静脉心肌声学造影定量评价冠脉微循环血流灌注
作者：陈小林 刘伊丽 贾满盈
单位：陈小林(九江市,中国人民解放军第一七一医院心内科 332000)；刘伊丽 贾满盈(广州市第一军医大学附属南方医院心内科)
关键词：超声心动描记术；冠状血管；微循环；造影剂
中华超声影像学杂志000317
摘 要：目的 评价静脉心肌声学造影定量评估冠脉微循环血流灌注的可行性。方法 对12条犬于左前降支(LAD)狭窄前后行静脉心肌声学造影。结果 时间-强度曲线参数中峰强度和曲线面积较基础状态明显降低(P<0.01),两种状态下以峰强度和曲线下面积(AUC)与冠脉微循环血流(CBF)有显著的相关性(峰强度:r=0.9405～0.9666,P=0.0005～0.0001;AUC:r=0.8239～0.9761,P=0.0103～0.0056)。)结论 静脉心肌声学造影可定量评价冠脉微循环血流灌注。
, http://www.100md.com
Quantitative assessment of perfusion in coronary microcirculation by transvenous myocardial contrast echocardiography
CHEN Xiaolin(Department of Cardiology,the 171st Hospital of PLA,Jiujiang 332000,China)
LIU Yili,JIA Manying.
Abstract：Objective To evaluate quantitatively perfusion in coronary microcirculation by transvenous myocardial contrast echocardiography(MCE).Methods Transvenous MCE was performed before and after LAD stenosis in 12 dogs.Results Peak intensity and area under curve(AUC) in time-intensity curves were significantly decreased after LAD stenois,peak intensity and AUC were strongly related with CBF flow (peak intensity:r=0.9405～0.09666,P=0.0005～0.0001;AUC:r=0.8239～0.9761,P=0.0103～0.0056).Conclusion Transvenous MCE could quantitatively assess the perfusion in coronary microcirculation.
, http://www.100md.com
Key words：Echocardiography;Coronary vessels;Microcirculation;Contrast media▲
由于冠脉介入诊疗技术的广泛开展,对心外膜大冠脉的形态和功能状况了解较多,而对心肌内微血管的形态和功能变化了解甚少。许多证据表明,心肌内微血管对冠脉循环的影响在心肌的血供中起重要作用。本实验旨在用静脉心肌声学造影(myocardial contrast echocardiography,MCE)定量评价冠脉微循环血流灌注。
材料与方法
一、动物模型制作
12条健康杂种犬,体重(18±2)kg。戊巴比妥钠(30 mg/kg)静脉麻醉,气管插管,呼吸机辅助呼吸。股静脉置入6F导管鞘用于注射八氟化三碳白蛋白微泡(第一军医大学南方医院临床药学基地提供)和维持静脉通道,股动脉置入6F猪尾导管于主动脉根部以监测主动脉压和注射乙酰胆碱(Ach,第一军医大学药理教研室提供)。左侧第5肋间开胸,悬吊心包床,游离左前降支(LAD)约 1.5 cm,游离处悬挂 2.0～2.5 F电磁血流计探头,探头近侧穿线备用。 二、实验方案
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1.基础状态下静脉注射造影剂 0.05 ml/kg,于注射前30 s开始持续录取左心室中部乳头肌水平MCE图像于光盘上,直到心肌内的造影剂完全消失。
