高血压病患者心肌超声背向散射参数研究
朱永胜 钱蕴秋 牟楠楠 周晓东 张军
摘 要 目的：应用超声背向散射参数评估高血压病患者心肌病变的临床价值。方法：测定了37例无合并症和29例有合并症的高血压病患者及40例正常对照者的超声背向散射参数。结果：发现无合并症的高血压病患者心肌背向散射参数与对照组比较无显著差异, 有合并症的高血压病患者室间隔和左室后壁IB%, CVIB, TG-CVIB及左室后壁TGIB均有显著变化。结论：心肌超声背向散射参数可有助于判断高血压病心肌病变的程度。
关键词：超声背向散射 高血压病 心肌
国外自70年代后期开始组织超声背向散射研究后, 心肌组织超声背向散射参数测定技术日趋成熟, 近年逐渐成为超声心肌组织定征研究的热点, 但目前国内该领域的研究报道尚较少〔1〕。本研究旨在探讨高血压病患者心肌超声背向散射参数变化的特点, 初步评价其临床应用价值。
, 百拇医药
资料与方法
仪器:HP SONOS 2500LE型超声诊断仪(配置组织射频信号二维图像显示和声学定量分析系统软件及光盘存储器),2.5MHz相控阵探头。
研究病例选择:1)纳入标准:本院住院患者连续病例中, 经临床确诊高血压病患者66例(年龄32岁～71岁), 其中未出现并发症的早中期患者(1组)37例(年龄32岁～67岁), 出现左心功能衰竭、脑血管意外或肾功能衰竭等的并发症的晚期患者(2组)29例(年龄44岁～71岁); 2)排除标准:同时患有其它心脏疾病的患者; 3)各项检查排除各种心脏病变的同期住院患者40例(年龄23岁～67岁)。
数据采集和分析:(1)仪器设置:增益固定为80dB, 调整TGC曲线, 得到良好背向散射积分的二维图像, 并使左室长轴或短轴切面室间隔和左室后壁亮度(信号强度)相近。在实验过程中仪器设置保持不变; (2)超声背向散射积分二维图像采集:联接心电监测电极以确定心脏运动的时相。采集标准胸骨旁左室长轴切面射频信号的二维图像, 储存于内存中或转录到磁光盘中, 进行实时联机分析或待后回放测定; (3)心肌超声背向散射积分的分析测定:把椭圆形的声学定量分析的取样框(31×31Pixel), 置于室间隔、左室壁心肌层内, 尽量避开心内膜或心外膜信号的干扰。分析后可以得到心动周期时间平均背向散射积分(IBS)和背向散射积分周期变化幅度(CVIB)等指标, 用心肌IBS和心包IBS(用21×21Pixel取样框测定)比值, 作为心肌的校正IBS(IB%)。另外用21×21Pixel椭圆形取样框分别置于室间隔的左室侧1/2或右室侧1/2心肌内和左室后壁心内膜下1/2或心外膜下1/2心肌分别得到这些区域背向散射参数, 并分别计算室间隔、左室后壁心肌IB%和CVIB的跨壁梯度(TGIB、TG-CVIB)。
, 百拇医药
数据的统计和分析:各受试者各部位取5个心动周期的IB%、CVIB、TGIB、TG-CVIB分别进行平均,然后计算出各组各项指标的平均值和标准差。各组间的显著性差异用均数t检验比较。
常规超声心动图检查:分别测定并计算各组受试者心脏室壁各节段收缩期增厚率、射血分数、短轴缩短率等及二尖瓣口舒张期血流频谱E、A峰峰值和E/A比值。
结 果
高血压病患者和正常对照组临床资料超声心动图检查测量结果如表1示, 高血压病1组和2组患者室壁增厚率均有不同程度减低, 2组患者射血分数、短轴缩短率等其它收缩指标也减低。
表1 各受试组超声心动图检查测量结果比较
项目
正常组
, http://www.100md.com
高血压病1组
高血压病2组
年龄
49±14
48±12
54±14
性别(男/女)
20/20
21/16
20/9
平均动脉压(mmHg)
93±5
115±12
, 百拇医药
120±10*
左室舒张末期横径(mm)
46±4
44±7
47±5
收缩末期横径(mm)
31±3
29±6
35±6
室间隔厚度(mm)
9±2
14±3
, 百拇医药
15±3*
增厚率(%)
48±11
41±9
28±12*
左室后壁厚度(mm)
9±1
13±1
13±2*
增厚率(%)
64±16
, http://www.100md.com
54±11△
50±13*
短轴缩短率(%)
40±5
43±8
35±10△
射血分数(%)
59±6
61±8
53±9△
E峰速度<60cm/s和/或
, 百拇医药
5
38*
46*
E/A<1比例(%)
