二維斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)評(píng)價(jià)犬急性心肌梗死縱向應(yīng)變的實(shí)驗(yàn)研究

劉國(guó)文 孫琪瑋 李嶸娟 蒲利紅 楊 婭

·實(shí)驗(yàn)研究·

二維斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)評(píng)價(jià)犬急性心肌梗死縱向應(yīng)變的實(shí)驗(yàn)研究

劉國(guó)文 孫琪瑋 李嶸娟 蒲利紅 楊 婭

目的應(yīng)用二維斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)分析急性心肌梗死模型犬的心臟功能，探討其臨床應(yīng)用價(jià)值。方法選取成年雜種犬27只，行外科手術(shù)開(kāi)胸并結(jié)扎阻斷左前降支中段血流以構(gòu)建動(dòng)物急性心肌梗死模型。分別于建模前及建模后1周行超聲心動(dòng)圖檢查，測(cè)量左室收縮末期和舒張末期內(nèi)徑；應(yīng)用二維Simpson法測(cè)量左室容積和射血分?jǐn)?shù)；應(yīng)用儀器自帶的分析軟件計(jì)算犬心肌梗死前后的左室縱向應(yīng)變。結(jié)果與心肌梗死前比較，心肌梗死后犬左室收縮末期容積明顯增加，左室射血分?jǐn)?shù)明顯降低，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P<0.05）；其余參數(shù)比較差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。心肌梗死后犬間隔和側(cè)壁中間段，前壁及心尖各段的縱向應(yīng)變均明顯減低，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05）；其余節(jié)段縱向應(yīng)變比較差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。結(jié)論二維斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)分析心肌的縱向應(yīng)變可提示急性心肌梗死犬的心肌形變能力明顯減低，有重要臨床應(yīng)用價(jià)值。

斑點(diǎn)追蹤成像，二維；應(yīng)變；心肌梗死，犬

斑點(diǎn)追蹤成像（speckle tracking imaging，STI）技術(shù)通過(guò)追蹤二維超聲圖像上的心肌斑點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡，不受室壁運(yùn)動(dòng)方向與聲束方向之間角度的影響，無(wú)傳統(tǒng)超聲的角度依賴性，能較好地追蹤隨心動(dòng)周期心肌位置的改變，從而得到心肌的縱向運(yùn)動(dòng)參數(shù)，進(jìn)而評(píng)估左室長(zhǎng)軸切面各節(jié)段心肌的運(yùn)動(dòng)情況［1-2］。本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用STI技術(shù)分析急性心肌梗死犬的心肌縱向應(yīng)變特點(diǎn)，探討其臨床應(yīng)用價(jià)值。

材料與方法

一、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物

成年雜種犬27只，犬齡1～2歲，體質(zhì)量15～20 kg，平均（17.0±1.9）kg，性別不限，購(gòu)自北京綠源實(shí)驗(yàn)動(dòng)物養(yǎng)殖場(chǎng)。

二、儀器與方法

1.儀器：使用東芝Artida彩色多普勒超聲診斷儀，PST-30SBT探頭，頻率2.5～5.0MHz；配有配套分析軟件。

2.常規(guī)超聲檢查：經(jīng)靜脈使用3%戊巴比妥鈉（1 ml/kg）麻醉，左側(cè)胸部超聲探查區(qū)域備皮，取右側(cè)臥位，記錄心電圖。常規(guī)數(shù)據(jù)采集包括左室收縮末期和舒張末期內(nèi)徑，應(yīng)用二維Simpson法測(cè)量左室容積和射血分?jǐn)?shù)。分別采集心尖四腔、兩腔及三腔心的動(dòng)態(tài)二維圖像，至少存儲(chǔ)3個(gè)完整的心動(dòng)周期以備脫機(jī)分析。

