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编号:10270378
心肌声学造影评价冬眠心肌灌注改变的实验研究
http://www.100md.com 《中华超声影像学杂志》 2000年第12期
     作者:季晓平 张运 王勇 邢艳秋 郑昭伦 张园园 张薇 张梅 李大庆 郭玲 钟明

    单位:山东医科大学附属医院心内科 济南,250012

    关键词:超声心动描记术;造影剂;心肌顿抑;心肌再灌注

    中华超声影像学杂志001212

    【摘要】 目的 评价慢性冬眠心肌毛细血管水平心肌灌注的改变。方法 在22只犬中造成冠脉左前降支内径50%的缩窄,1个月后在存活犬中进行小剂量多巴酚丁胺超声心动图负荷试验,于用药前及负荷时进行心肌声学造影(MCE),测量冬眠节段与正常节段之间MCE峰值强度的比值(PIr)、时间强度曲线下面积的比值(AUCr)、峰值减半时间的比值(HTr)以及平均通过时间的比值(MTTr),并以高频探头测量左前降支狭窄远端的冠脉血流储备。结果 在10只犬中成功建立了慢性心肌冬眠的动物模型,与基础状态相比,负荷状态室壁运动改善后,PIr和AUCr显著增加(P<0.05),HTr和MTTr显著减小(P<0.05)。负荷状态(S)与基础状态(B)下上述指标的比值S/BPIr和S/BAUCr均与左前降支狭窄远端的冠脉血流储备十分相近。结论 ①基础状态下冬眠节段心肌灌注较正常节段减少约50%,负荷状态下心肌灌注虽显著增加但仍低于正常节段;②MCE是评价冬眠心肌血流灌注的可靠技术。
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    Assessment of the perfusion changes in hibernating myocardium by myocardial contrast echocardiography:an experimental study

    JI Xiaoping,ZHANG Yun,WANG Yong,et al.

    (Department of Cardiology,Affiliated Hospital of Shandong Medical University,Ji'nan 250012,China)

    【Abstract】 Objective To assess the perfusion changes in the coronary capillary vessel of hibernating myocardium(HM).Methods A 50% diameter stenosis in the left anterior descending(LAD) coronary artery was created in 22 dogs and dobutamine stress echocardiography (DSE) was performed one month later in surviving animals.Myocardial contrast echocardiography (MCE) was carried out at rest and during DSE,and the ratios of the peak intensity (PIr),area under the time-intensity curve(AUCr),half-time of the peak intensity (HTr) and the mean transit time(MTTr) in HM segments to those in normal segments were measured.The coronary flow reserve (CFR) distal to the LAD stenosis was recorded using a high frequency transducer.Results The canine model of chronic HM were successfully created in 10 dogs.Compared with rest status,PIr and AUCr were increased while HTr and MTTr were decreased significantly during DSE(P<0.05).The ratios of PIr and AUCr during stress to those at rest were closely related to CFRs measured in the distal LAD.Conclusions Myocardial perfusion in HM segments was about 50% lower than that in normal segments at rest but increased significantly during stress though it remained lower than normal.MCE is a reliable method to assess myocardial perfusion in HM.
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    【Key words】 Echocardiography;Contrast media;Myocardial stunning;Myocardial reperfusion

    随着顿抑心肌及冬眠心肌(HM)概念的指出,心肌存活性的研究已成为近年来的研究热点[1,2]。然而,由于目前尚无公认的慢性心肌冬眠的动物模型,对于HM毛细血管水平心肌灌注的改变尚有争议。心肌声学造影(myocardial contrast echocardiography,MCE)是利用直径小于红细胞的微气泡通过心肌毛细血管时所产生的超声散射效应来显示心肌灌注的一种新技术,本研究旨在利用MCE检测HM毛细血管水平的心肌灌注,以深入探讨HM的发生机制。

    材料与方法

    一、实验动物

    随机选择健康杂种犬22只,雌性12只,雄性10只,体重 8.0~17.5 kg,平均(11.55±1.99)kg。
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    二、研究方法

    1.慢性心肌冬眠动物模型的建立:常规麻醉,无菌条件下开胸,暴露左心室及冠状动脉左前降支(LAD)。采用HP SONOS-5500型超声显像仪和4~10 MHz周围血管探头测定LAD内径,应用缩窄器使LAD内径减少50%。上述步骤完成后关胸喂养,12只犬死于心室颤动、心功能衰竭和感染,存活的10只犬进行第2次手术,距第1次手术的时间为 25~55 d,平均(45.2±9.59)d。术中测量狭窄LAD内径和流速以及静息和负荷状态下的左室室壁动度。实验结束后摘除犬心脏,在LAD狭窄远端注射伊文思蓝以显示缺血区域,将左室自心尖至心底切成 5 mm厚的薄片,进行氯化三苯基四唑氮(TTC)染色,深红色区域为存活心肌,未染色区域为坏死心肌,并进行光镜和电镜检查。

