能量型多普勒组织成像技术定量分析心肌梗死面积的实验研究
作者：冀瑞平 王新房 刘望彭 李治安 刘莉
单位：冀瑞平 刘望彭(山西医科大学第一医院超声科 030001,太原)；王新房 李治安 刘莉(同济医科大学附属协和医院超声科)
关键词：多普勒组织成像；心肌梗死
中华超声影像学杂志001012
【摘要】 目的 研究多普勒组织成像(DTI)技术能量 型(energy mode)在定量分析心肌梗死面积方面的应用价值。方法 建立犬急性心肌梗死模型，采用Acuson Sequoia C 256彩色多普勒 组织成像能量型显示方式，经主动脉根部注入5%人血白蛋白声振造影剂，观察冠脉前降支结 扎前后心肌显影情况，并与病理组织切片对比。结果 能量型显示造影剂缺损面积与组织切片心肌梗死面积有高度相关( r=0.78,P<0.01),但测值差异有显著性意义；两种方法所测心室短轴总面 积及坏死面积与总面积之比差异无显著性意义，但呈高度相关性(分别为r=0.87, P<0.002 和r=0.79,P<0.01)。结论 DTI技术能量型可定量反映心肌梗死面积。
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Experimental studies on quantitative assessment of myocardial infarction area by energy mode of Doppler tissue imaging
JI Ruiping, WANG Xinfang, LIU Wangpeng,et al
(Department of Ultrasound,the First Hospital of Shanxi Medical University,Taiyuan 030001,China)
【Abstract】 Objective To evaluate the value of energy mode of Doppler tissue imaging(DTI) on quantitative assessment of myocardial infarction area. Methods Five canine models with acute myocardial infarction we re studied by Acuson Sequoia C 256 color Doppler system with energy mode. Afte r intra-aortic injection of 5% human serum albumin microspheres, the myocardial contrast images were obtained before and after occlusion of the left anterior d escending coronary artery.The comparison between the energy mode imaging and T TC stain of tissue sections was performed. Results The ischemic areas measured by energy mode were differ ent from that of histochemic staining significantly (P<0.05) and were well correlated(r=0.79,P<0.01). Conclusion Energy mode of DTI would be a reliable technique for quantitative measurement of myocardial infarction area.
, 百拇医药
【Key words】 Doppler tissue imaging;Myocardial infarction
能量型(energy mode) 是多普勒组织成像(DTI)技术显示方式之一 ，主要通过观察造影剂在心肌的显影情况来评价心肌灌注，本研究应用该技术定量分析犬急 性心肌梗死面积，并与病理测量结果对照，以探讨其应用价值。
材 料 与 方 法
一、建立心肌梗死模型
犬6条，体重(11.83±2.77)kg (9.0～16.5 kg), 静脉麻醉，人工呼吸， 左侧第4肋间开胸，游离左冠脉前降支，在第一对角支发出后 0.5 cm处置细丝线，以备 结扎，左侧股动脉插入7 F猪尾管至主动脉根部，以备注入造影剂。同步监测血压、心电图 。
二、仪器与方法
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仪器采用Acuson Sequoia C 256彩色多普勒超声影像系统。于冠脉结扎前及结扎后3 h，主 动脉根部 注入自制声振5%白蛋白溶液1～2 ml后，分别于胸骨旁左室短轴腱索水平、乳头肌水平进行 观察。整个实验过程均予录像，供嗣后分析。
能量型DTI测量：利用仪器内设的轨迹法分别测量左室短轴腱索水平、乳头肌水平心肌总面 积( TA1)及结扎冠脉后造影剂缺损面积(A1)，并计算A1/TA1。DTI能量型可用不同彩 色显示，本实验采用紫色，能量越高，颜色越亮白。
病理标本测量：将经氯化三苯四氮唑(TTC)染色后的病理切片摄像输入计算机，采用HIPAS 1 000高清晰度彩色图文报告管理 系统进行分析，测量与超声切面相对应的腱索水平、乳头肌水平心肌的总面积(TA2)及T TC染色显示坏死的面积(A2)，并计算A2/TA2。
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三、统计分析
