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编号:10272397
缺血预适应:心肌声学造影的评价及心肌灌注动态变化特征
http://www.100md.com 《中国超声医学杂志》 1999年第5期
     作者:谢志泉 刘伊丽 查道刚 郑燕列 陈炜生 黄晓波 陈小林 陈树元 吴平生 张远慧

    单位:谢志泉 刘伊丽 查道刚 黄晓波 陈小林 吴平生 张远慧(510515 广州市第一军医大学附属南方医院心内科);陈树元(药学基地);陈炜生(胸外科);郑燕列(广州市解放军157医院心内科)

    关键词:缺血预适应;心肌声学造影;心肌灌注

    中国超声医学杂志990502 摘 要 目的:本文旨在评价新方法心肌声学造影(MCE)在缺血预适应(IP)研究中的价值及IP过程中心肌显影动态变化的特征。方法:采用前降支动脉套扎建立IP开胸犬模型,在1小时的长缺血前预缺血和再灌注各5分钟,反复4次,并于再灌注2小时进行经静脉MCE,继而取出心脏用Evan氏蓝和TTC染色,分析两者所代表的坏死面积占缺血危险区面积的百分比(AN%)关系。同时,分别于基础、缺血前、缺血1小时、再灌注0.5小时和2小时行MCE,测量结扎区MCE缺损面积进行前后比较,并与缺血再灌注(IR)对照组比较。结果:(1)MCE与组织染色法所测的AN%相一致;(2)在IP刺激期,可见最小和最大MCE缺损,其最小所占的百分比(ADmin%)随IP刺激而下降;在再灌注期,IP组ADmin%无变化,而IR组明显升高。结论:MCE可作为研究IP的有效方法,为IP的在体研究并过渡临床提供了新的方法;IP可使刺激期心肌无复流范围相对缩小而再灌注期无复流无扩大。
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    Ischemic Preconditioning:The Evaluation of Intermittent Harmonic Myocardial

    Contrast Echocardiography and the Dynamic Characteristics of Myocardial Perfusion

    Xie Zhiquan,Liu Yili,Zha Daogang,et al

    Department of Cardiology,Nangfang Hospital,First Military Medical University,Guanzhou 510515

    ABSTRACT Objective:To investigate ischemic preconditioning(IP).Methods:Anesthetized open-chest dogs were classified into two groups:Ischemia-reperfusion group(IR)subjected to 1 hour left descending coronary artery occlusion 2 hours reperfusion followed by ischemic preconditioning group(IP)was given 5min ischemia and 5min reperfusion for 4 times before 1 hour of occlusion and 2 hours reperfusion.Intermittent harmonic MCE using intravenous injection of contrast agent C3F8 was assessed at 2 hours after reperfusion to identify myocardial area at risk and infarct size versus gross pathologic specimens stained with Evans blue and triphenyltetrazolium chloride(TTC).And myocardial perfusion by MCE was also assessed at different time intervals base,4 times of 5min ischemia in stimulating stage,1h after occlusion,immediate reperfusion,0.5h and 2h after reperfuaion in IP group versus IR group.Results:(1)Percents of necrotic area by intermittent harmonic MCE had an excellent correlation with that by pathologic stain.(2)In IP stimulating stage,the percents of the area of MCE deficiency in minimum[AD min%=(ADmin/ADmax)×100%]was decreased followed by IP stimulus;in reperfusion stage,AD min% had no change in IP group while increased in IR group.Conclusion:(1)Intermittent harmonic MCE using intravenous C3F8 can accurately defined myocardial area at risk and infarct size which may provide a new method in vivo for animal experiment and clinical IP investigation.(2)IP may make a relative attenuation of myocardial no-perfusion during stimulating stage while no enhance during reperfusion stage.
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    KEY WORDS Ischemic preconditioning Myocardial contrast echocardiography Myocardial perfusion

