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编号:10270301
声学密度定量技术评价梗死心肌的组织特征
http://www.100md.com 《中华超声影像学杂志》 2000年第7期
     作者:关欣 孙长福 李亚明 任卫东 杨军 唐力 王立建 喻晓娜 富维强 陈昕 冯赫林 刘玉凤

    单位:110001 沈阳,中国医科大学附属第一医院心功能科

    关键词:超声检查;声学密度定量;心肌梗塞

    中华超声影像学杂志000704

    【摘要】 目的 探讨声学密度定量(AD)技术评价梗死心肌组织特征的临床价值。方法 通过检测心肌背向散射积分参数并与放射性核素心肌显像及常规超声心动图进行比较,检测42例各期前间壁心肌梗死患者的心肌及20例对照者的正常心肌背向散射积分标化值(IBS%)、背向散射积分周期变异幅度(CVIB)、背向散射积分周期变异率(CVIB%)、背向散射积分周期变异延迟率(DTCV%),同时测量舒张末期室间隔/左室后壁厚度比值(IVS/PW)、收缩期室壁增厚率(ΔT%)及99m锝-甲氧基异丁基异腈(MIBI)评分指数。结果 梗死心肌IBS%、DTCV%较正常心肌显著增高(P<0.001), 而CVIB及CVIB%显著减低(P<0.001),CVIB及CVIB%与ΔT%及IVS/PW之间呈高度相关(CVIB:r分别为0.75和0.63,P<0.001;CVIB%:r分别为0.76和0.68,P<0.001)。IBS%、CVIB、CVIB%与99m锝-MIBI评分指数之间呈较高的相关性(r分别为0.58,-0.68和-0.70,P<0.01)。结论 声学密度定量技术能够敏感反映梗死心肌的组织学特征,为判定心肌活性或心肌纤维化程度提供新的技术手段。
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    Quantitative ultrasonic evaluation of infarcted myocardium using acoustic densitometry:comparing with radionuclide myocardial imaging

    GUAN Xin,SUN Changfu, LI Yaming,et al.

    (Department of Cardiovascular,the First Affiliated Hospital, China Medical University,Shenyang 110001,China)

    【Abstract】 Objective To quantitatively assess the histological characteristics of infarcted myocardium using acoustic densitometry(AD)and comparing with conventional radionuclide imaging and echocardiography. Methods Four integrated backscatter parameters were measured in 42 patients with recent or old anteroseptal myocardial infarction (group 1) and 20 normal persons (group 2). Calibrated myocardial integrated backscatter (IBS%), magnitude of cyclic variation in integrated backscatter(CVIB), the ratio of CVIB (CVIB%) and calibration of delayed time of CVIB (DTCV%) were detected. Meanwhile the ratio of septal to posterior wall thickness (IVS/PW), percent systolic wall thickening (ΔT%) and 99mTc-MIBI uptaking fraction were measured.Results There were significant differences in IBS%, CVIB, CVIB% and DTCV% between group 1 and group 2, (P<0.001).CVIB and CVIB% had also close correlation with ΔT% and IVS/PW (r=0.75,0.63,0.76,0.68,respectively,P<0.001).99mTc-MIBI uptaking fraction correlated significantly with IBS%,CVIB and CVIB%(r=0.58,-0.68,-0.70, respectively, P<0.01).Conclusions Analysis of integrated backscatter parameters using acoustic densitometry can quatitatively assess the degree of myocardial fibrosis and viabilty.
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    【Key words】 Ultrasonography;Acoustic densitometry;Myocardial infarction

    声学密度定量(acoustic densitometry,AD)技术是基于背向散射的原理,通过对组织射频信号的处理、分析,以一量化曲线定量评价各种组织内在细微结构的变化。本研究通过检测梗死心肌的背向散射积分参数,评价梗死心肌的声学性质变化,并与临床上常规评价心肌活性或心肌纤维化程度的放射性核素心肌显像及常规超声心动图的结果相比较,探讨该项技术的临床应用价值。

    资料与方法

    一、研究对象

    心梗组为42例经临床诊断明确的各期前间壁心肌梗死患者,梗死时间2周~10年,均有典型病史、血清酶学及心电图的特异改变,男34例,女8例,年龄35~75岁(平均 58.9 岁)。10例行冠状动脉造影检查,5例为一支病变,3例为两支病变,2例为三支病变。对照组20例,男14例,女 6例,年龄28~70岁(平均 47.8岁)。观察组和对照组均为窦性心律。其中心梗组8例和对照组11例行放射性核素心肌显像检查。
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    二、研究方法

    1.仪器:美国HP Sonos 5500型相控阵超声显像仪,融和探头频率 2.0~4.0 MHz,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;美国Starcam/SPR SPECT显像仪,以99m锝-甲氧基异丁基异腈(MIBI)标记。