    2.多巴酚丁胺超声心动图负荷试验(DSE):多巴酚丁胺滴注剂量依次递增为5、10、20、30、40 μg/(kg.min),每次持续 3 min,记录左室长轴观、左室乳头肌水平短轴观、心尖四腔观和心尖二腔观超声图像。
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    3.冠脉血流储备(CFR)测量:将探头置于LAD狭窄处,测量狭窄部位内径和血流速度,以滴注泵输注双嘧达莫,剂量为 0.56 mg/kg体重,于输注过程中至输注结束后 4 min持续记录冠脉血流速度,计算双嘧达莫输注后与输注前LAD峰值流速比(S/BPV)、平均流速比(S/BMV)以及流速积分比(S/BVI)。

    4.心肌声学造影:取乳头肌水平左室短轴观,启动声学密度测量(AD)和触发显像功能,触发舒张末期图像,于用药前及DSE试验过程中出现室壁运动改善时由心导管左室内注射 2 ml自制声学造影剂手振犬自体血(血液∶生理盐水=1∶1),使心肌显像。选择室壁运动异常区域及对应的正常运动节段,勾划感兴趣区,获得基础状态和负荷状态时的两条时间强度曲线,测量下列指标:①峰值强度(PI,dB);②时间强度曲线下面积(AUC);③峰值减半时间(HT,s);④平均通过时间即时间强度曲线的持续时间(MTT,s);⑤缺血区与正常区PT比值(PIr);⑥缺血区与正常区AUC比值(AUCr);⑦缺血区与正常区HT比值(HTr);⑧缺血区与正常区MTT比值(MTTr);⑨负荷状态(S)与静息状态(B)PIr比值(S/BPIr);B10负荷状态与静息状态AUCr比值(S/BAUCr);B11负荷状态与静息状态HTr比值(S/BHTr);B12负荷状态与静息状态MTTr比值(S/BMTTr)。
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    三、统计学分析

    所有测值均以±s表示,采用方差分析及配对t检验,P<0.05 表示差异有显著性意义。

    结果

    一、慢性心肌冬眠动物模型

    10只犬完成了所有实验步骤,结扎前与结扎后冠脉内径分别为(1.72±0.19)mm和(0.40±0.14)mm,结扎后与结扎前冠脉内径比值为 0.44~0.54,平均 0.48±0.04,即平均内径狭窄程度为52%(相当于面积狭窄程度77%)。所有实验犬均出现并保持了节段性室壁运动消失或重度减弱,结扎前及结扎后左室射血分数分别为 0.65±0.80 和 0.56±0.08,二者差异有显著性意义(P<0.05);正常犬冠脉血流储备为 4.3±0.9[3],本组犬冠脉结扎后血流储备显著降低(S/BPV、S/BMV、S/BVI分别为 1.71±0.27、1.72±0.31 和 1.79±0.35);术后TTC染色显示3只犬出现小灶性心肌坏死,1只犬出现小灶性心内膜下心肌坏死,余6只犬均未发现心肌坏死,染色结果与光镜及电镜观察结果一致。表明本研究成功地建立了慢性缺血而无坏死的动物模型。
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    二、心肌声学造影

    由表1及表2可见,在DSE试验前的基础状态下,PIr及AUCr分别为 0.49±0.22 和 0.59±0.20,表明与正常运动节段相比,异常运动节段毛细血管水平心肌灌注减少了大约50%。基础状态下HTr和MTTr分别为 1.31±0.52 和 1.17±0.22,表明与正常运动节段相比,运动异常节段血流速度减慢和造影剂清除延迟。另一方面,在给予多巴酚丁胺室壁运动改善后,PIr和AUCr分别增加至 0.76±0.21 和 0.92±0.22(均P<0.05),HTr和MTTr则分别减小至 0.89±0.45 和 1.05±0.15(均P<0.05),表明随着室壁运动改善,心肌灌注亦有显著增加,二者的变化是平行的。尽管如此,PIr和AUCr仍未达到100%,表明运动改善节段心肌灌注水平仍低于正常运动节段。此外,负荷状态与基础状态的上述指标比值S/BPIr和S/BAUCr分别为 1.69±0.59 及 1.72±0.73,这与双嘧达莫注射前后LAD血流储备指标最大流速、平均流速及流速积分比值(分别为 1.71±0.27、1.72±0.31和1.79±0.35)十分接近,表明S/BPIr和S/BAUCr较好地反映了狭窄冠脉支配区域内毛细血管水平的血流储备。
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    表1 心肌造影后基础状态和负荷状态的

