng)脈再通前后的心肌灌注情況。

2.6相干造影成像技術(shù) 相干造影成像是一種新型的超聲成像技術(shù)，它通過單脈沖抵消技術(shù)去除基波信號(hào)和線性信號(hào)，在實(shí)時(shí)成像技術(shù)的基礎(chǔ)上，可優(yōu)化二維造影圖像質(zhì)量。該技術(shù)具有較高的幀頻及動(dòng)態(tài)范圍，為可疑心源性胸痛危險(xiǎn)分層提供重要信息[8]。

2.7分子成像技術(shù) 分子成像起源于放射、細(xì)胞生物和藥理學(xué)，借助于化學(xué)和生物制劑的作用，使活體內(nèi)的生物過程在細(xì)胞和分子水平上特征地顯示和測(cè)定[9]。MCE以造影劑微泡為載體，將藥物或者基因輸送到靶向細(xì)胞，隨著分子成像技術(shù)的發(fā)展，有望使MCE從心血管疾病診斷到冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟病(冠心病)的靶向治療，以及客觀地評(píng)價(jià)治療效果等。

3MCE技術(shù)在冠心病中的應(yīng)用

3.1評(píng)估存活心肌 存活心肌包括頓抑心肌和冬眠心肌，常見于急性心肌缺血或嚴(yán)重的慢性心肌缺血。心肌是否缺血與微循環(huán)有密切關(guān)系，微循環(huán)的完整性是MCE的基礎(chǔ)，MCE可以通過多角度對(duì)心肌微循環(huán)的完整性進(jìn)行評(píng)價(jià)，從而檢測(cè)心肌存活性。李東野等[10]對(duì)22例經(jīng)彩色超聲檢查存在左心室壁節(jié)段運(yùn)動(dòng)障礙的冠心病患者行介入治療，所有狹窄病變均行完全血運(yùn)重建后，實(shí)時(shí)心肌聲學(xué)造影對(duì)檢測(cè)存活心肌有較高的臨床價(jià)值，聯(lián)合小劑量多巴酚丁胺負(fù)荷可提高其檢測(cè)價(jià)值。李東野等[11]對(duì)冬眠心肌檢測(cè)與雙核素同時(shí)采集法心肌顯像對(duì)比，發(fā)現(xiàn)兩種方法相關(guān)性好。

3.2評(píng)價(jià)冠狀動(dòng)脈側(cè)支循環(huán) 冠狀動(dòng)脈側(cè)支循環(huán)的建立和發(fā)展影響著缺血性心肌病的預(yù)后，冠狀動(dòng)脈造影只能顯示直徑>100 μm的血管，而心肌大部分側(cè)支循環(huán)的血管內(nèi)徑<100 μm，MCE可以有效顯示直徑<100 μm的血管，全面反映冠狀動(dòng)脈側(cè)支循環(huán)情況。Vogel等[12]對(duì)30例冠心病患者的32個(gè)狹窄區(qū)域進(jìn)行分析，認(rèn)為MCE可以用來評(píng)價(jià)側(cè)支血流。Rajesh等[13]以再血管化后小劑量多巴酚丁胺負(fù)荷實(shí)驗(yàn)確定的梗死相關(guān)心肌收縮儲(chǔ)備作為存活心肌的標(biāo)志，通過定性、定量指標(biāo)評(píng)價(jià)AMI后閉塞的梗死相關(guān)動(dòng)脈血流，顯示MCE能準(zhǔn)確、可靠檢測(cè)側(cè)支循環(huán)。

