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编号:10205636
心脏声学造影剂的发展和临床应用
http://www.100md.com 《中国急救医学》 2000年第2期
     郑敏 朱安龙 肖竹影

     关键词:心肌声学造影剂(Myocardial Contrast Echocardiography,MCE) 心肌声学造影剂(Myocardial Contrast Echocardiography,MCE)是用于评价心肌血流灌注的新方法。它利用静脉注射造影剂的方式增强含血心肌的超声心动图显像,从而评价心肌血流灌注,这种方法的决定因素之一即声学造影剂。理想的声学造影剂将使心肌声学造影广泛地在门诊、病房、急救室、手术室、导管室等应用于急性及慢性心肌缺血,评价存活心肌,观察治疗效果等等,具有及时、简便、有效、无创、廉价以及适于床旁等优点。近几年,声学造影剂得到了飞速发展,本文就心肌声学造影剂的研究进展和临床应用作一综述。

    1 声学造影剂的发展

    1968年Gramiak等[1]首次报道了心脏声学造影现象,即经心腔注射生理盐水时观察到主动脉根部产生显影。1972年Ziskin[2]研究认为该现象的机理系由于液体包裹了气体形成气泡所致,并认为造影效果取决于液体的物理和化学特性。受此影响,后来有多种造影剂被应用,如生理盐水、5%的右旋糖酐、山梨醇、76%的泛影葡胺、50%~70%葡萄糖溶液、蔗糖溶液、甘露醇、胶体溶液、人体白蛋白等等[3~6]。但所有造影剂经静脉注射仅能够产生短暂的右心脏显影,无法通过肺循环进入左心室,而用于显示心肌血流灌注情况的部分造影剂必须通过动脉导管直接注入冠状动脉,使得造影剂的应用受到限制。
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    1984年Feinstein[7]首次发明了声振的方法制作声学造影剂。他使用电动超声振荡仪将人血白蛋白置于高能声场中振荡产生小而稳定的气体微泡,这种方法使得微泡的平均直径缩小至4~6 μm(95%<10 μm,室温下可保存1个月)。声振的方法产生的气泡直径小于红细胞,能够通过肺循环毛细血管网进入左心室,这极大地推动了声学造影剂的发展,Feinstein认为气泡的大小取决于声能及振荡时间,但Powsner等人[2]认为Feinstein的造影剂效果改进系因为白蛋白的应用,提出微泡的直径及稳定性并不取决于声能而是介质的物理和化学性质。

    进入90年代后经改变气泡中气体成份,经静脉心肌显像的造影剂已经问世,并在动物实验中取得了满意效果,开始进入临床试验阶段。理想的造影剂必须具备以下条件:①稳定的气泡压力,使灌注后保持足够的时间(不短于1分钟),这与载体的渗透压、粘滞性、表面张力及气体的弥散度有关。②有足够的、能通过肺的微小气泡。③具有稳定的浓度和剂型,易于消毒、灭菌、保存、运输,能够□可□□S行П4嫫谟υ?个月以上,保存的手段最好是室温或浅低温。④能静脉给药,达到无创伤性显示心肌灌注不足或缺失及充盈良好,即心肌“冷”、“热”点图像目的。⑤微气泡的大小要均一(3~6 cm),心肌显像稳定而均匀,既保持不阻断微循环,又保证良好的显影效果。⑥无毒性,无副作用。不产生由于生物活性所致的生理变化,亦不造成气体栓塞和血流动力学改变。⑦对造影显像的仪器条件没有极为特殊的要求而便于普及。⑧通过简单的手段即能控制造影剂的体内存留时间及其产生的声影。
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    理想的造影剂越来越集中于氟碳气体,弹性外壳的成份及膜稳定剂仍需进一步开发,声振的方法虽然有效但不适于批量生产,目前造影剂的灭菌、剂型等技术亦有待于进一步改进。