    声学密度分析测值(±s) 状态

    PIr

    AUCr

    HTr

    MTTr

    基础状态

    0.49±0.22

    0.59±0.20

    1.31±0.52

    1.17±0.22
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    负荷状态

    0.76±0.21*

    0.92±0.22*

    0.89±0.45*

    1.05±0.15*

    注:与基础状态比较,*P<0.05表2 负荷试验前后心肌造影的声学密度变化(±s) S/BPIr

    S/BAUCr

    S/BHTr

    S/BMTTr
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    1.69±0.59

    1.72±0.73

    0.68±0.27

    0.91±0.10

    讨论 由于HM侧支循环的建立,心外膜下狭窄冠脉的血流量并不等于毛细血管水平的心肌灌注血流量,故HM心肌灌注的改变尚不明了。自DeMaria等首次在动物实验中将MCE应用于心肌灌注的研究以来[4],该技术已成为一种安全可靠的实时评估心肌灌注的新方法。在本研究中,我们利用MCE观察了慢性HM实验犬毛细血管水平心肌灌注的变化,以探讨HM的发生机制。目前研究已经证实,微血管的密度和心肌收缩功能可反映心肌存活性,而MCE的PI值可准确反映感兴趣区内的微血管密度。Ito等选择31例陈旧性心肌梗死伴梗死相关动物通畅患者,经左冠脉主干注入声学造影剂,观察左室前壁PI和下壁PI比值与左室前壁运动的关系,结果显示,梗死区域与正常区域PI比值与局部收缩功能密切相关(r=0.88)[5]。近年来,一些学者应用MCE技术测量CFR,发现当CFR正常时,MCE灰阶值可上升40%~100%,而CFR下降时MCE灰阶上升值减小甚至下降,这些研究还发现MCE的PI值与冠脉内多普勒测值具有良好的相关关系[6]
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    在本研究中,我们应用犬自体血与生理盐水混合振动所产生微气泡,由犬左室直接注入评价心肌灌注,结果在所有实验犬均获得满意的心肌显像效果。AD分析显示:①静息状态下运动异常区域与正常运动区域的PI比值及AUC比值均小于1,而HT比值及MTT比值均大于1,提示HM血流灌注降低,这与核素心肌显像和PET的研究结果是一致的[7]。然而与放射性核素心肌显像一样,本研究测量的是缺血区域与正常区域回声强度及其随时间变化的相对值,故这些测值的减低除了缺血区绝对灌注减少之外,尚可能受到正常区域代偿性灌注增强的影响,但在静息状态下,这一影响较小。②负荷状态下PIr和AUCr均明显高于而HTr及MTTr则明显低于基础状态的相应测值。由于这些变化出现于室壁运动改善时,表明HM灌注的改善与室壁运动的改善是一致的。负荷状态下HM心肌灌注的增加可能一方面来自于狭窄冠脉残存的血流储备,另一方面来自于侧支循环。③S/BPIr和S/BAUCr测值与心外膜下冠脉血流储备指标测值十分一致,说明MCE技术不仅可用于评价心肌灌注,而且可以检测毛细血管水平的血流储备,从而展示了这一技术在心肌冬眠检测中潜在的重要用途。
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    本研究的限制性:动物自体血振动所产生的微气泡具有稳定性差的缺点,故在本研究中测量了同一次心肌造影后缺血区与正常区的相对比值,从而避免了上述缺点对实验结果的影响。

    参 考 文 献

    1,Braunwald E,Wiggers CJ.The stunning myocardium:prolonged post ischemic ventricular dysfunction.Circulation,1982,66:1146-1149.

    2,Rahimtoola SI.The hibernating myocardium.Am Heart J,1989,117:211-221.

    3,Gould KL,Lipscomb K,Hamilton GW,et al.Physiologic basis of assessing critical coronary stenosis.Am J Cardiol,1974,33:87-94.
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    4,DeMaria AN,Bommer WJ,Riggs K,et al.Echocardiographic visualization of myocardial perfusion by left heart and intracoronary injection of echo contrast agent.Circulation,1980,62(Suppl Ⅲ):Ⅲ-143.

    5,Ito H,Iwakura K,Takiuchi S,et al.Myocardial contrast echocardiographic assessment of myocardial viability in myocardial infarction:implications of peak contrast intensity.Circulation,1995,92(Suppl Ⅰ):262-268.

    6,Porter TR,Xie F,Kricsfeld A,et al.Myocardial perfusion abnormalities during low-dose dobutamine after coronary reperfusion can be demonstated with intravenous perfluorocarbon-exposed sonicated dextrose albumin ultrasound contrast.Am Heart J,1996,131:1079-1087.

    7,Marshall M,Tillisch JH,Phelps ME,et al.Identification and differentiation of resting myocardial ischemia and infarction in man with positron computed tomography,18F-labeled fluorodeoxyglucose and N-13 ammonia.Circulation,1983,67:766-778.

    (收稿日期:2000-04-10), 百拇医药