    有研究〔1,2〕证实用含氟造影剂经静脉心肌声学造影(myocardial contrast echocardiography,MCE)能准确辩认心肌梗死大小和危险区面积。我们认为这一新技术能够用于缺血预适应(ischemic preconditioning,IP)的研究,为此,本文拟就用我院研制的第二代造影剂全氟显经静脉注射,采用间歇二次谐波MCE来评估对IP研究的准确性,同时观察IP过程的MCE表现特征。

    资料与方法

    动物模型的制备 杂种犬15条,雄性10条,雌性5条(第一军医大学动物研究所提供),体重12~20.5(平均16.7±3.9)kg,予戊巴比妥钠(30mg/kg)静脉麻醉,行气管插管电动呼吸(Model sc-3 型,上海医疗设备厂),依血气调整通气量于生理水平,经股动静脉插管压力监测并予心电监护(Sirecust 961,Siemens)。按无菌技术从胸骨旁开胸,吊心包床暴露心脏,于第一对角支起点下钝性游离前降支动脉,过线以备套扎。操作完毕后静观30min,视各监测指标稳定则开始实验:缺血再灌注(ischemia-reperfusion,IR)组(8条)缺血1小时(套扎前降支动脉并行心肌声学造影显示声影缺损,证明血液完全阻断)后再灌注2小时,IP组(7条)在缺血1小时前给予血流阻断5分钟,灌注5分钟,如此反复4次,然后套扎1小时,松开再灌注2小时。
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    MCE 水囊置于心脏表面,用S4可选频探头(Hewlett-Packard Sonos 5500)取左室乳头肌中段水平短轴切面,并以自制可调的支架固定探头,每于基础、4次IP刺激后5分钟、缺血前、缺血1小时、再灌注0.5和2小时各时间点,经股静脉按0.005~0.01ml/kg体重的剂量弹丸式推注第二代新型造影剂全氟显(C3F8,南方医院药学基地提供)进行MCE(微泡浓度为1.7×1.9/ml,平均直径2.9±1.2μm,98%微泡直径<7μm)。探头发射频率为2.1MHz,接收频率为4.2MHz,利用心电图R波触发,使成像落在舒张末期,每间隔3个心动周期显像一次。每条犬增益和后处理等参数调至使图像最佳后保持不变,实验图像录存于1/2VHS录相带及1.2G可读写的5寸光盘中。

    利用超声系统中的软件测量短轴切面心肌总面积和前降支动脉结扎后MCE显像缺损的面积。缺血危险区由无再灌注部分和低灌注部分组成,低灌注区MCE消退显著增快,因而可在正常灌注的心肌显影消退前缺血区先后出现最小缺损面积(area of deficiency in minimum,ADmin)和最大缺损面积(area of deficiency in maximum,ADmax),在IP刺激期代表无灌注与缺血危险范围,而在再灌注期则代表坏死面积和缺血危险区大小。我们以无灌注占缺血危险范围的百分比即Admin%=(ADmin/ADmax)×100%为指标进行分析,并取再灌注2小时为观察点,观察同病理染色的关系。
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    心肌梗塞范围的测定 实验结束以高浓度氯化钾处死,立即取出心脏,原处结扎前降支动脉,自主动脉注入0.5%Evan氏蓝对正常心肌染色,之后沿长轴横切成7~8片,厚约6~10mm,浸于1%TTC磷酸盐缓冲液中染色(pH7.4,37℃水浴)15分钟,取出拍照。梗死区(area of necrosis,AN)呈灰白色,缺血区(area of ischemia,AI)呈砖红色,正常心肌呈蓝色。用Quantimet 500+图像分析系统测量各面积参数,并计算梗死占缺血危险区面积的百分比(AN%)=[AN/(AN+AI)]×100%。