注：*:与正常组比较P<0.01,△:与正常组比较P<0.05
高血压病1组, 2组患者和正常对照组室间隔和左室后壁中部IB%, CVIB测值见表2、3、4。无并发症的高血压病(1组)患者, 无论室壁增厚与否, IB%均正常或略增大(P=NS)。CVIB亦无显著变化(P=NS), 室间隔和左室后壁IB%和CVIB跨壁梯度均较小。有并发症者(2组),室间隔和左室后壁的IB%明显增大, 其CVIB明显减小, 尤以室间隔为著(P<0.01)。室间隔的IB%和CVIB无显著的跨壁梯度, 而左室后壁心内膜下1/2心肌的IB%较心外膜下1/2心肌IB%明显增大(P<0.01), CVIB显著减低(P<0.01)。
, 百拇医药
表2 高血压病和对照组心肌IB%比较
部 位
对照组
(n=40)
高血压病1组
(n=37)
高血压病2组
(n=29)
室间隔
28.1±5.0
30.8±3.5
36.4±3.2*
, http://www.100md.com
右室侧1/2
28.0±4.8
31.0±3.4
36.6±2.9*
左室侧1/2
27.8±5.6
30.6±3.8
36.1±3.2*
左室后壁
27.9±4.8
29.2±2.3
, 百拇医药 34.2±2.7*
心外膜下1/2
28.0±5.0
29.5±2.3
33.4±2.7*
心内膜下1/2
27.7±4.3
29.1±2.6
35.6±2.6*
注：*:与对照组比较P<0.01表3 高血压病和对照组心肌CVIB比较
, http://www.100md.com
部 位
对照组
高血压病1组
高血压病2组
室间隔
7.8±1.9
7.5±1.7
3.3±1.6*
右室侧1/2
7.5±1.7
7.4±2.0
3.2±1.4*
, 百拇医药
左室侧1/2
7.9±1.9
7.7±1.8
3.0±1.8*
左室后壁
9.2±1.8
9.4±2.0
5.1±1.8*
心外膜下1/2
9.1±1.6
9.3±1.8
5.2±1.5*
, http://www.100md.com
心内膜下1/2
9.4±1.9
9.5±1.4
4.9±1.2*
注：：与对照组比较P<0.01表4 高血压病和对照组心肌IB%、CVIB跨壁梯度比较
参 数
对照组
高血压病1组
高血压病2组
TGIB
室间隔
, 百拇医药
0.3±0.8
0.4±0.5
0.5±0.4
左室后壁
0.3±0.8
0.4±0.3
2.2±0.6*
TG-CVIB
室间隔
0.4±0.2
0.3±0.4
-0.2±0.6*
, http://www.100md.com
左室后壁
0.3±0.2
0.2±0.9
-0.3±0.8*
注：*：与对照组比较P<0.01讨 论
正常心肌超声背向散射积分呈周期性变化, 一个心动周期中正常心肌IBS是不断变化的, 舒张末期最大, 收缩末期最小, 与心肌纤维周期性收缩与舒张运动一致〔2〕。肌节水平声阻抗的差异是正常心肌发生散射的重要因素, 心肌组织收缩引起散射体的几何结构基础改变, 收缩功能改变会使IBS强度、CVIB和DTCV等均发生改变〔3〕。心肌纤维化也是影响心肌IBS的重要因素。心肌存在纤维化时,IBS值较正常心肌有明显升高, 而CVIB减低〔4〕。
, 百拇医药
高血压病由于血压持续性升高, 左室壁代偿性肥厚, 心肌细胞肥大, 变粗变长, 并有较多分支。晚期由于不断增大的心肌细胞与毛细血管供应之间的不相适应, 加之高血压性血管病变以及并发动脉粥样硬化所致的血供不足, 使导致心肌变性、纤维化, 心肌收缩力下降, 甚至发生心力衰竭〔5〕。
本研究观察到无合并症的高血压病即早中期患者, 无论是否存在室壁肥厚, 室间隔、左室后壁心肌IB%和CVIB与正常对照组均无显著差别, 可能是因为处于高血压病早中期, 心肌纤维仅存在不同程度代偿性肥大, 而无其它明显病理改变, 室壁收缩功能基本正常甚至增强。有合并症者即高血压病晚期患者的室间隔、左室后壁IB%增大, CVIB减低, 室间隔的变化尤为显著。这与高血压病晚期心肌变性、纤维化、收缩功能失代偿而减低一致。本研究还观察到高血压患者左室后壁心内膜下1/2心肌IB%明显较心外膜下1/2增大, 而CVIB减低程度也比心外膜下1/2心肌大。这可能是由于心内膜下心肌是冠状动脉各支最远端的供血区域又缺乏侧支循环, 故最易受累。因此IB%, CVIB及其跨壁梯度可用于判断高血压病患者心肌病变程度。