2.待心肌及心腔内的造影剂完全消失后,主动脉根部注射Ach 100 μg,持续注射20 s,于注射结束后40～50 s内重复步骤1。
3.丝线缩窄LAD,使电磁血流计的血流减少75%,30 min后分别重复步骤1、2。
4.整个实验过程中持续心电、主动脉压监护;记录基础状态和狭窄状态下注射Ach前后电磁血流计测得的冠脉血流(CBF)值。
三、图像分析
应用HP5500型超声仪心肌声学造影的AD定量分析软件采集舒张末期图像,在左心室前壁选取一感兴趣区域(同一分析过程中保持不变),测定感兴趣区域的平均回声强度,减去感兴趣区域本底的平均回声强度,得到平均回声强度增强值,并自动拟合出时间-强度曲线。
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四、统计分析
计量资料用
表示。时间-强度曲线参数及CBF的变化用配对资料t检验,时间-强度曲线参数与CBF及冠脉血流储备(CFR)的相关关系用Pearson多元相关分析;统计检验显著性水准为α=0.05。
结 果
一、造影前后血流动力学的变化
全部实验犬于LAD狭窄前后,注射造影剂后,心率(HR)、平均主动脉压(mAOP)均无显著变化;与LAD狭窄前相比,造影前后的HR、mAOP在LAD狭窄后均无显著变化。未见明显心律失常及ST-T改变。
二、时间-强度曲线各参数及CBF的变化
, 百拇医药 LAD缩狭前注射Ach后可见CBF明显增加,约为注射前的2.5倍;造影的峰强度增高,为注射前的 2.0倍,曲线最大上升斜率(Ka)及最大下降斜率(Kd)增快,均约为注射前的3倍;而至峰强度时间(Tp)、峰强度减半时间(Td)及峰强度减半时间(T1/2)缩短,分别为注射前的0.6倍、0.7倍、0.8倍;曲线下面积(AUC)增加,为注射前的2.0倍。LAD狭窄后各参数仍有类似的变化规律,但变化的幅度较LAD狭窄前减少(表1)。
表1 注射Ach前后时间-强度曲线各参数及CBF的变化()
峰强度
TP
, http://www.100md.com T1/2
D1/2
AUC
Ka
Kd
CBF
基础
注射Ach前
18.6±4.3
6.1±1.1
10.1±1.7
16.1±3.1
, http://www.100md.com
221.1±66.4
9.0±4.7
1.2±0.6
49.6±20.9
状态
注射Ach后
38.7±8.9*
3.8±0.9*
6.4±1.2*
10.3±1.8*
434.6±116.3*
, 百拇医药
26.1±7.8*
3.2±1.5*
140.0±16.2*
狭窄
注射Ach前
6.2±1.4
5.8±1.1
9.7±1.9
16.0±3.4
64.7±26.4
7.4±2.4
, 百拇医药
1.5±0.9
13.9±1.6
状态
注射Ach后
8.6±3.7*
4.5±1.0*
7.5±1.8*
1.9±2.6*
105.3±19.9*
5.6±2.6*
, 百拇医药 1.0±0.5*
23.6±2.7*
注:* vs Ach注射前P<0.01
三、静脉MCE时间-强度曲线各参数与CBF的相关性(表2,3)
表2 注射Ach前时间-强度曲线各参数与CBF的相关关系
峰强度
TP
T1/2
D1/2
AUC
, http://www.100md.com
Ka
Kd
基础
r
0.9405
0.2656
0.2153
0.2048
0.9761
0.7081
0.7199
状态
, http://www.100md.com
P值
0.0005*
0.5249
0.6086
0.6266
0.0056*
0.0493*
0.0440*
狭窄
r
0.9666
0.3177
, 百拇医药
-0.4814
-0.0352
0.8239
0.6312
0.5589
状态
P值
0.0001*
0.4320
0.2271
0.9340
0.0103*
, 百拇医药
0.0933
0.1498
注:*与CBF有显著相关性
表3 注射Ach后时间-强度曲线各参数与CBF的相关关系
峰强度
TP
T1/2
D1/2
AUC
Ka
Kd
, http://www.100md.com
基础
r
0.8822
-0.4447
-0.4504
-0.4449
0.9290
0.7733
0.7882
状态
P值
0.0037*
, 百拇医药 0.2697
0.2628
0.2694
0.0047*
0.0244*
0.0201*
狭窄
r