    数据处理 结果以均数±标准差表示,数据采用SPSS 6.0软件包进行相关回归分析及配对t检验,统计学差异取P<0.05。

    结 果

    1.无灌注区与低灌注区 IR组有两条犬发生室颤,IP组有一条发生室颤,均被剔除实验。两组各有6条犬成功完成试验,MCE全部显影可靠。前降支动脉套扎中或套扎1小时并再灌注2小时后,MCE所显示的正常灌注区、无灌注区和低灌注区三者易于区分。正常灌注心肌显影持续时间36±23秒,无灌注区为声学造影过程中心肌始终未显影的部分。缺血区心肌显影稀疏且持续时间明显缩短,为11±7秒(P<0.01),显影高峰后消退加快表现尤为突出,故在正常灌注区显影消退之前缺血区先后可明确测到ADmin和ADmax(图1)。
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    再灌注2小时后,声学造影呈示最小和最大心肌显影缺损面积。

    与对照组(图4)相比,其最小缺损面积明显减小

    图1 缺血预适应

    2.MCE与病理染色测定心肌坏死范围的关系 MCE测得ADmin%与病理染色的AN%不管总体或分组分析,两者均显示密切相关(总体:r=0.9713,P=0.000;IR组:r=0.9247,P=0.008;IP组:r=0.9319,P=0.006。图2-A系图1同一条犬IP后用Evan氏蓝和TTC双重染色的病理照片,可见AN(灰白色部分)和AN+AI(砖红色部分)与图1ADmin和ADmax相似。

    灰白色为坏死心肌,砖红色为缺血心肌,蓝色为正常心肌。A系一例缺血预适应病理,可见心肌梗死范围显著缩小;B系一例缺血再灌注对照组病理,可见心肌梗死范围较大。
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    图2 Evan氏蓝和TTC双重染色

    3.IP的效应 MCE和TTC染色两种方法测定的结果均表明,IP使心肌坏死面积明显缩小(表1及图3)。图1示IP后MCE所见Admin%较对照组(图4)明显缩小,图2-A示IP后病理染色所见心肌AN%比IR对照组(图2-B)明显缩小。

    图3 声学造影与病理染色测定的预适应与缺血再灌注

    两组及其总体心肌坏死百分比的比较

    再灌注2小时后,心肌声学造影呈示最小和最大缺损面积,与缺血预适应组(图1)相比,可见最小缺损面积较大
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    图4 缺血再灌注

    表1 声学造影和组织染色法观察缺血预适应对心肌坏死范围的影响(±s) 组 别

    心肌声学造影法(%)

    组织染色法(%)

    缺血再灌注组(n=6)

    缺血预适应组(n=6)

    总体(n=12)

    36.48±10.33*

    6.58±6.48

    21.53±17.65
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    35.89±5.70*

    7.13±6.21

    25.51±16.06

    注:*两组比较,P<0.01;两种方法比较,P>0.05

    4.IP动态变化特征 MCE显示在IP刺激期,ADmin%随IP刺激而下降,由第一次缺血的32.6%±5.7%降至第4次缺血的21.8%±5.2%(P<0.05);在再灌注2小时,与再灌注即刻相比,IP组ADmin%无明显变化,分别为7.3%±6.1%和6.6%±6.5%(P>0.05),而IR组ADmin%却增高,为17.3%±7.2%和36.5%±10.3%(P<0.05)。