将DTI能量型所测值与病理标本测值进行比较分析,以均数±标准差表示，采用t检验及 相关回归分析，P<0.05为差异有显著性意义。
结 果
一、能量型DTI测量结果
冠脉结扎前，注入造影剂后短轴切面可见心肌呈均匀一致的紫白色显影(图1)，结扎左前 降支后，前壁运动减弱或消失，心肌造影可见前壁造影剂缺损，与正常心肌有明显的界限( 图2)。取资料完整的5条犬进行分析，腱索水平、乳头肌水平短轴切面、心肌总面积及造影 剂缺损面积测量结果见表1。超声切面上显示心肌造影缺损面积A1为(3.91±1.25 )cm2,占相应心肌总面积的(32.73±10.72)%。
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图1 冠状动脉结扎前，DTI能量型示心肌均匀一致显影
图2 冠状动脉结扎后，DTI能量型示缺血心肌造影剂缺损
二、病理标本结果
病理切片上,腱索水平及乳头肌水平心肌未染色区域面积即坏死面积均值为(2.79 ±0.94)cm2,占相应心肌切面面积的(26.78±11.02)%。 测值见表1。
三、能量型DTI与病理标本测量结果比较
t检验结果表明，能量型DTI所示缺损面积[(3.91±1.25)cm2]与病理切 片证实的坏死面积[(2.79±0.94)cm2]差异有显著性意义(P<0.05 )。两种方法所测心肌总面积及缺损、坏死面积与心肌总面积之比差异均无显著性意义( P>0.05)。将两种方法测值进行相关分析，发现能量型DTI所示造影剂缺损面积与病 理切片显示坏死面积相关良好(Y=0.59X+0.48，r=0.78,P< 0.01 ), 所测定心肌总面积与病理切片总面积相关良好(r=0.87,P<0.002)。两 种方法所测A1/TA1与A2/TA2亦有良好相关性。
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表1 能量型测定面积与病理切片比较 序号
能量型
病理
A1(cm2)
TA1(cm2)
A1/TA1(%)
A2(cm2)
TA2(cm2)
A2/TA2(%)
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1
3.60
17.35
20.75
1.76
16.47
10.69
2
3.20
12.05
26.56
2.83
12.81
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22.09
3
4.13
12.81
32.24
3.27
11.33
28.86
4
3.06
9.85
31.07
2.83
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8.22
34.42
5
5.13
14.88
34.48
4.06
11.46
35.43
6
6.88
12.32
55.84
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4.41
9.85
44.77
7
4.01
9.44
42.48
2.13
8.57
24.85
8
3.05
8.21
, 百拇医药
37.15
2.16
6.12
35.29
9
3.06
15.23
20.09
2.90
14.7
19.62
10
2.93
, 百拇医药
10.98
26.68
1.52
12.88
11.80
±s
3.91±1.25
12.31±2.86
32.73±10.71
2.79±0.94
11.25±3.15
26.78±11.02
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讨 论 能量型是DTI技术的一种显示方式[1], 它将高速运动的血流信号滤掉，只保留低速 心肌运动的信号，以室壁运动的多普勒振幅的平方值表示能量，将能量-频率曲线下面积进 行彩色编码，形成一幅彩色心肌运动图像，通过不同彩色及亮度改变反映心肌运动的不同状 态。成像参数不是速度信号而是反射体的多普勒能量信号，体现的是散射能量和反射物浓度 [2]，其测量结果不受超声束和室壁运动方向之间夹角的影响，由于信噪比增加 ，使超声噪声干扰减低，穿透力和敏感性增加，图像清晰，造影剂显影效果增强。
近年随着超声诊断技术及左心造影剂研制的日益成熟，心肌造影超声心动图应用日渐广泛， Tuchnitz等[3]对11头猪进行观察，旨在探索DTI能量型经胸探测是否能够显示心肌 的灌注异常，并与灰阶成像对比，发现与糖类造影剂相结合，能量型可以经胸评价局部心肌 灌注，方法优于灰阶成像。
能量型能够敏感监测心肌中的造影剂，因为造影剂进入心肌后可提高心肌中微小血管腔内的 散射回声。实验中经主动脉根部注入造影剂后，心肌呈均匀一致强回声，色泽白亮，反映心 肌运动能量较高，在结扎左冠脉前降支后，可清晰显示出缺血心肌的范围，表现为缺血区域 未见造影剂的强回声。Sutherland等[1]曾将能量型与DTI速度型对比，经静脉注射 SHU508A造影剂后用能量型观察室壁心肌显像结果，16次注射中，有6次心肌出现显像，而速 度型在14次注射中未能使左室心肌灌注显像，说明DTI能量型较速度型对超声造影心 肌灌注显像更敏感。他们在用SHU508A做心肌显像时发现DTI能量型的最低显影剂量为1 ml(2 00 mg/ml),而速度型在注射剂量小于2 ml(300 mg/ml)时不能得到满意的心肌显像,说明DTI 能量型可敏感反映心肌灌注情况。
, 百拇医药
本实验中，能量型所示造影剂缺损区面积大于病理组织切片能证实的梗死面积，但二者相关 性良好，说明能量型显示的心肌灌注缺损虽然大于心肌梗死面积，但仍可定量反映。这一结 果也证实能量型判断心肌梗死面积的可靠性。两种方法测量有差异的原因可能与坏死心肌周 围存在炎性反应或周边有顿抑心肌有关，坏死区域周边的心肌虽然收缩能力减弱或消失，但 仍具有存活性。本实验说明DTI能量型与新型静脉注射造影剂相结合，可显示心肌的局部灌 注、灌注缺损及再灌注情况。临床上可用于急性胸痛、心肌梗死的诊断或血 管成形术后再灌注的评价。