3.急性犬心肌梗死模型的建立：本實(shí)驗(yàn)嚴(yán)格遵守首都醫(yī)科大學(xué)動(dòng)物保護(hù)及使用委員會(huì)的政策。實(shí)驗(yàn)犬術(shù)前須禁食12 h，先經(jīng)靜脈使用3%戊巴比妥鈉（1 ml/kg）進(jìn)行麻醉，固定于操作臺(tái)上，取右側(cè)臥位，連接呼吸機(jī)，將條件設(shè)定為呼吸頻率15～20次/min，潮氣量10 ml/kg。建立并固定靜脈通道，經(jīng)靜脈注射青霉素320萬(wàn)單位，麻醉不充分時(shí)適量注射3%戊巴比妥鈉。粘貼電極片確保固定后連接心電監(jiān)護(hù)裝置。實(shí)驗(yàn)操作區(qū)域消毒鋪巾，左前胸心臟搏動(dòng)最明顯處（約四至五肋間）做橫切口，充分暴露左室，將左前降支中段主要對(duì)角支遠(yuǎn)段1 cm處血管分離并套線，先部分結(jié)扎血管20 min，全程觀察血壓及心電圖變化，術(shù)中若發(fā)生心律失常則靜脈注射胺碘酮5～10 mg/kg。20 min后將左前降支中段完全結(jié)扎，肉眼可見(jiàn)左前降支中段分布范圍以下的心肌顏色變暗，變暗區(qū)域心肌運(yùn)動(dòng)幅度相應(yīng)減弱。對(duì)出血點(diǎn)止血，逐層縫合，關(guān)閉胸腔，使實(shí)驗(yàn)犬恢復(fù)自主呼吸并抽吸干凈氣道內(nèi)分泌物，撤出氣管導(dǎo)管。術(shù)后連續(xù)注射青霉素3 d（160萬(wàn)單位/d），預(yù)防傷口感染。對(duì)癥應(yīng)用利尿、強(qiáng)心藥物。實(shí)驗(yàn)犬于建模后1周行超聲心動(dòng)圖檢查，具體方法同術(shù)前。

4.圖像分析：打開(kāi)存儲(chǔ)的動(dòng)態(tài)圖像，啟動(dòng)2DT分析軟件，在各切面上取3個(gè)標(biāo)記點(diǎn)，其中2個(gè)置于二尖瓣環(huán)前、后葉根部的心內(nèi)膜面，另1個(gè)置于左室心尖處心內(nèi)膜面，啟動(dòng)軟件的自動(dòng)追蹤心內(nèi)膜功能，左室心內(nèi)膜和心外膜邊緣被自動(dòng)分辨并同時(shí)描記出來(lái)，適當(dāng)調(diào)整使線條與心內(nèi)膜和心外膜邊界達(dá)到最佳重合狀態(tài)，點(diǎn)擊“Start”鍵自動(dòng)計(jì)算，使用上述方法分別計(jì)算實(shí)驗(yàn)犬心肌梗死前后超聲心動(dòng)圖檢測(cè)參數(shù)和左室縱向應(yīng)變。

三、統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

結(jié)果

一、動(dòng)物模型制作情況

27只犬中，4只于超聲心動(dòng)圖檢查前死亡，2只由于建模時(shí)心室顫動(dòng)，1只術(shù)后呼吸道阻塞，1只嚴(yán)重感染，最終23只進(jìn)入統(tǒng)計(jì)分析。

二、心肌梗死前后常規(guī)超聲心動(dòng)圖測(cè)量參數(shù)比較

與心肌梗死前比較，實(shí)驗(yàn)犬心肌梗死后左室收縮末期容積明顯增加，左室射血分?jǐn)?shù)明顯降低，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05）。其余參數(shù)比較差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。見(jiàn)表1。

表1 心肌梗死前后常規(guī)超聲心動(dòng)圖測(cè)量參數(shù)比較（±s）

表1 心肌梗死前后常規(guī)超聲心動(dòng)圖測(cè)量參數(shù)比較（±s）

與心肌梗死前比較，*P＜0.05。LVEDD：舒張末期左室內(nèi)徑；LVESV：收縮末期左室內(nèi)徑；LVEDV：舒張末期左室容積；LVESV：收縮末期左室容積；IVS：室間隔厚度；LVPW：左室后壁厚度；LV mass：左室質(zhì)量；LVEF：左室射血分?jǐn)?shù)；E/A：二尖瓣口血流頻譜舒張?jiān)缙贓峰與舒張晚期A峰的比值。