0.9621
-0.2478
-0.2515
-0.1759
, 百拇医药
0.8187
0.5802
-0.0236
状态
P值
0.0001*
0.5540
0.5480
0.6770
0.0129*
0.1316
0.9558
, 百拇医药
注:*与CBF有显著相关性
由表2、表3可见:PI和AUC与局部的CBF有显著的相关性。另外,与CBF相关性较好的指标尚有LAD狭窄前的Ka和Kd。其他参数与CBF无显著的相关性。
讨 论
由于冠脉介入诊疗技术的广泛开展,对心外大的冠脉形态和功能状况了解较多,而对心肌内微血管的形态和功能变化了解甚少。文献提出,虽然急性和慢性缺血综合征一般是由于心外膜冠脉粥样斑块限制了CBF,但近10%～20%患者冠脉造影正常[1]。高血压伴左室心肌肥厚的患者常出现心绞痛、心肌缺血、室性心律失常等心脏事件,但冠脉造影正常[2,3]。这与心肌内微血管的结构和功能改变使CFR下降有关。因此,心肌微血管对冠状循环的影响在心肌血供中起重要作用。
声学造影的安全性是人们首先关注的问题,作为一种理想的心肌声学造影剂应该具备下列条件:①无生物活性,对人体无毒副反应;②具有红细胞在人体的血流动力学特点,对血流动力学无显著影响;③绝大部分微泡直径小于或等于红细胞,静脉注射后能通过肺微循环到达左心;④浓度足够高,要有足够的半衰期(至少30 s至数min);⑤周围静脉注射能通过肺循环使左心室显影。本实验所用的声学造影剂,其平均直径为(2.9±1.2) μm,浓度为1.7×109/ml,且98%的微泡直径在7 μm以下,静脉注射后,成功地实现心肌声学造影;造影前后实验犬的心率、平均主动脉压均无显著变化,心电监护未见明显的心律失常和ST-T改变,实验结果表明八氟化三碳声振白蛋白微泡是安全的,与苏伟等[4]的报道一致。同时,由于CBF与心肌耗氧量成线性关系,因此在测定CFR时必须使决定心肌耗氧量的因素保持相对稳定,本实验中实验犬的心率和平均主动脉压均无显著变化,因而排除了因血流动力学变化造成的实验结果的误差,增加了实验结果的可靠性。
, http://www.100md.com
CBF的测量方法有多种,包括电磁血流计法、放射微球法、多普勒导丝法、经食管超声法及正电子发射断层扫描技术。这些方法都有一定的有创性或费用昂贵。MCE是近年来正在发展的定量心肌血流灌注的新技术。声学造影剂在血管中的行为与细胞相似[5],故微泡到达心肌中的数量及其进出心肌组织的速率,即心肌声学造影的强度及其随时间变化规律可反映心肌微循环血流灌注状态[6],能精确地测量冠脉微循环血流。MCE评估CBF国外进行了广泛的研究[7-9],他们都是经冠脉导管注入声学造影剂,所用方法在设备和技术上有较高的要求。本研究中,我们采用自制八氟化三碳经外周静脉注射成功地实现了无创性心肌声学造影。在此基础上以电磁血流计测定的血流为标准,通过Pearson多元相关分析发现:时间-强度曲线各参数中以峰强度和AUC与电磁血流计测定CBF显著相关(r=0.8822～0.9666,P=0.0001～0.0037),即静脉MCE可用于定量心肌冠脉微循环血流。与其他测量CBF方法相比,静脉MCE具有实时、无创、价廉、简便易行等特点。而且,进一步将静脉MCE技术过渡到临床,从而对冠心病的诊断、治疗及预后判断等提供极大帮助。
, http://www.100md.com
参考文献：
[1]Chilian WM.Coronary microcirculation health and disease:summary of NHLBI workshop.Circulation,1997,95:522-529.
[2]Lerman A,Burnet JC.Inact and altered endothelium in regulation of vasomotion.Circulation,1992,86(Suppl Ⅲ):Ⅲ-18-25.
[3]O'Gorman DJ,Sheridan DJ.Abnormalities of the coronary circulation associated with left ventricular hypertrophy.Clinical Science,1991,87:703-711.
, 百拇医药
[4]苏伟,贾满盈,刘伊丽,等.静脉心肌声学造影定量心肌缺血的实验研究.第一军医大学学报,1997,17:296-298.