    经静脉心肌显影的声学造影剂可以分三类:一类为含氟的白蛋白微气泡溶液,可以产生良好的心肌显影效果而无血液动力学改变[8,9],如FS069、PESDA。PESDA是一种低血液溶解性、低弥散度气体的微泡声学造影剂,该造影剂使用声振充有氟碳气体的右旋糖酐白蛋白混合液,产生的微泡大小均匀(4.7±0.3 μm)、浓度高(5×109~6×109/ml)、稳定性强、存放时间长(室温条件下达5~6个月),经静脉注射后能够产生强烈的心肌显影。二类是一种在常温下为液态的造影剂(EchoGen),在体温条件下可以产生微气泡,并有较强的心肌显影效果,可持续数分钟,即使左室造影剂还未见后壁回声衰减的报道,遗憾的是,这种造影剂引起明显的血流力学改变[10]。第三类为脂类微气泡造影剂,似乎没有血流动力学的副作用。如Aerosomes(MRX 115)采用脂质微粒,制成类似细胞膜的脂质双分子层包裹气体的微泡,包裹的厚度约0.22 um,微泡直径约7 μm,pH值5~7.4,但改变脂质的性质、稳定剂的成份、气体的类型等因素制成的造影剂的微泡大小、稳定性、保存条件及时间均不统一,经静脉注射虽然产生心肌显像,但效果欠稳定。最新报道的MRX 403则仅可用于检查静脉和心房内血栓,尚无经静脉注射产生心肌显像的报道[11]。此外,其它的造影剂如多糖类造影剂也在研制之中。经静脉心肌造影的临床运用在国外已经起步。
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    2 MCE在冠心病的应用

    心肌造影超声心动图(Myocardial Contrast Echocardiography,MCE)是一种将常规二维超声心动图与声学造影剂相结合而产生的一种检测心肌微循环的新技术,与血管内超声(IVUS)、经食道超声(TEE)、三维超声(3D-E)、组织多普勒显像(TDI)等一样,是近年来心脏超声研究领域中发展异常迅速的分支课题之一,同时,MCE用于冠心病(CAD)的诊断既是声学造影史上、又是CAD诊断方法学上的重大进步。

    2.1 评价冠脉的储备能力 微气泡作为血流示踪剂均匀地分布在血流中,微气泡在区域心肌的多少反映心肌血容量的多少,而造影剂的峰强度在一定范围内与微气泡的浓度有直线相关关系。冠脉血管扩张剂对正常冠脉与病变冠脉扩张作用不同,用药后相应血管区域峰强度的变化反映血管的扩张能力,以此估测冠脉的储备能力和狭窄程度。在MCE与冠脉内多谱勒的对比研究中,两者评价冠脉储备能力有着良好的相关性。
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    2.2 慢性冠状动脉供血不足的诊断 MCE既可通过放射性元素标记的微气泡测量血流,又可经微气泡峰强度估测血容积,与负荷试验相结合,可早期发现冠脉病变。MCE不同于其它影像诊断技术,是因为核素测量心肌灌注时,放射性核素由心肌细胞摄取,血管造影时造影剂完全存在于血管中,所以在不同血管床的相应浓度即反映该血管床的血容积,判断血管的狭窄程度及血流异常的范围,达到诊断冠心病的目的。

    3 心肌声学造影剂的术中应用

    如同超声心动图学的其它新技术一样,MCE在其研究应用之初便走进手术室,在心外科手术中发挥其独特作用。

    心脏外科手术中的心肌灌注监测包括两个方面:血流灌注和冷停跳液灌注。维持细胞正常代谢和组织完整性需要充足的氧供(或血流量),体外循环下心内直视手术中多种因素(如主动脉钳夹及再灌注、体外循环时血液成份的改变、冠状血管栓塞等)使心脏处于整体缺血缺氧状态。传统的心电图、血流动力学及二维超声均为监测氧供需失衡引起的功能异常,而非血流量改变。术中评价血液和停跳液的灌注情况,对术中心肌保护及在冠心病血运重建术中保护存活心肌有很重要的指导作用。MCE可以提供实时的时间—空间灌注分布图,其特点是安全简便,费用相对较低,仪器易于移动,因而是手术室中理想的评价心肌灌注的方法。
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    3.1 评价停跳液的分布 停跳液的传统灌注途径是经主动脉根部,即顺行灌注。Zaroff等[12]根据MCE所示停跳液分布有无异常将研究对象分组。正常组在体外循环停机后左室功能显著好于异常组,表明术中MCE在预示心肌保护程度中有重要价值。Villanueva等[13]利用MCE研究了严重多支病变的冠心病患者CABG中停跳液的分布,经停跳液通路弹丸式注射0.5~1毫升5%的声振白蛋白后,观察各部分心肌回声的增强情况,发现了低/无灌注区,提示外科医师应首先对该区域的供血冠脉进行血管吻合,第二次灌注时,停跳液经成功的血管桥灌注心肌,其分布明显改善,从而使心肌保护更为充分。