为使DTI能量型广泛应用于临床，需进一步改进超声测量技术，使能量型的定量指标即光密 度值的测量简便易行。新的经静脉造影剂的研制将有助于DTI能量型技术的推广应用。
参考文献
1，Sutherland GR, Steward MJ, Groundstroem KWE, et al. Color Doppler myocardial imaging:a new technique for the assessment of myocardial fun ction.J Am Soc Echocardiogr,1994,7:441-458.
, 百拇医药
2，Sutherland GR, Von Bibra H, Tuchnitz A, et al. Transthoracic detection o f regional myocardial perfusion abnormalities using a pervenous contrast agenta comparative study of Doppler energy and grey scale imaging. Br Heart J,1995 ,73 (Suppl 3):57.
3，Tuchnitz A, Bibra Von H, Sutherland GR， et al. Doppler energy: a new ac quisition technique for the transthoracic detection of myocardial perfusion d efects with the use of a venous contrast agent. J Am Soc Echocardiogr,1997,1 0:881-890.
(收稿日期:2000-02-01)
, 百拇医药
单位：冀瑞平 刘望彭(山西医科大学第一医院超声科 030001,太原)；王新房 李治安 刘莉(同济医科大学附属协和医院超声科)
关键词：多普勒组织成像；心肌梗死
中华超声影像学杂志001012
【摘要】 目的 研究多普勒组织成像(DTI)技术能量 型(energy mode)在定量分析心肌梗死面积方面的应用价值。方法 建立犬急性心肌梗死模型，采用Acuson Sequoia C 256彩色多普勒 组织成像能量型显示方式，经主动脉根部注入5%人血白蛋白声振造影剂，观察冠脉前降支结 扎前后心肌显影情况，并与病理组织切片对比。结果 能量型显示造影剂缺损面积与组织切片心肌梗死面积有高度相关( r=0.78,P<0.01),但测值差异有显著性意义；两种方法所测心室短轴总面 积及坏死面积与总面积之比差异无显著性意义，但呈高度相关性(分别为r=0.87, P<0.002 和r=0.79,P<0.01)。结论 DTI技术能量型可定量反映心肌梗死面积。
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Experimental studies on quantitative assessment of myocardial infarction area by energy mode of Doppler tissue imaging
JI Ruiping, WANG Xinfang, LIU Wangpeng,et al
(Department of Ultrasound,the First Hospital of Shanxi Medical University,Taiyuan 030001,China)
【Abstract】 Objective To evaluate the value of energy mode of Doppler tissue imaging(DTI) on quantitative assessment of myocardial infarction area. Methods Five canine models with acute myocardial infarction we re studied by Acuson Sequoia C 256 color Doppler system with energy mode. Afte r intra-aortic injection of 5% human serum albumin microspheres, the myocardial contrast images were obtained before and after occlusion of the left anterior d escending coronary artery.The comparison between the energy mode imaging and T TC stain of tissue sections was performed. Results The ischemic areas measured by energy mode were differ ent from that of histochemic staining significantly (P<0.05) and were well correlated(r=0.79,P<0.01). Conclusion Energy mode of DTI would be a reliable technique for quantitative measurement of myocardial infarction area.
