背向散射参数测定对慢性肾功能衰竭心肌超声组织特征的研究
http://www.100md.com
中国超生医学杂志 2000年第16卷第5期
杨军 任卫东 陈昕 张丽艳
摘 要 目的：本研究旨在应用背向散射参数测定方法研究慢性肾功能衰竭患者的心肌超声组织特征,探讨该方法在评价慢性肾功能衰竭患者心肌病变方面的价值。方法：采用HP Sonos-5500型超声诊断仪,应用该机配置的AD-IBS软件,对38例慢性肾功能衰竭患者和30例正常人进行了心肌背向散射参数(IBS,CVIBS,CVIBS/IBS%)的测定,采样部位为胸骨旁左室长轴切面室间隔及左室后壁中段。结果：慢性肾功能衰竭患者IBS较正常人增大P<0.05,而CVIBS及CVIBS/IBS减小, P<0.01。结论：慢性肾功能衰竭患者心肌组织特征与正常人明显不同,背向散射参数测定可以定量客观评价慢性肾功能衰竭患者心肌病变。
关键词：背向散射参数 慢性肾功能衰竭 心肌
背向散射信号检测及其定量技术在国内外报道较多集中于对心肌缺血及心肌病方面的实验及初步临床研究〔1～5〕。慢性肾功能衰竭患者常存在心肌病变,本研究通过对一组肾功能衰竭患者心肌背向散射参数的测定并与正常组对照研究,旨在探讨该方法在评价慢性肾功能衰竭患者心肌病变方面的价值。
, 百拇医药
资料与方法
研究对象 慢性肾功能衰竭组:临床确诊为慢性肾功能衰竭患者38例,男18例,女20例,平均年龄32±6岁(19～46岁)。正常组30例,男14例,女16例,平均年龄30±7岁(20～46岁)。均为窦性心律。
资料采集方法及数据分析应用HP Sonos 5500型超声诊断仪,融合频率探头(2～4MHz),该机配有AD(Acostic Densitometry)软件,可进行背向散射研究。采取标准胸骨旁左室长轴切面,调整深度、增益、时间增益补偿,得到理想的切面图像后应用AD-IBS程序,聚焦带位于左室后壁与室间隔之间,将连续2.48秒内62帧图像以Loop形式存入光盘(SONY-M.O.EDM-1200B),同时记录仪器设置条件(Setting up)待后分析。
脱机后分析 感兴趣区(ROI)形态采用新月形,凹面朝向左室腔,长轴与室壁运动方向垂直,感兴趣区大小为31×31个像素,置于室间隔左室面及左室后壁心内膜下心肌层内。根据受检者心率不同,连续检测2～4个心动周期,每个心动周期采样15～26个,仪器自动显示每个采样的背向散射积分值(Integrated backscatter,IBS),并以时间-强度曲线显示IBS随心动周期变化情况。计算每个心动周期背向散射积分均值,根据Setting up中TGC值校正。校正方法:在AD-IBS程序下Setting up设置中测定每例室间隔和左室后壁所在深度的TGC值,分别计算室间隔和左室后壁所在深度的TGC值的均值,IBS校正值=IBS×TGC均值/TGC值。以下IBS均为校正后值。计算背向散射积分心动周期变化幅度(Cyclic variation of integrated backscatter,CVIBS)及背向散射积分心动周期变化幅度占心动周期背向散射积分均值百分比CVIBS/IBS×100%。
, 百拇医药
各组背向散射参数以均值±标准差表示,组间显著性差异用t检验,P值<0.05为差异显著。
结 果
两组背向散射参数测定结果见表1。
正常人IBS时间-强度曲线为随心动周期有规律
表1 背向散射参数测定结果(X±s)
组 别
IBS
CVIBS
CVIBS/IBS%
IVS
LVPW
, 百拇医药
IVS
LVPW
IVS
LVPW
肾功能衰竭组
(n=38)
28.54±3.34*
31.33±3.92*
4.29±1.72**
5.40±1.66**
14.30±5.70**
, 百拇医药
18.10±3.10**
正常组
(n=30)
22.46±3.24
24.32±3.88
7.09±3.10
8.7±2.52
29.88±6.71
35.18±5.83
注：IVS:室间隔,LVPW:左室后壁,*p<0.05,**p<0.01
变化的曲线。舒张末期IBS值最大,收缩期逐渐下降,收缩末最小,而后又逐渐升高,单一心动周期中呈反抛物线型,见图1。室间隔与左室后壁IBS值无显著性差异(p>0.05)。后者CVIBS及CVIBS/IBS比值较前者高(p<0.05)。
, 百拇医药