[5]Keller MW,Segal SS,Kaul S,et al.The behavior of sonication albumin microbubbles within the microcirculation:A basis for their use during myocardial contrast echocardiography.Circulation Research,1989,65:458-466.
[6]Kaul S.Clinical application of myocardial contrast echocardiography.Am J Cardiol,1992,69:46H-56H.
[7]Tencate FJ,Silverman PR,Verdouw PD,et al.Can myocardial contrast echo determine coronary flow reserve? Cardiovascular Research,1992,26:32-41.
, 百拇医药
[8]Keller MW,Glasheen W,Simucker ML,et al.Myocardial contrast echocardiography in humans:Ⅱ.Assessment of coronary blood flow reserve.JACC,1988,12:925-934.
[9]Porter TR,D'SA A,Turner C,et al.Myocardial contrast echocardiography for the assessment of coronary blood flow reserve:validation in humans.JACC,1993,21:349-356.
(收稿日期：1999-01-04), 百拇医药
单位：陈小林(九江市,中国人民解放军第一七一医院心内科 332000)；刘伊丽 贾满盈(广州市第一军医大学附属南方医院心内科)
关键词：超声心动描记术；冠状血管；微循环；造影剂
中华超声影像学杂志000317
摘 要：目的 评价静脉心肌声学造影定量评估冠脉微循环血流灌注的可行性。方法 对12条犬于左前降支(LAD)狭窄前后行静脉心肌声学造影。结果 时间-强度曲线参数中峰强度和曲线面积较基础状态明显降低(P<0.01),两种状态下以峰强度和曲线下面积(AUC)与冠脉微循环血流(CBF)有显著的相关性(峰强度:r=0.9405～0.9666,P=0.0005～0.0001;AUC:r=0.8239～0.9761,P=0.0103～0.0056)。)结论 静脉心肌声学造影可定量评价冠脉微循环血流灌注。
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Quantitative assessment of perfusion in coronary microcirculation by transvenous myocardial contrast echocardiography
CHEN Xiaolin(Department of Cardiology,the 171st Hospital of PLA,Jiujiang 332000,China)
LIU Yili,JIA Manying.
Abstract：Objective To evaluate quantitatively perfusion in coronary microcirculation by transvenous myocardial contrast echocardiography(MCE).Methods Transvenous MCE was performed before and after LAD stenosis in 12 dogs.Results Peak intensity and area under curve(AUC) in time-intensity curves were significantly decreased after LAD stenois,peak intensity and AUC were strongly related with CBF flow (peak intensity:r=0.9405～0.09666,P=0.0005～0.0001;AUC:r=0.8239～0.9761,P=0.0103～0.0056).Conclusion Transvenous MCE could quantitatively assess the perfusion in coronary microcirculation.