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【Key words】 Doppler tissue imaging;Myocardial infarction
能量型(energy mode) 是多普勒组织成像(DTI)技术显示方式之一 ，主要通过观察造影剂在心肌的显影情况来评价心肌灌注，本研究应用该技术定量分析犬急 性心肌梗死面积，并与病理测量结果对照，以探讨其应用价值。
材 料 与 方 法
一、建立心肌梗死模型
犬6条，体重(11.83±2.77)kg (9.0～16.5 kg), 静脉麻醉，人工呼吸， 左侧第4肋间开胸，游离左冠脉前降支，在第一对角支发出后 0.5 cm处置细丝线，以备 结扎，左侧股动脉插入7 F猪尾管至主动脉根部，以备注入造影剂。同步监测血压、心电图 。
二、仪器与方法
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仪器采用Acuson Sequoia C 256彩色多普勒超声影像系统。于冠脉结扎前及结扎后3 h，主 动脉根部 注入自制声振5%白蛋白溶液1～2 ml后，分别于胸骨旁左室短轴腱索水平、乳头肌水平进行 观察。整个实验过程均予录像，供嗣后分析。
能量型DTI测量：利用仪器内设的轨迹法分别测量左室短轴腱索水平、乳头肌水平心肌总面 积( TA1)及结扎冠脉后造影剂缺损面积(A1)，并计算A1/TA1。DTI能量型可用不同彩 色显示，本实验采用紫色，能量越高，颜色越亮白。
病理标本测量：将经氯化三苯四氮唑(TTC)染色后的病理切片摄像输入计算机，采用HIPAS 1 000高清晰度彩色图文报告管理 系统进行分析，测量与超声切面相对应的腱索水平、乳头肌水平心肌的总面积(TA2)及T TC染色显示坏死的面积(A2)，并计算A2/TA2。
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三、统计分析
将DTI能量型所测值与病理标本测值进行比较分析,以均数±标准差表示，采用t检验及 相关回归分析，P<0.05为差异有显著性意义。
结 果
一、能量型DTI测量结果
冠脉结扎前，注入造影剂后短轴切面可见心肌呈均匀一致的紫白色显影(图1)，结扎左前 降支后，前壁运动减弱或消失，心肌造影可见前壁造影剂缺损，与正常心肌有明显的界限( 图2)。取资料完整的5条犬进行分析，腱索水平、乳头肌水平短轴切面、心肌总面积及造影 剂缺损面积测量结果见表1。超声切面上显示心肌造影缺损面积A1为(3.91±1.25 )cm2,占相应心肌总面积的(32.73±10.72)%。
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图1 冠状动脉结扎前，DTI能量型示心肌均匀一致显影
图2 冠状动脉结扎后，DTI能量型示缺血心肌造影剂缺损
二、病理标本结果
病理切片上,腱索水平及乳头肌水平心肌未染色区域面积即坏死面积均值为(2.79 ±0.94)cm2,占相应心肌切面面积的(26.78±11.02)%。 测值见表1。
三、能量型DTI与病理标本测量结果比较
t检验结果表明，能量型DTI所示缺损面积[(3.91±1.25)cm2]与病理切 片证实的坏死面积[(2.79±0.94)cm2]差异有显著性意义(P<0.05 )。两种方法所测心肌总面积及缺损、坏死面积与心肌总面积之比差异均无显著性意义( P>0.05)。将两种方法测值进行相关分析，发现能量型DTI所示造影剂缺损面积与病 理切片显示坏死面积相关良好(Y=0.59X+0.48，r=0.78,P< 0.01 ), 所测定心肌总面积与病理切片总面积相关良好(r=0.87,P<0.002)。两 种方法所测A1/TA1与A2/TA2亦有良好相关性。
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表1 能量型测定面积与病理切片比较 序号
能量型
病理
A1(cm2)
TA1(cm2)
A1/TA1(%)
A2(cm2)
TA2(cm2)
A2/TA2(%)
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1
3.60
17.35
20.75
1.76
16.47
10.69
2
3.20
12.05
26.56
2.83
12.81
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22.09
3
4.13
12.81
32.24
3.27
11.33
28.86
4
3.06
9.85
31.07
2.83
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8.22
34.42
5
5.13
14.88
34.48
4.06
11.46
35.43
6
6.88
12.32