, http://www.100md.com
临床应用超声背向散射参数测定实现了心肌组织学异常评价的量化, 可用于判断高血压病患者心肌病变程度, 较常规超声心动图优越。
朱永胜(西安市,第四军医大学西京医院超声诊断科,现在济南军区总医院)
钱蕴秋(西安市,第四军医大学西京医院超声诊断科,现在济南军区总医院)
牟楠楠(西安市,第四军医大学西京医院超声诊断科,现在济南军区总医院)
周晓东(西安市,第四军医大学西京医院超声诊断科,现在济南军区总医院)
张军(西安市,第四军医大学西京医院超声诊断科,现在济南军区总医院)
参考文献
, 百拇医药 1 朱 霆, 钱蕴秋.超声背向散射积分与心肌组织定征.国外医学生物医学工程分册,1997,20(2):102～105.
2 Madaras EI,Barizai B,Perez JE,et al.Changes in myocardial backscatter tissue characterization throughout the cardiac cycle.Ultrasound Imaging,1983,5:29～39.
3 O′Brien PD,O′Brien WD,Rhyne TL,et al.Relation of ultrasonic backscatter and acoustic propagation properties to myofibrillar length and myocardial thickness.Circulation,1995,91(1):171～175.
4 Natio J,Masuyama T,Mano T,et al.Ultrasonic myocardial tissue characterization in patients with dilated cardiomyopathy:Value in noninvasive assessment of myocardial fibrosis.Am Heart J,1996,131(1):115～121.
5 谷伯起.心血管病理学.第1版, 北京:人民卫生出版社,1992,63～74,115～125., 百拇医药
摘 要 目的：应用超声背向散射参数评估高血压病患者心肌病变的临床价值。方法：测定了37例无合并症和29例有合并症的高血压病患者及40例正常对照者的超声背向散射参数。结果：发现无合并症的高血压病患者心肌背向散射参数与对照组比较无显著差异, 有合并症的高血压病患者室间隔和左室后壁IB%, CVIB, TG-CVIB及左室后壁TGIB均有显著变化。结论：心肌超声背向散射参数可有助于判断高血压病心肌病变的程度。
关键词：超声背向散射 高血压病 心肌
国外自70年代后期开始组织超声背向散射研究后, 心肌组织超声背向散射参数测定技术日趋成熟, 近年逐渐成为超声心肌组织定征研究的热点, 但目前国内该领域的研究报道尚较少〔1〕。本研究旨在探讨高血压病患者心肌超声背向散射参数变化的特点, 初步评价其临床应用价值。
, 百拇医药
资料与方法
仪器:HP SONOS 2500LE型超声诊断仪(配置组织射频信号二维图像显示和声学定量分析系统软件及光盘存储器),2.5MHz相控阵探头。
研究病例选择:1)纳入标准:本院住院患者连续病例中, 经临床确诊高血压病患者66例(年龄32岁～71岁), 其中未出现并发症的早中期患者(1组)37例(年龄32岁～67岁), 出现左心功能衰竭、脑血管意外或肾功能衰竭等的并发症的晚期患者(2组)29例(年龄44岁～71岁); 2)排除标准:同时患有其它心脏疾病的患者; 3)各项检查排除各种心脏病变的同期住院患者40例(年龄23岁～67岁)。
数据采集和分析:(1)仪器设置:增益固定为80dB, 调整TGC曲线, 得到良好背向散射积分的二维图像, 并使左室长轴或短轴切面室间隔和左室后壁亮度(信号强度)相近。在实验过程中仪器设置保持不变; (2)超声背向散射积分二维图像采集:联接心电监测电极以确定心脏运动的时相。采集标准胸骨旁左室长轴切面射频信号的二维图像, 储存于内存中或转录到磁光盘中, 进行实时联机分析或待后回放测定; (3)心肌超声背向散射积分的分析测定:把椭圆形的声学定量分析的取样框(31×31Pixel), 置于室间隔、左室壁心肌层内, 尽量避开心内膜或心外膜信号的干扰。分析后可以得到心动周期时间平均背向散射积分(IBS)和背向散射积分周期变化幅度(CVIB)等指标, 用心肌IBS和心包IBS(用21×21Pixel取样框测定)比值, 作为心肌的校正IBS(IB%)。另外用21×21Pixel椭圆形取样框分别置于室间隔的左室侧1/2或右室侧1/2心肌内和左室后壁心内膜下1/2或心外膜下1/2心肌分别得到这些区域背向散射参数, 并分别计算室间隔、左室后壁心肌IB%和CVIB的跨壁梯度(TGIB、TG-CVIB)。