3.3評(píng)價(jià)AMI后再灌注治療的療效 AMI后無論是溶栓還是急診經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入治療目的是開通梗死相關(guān)動(dòng)脈，但AMI再灌注治療后仍有患者出現(xiàn)無復(fù)流或低復(fù)流，與心肌微循環(huán)未得到有效灌注有關(guān)。冠狀動(dòng)脈造影僅反映心外膜下冠狀動(dòng)脈病變，MCE能通過心肌灌注反映心肌微循環(huán)狀況，可以作為冠狀動(dòng)脈血運(yùn)重建療效判斷的一個(gè)有效方法。王偉等[14]對(duì)臨床腺苷負(fù)荷MCE結(jié)果定量分析發(fā)現(xiàn)，在靜息狀態(tài)下MCE能夠檢出冠狀動(dòng)脈狹窄>75%的心肌灌注異常。吳向軍等[15]對(duì)42例心肌缺血患者行經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入治療前后應(yīng)用實(shí)時(shí)心肌聲學(xué)造影結(jié)合腺苷負(fù)荷檢查，發(fā)現(xiàn)治療后心肌最大造影劑充盈缺損面積較治療前減小，MCE表現(xiàn)為“罪犯”血管供應(yīng)的室壁的造影劑充盈缺損和顯著延遲。吳迪等[16]對(duì)36例介入支架或冠狀動(dòng)脈旁路移植術(shù)進(jìn)行血運(yùn)重建患者，應(yīng)用MCE及冠狀動(dòng)脈造影或冠狀動(dòng)脈增強(qiáng)CT成像對(duì)術(shù)前、術(shù)后及隨訪6～12個(gè)月檢查發(fā)現(xiàn)，MCE與治療前冠狀動(dòng)脈造影吻合率為89.90%，隨訪6～12個(gè)月間，MCE與冠狀動(dòng)脈影像結(jié)果吻合率為80.56%。

3.4評(píng)估冠狀動(dòng)脈狹窄程度 MCE估價(jià)冠狀動(dòng)脈狹窄主要根據(jù)冠狀動(dòng)脈血流儲(chǔ)備是否出現(xiàn)異常。微泡造影劑與紅細(xì)胞有相似的血流動(dòng)力學(xué)，可以作為紅細(xì)胞的示蹤劑，心臟血管內(nèi)的微泡信號(hào)在一定程度上代表供應(yīng)心肌的血流分布情況，微泡濃度即代表心肌血流量，結(jié)合冠狀動(dòng)脈擴(kuò)張劑應(yīng)用，可以觀察區(qū)域性血流量的變化。將MCE與負(fù)荷試驗(yàn)結(jié)合，可早期檢出冠狀動(dòng)脈病變[17]。熊華花等[18]通過檢測(cè)犬的急性心肌缺血發(fā)現(xiàn)聯(lián)合應(yīng)用腺苷負(fù)荷試驗(yàn)可以評(píng)價(jià)或鑒別冠狀動(dòng)脈狹窄50%時(shí)缺血心肌和非缺血心?。还跔顒?dòng)脈狹窄75%以上時(shí)，單是MCE即可以評(píng)價(jià)缺血心肌，表明MCE聯(lián)合腺苷負(fù)荷試驗(yàn)可以提高對(duì)犬不同程度缺血心肌檢測(cè)的敏感性和特異性。

3.5評(píng)價(jià)冠狀動(dòng)脈微循環(huán)和血流儲(chǔ)備 冠狀動(dòng)脈微循環(huán)是指微動(dòng)脈、毛細(xì)血管和微靜脈構(gòu)成的微循環(huán)系統(tǒng)。冠狀動(dòng)脈血流儲(chǔ)備是指冠狀動(dòng)脈最大程度擴(kuò)張時(shí)的血流量與靜息狀態(tài)下血流量的比值，可以用來評(píng)價(jià)冠狀動(dòng)脈微循環(huán)及心肌灌注的狀況。根據(jù)造影劑微泡濃度與心肌視頻密度的線性關(guān)系，計(jì)算時(shí)間-強(qiáng)度曲線下面積、時(shí)間-強(qiáng)度曲線參數(shù)中峰值強(qiáng)度，可以定量局部組織血流量及冠狀動(dòng)脈血流儲(chǔ)備能力。衛(wèi)張蕊等[19]應(yīng)用MCE結(jié)合潘生丁負(fù)荷試驗(yàn)檢測(cè)的時(shí)間-強(qiáng)度曲線參數(shù)中峰值強(qiáng)度可以靈敏地檢測(cè)出糖尿病大鼠早期的心肌微循環(huán)功能障礙。王瑋等[20]通過實(shí)時(shí)心肌成像技術(shù)結(jié)合腺苷負(fù)荷試驗(yàn)，運(yùn)用時(shí)間-強(qiáng)度曲線心肌血流量發(fā)現(xiàn)高血壓患者冠狀動(dòng)脈血流儲(chǔ)備明顯下降。