55.84
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4.41
9.85
44.77
7
4.01
9.44
42.48
2.13
8.57
24.85
8
3.05
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37.15
2.16
6.12
35.29
9
3.06
15.23
20.09
2.90
14.7
19.62
10
2.93
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10.98
26.68
1.52
12.88
11.80
±s3.91±1.25
12.31±2.86
32.73±10.71
2.79±0.94
11.25±3.15
26.78±11.02
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讨 论 能量型是DTI技术的一种显示方式[1], 它将高速运动的血流信号滤掉，只保留低速 心肌运动的信号，以室壁运动的多普勒振幅的平方值表示能量，将能量-频率曲线下面积进 行彩色编码，形成一幅彩色心肌运动图像，通过不同彩色及亮度改变反映心肌运动的不同状 态。成像参数不是速度信号而是反射体的多普勒能量信号，体现的是散射能量和反射物浓度 [2]，其测量结果不受超声束和室壁运动方向之间夹角的影响，由于信噪比增加 ，使超声噪声干扰减低，穿透力和敏感性增加，图像清晰，造影剂显影效果增强。
近年随着超声诊断技术及左心造影剂研制的日益成熟，心肌造影超声心动图应用日渐广泛， Tuchnitz等[3]对11头猪进行观察，旨在探索DTI能量型经胸探测是否能够显示心肌 的灌注异常，并与灰阶成像对比，发现与糖类造影剂相结合，能量型可以经胸评价局部心肌 灌注，方法优于灰阶成像。
能量型能够敏感监测心肌中的造影剂，因为造影剂进入心肌后可提高心肌中微小血管腔内的 散射回声。实验中经主动脉根部注入造影剂后，心肌呈均匀一致强回声，色泽白亮，反映心 肌运动能量较高，在结扎左冠脉前降支后，可清晰显示出缺血心肌的范围，表现为缺血区域 未见造影剂的强回声。Sutherland等[1]曾将能量型与DTI速度型对比，经静脉注射 SHU508A造影剂后用能量型观察室壁心肌显像结果，16次注射中，有6次心肌出现显像，而速 度型在14次注射中未能使左室心肌灌注显像，说明DTI能量型较速度型对超声造影心 肌灌注显像更敏感。他们在用SHU508A做心肌显像时发现DTI能量型的最低显影剂量为1 ml(2 00 mg/ml),而速度型在注射剂量小于2 ml(300 mg/ml)时不能得到满意的心肌显像,说明DTI 能量型可敏感反映心肌灌注情况。
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本实验中，能量型所示造影剂缺损区面积大于病理组织切片能证实的梗死面积，但二者相关 性良好，说明能量型显示的心肌灌注缺损虽然大于心肌梗死面积，但仍可定量反映。这一结 果也证实能量型判断心肌梗死面积的可靠性。两种方法测量有差异的原因可能与坏死心肌周 围存在炎性反应或周边有顿抑心肌有关，坏死区域周边的心肌虽然收缩能力减弱或消失，但 仍具有存活性。本实验说明DTI能量型与新型静脉注射造影剂相结合，可显示心肌的局部灌 注、灌注缺损及再灌注情况。临床上可用于急性胸痛、心肌梗死的诊断或血 管成形术后再灌注的评价。
为使DTI能量型广泛应用于临床，需进一步改进超声测量技术，使能量型的定量指标即光密 度值的测量简便易行。新的经静脉造影剂的研制将有助于DTI能量型技术的推广应用。
参考文献
1，Sutherland GR, Steward MJ, Groundstroem KWE, et al. Color Doppler myocardial imaging:a new technique for the assessment of myocardial fun ction.J Am Soc Echocardiogr,1994,7:441-458.
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3，Tuchnitz A, Bibra Von H, Sutherland GR， et al. Doppler energy: a new ac quisition technique for the transthoracic detection of myocardial perfusion d efects with the use of a venous contrast agent. J Am Soc Echocardiogr,1997,1 0:881-890.
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