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Key words：Echocardiography;Coronary vessels;Microcirculation;Contrast media▲
由于冠脉介入诊疗技术的广泛开展,对心外膜大冠脉的形态和功能状况了解较多,而对心肌内微血管的形态和功能变化了解甚少。许多证据表明,心肌内微血管对冠脉循环的影响在心肌的血供中起重要作用。本实验旨在用静脉心肌声学造影(myocardial contrast echocardiography,MCE)定量评价冠脉微循环血流灌注。
材料与方法
一、动物模型制作
12条健康杂种犬,体重(18±2)kg。戊巴比妥钠(30 mg/kg)静脉麻醉,气管插管,呼吸机辅助呼吸。股静脉置入6F导管鞘用于注射八氟化三碳白蛋白微泡(第一军医大学南方医院临床药学基地提供)和维持静脉通道,股动脉置入6F猪尾导管于主动脉根部以监测主动脉压和注射乙酰胆碱(Ach,第一军医大学药理教研室提供)。左侧第5肋间开胸,悬吊心包床,游离左前降支(LAD)约 1.5 cm,游离处悬挂 2.0～2.5 F电磁血流计探头,探头近侧穿线备用。 二、实验方案
, http://www.100md.com
1.基础状态下静脉注射造影剂 0.05 ml/kg,于注射前30 s开始持续录取左心室中部乳头肌水平MCE图像于光盘上,直到心肌内的造影剂完全消失。
2.待心肌及心腔内的造影剂完全消失后,主动脉根部注射Ach 100 μg,持续注射20 s,于注射结束后40～50 s内重复步骤1。
3.丝线缩窄LAD,使电磁血流计的血流减少75%,30 min后分别重复步骤1、2。
4.整个实验过程中持续心电、主动脉压监护;记录基础状态和狭窄状态下注射Ach前后电磁血流计测得的冠脉血流(CBF)值。
三、图像分析
应用HP5500型超声仪心肌声学造影的AD定量分析软件采集舒张末期图像,在左心室前壁选取一感兴趣区域(同一分析过程中保持不变),测定感兴趣区域的平均回声强度,减去感兴趣区域本底的平均回声强度,得到平均回声强度增强值,并自动拟合出时间-强度曲线。
, http://www.100md.com
四、统计分析
计量资料用
表示。时间-强度曲线参数及CBF的变化用配对资料t检验,时间-强度曲线参数与CBF及冠脉血流储备(CFR)的相关关系用Pearson多元相关分析;统计检验显著性水准为α=0.05。结 果
一、造影前后血流动力学的变化
全部实验犬于LAD狭窄前后,注射造影剂后,心率(HR)、平均主动脉压(mAOP)均无显著变化;与LAD狭窄前相比,造影前后的HR、mAOP在LAD狭窄后均无显著变化。未见明显心律失常及ST-T改变。
二、时间-强度曲线各参数及CBF的变化
, 百拇医药 LAD缩狭前注射Ach后可见CBF明显增加,约为注射前的2.5倍;造影的峰强度增高,为注射前的 2.0倍,曲线最大上升斜率(Ka)及最大下降斜率(Kd)增快,均约为注射前的3倍;而至峰强度时间(Tp)、峰强度减半时间(Td)及峰强度减半时间(T1/2)缩短,分别为注射前的0.6倍、0.7倍、0.8倍;曲线下面积(AUC)增加,为注射前的2.0倍。LAD狭窄后各参数仍有类似的变化规律,但变化的幅度较LAD狭窄前减少(表1)。
表1 注射Ach前后时间-强度曲线各参数及CBF的变化(
)峰强度
TP
, http://www.100md.com T1/2
D1/2
AUC
Ka
Kd
CBF
基础
注射Ach前
18.6±4.3
6.1±1.1
10.1±1.7
16.1±3.1
, http://www.100md.com
221.1±66.4
9.0±4.7
1.2±0.6
49.6±20.9
状态
注射Ach后
38.7±8.9*
3.8±0.9*
6.4±1.2*
10.3±1.8*
434.6±116.3*
, 百拇医药
26.1±7.8*
3.2±1.5*
140.0±16.2*
狭窄
注射Ach前
6.2±1.4
5.8±1.1
9.7±1.9
16.0±3.4
64.7±26.4
7.4±2.4
, 百拇医药
1.5±0.9
13.9±1.6
状态
注射Ach后
8.6±3.7*
4.5±1.0*
7.5±1.8*
1.9±2.6*
105.3±19.9*
5.6±2.6*
, 百拇医药 1.0±0.5*
23.6±2.7*
注:* vs Ach注射前P<0.01
三、静脉MCE时间-强度曲线各参数与CBF的相关性(表2,3)
表2 注射Ach前时间-强度曲线各参数与CBF的相关关系
峰强度
TP
T1/2
D1/2
AUC
, http://www.100md.com
Ka
Kd
基础
r
0.9405
0.2656