慢性肾功能衰竭患者IBS值增大,大部分病例IBS时间-强度曲线上虽仍可显示与正常一致的周期性变化趋势,但幅度明显减低,失去反抛物线形态,少数病例曲线低平,无明显周期性变化(图2、3)。
图1 正常人室间隔IBS时间-强度曲线
及IBS值(连续采样2个心动周期)
讨 论
背向散射信号的研究可反映心肌内超微结构的改变,从而评价心肌的生理和病理状态。本研究显示正常心肌背向散射积分呈周期性变化,舒张末最高,收缩末最低,左室后壁IBS较室间隔略高,但无显著性差异。左室后壁CVIBS及CVIBS/IBS比值较室间隔高且差异显著,考虑与前者心肌收缩运动较后者强有关。也有文献报道IBS变化幅度依赖心肌收缩性能,CVIBS减低提示心肌收缩功能减低〔4〕。
, 百拇医药
图2 慢性肾功衰竭患者室间隔IBS时间-强度
曲线及IBS值(连续采样3个心动周期)
图3 慢性肾功衰竭患者室间隔IBS时间强度-曲线
及IBS值(连续采样3个心动周期)
慢性肾功能衰竭患者可合并高血压、心功能不全、心肌病、心包病等心血管并发症〔6〕,常规超声心动图可检测出心室壁肥厚、心腔扩大、心包积液等改变,不能直接评价心肌组织特征。由于代谢毒素作用及心脏负荷增加、营养不良、贫血等因素,慢性肾功能衰竭患者40%合并心肌病,此外,高血压、心功能不全等心血管合并症亦可引起心肌病变。一组50例尸检心肌病理结果显示,70%呈粟粒样坏死〔6〕。心肌病理改变将引起背向散射信号的变化,本研究结果显示慢性肾功能衰竭患者心肌背向散射各参数均与正常组显著不同,IBS增高,而CVIBS和CVIBS/IBS比值降低。IBS值增高与心肌坏死后纤维组织增加有关。因此,根据其值大小可以判断心肌病变程度。但仍需进一步研究及病理证实。慢性肾功能衰竭患者CVIBS及CVIBS/IBS比值减低则反映心肌收缩功能减低。
, 百拇医药
研究局限性:CVIBS的测定受心肌纤维排列方向与声束夹角的影响〔4〕,本研究采样位置选择胸骨旁左室长轴切面室间隔及左室后壁,尽可能使声束与受检部位心肌纤维排列方向垂直以减小误差。
背向散射信号检测图像的每个像素不简单地代表灰阶,而是代表背向散射强度,因此减少对局部图像灰度的依赖。但是仍受图像质量、仪器设置的影响。我们采用融合频率探头,使图像更加清晰,尽可能减小其影响。有的研究将深度、增益、时间增益补偿等仪器设置完全固定〔5〕,但我们认为由于受检者存在个体差异,IBS采样时仪器设置以首先在传统超声心动图上取得理想的切面图后再转为AD-IBS状态更为合适。为了消除仪器条件设置不同的影响,我们采用平均TGC标化对IBS进行校正,对正常组研究结果与文献报道一致,表明该方法的可行性。
杨军(110001 沈阳市中国医科大学附属第一医院心功能科)
, 百拇医药 任卫东(110001 沈阳市中国医科大学附属第一医院心功能科)
陈昕(110001 沈阳市中国医科大学附属第一医院心功能科)
张丽艳(110001 沈阳市中国医科大学附属第一医院心功能科)
参考文献
1，钱蕴秋.心肌超声背向散射的研究进展.中国超声医学杂志,1997，13(1):8～10
2，Chambers J,Monaghan MJ.Echocardiography An International Review.Oxford:Oxford University Press.1993,83～95
3，Natio J,Masuyama T,Mano T,et al.Influence of preload,afterload and contractility on myocardial ultrasonic tissue characterization with integrated backscatter.Ultrasound Med Biol,1996,22(3):305～312
, 百拇医药
4，Shin Takiuchi,Hiroshi Ito,Katsuomi Iwakura,et al.Ultrasonic tissue characterization predicts myocardial viability in early stage of reperfused acute myocardial infarction.Circulation,1998，97:356～362
5，朱永胜,钱蕴秋,周晓东,等.心肌组织超声背向散射参数临床应用研究.中国超声医学杂志, 1998,14(8):6～8