    讨 论

    既往研究〔3〕表明,主动脉根部注射空气微泡能够准确确定心肌梗死大小和缺血危险区。近年,弥散缓慢的含氟气体蛋白微泡的应用及二次谐波超声成像技术的进步,使得经静脉心肌声学显影成为可行〔1,2〕。Porter和谢峰〔4〕等引入心电门控瞬间反射成像方法,再次明显提高了心肌声学显影强度。目前,动物实验已获取可靠的心肌声学显影,而且研究〔1,5〕证实,MCE是观察心肌梗死与缺血危险区的准确方法。我们应用自制的第二代含氟造影剂全氟显,采用间歇二次谐波成像技术,在动物实验中经静脉注射达100%的心肌显影率。在冠状动脉套扎阻断血流的MCE观察中发现,相关部位的心肌存在着心肌显影缺损的无灌注区和显影较稀疏而消退提前的低灌注区。在较长时间缺血后再灌注,常常无灌注区与低灌注区并存,后者比正常心肌声影明显提前消退,因此MCE中能观察到心肌显影最小缺损面积和最大缺损面积。经一定时间缺血再灌注后,MCE显影高峰时所见的缺损,此时缺损面积最小,即ADmin,代表该部位心肌微循环无血流灌注,意味心肌组织坏死。而低灌注区声影提前消退,使MCE缺损面积渐变至最大,即ADmax,代表了包括坏死心肌在内的血流灌注不良的那部分心肌,它决定着心肌梗塞范围的扩大或者缺血心肌的存活。因此把它们当做坏死与坏死危险区大小的指标是合理的。
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    我们发现,用含氟蛋白微泡,采用二次谐波和瞬间成像技术,其MCE所测的ADmin%无论在总体或在IR、IP分组中均与相应的Evan蓝加TTC染色所见坏死与缺血危险区面积一致,这进一步证实了MCE应用于确定心肌坏死和缺血范围既可行又可靠。ADmin、ADmax、ADmin%是有意义的判断指标。

    迄今为止病理染色仍是IP研究的唯一标准,这大大限制了对IP过程动态变化的认识,也是目前对人类是否存在IP缺少直接证据的关键〔6〕。我们运用MCE动态观察发现:在IP刺激期,反复短暂的缺血与灌注,促使ADmin%变小;而在缺血再灌注2小时的实验终点,同再灌注即刻相比,IP组的ADmin%无明显变化,然而IR组其值却增大。本结果表明,IP产生的心肌内在性保护作用的机理,就心肌灌注角度而言,首先在于刺激期,短暂的缺血与灌注使得无灌注区的范围缩小,提示保护机制在该期已经启动产生;其次在再灌注期,IR组可能由于缺血再灌注损伤使无血流灌注区域扩大,但IP组心肌无灌注范围却无改变,提示抑制缺血再灌注损伤可能也是IP的重要保护机制,这一结果将为IP机理的进一步研究提供线索。
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    本研究认为,MCE提供了无创、在体、可重复地准确测定心肌坏死和缺血危险范围的新方法,它不仅可用于临床定位定量诊断心肌梗死和心肌缺血危险范围,而且对心肌梗塞演变和转归的动态观察、预后判断与疗效评价等均具有重要的价值。此外,MCE将为临床直接观察人类IP现象提供一种手段。本研究还直接表明,IP的内在性保护作用首先在于刺激期缩小心肌无灌注范围,其次在于抑制缺血性再灌注损伤。

    参考文献

    [1]Villanueva FS,Glasheen Wp,Sklenar J,et al.Characterization of spatial patterns of flow within the reperfused myocardium by myocardial contrast echocardiography:Implications in determining extent of myocardial salvage.Circulation 1993,88:2596~2606
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    [2]Grayburn PA,Erickson JM,Escobar J,et al.Peripheral intravenous myocardial contrast echocardiography using a 2% dodecafluoropentane emulsion:Identification of myocardial risk area and infarct size in the canine model of ischemia.J Am Coll Cardiol 1995,26:1340~1347

    [3]Schrope BA,Newhouse VL.Second harmonic ultrasonic blood perfusion measurement.Ultrasound Med Biol 1993,19:567-579

    [4]Porter TR,Xie F.Transient myocardial contrast after initial exposure to diagnostic ultrasound pressures with minute doses of intravenously injected microbubbles:Demonstration and potential mechanisms.Circulation 1995,92:2391~2395
, 百拇医药
    [5]Linder JR,Firschke C,Wei K,et al.Myocardial perfusion characteristic and hemodynamic profile of MRX-115,a venous echocardiographic contrast agent,during acute myocardial infarction.J Am Soc Echocardiogr 1998,11:36~46

    [6]Schlaifer JD,Kerensky RA.Ischemic preconditioning:Clinical relevance and investigative studies.Clin Cardiol 1997,20:602~606

    (1998-11-09收稿), http://www.100md.com