0.2153
0.2048
0.9761
0.7081
0.7199
状态
, http://www.100md.com
P值
0.0005*
0.5249
0.6086
0.6266
0.0056*
0.0493*
0.0440*
狭窄
r
0.9666
0.3177
, 百拇医药
-0.4814
-0.0352
0.8239
0.6312
0.5589
状态
P值
0.0001*
0.4320
0.2271
0.9340
0.0103*
, 百拇医药
0.0933
0.1498
注:*与CBF有显著相关性
表3 注射Ach后时间-强度曲线各参数与CBF的相关关系
峰强度
TP
T1/2
D1/2
AUC
Ka
Kd
, http://www.100md.com
基础
r
0.8822
-0.4447
-0.4504
-0.4449
0.9290
0.7733
0.7882
状态
P值
0.0037*
, 百拇医药 0.2697
0.2628
0.2694
0.0047*
0.0244*
0.0201*
狭窄
r
0.9621
-0.2478
-0.2515
-0.1759
, 百拇医药
0.8187
0.5802
-0.0236
状态
P值
0.0001*
0.5540
0.5480
0.6770
0.0129*
0.1316
0.9558
, 百拇医药
注:*与CBF有显著相关性
由表2、表3可见:PI和AUC与局部的CBF有显著的相关性。另外,与CBF相关性较好的指标尚有LAD狭窄前的Ka和Kd。其他参数与CBF无显著的相关性。
讨 论
由于冠脉介入诊疗技术的广泛开展,对心外大的冠脉形态和功能状况了解较多,而对心肌内微血管的形态和功能变化了解甚少。文献提出,虽然急性和慢性缺血综合征一般是由于心外膜冠脉粥样斑块限制了CBF,但近10%～20%患者冠脉造影正常[1]。高血压伴左室心肌肥厚的患者常出现心绞痛、心肌缺血、室性心律失常等心脏事件,但冠脉造影正常[2,3]。这与心肌内微血管的结构和功能改变使CFR下降有关。因此,心肌微血管对冠状循环的影响在心肌血供中起重要作用。
声学造影的安全性是人们首先关注的问题,作为一种理想的心肌声学造影剂应该具备下列条件:①无生物活性,对人体无毒副反应;②具有红细胞在人体的血流动力学特点,对血流动力学无显著影响;③绝大部分微泡直径小于或等于红细胞,静脉注射后能通过肺微循环到达左心;④浓度足够高,要有足够的半衰期(至少30 s至数min);⑤周围静脉注射能通过肺循环使左心室显影。本实验所用的声学造影剂,其平均直径为(2.9±1.2) μm,浓度为1.7×109/ml,且98%的微泡直径在7 μm以下,静脉注射后,成功地实现心肌声学造影;造影前后实验犬的心率、平均主动脉压均无显著变化,心电监护未见明显的心律失常和ST-T改变,实验结果表明八氟化三碳声振白蛋白微泡是安全的,与苏伟等[4]的报道一致。同时,由于CBF与心肌耗氧量成线性关系,因此在测定CFR时必须使决定心肌耗氧量的因素保持相对稳定,本实验中实验犬的心率和平均主动脉压均无显著变化,因而排除了因血流动力学变化造成的实验结果的误差,增加了实验结果的可靠性。
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CBF的测量方法有多种,包括电磁血流计法、放射微球法、多普勒导丝法、经食管超声法及正电子发射断层扫描技术。这些方法都有一定的有创性或费用昂贵。MCE是近年来正在发展的定量心肌血流灌注的新技术。声学造影剂在血管中的行为与细胞相似[5],故微泡到达心肌中的数量及其进出心肌组织的速率,即心肌声学造影的强度及其随时间变化规律可反映心肌微循环血流灌注状态[6],能精确地测量冠脉微循环血流。MCE评估CBF国外进行了广泛的研究[7-9],他们都是经冠脉导管注入声学造影剂,所用方法在设备和技术上有较高的要求。本研究中,我们采用自制八氟化三碳经外周静脉注射成功地实现了无创性心肌声学造影。在此基础上以电磁血流计测定的血流为标准,通过Pearson多元相关分析发现:时间-强度曲线各参数中以峰强度和AUC与电磁血流计测定CBF显著相关(r=0.8822～0.9666,P=0.0001～0.0037),即静脉MCE可用于定量心肌冠脉微循环血流。与其他测量CBF方法相比,静脉MCE具有实时、无创、价廉、简便易行等特点。而且,进一步将静脉MCE技术过渡到临床,从而对冠心病的诊断、治疗及预后判断等提供极大帮助。
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参考文献：
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(收稿日期：1999-01-04), 百拇医药