    2.心肌背向散射积分的分析测定:启动AD-IBS程序,调节总增益、采样深度、时间增益补偿、侧向增益补偿以获得满意的图像,在实验过程中各项设置保持不变。连接心电监测电极以确定心脏运动时相。调节感兴趣区(ROI)的大小,使之与所观察心肌区域相一致,检测左室长轴切面、左室乳头肌短轴切面的前间隔及左室后壁心肌的背向散射参数。每个节段采集3~5个心动周期即 2.48 s内的背向散射积分数据。检测指标包括:①心肌的背向散射积分值(IBS):舒张末期心肌IBS值;②背向散射积分心动周期变异幅度(CVIB)及其变异率(CVIB%) ;③背向散射积分的标化值(IBS%):心肌IBS与同一声束扫描线上心包IBS值的比值;④背向散射积分周期变异延迟时间(DTCV):心电图Q波至IBS曲线最低点的时间;⑤DTCV的校正值(DTCV%):DTCV与心电图Q-T间期的比值。
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    3.常规超声心动图检测:测量舒张末期及收缩末期左室内径(LVDd, LVDs)、室壁厚度(Td,Ts)、收缩期室壁增厚率(ΔT%)、射血分数(EF)、二尖瓣口血流频谱E、A峰峰速比值。

    4.放射性核素99m锝-MIBI心肌显像检查:检查切面的节段尽量与超声分段相符,由两位有经验医师采用评分法对前间隔及左室后壁心肌99m锝-MIBI摄取情况进行评分(评分标准:0分,正常;1分,轻度稀疏;2分,中度稀疏;3分,重度稀疏;4分,缺损),得出评分指数。

    三、统计学处理

    各参数用均数±标准差表示。组内数据比较用配对资料t检验,组间数据比较用两组资料均数t检验及相关分析,数据统计采用SPSS 8.0及EXCEL97统计分析软件。

    结果
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    一、梗死心肌IBS参数的变化

    心梗组前间隔IBS%及DTCV%均明显高于对照组(P<0.001),而CVIB及CVIB%则均明显减低(P<0.001);心梗组左室后壁心肌CVIB及CVIB%均低于对照组(P<0.01),而IBS%及DTCV%在两组之间无显著性差异(表1)。

    表1 两组受试心肌IBS参数比较(±s) 组别

    IBS%

    CVIB

    CVIB%

    DTCV%

    对照组
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    前间隔

    55.70±5.08

    6.09±1.75

    21.34±5.33

    0.87±0.11

    右室后壁

    56.99±5.48

    8.11±1.63

    28.30±7.33

    0.91±0.11

    心梗组

    前间隔
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    70.56±11.96*△

    2.08±0.59*△

    7.90±1.99*△

    1.26±0.43*△

    左室后壁

    59.34±10.12

    5.84±1.68+

    19.57±6.01+

    0.93±0.18

    注:*心梗组前间隔与对照组前间隔比较,P<0.001。+心梗组后壁与对照组后壁比较,P<0.01。△心梗组前间隔与后壁比较,P<0.001
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    二、IBS参数与常规超声心动图参数的关系

    所有受试者共124个节段的CVIB及CVIB%均与ΔT%呈高度相关(r分别为0.75和0.76,P<0.001),所有受试者室间隔的CVIB及CVIB%与IVS/PW之间亦呈较高的相关性(r分别为0.63和0.68,P<0.001)(表 2)。

    表2 两组超声心动图检查测量结果比较(±s) 组别

    舒张末期左

    室内径(mm)

    收缩末期左室

    内径(mm)

    左室射血
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    分数

    舒张期室间隔

    厚度(mm)

    收缩末期室

    间隔厚度(mm)

    收缩期室壁

    增厚率(%)

    舒张期左室后

    壁厚度(mm)

    收缩期左室后

    壁厚度(mm)

    收缩期室壁

, 百拇医药     增厚率(%)

    室间隔厚度/左室

    后壁厚度

    E/A

    对照组

    45.54±4.57

    27.79±4.91

    57.73±5.46

    7.82±0.79

    11.02±1.27

    41.08±10.18

    7.77±0.87
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    12.22±1.57

    57.42±14.46

    1.01±0.07

    1.30±0.41

    心梗组

    55.71±7.56#

    40.51±7.33#

    32.18±10.81#

    5.22±1.16# △

    5.94±1.44# △
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    13.78±12.17# △

    8.11±1.21#

    11.49±2.03#

    41.10±17.37#

    0.65±0.14#

    1.21±0.75

    注:△心梗组前间隔与后壁比较,P<0.001。#心梗组与对照组比较,P<0.01

    三、IBS参数与99m锝-MIBI摄取的评分指数之间的关系

    19例受试者中前间壁的IBS%、CVIB及CVIB%与99m锝-MIBI评分指数之间具较高的相关性(r分别为0.58,-0.68和-0.70,P<0.01)。
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    讨论