6，王海燕主编.肾脏病学。第2版, 北京,人民卫生出版社,1996,1426～1433, http://www.100md.com
摘 要 目的：本研究旨在应用背向散射参数测定方法研究慢性肾功能衰竭患者的心肌超声组织特征,探讨该方法在评价慢性肾功能衰竭患者心肌病变方面的价值。方法：采用HP Sonos-5500型超声诊断仪,应用该机配置的AD-IBS软件,对38例慢性肾功能衰竭患者和30例正常人进行了心肌背向散射参数(IBS,CVIBS,CVIBS/IBS%)的测定,采样部位为胸骨旁左室长轴切面室间隔及左室后壁中段。结果：慢性肾功能衰竭患者IBS较正常人增大P<0.05,而CVIBS及CVIBS/IBS减小, P<0.01。结论：慢性肾功能衰竭患者心肌组织特征与正常人明显不同,背向散射参数测定可以定量客观评价慢性肾功能衰竭患者心肌病变。
关键词：背向散射参数 慢性肾功能衰竭 心肌
背向散射信号检测及其定量技术在国内外报道较多集中于对心肌缺血及心肌病方面的实验及初步临床研究〔1～5〕。慢性肾功能衰竭患者常存在心肌病变,本研究通过对一组肾功能衰竭患者心肌背向散射参数的测定并与正常组对照研究,旨在探讨该方法在评价慢性肾功能衰竭患者心肌病变方面的价值。
, 百拇医药
资料与方法
研究对象 慢性肾功能衰竭组:临床确诊为慢性肾功能衰竭患者38例,男18例,女20例,平均年龄32±6岁(19～46岁)。正常组30例,男14例,女16例,平均年龄30±7岁(20～46岁)。均为窦性心律。
资料采集方法及数据分析应用HP Sonos 5500型超声诊断仪,融合频率探头(2～4MHz),该机配有AD(Acostic Densitometry)软件,可进行背向散射研究。采取标准胸骨旁左室长轴切面,调整深度、增益、时间增益补偿,得到理想的切面图像后应用AD-IBS程序,聚焦带位于左室后壁与室间隔之间,将连续2.48秒内62帧图像以Loop形式存入光盘(SONY-M.O.EDM-1200B),同时记录仪器设置条件(Setting up)待后分析。
脱机后分析 感兴趣区(ROI)形态采用新月形,凹面朝向左室腔,长轴与室壁运动方向垂直,感兴趣区大小为31×31个像素,置于室间隔左室面及左室后壁心内膜下心肌层内。根据受检者心率不同,连续检测2～4个心动周期,每个心动周期采样15～26个,仪器自动显示每个采样的背向散射积分值(Integrated backscatter,IBS),并以时间-强度曲线显示IBS随心动周期变化情况。计算每个心动周期背向散射积分均值,根据Setting up中TGC值校正。校正方法:在AD-IBS程序下Setting up设置中测定每例室间隔和左室后壁所在深度的TGC值,分别计算室间隔和左室后壁所在深度的TGC值的均值,IBS校正值=IBS×TGC均值/TGC值。以下IBS均为校正后值。计算背向散射积分心动周期变化幅度(Cyclic variation of integrated backscatter,CVIBS)及背向散射积分心动周期变化幅度占心动周期背向散射积分均值百分比CVIBS/IBS×100%。
, 百拇医药
各组背向散射参数以均值±标准差表示,组间显著性差异用t检验,P值<0.05为差异显著。
结 果
两组背向散射参数测定结果见表1。
正常人IBS时间-强度曲线为随心动周期有规律
表1 背向散射参数测定结果(X±s)
组 别
IBS
CVIBS
CVIBS/IBS%
IVS
LVPW
, 百拇医药
IVS
LVPW
IVS
LVPW
肾功能衰竭组
(n=38)
28.54±3.34*
31.33±3.92*
4.29±1.72**
5.40±1.66**
14.30±5.70**
, 百拇医药
18.10±3.10**
正常组
(n=30)
22.46±3.24
24.32±3.88
7.09±3.10
8.7±2.52
29.88±6.71
35.18±5.83
注：IVS:室间隔,LVPW:左室后壁,*p<0.05,**p<0.01
变化的曲线。舒张末期IBS值最大,收缩期逐渐下降,收缩末最小,而后又逐渐升高,单一心动周期中呈反抛物线型,见图1。室间隔与左室后壁IBS值无显著性差异(p>0.05)。后者CVIBS及CVIBS/IBS比值较前者高(p<0.05)。
, 百拇医药
慢性肾功能衰竭患者IBS值增大,大部分病例IBS时间-强度曲线上虽仍可显示与正常一致的周期性变化趋势,但幅度明显减低,失去反抛物线形态,少数病例曲线低平,无明显周期性变化(图2、3)。