, 百拇医药
数据的统计和分析:各受试者各部位取5个心动周期的IB%、CVIB、TGIB、TG-CVIB分别进行平均,然后计算出各组各项指标的平均值和标准差。各组间的显著性差异用均数t检验比较。
常规超声心动图检查:分别测定并计算各组受试者心脏室壁各节段收缩期增厚率、射血分数、短轴缩短率等及二尖瓣口舒张期血流频谱E、A峰峰值和E/A比值。
结 果
高血压病患者和正常对照组临床资料超声心动图检查测量结果如表1示, 高血压病1组和2组患者室壁增厚率均有不同程度减低, 2组患者射血分数、短轴缩短率等其它收缩指标也减低。
表1 各受试组超声心动图检查测量结果比较
项目
正常组
, http://www.100md.com
高血压病1组
高血压病2组
年龄
49±14
48±12
54±14
性别(男/女)
20/20
21/16
20/9
平均动脉压(mmHg)
93±5
115±12
, 百拇医药
120±10*
左室舒张末期横径(mm)
46±4
44±7
47±5
收缩末期横径(mm)
31±3
29±6
35±6
室间隔厚度(mm)
9±2
14±3
, 百拇医药
15±3*
增厚率(%)
48±11
41±9
28±12*
左室后壁厚度(mm)
9±1
13±1
13±2*
增厚率(%)
64±16
, http://www.100md.com
54±11△
50±13*
短轴缩短率(%)
40±5
43±8
35±10△
射血分数(%)
59±6
61±8
53±9△
E峰速度<60cm/s和/或
, 百拇医药
5
38*
46*
E/A<1比例(%)
注：*:与正常组比较P<0.01,△:与正常组比较P<0.05
高血压病1组, 2组患者和正常对照组室间隔和左室后壁中部IB%, CVIB测值见表2、3、4。无并发症的高血压病(1组)患者, 无论室壁增厚与否, IB%均正常或略增大(P=NS)。CVIB亦无显著变化(P=NS), 室间隔和左室后壁IB%和CVIB跨壁梯度均较小。有并发症者(2组),室间隔和左室后壁的IB%明显增大, 其CVIB明显减小, 尤以室间隔为著(P<0.01)。室间隔的IB%和CVIB无显著的跨壁梯度, 而左室后壁心内膜下1/2心肌的IB%较心外膜下1/2心肌IB%明显增大(P<0.01), CVIB显著减低(P<0.01)。
, 百拇医药
表2 高血压病和对照组心肌IB%比较
部 位
对照组
(n=40)
高血压病1组
(n=37)
高血压病2组
(n=29)
室间隔
28.1±5.0
30.8±3.5
36.4±3.2*
, http://www.100md.com
右室侧1/2
28.0±4.8
31.0±3.4
36.6±2.9*
左室侧1/2
27.8±5.6
30.6±3.8
36.1±3.2*
左室后壁
27.9±4.8
29.2±2.3
, 百拇医药 34.2±2.7*
心外膜下1/2
28.0±5.0
29.5±2.3
33.4±2.7*
心内膜下1/2
27.7±4.3
29.1±2.6
35.6±2.6*
注：*:与对照组比较P<0.01表3 高血压病和对照组心肌CVIB比较
, http://www.100md.com
部 位
对照组
高血压病1组
高血压病2组
室间隔
7.8±1.9
7.5±1.7
3.3±1.6*
右室侧1/2
7.5±1.7
7.4±2.0
3.2±1.4*
, 百拇医药
左室侧1/2
7.9±1.9
7.7±1.8
3.0±1.8*
左室后壁
9.2±1.8
9.4±2.0
5.1±1.8*
心外膜下1/2
9.1±1.6
9.3±1.8
5.2±1.5*
, http://www.100md.com
心内膜下1/2
9.4±1.9
9.5±1.4
4.9±1.2*
注：：与对照组比较P<0.01表4 高血压病和对照组心肌IB%、CVIB跨壁梯度比较