    因为冠状系统极少发生狭窄性病变,因此,在严重的冠心病患者,经冠状静脉窦灌注(逆行灌注)效果优于经主动脉根部。在主动脉瓣手术或涉及主动脉根部,逆行灌注不打断手术操作。Aronson等[14]的动物实验中,结扎冠状动脉分枝引起相应区域的MCE顺行灌注缺损,但不影响逆行灌注效果。在对患者的逆行灌注研究中,他们在短轴切面观察到造影剂对左室心肌回声均有很好的增强作用,从而在组织灌注水平对逆行灌注予以肯定。
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    3.2 即刻评价冠心病在血管化手术效果 冠脉血流量在正常量的15%以上时,声学造影剂对心肌回声的增强作用与血流量成正相关。CABG中MCE可以提供即刻信息,评价血管桥的通畅与否、了解相应供血区的血流灌注改善情况。CABG前后MCE所示心肌视频密度变化可呈三种类型[15]:术前无增强-术后增强、术前及术后均增强、术前及术后均无增强。通常认为第二种情况是见于静息状态血流量无明显减少的非严重冠脉狭窄;第三种情况是由于心肌细胞损伤、微血管完整性的破坏、心肌坏死所致的“无复流现象”,提示远期左室整体或局部功能不佳。

    作者单位:郑敏(哈尔滨医科大学第一临床医学院,150001)

    朱安龙(哈尔滨医科大学第一临床医学院,150001)

    肖竹影(哈尔滨医科大学第一临床医学院,150001)

    参考文献:
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    [1]Gramiak R,Shah PM.Echocardiograph of the aortic root.Invest Radiol,1968,3:56.

    [2]Ziskin MC,Bonakdapour A,Wienstein DP,et al.Contrast agents for diagnostic ultrasound.Invest Radiol,1972,7:500.

    [3]Feigenbaum H,Stone JM,Lee Da.Identification of ultrasound echoes from the LV by the use of indocyanine green.Circulation,1970,41:613.

    [4]Shapiro JR,Reisner SA,Amico AF,et al.Reproducibility of quantitative myocardial contrast echocardiography.J Am Coll Cardiol,1990,15(3):602.
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    [5]Feistein SB.Myocardial perfusion imaging:Contrast echocardiography today and tomorrow.J Am Coll Cardiol,1986,8(1):251.

    [6]Kondo S,Tei C,Meerbaum S,et al.Hyperemic response of intracoronary contrast agents during echocardiographic delineation of regional myocardium.J Am Coll Cardiol,1984,4:149.

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    [9]Porter TR,Xei F,Kilzer K.Intravenous perfluoropropaneexosed sonicated dextrose albumin produces myocadil ultrasound contast that correlaes with coronary blood flow.J Am Doc Echocardiogr,1995,8:710-718.
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    [10]Gryburn PA,Erickson JM,Escobar J,et al.Perpheral intravenous myocardial contrast echocardiography using a 2% dodecafluoropentane emulsion:identification of myocardial risk area and in feret size in the canie model of ischemia.JACC,1995,26(5):1340-1347.

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    [12]Zaroff JG,Aronson S,et al.Does intraoperative contrast echo predict clinical outcome after cardiac surgery?Anesthesiology,1992,77:A92.

    [13]Villanueva FS,Spotnitz WD,Jayaweera AR,et al.On-line intra-operative quantiation of regional myocardial perfusion during coronary artery bypass graft operations with myocardial contrast two-dimensional echocardiography.J Thorac Cardiovasc Surg,1992,104:1526-1531.

    [14]Aronson S,Zaroff JG,Lee BK,et al.Myocardial distribution of retrograde delivered cardioplegia in patients undergoing cardiac surgery.J Cardiovasc Thorac Surg,1993,105:214-221.

    [15]Villanueva FS,Spotnitz WD,Jayaweera AR,et al.On-line intraoperative quantitation of regional myocardial perfusion during coronary artery bypass graft operations with myocardial contrast two-dimensional echocardiogrphy.J Thorac Cardiovasc Surg,1992,104.1526-153., 百拇医药