時(shí)間 LVEDD（mm）LVEDS（mm）LVEVD（ml） LVEVS（ml）心肌梗死前 38.2±5.4 25.7±8.2 55.3±10.0 18.9±13.8心肌梗死后 39.9±8.0 27.6±6.7 54.8±8.7 25.5±14.7*時(shí)間 IVS（mm）LVPW（mm）LV mass（g） LVEF（%） E/A心肌梗死前 6.2±2.4 6.7±1.9 179±26.5 65.9±10.3 1.3±1.0心肌梗死后 6.5±2.7 6.6±2.4 164±24.7 54.3±11.9*1.9±0.8

三、心肌梗死前后二維斑點(diǎn)追蹤成像觀察

心肌梗死前后左室縱向應(yīng)變見(jiàn)圖1～3。對(duì)心肌梗死前后的各心肌節(jié)段縱向應(yīng)變進(jìn)行比較，間隔和側(cè)壁中間段、前壁及心尖各段的縱向應(yīng)變均較心肌梗死前明顯減低，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05）。其余節(jié)段縱向應(yīng)變比較差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。見(jiàn)表2。

討論

STI技術(shù)通過(guò)追蹤并分析超聲探頭采集到的連續(xù)幀的二維灰階圖像心肌回聲斑點(diǎn)，得到回聲斑點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡，因其不受心肌運(yùn)動(dòng)方向與超聲探頭聲束方向的影響，通過(guò)分析心肌應(yīng)變參數(shù)可以更準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)異常的心肌?！皯?yīng)變”從力學(xué)上來(lái)解釋可以理解為心肌形變［3］。心肌應(yīng)變即心肌細(xì)胞的長(zhǎng)度變化，就是相對(duì)于初長(zhǎng)度的心肌長(zhǎng)度變化，正值的應(yīng)變代表心肌伸長(zhǎng)，負(fù)值的應(yīng)變則代表心肌收縮。目前臨床可以通過(guò)分析心肌應(yīng)變參數(shù)評(píng)價(jià)整體或局部的心肌收縮功能及心肌運(yùn)動(dòng)的同步性等，與肉眼相比更加準(zhǔn)確，并可為臨床提供比較準(zhǔn)確的心功能量化分析結(jié)果［4-5］。

本研究中實(shí)驗(yàn)犬心肌梗死后與心肌梗死前比較，心肌梗死后的左室收縮末期容積明顯增加，射血分?jǐn)?shù)明顯降低，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05）。Schwartz等［6］認(rèn)為心肌灌注減低直接導(dǎo)致心肌缺血和能量供應(yīng)不足，長(zhǎng)時(shí)間的心肌缺血會(huì)使心肌細(xì)胞成分發(fā)生破壞，隨之使心肌細(xì)胞的電生理及收縮性異常，最終出現(xiàn)整體心肌的功能減低。

圖1 實(shí)驗(yàn)犬心肌梗死前后四腔心切面縱向應(yīng)變圖

圖2 實(shí)驗(yàn)犬心肌梗死前后兩腔心切面縱向應(yīng)變圖

圖3 實(shí)驗(yàn)犬心肌梗死前后三腔心切面縱向應(yīng)變圖

表2 心肌梗死前后左室縱向應(yīng)變比較（±s） %

表2 心肌梗死前后左室縱向應(yīng)變比較（±s） %

與心肌梗死前比較，*P<0.05?！?”示未做檢查。

間隔 前間隔 前壁基底段 中間段 心尖段 基底段 中間段 心尖段 基底段 中間段 心尖段心肌梗死前 10.27±2.17 12.31±3.78 - 10.84±5.34 12.28±2.08 13.87±1.82 10.58±5.28 11.83±1.97 14.20±3.95心肌梗死后 9.14±2.92 9.97±3.27*- 10.98±4.37 8.39±1.47*9.02±1.84*7.93±3.93*8.04±1.72*10.87±1.25*時(shí)間側(cè)壁 后壁 下壁基底段 中間段 心尖段 基底段 中間段 心尖段 基底段 中間段 心尖段心肌梗死前 10.28±4.49 12.32±1.94 13.92±2.01 10.26±2.32 12.19±0.93 14.74±1.74 9.88±1.42 12.18±1.13 -心肌梗死后 10.01±3.08 10.18±2.82*9.96±3.47*10.19±2.44 11.95±2.94 9.32±1.27*9.64±2.37 11.74±3.92 -時(shí)間