参 数
对照组
高血压病1组
高血压病2组
TGIB
室间隔
, 百拇医药
0.3±0.8
0.4±0.5
0.5±0.4
左室后壁
0.3±0.8
0.4±0.3
2.2±0.6*
TG-CVIB
室间隔
0.4±0.2
0.3±0.4
-0.2±0.6*
, http://www.100md.com
左室后壁
0.3±0.2
0.2±0.9
-0.3±0.8*
注：*：与对照组比较P<0.01讨 论
正常心肌超声背向散射积分呈周期性变化, 一个心动周期中正常心肌IBS是不断变化的, 舒张末期最大, 收缩末期最小, 与心肌纤维周期性收缩与舒张运动一致〔2〕。肌节水平声阻抗的差异是正常心肌发生散射的重要因素, 心肌组织收缩引起散射体的几何结构基础改变, 收缩功能改变会使IBS强度、CVIB和DTCV等均发生改变〔3〕。心肌纤维化也是影响心肌IBS的重要因素。心肌存在纤维化时,IBS值较正常心肌有明显升高, 而CVIB减低〔4〕。
, 百拇医药
高血压病由于血压持续性升高, 左室壁代偿性肥厚, 心肌细胞肥大, 变粗变长, 并有较多分支。晚期由于不断增大的心肌细胞与毛细血管供应之间的不相适应, 加之高血压性血管病变以及并发动脉粥样硬化所致的血供不足, 使导致心肌变性、纤维化, 心肌收缩力下降, 甚至发生心力衰竭〔5〕。
本研究观察到无合并症的高血压病即早中期患者, 无论是否存在室壁肥厚, 室间隔、左室后壁心肌IB%和CVIB与正常对照组均无显著差别, 可能是因为处于高血压病早中期, 心肌纤维仅存在不同程度代偿性肥大, 而无其它明显病理改变, 室壁收缩功能基本正常甚至增强。有合并症者即高血压病晚期患者的室间隔、左室后壁IB%增大, CVIB减低, 室间隔的变化尤为显著。这与高血压病晚期心肌变性、纤维化、收缩功能失代偿而减低一致。本研究还观察到高血压患者左室后壁心内膜下1/2心肌IB%明显较心外膜下1/2增大, 而CVIB减低程度也比心外膜下1/2心肌大。这可能是由于心内膜下心肌是冠状动脉各支最远端的供血区域又缺乏侧支循环, 故最易受累。因此IB%, CVIB及其跨壁梯度可用于判断高血压病患者心肌病变程度。
, http://www.100md.com
临床应用超声背向散射参数测定实现了心肌组织学异常评价的量化, 可用于判断高血压病患者心肌病变程度, 较常规超声心动图优越。
朱永胜(西安市,第四军医大学西京医院超声诊断科,现在济南军区总医院)
钱蕴秋(西安市,第四军医大学西京医院超声诊断科,现在济南军区总医院)
牟楠楠(西安市,第四军医大学西京医院超声诊断科,现在济南军区总医院)
周晓东(西安市,第四军医大学西京医院超声诊断科,现在济南军区总医院)
张军(西安市,第四军医大学西京医院超声诊断科,现在济南军区总医院)
参考文献
, 百拇医药 1 朱 霆, 钱蕴秋.超声背向散射积分与心肌组织定征.国外医学生物医学工程分册,1997,20(2):102～105.
2 Madaras EI,Barizai B,Perez JE,et al.Changes in myocardial backscatter tissue characterization throughout the cardiac cycle.Ultrasound Imaging,1983,5:29～39.
3 O′Brien PD,O′Brien WD,Rhyne TL,et al.Relation of ultrasonic backscatter and acoustic propagation properties to myofibrillar length and myocardial thickness.Circulation,1995,91(1):171～175.
4 Natio J,Masuyama T,Mano T,et al.Ultrasonic myocardial tissue characterization in patients with dilated cardiomyopathy:Value in noninvasive assessment of myocardial fibrosis.Am Heart J,1996,131(1):115～121.
5 谷伯起.心血管病理学.第1版, 北京:人民卫生出版社,1992,63～74,115～125., 百拇医药