    急性心肌缺血时,心肌IBS增高,CVIB幅度则减低或消失,失去正常的周期变化,甚至呈反向曲线。本研究结果显示梗死心肌的CVIB幅度及CVIB%均明显低于正常心肌[分别为(2.80±0.59)dB vs (6.09±1.75)dB和(7.90±1.99) vs (21.34±5.33),P<0.001],而IBS%显著高于正常心肌[(70.56±11.96) vs (55.70±5.08),P<0.001],与文献报道结果相似[1,2]。 分析其发生机制可能与以下因素有关:①心肌收缩性质:心肌收缩使散射体密度减小,舒张则散射体密度增大,出现了IBS的周期变化[3]。当局部心肌血液灌注受损时,出现心肌收缩异常 ,从而使CVIB减低或消失。所有受试者的CVIB及CVIB%均与ΔT%呈良好的线性相关,证实了此论点。②与梗死心肌纤维化有关:因其心肌纤维减少或收缩能力下降使CVIB幅度消失或明显减低,而纤维化心肌内胶原蛋白沉积及梗死心肌变薄均可导致心肌IBS%显著增高。此外CVIB亦受心肌纤维方向的影响[2,4,5]
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    DTCV%是评价IBS与左室电机械活动时相一致性的指标。局部心肌缺血时,使兴奋收缩脱耦联,引起心动周期依赖的IBS与心肌去极化间隔延长,产生非同步收缩运动。本组中梗死心肌DTCV%显著延长[(1.26± 0.43) vs (0.87±0.11),P<0.001]。所以DTCV%可作为评价心肌损伤的标志。此外,DTCV%亦受扫描声束与心肌纤维之间角度(各向异性)的影响,导致DTCV%的延长甚至出现时相偏转。检测左室中前间隔及中后壁心肌的IBS参数,因心肌纤维方向与声束垂直,最大可能地避免了各向异性的影响。

    本研究亦比较了心梗组与对照组左室后壁心肌的声学变化,结果显示心梗组左室后壁心肌的CVIB及CVIB%低于对照组[(5.84±1.68)dB vs (8.11±1.63)dB,P<0.01和(19.57±6.01) vs (28.30±7.33),P<0.01];而IBS%及DTCV%则无显著性差异。考虑有以下原因:①本组病例中包含有冠脉二支或三支病变的患者,虽然限定前壁、前间壁心梗患者为心梗组,但仍可存在因冠脉狭窄引起的亚临床型心肌损害或冬眠心肌。②心梗组左室后壁心肌的ΔT%低于对照组。③心肌梗死患者易与高血压或糖尿病同时存在,但尚处于亚临床期。
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    因核医学能够提供有关节段性心肌血流灌注、代谢和细胞膜完整的可靠信息,所以传统上常以201铊或99m锝标记的心肌显像及正电子发射的体层摄影术(PET)作为评价心肌活性或心肌纤维化的金标准,而超声心动图可以实时显示心肌病变在基础状态下的心肌厚度以及药物干预下心肌厚度的变化,从而达到评价心肌活性或心肌纤维化的目的[6]。利用舒张末期心肌厚度的变化只能定性或半定量评价心肌活性,且舒张末期心肌厚度还受血压、年龄等多种因素的影响。负荷超声心动图对心肌梗死患者仍具有一定的危险性。笔者将梗死心肌的IBS参数与99m锝-MIBI评分指数进行比较,结果显示IBS%、CVIB、CVIB%与99m锝-MIBI评分指数呈较高的相关性。为了消除血压和年龄等因素的影响,我们比较IBS参数与IVS/PW的关系,结果显示CVIB、CVIB%与IVS/PW均呈良好的线性关系(r分别为0.63和0.68,P均<0.001)。以上证明了IBS参数可作为评价心肌活性的指标。
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    总之,声学密度定量技术能够敏感反映梗死心肌的组织特征,为无创性评价心肌活性及心肌纤维化提供新的技术手段。

    参 考 文 献

    1,Wickline SA, Thomas LJ Ⅲ, Miller JG,et al. Sensitive detection of the effects reperfusion on myocardium by ultrasonic tissue characterization with integrated backscatter. Circulation,1986,74:389-400.

    2,Takiuchi S,Ito H,Iwakura K, et al. Ultrasonic tissue characterization predicts myocardial viability in early stage of reperfused acute myocardial infarction. Circulation,1998,97:356-362.
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    3,Obrien PD,Obrien JR WD,Rhyne TL, et al. Relation of ultrasonic backscatter and acoustic propagation properties to myofibrillar length and myocardial thickness. Circulation, 1995,91:171-175.

    4,Naito J, Masuyama T, Mano T, et al. Influence of preload, afterload and contractility on myocardial ultrasonic tissue characterization with integrated backscatter. Ultrasound in Med & Biol,1996,22:305-312.

    5,Rijsterborgh H, Mastik F, Sassen LM, et al. The relative contributions of myocardial wall thickness and ischemia to ultrasonic myocardial integrated backscatter during experimental ischemia. Ultrasound in Med & Biol, 1991,17:41-48.

    6,Pierard LA, Lancellotti P, Benoit T. Myocardical viability:Stress echocardiography vs nuclear medicine. Eur Heart J, 1997, 18(Suppl D):D117-123.

    (收稿日期:2000-01-03), 百拇医药