图1 正常人室间隔IBS时间-强度曲线
及IBS值(连续采样2个心动周期)
讨 论
背向散射信号的研究可反映心肌内超微结构的改变,从而评价心肌的生理和病理状态。本研究显示正常心肌背向散射积分呈周期性变化,舒张末最高,收缩末最低,左室后壁IBS较室间隔略高,但无显著性差异。左室后壁CVIBS及CVIBS/IBS比值较室间隔高且差异显著,考虑与前者心肌收缩运动较后者强有关。也有文献报道IBS变化幅度依赖心肌收缩性能,CVIBS减低提示心肌收缩功能减低〔4〕。
, 百拇医药
图2 慢性肾功衰竭患者室间隔IBS时间-强度
曲线及IBS值(连续采样3个心动周期)
图3 慢性肾功衰竭患者室间隔IBS时间强度-曲线
及IBS值(连续采样3个心动周期)
慢性肾功能衰竭患者可合并高血压、心功能不全、心肌病、心包病等心血管并发症〔6〕,常规超声心动图可检测出心室壁肥厚、心腔扩大、心包积液等改变,不能直接评价心肌组织特征。由于代谢毒素作用及心脏负荷增加、营养不良、贫血等因素,慢性肾功能衰竭患者40%合并心肌病,此外,高血压、心功能不全等心血管合并症亦可引起心肌病变。一组50例尸检心肌病理结果显示,70%呈粟粒样坏死〔6〕。心肌病理改变将引起背向散射信号的变化,本研究结果显示慢性肾功能衰竭患者心肌背向散射各参数均与正常组显著不同,IBS增高,而CVIBS和CVIBS/IBS比值降低。IBS值增高与心肌坏死后纤维组织增加有关。因此,根据其值大小可以判断心肌病变程度。但仍需进一步研究及病理证实。慢性肾功能衰竭患者CVIBS及CVIBS/IBS比值减低则反映心肌收缩功能减低。
, 百拇医药
研究局限性:CVIBS的测定受心肌纤维排列方向与声束夹角的影响〔4〕,本研究采样位置选择胸骨旁左室长轴切面室间隔及左室后壁,尽可能使声束与受检部位心肌纤维排列方向垂直以减小误差。
背向散射信号检测图像的每个像素不简单地代表灰阶,而是代表背向散射强度,因此减少对局部图像灰度的依赖。但是仍受图像质量、仪器设置的影响。我们采用融合频率探头,使图像更加清晰,尽可能减小其影响。有的研究将深度、增益、时间增益补偿等仪器设置完全固定〔5〕,但我们认为由于受检者存在个体差异,IBS采样时仪器设置以首先在传统超声心动图上取得理想的切面图后再转为AD-IBS状态更为合适。为了消除仪器条件设置不同的影响,我们采用平均TGC标化对IBS进行校正,对正常组研究结果与文献报道一致,表明该方法的可行性。
杨军(110001 沈阳市中国医科大学附属第一医院心功能科)
, 百拇医药 任卫东(110001 沈阳市中国医科大学附属第一医院心功能科)
陈昕(110001 沈阳市中国医科大学附属第一医院心功能科)
张丽艳(110001 沈阳市中国医科大学附属第一医院心功能科)
参考文献
1，钱蕴秋.心肌超声背向散射的研究进展.中国超声医学杂志,1997，13(1):8～10
2，Chambers J,Monaghan MJ.Echocardiography An International Review.Oxford:Oxford University Press.1993,83～95
3，Natio J,Masuyama T,Mano T,et al.Influence of preload,afterload and contractility on myocardial ultrasonic tissue characterization with integrated backscatter.Ultrasound Med Biol,1996,22(3):305～312
, 百拇医药
4，Shin Takiuchi,Hiroshi Ito,Katsuomi Iwakura,et al.Ultrasonic tissue characterization predicts myocardial viability in early stage of reperfused acute myocardial infarction.Circulation,1998，97:356～362
5，朱永胜,钱蕴秋,周晓东,等.心肌组织超声背向散射参数临床应用研究.中国超声医学杂志, 1998,14(8):6～8
6，王海燕主编.肾脏病学。第2版, 北京,人民卫生出版社,1996,1426～1433, http://www.100md.com