3.6冠心病的早期診斷 正因?yàn)镸CE可評(píng)價(jià)冠狀動(dòng)脈的微循環(huán)，故有望對(duì)冠心病作出早期診斷。俞麗仙等[21]通過對(duì)6例冠狀動(dòng)脈造影正常的疑似冠心病患者，行MCE發(fā)現(xiàn)有4個(gè)節(jié)段顯示灌注減弱。MCE可在搏動(dòng)的心臟上估價(jià)冠狀動(dòng)脈微循環(huán)，了解心肌微血管的完整性和心肌的血流灌注及側(cè)支循環(huán)情況[22]。MCE雖可用來檢測(cè)冠狀動(dòng)脈狹窄，但尚不能用于準(zhǔn)確區(qū)分狹窄程度。

3.7評(píng)估心功能 目前研究表明，應(yīng)用MCE測(cè)量左心室功能是非?？煽康姆椒?。梗死相關(guān)動(dòng)脈開放與心肌灌注并不總是一致[23]，即使心外膜冠狀動(dòng)脈血流恢復(fù)，心肌灌注亦不能完全恢復(fù)，出現(xiàn)“低再流”或“無再流現(xiàn)象”[24]，造影增強(qiáng)實(shí)時(shí)三維超聲心動(dòng)圖可以準(zhǔn)確評(píng)價(jià)犬心肌頓抑的心肌灌注及其局部收縮功能，進(jìn)行預(yù)測(cè)心肌再灌注后心功能的改善。房芳等[25]研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入治療術(shù)后選擇性MCE灌注量與射血分?jǐn)?shù)值呈線性相關(guān)，而且MCE節(jié)段灌注量能夠靈敏地預(yù)測(cè)局部節(jié)段收縮功能恢復(fù)情況。

3.8血栓定位與溶栓治療 利用超聲造影劑微泡作為載體工具，將能與血栓成分特異性結(jié)合的抗體或配體與微泡造影劑外殼結(jié)合，經(jīng)靜脈注射后，微泡表面結(jié)合的配體對(duì)靶組織進(jìn)行靶向顯影，可清晰地顯示血栓的部位，提高血栓顯像。將靶向造影劑與溶栓藥物相結(jié)合，利用超聲波空化效應(yīng)驅(qū)使溶栓藥向血栓內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)，達(dá)到溶栓治療作用。李玲等[26]將攜帶尿激酶及精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-絲氨酸的靶向聲諾維造影劑加入自制的新鮮血凝塊即紅色血栓，發(fā)現(xiàn)對(duì)體外血栓有溶解作用。

3.9藥物的定位釋放和基因轉(zhuǎn)染 近來有關(guān)超聲造影劑的一系列研究顯示，它可作為運(yùn)送基因物質(zhì)安全、有效的載體，為MCE在預(yù)防和治療心血管疾病方面提供了一個(gè)新的方法。超聲照射及微泡在藥物的靶向傳輸中具有一定的靶向性、定位性，并能夠增加靶組織對(duì)藥物的吸收，同時(shí)具有無創(chuàng)、方便等特點(diǎn)，將靶基因黏附于造影劑微泡上，經(jīng)體外超聲波照射后微泡釋放該基因[27]，達(dá)到治療的目的。

4 結(jié)語和展望

隨著超聲技術(shù)的發(fā)展、計(jì)算機(jī)圖像處理功能的強(qiáng)大及聲學(xué)造影劑的改進(jìn)，MCE將在冠心病領(lǐng)域顯示出它更大的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)镸CE可以從解剖、病理、生理等角度提供有關(guān)冠心病的全面信息，與三維超聲心動(dòng)圖結(jié)合，可更進(jìn)一步拓展其應(yīng)用空間。隨著第三代造影劑的研制，其靶向治療發(fā)展前景令人鼓舞。但MCE也有它的局限性，如心率較快時(shí)組織信號(hào)和運(yùn)動(dòng)偽象會(huì)干擾成像；左心室的基底段心肌顯像欠佳；冠狀動(dòng)脈疾病定量診斷尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，且準(zhǔn)確性及可靠性有待提高。相信隨著此項(xiàng)技術(shù)的日益完善，心血管疾病診斷及治療將會(huì)開拓新的途徑。

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