此外，本研究結(jié)果顯示完全阻斷左前降支中間段血管后，心肌梗死后的室間隔和側(cè)壁中間段，前壁及心尖各段的左室縱向應(yīng)變值均明顯減低，與心肌梗死前比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P<0.05），說(shuō)明局部心肌的應(yīng)變可以相對(duì)準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)閉塞血管對(duì)應(yīng)的心肌梗死節(jié)段。Delhaas等［7］研究表明，通過(guò)分析不同心肌缺血犬模型，STI技術(shù)可以反映局部心肌缺血損傷，鑒別運(yùn)動(dòng)受損的局部心肌與正常心肌。本研究結(jié)果還顯示，心肌梗死犬的部分未梗死心肌節(jié)段（如左室后壁和下壁基底段至中間段）的心肌縱向應(yīng)變與術(shù)前相比也有減低趨勢(shì)。心肌雖是一個(gè)整體，但心肌纖維的走行和分層并不一致，細(xì)胞外基質(zhì)相互連接將整個(gè)心肌聯(lián)合起來(lái)［8-9］，梗死心肌運(yùn)動(dòng)減低，可能導(dǎo)致其周邊的冠狀動(dòng)脈血管舒張期血流充盈減少，從而對(duì)周邊心肌的運(yùn)動(dòng)造成影響，且梗死心肌會(huì)發(fā)生形態(tài)上的變化，與周邊心肌的相互應(yīng)力關(guān)系也發(fā)生了改變［10］，據(jù)此可以解釋未發(fā)生梗死的心肌節(jié)段縱向應(yīng)變減小的原因。

本研究局限性：超聲圖像的分析不可避免地受到實(shí)驗(yàn)對(duì)象聲窗質(zhì)量的影響，每一實(shí)驗(yàn)個(gè)體的圖像質(zhì)量會(huì)直接影響到其分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。考慮大動(dòng)物價(jià)格昂貴，本實(shí)驗(yàn)未設(shè)立假手術(shù)組作對(duì)照分析，僅有建模前后的對(duì)照，故不能排除手術(shù)對(duì)各參數(shù)的影響。本實(shí)驗(yàn)僅觀察了急性心肌梗死模型犬的心肌縱向應(yīng)變參數(shù)，其他方面的應(yīng)變參數(shù)有待今后進(jìn)一步研究。

綜上所述，STI技術(shù)分析心肌的縱向應(yīng)變可提示心肌梗死犬的心肌形變能力減低，有助于定位心肌梗死的部位，有重要臨床應(yīng)用價(jià)值。

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Evaluation of the longitudinal strain in acute myocardial infarction canine by two-dimensional speckle tracking imaging

LIU Guowen，SUN Qiwei，LI Rongjuan，PU Lihong，YANG Ya
Department of Echocardiography，the Capital Medical University Affiliated Beijing Anzhen Hospital，Beijing 100029，China

ObjectiveTo evaluate the cardiac function in acute myocardial infarction（AMI）canine by twodimensional speckle tracking imaging，and to explore its clinical application value.MethodsThe study included a total of 27 healthy adult canines.AMI model was established by ligation of left anterior descending coronary artery.Echocardiography was performed before modeling and repeated one week after modeling.Left ventricular end-systolic diameter and left ventricular enddiastolic diameter were calculated.Left ventricular volumes and ejection fraction（LVEF）were measured by bi-plane Simpson method.And two-dimensional speckle tracking online analysis software was used to analyze the global longitudinal strain（LS）.ResultsLeft ventricular end-systolic volume was increased and LVEF was decreased significantly compared with the preoperative results，there were significant difference（all P<0.05）.The LS of other myocardial segments were not statistically different.LS of septum and lateral wall in middle level，anterior wall and every segments in apex level were decreased after AMI compared with those before AMI，there were significant difference（all P<0.05）.The LS of other myocardial segments were not statistically different.ConclusionDeformation ability reduction after AMI can be found by analyzing the LS using twodimensional speckle tracking imaging，which has important clinical application value.

Speckle tracking imaging，two-dimensional；Stain；Myocardial infarction，canine

R542.2；R445.1 ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］A

2016-12-28）

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（81171351）

100029 北京市，首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京安貞醫(yī)院超聲心動(dòng)圖一部

楊婭，Email：echoyangya99@163.com