斑點追蹤顯像評價犬心肌缺血-再灌注后存活心肌的價值

喻曉娜

郭亞軍1GUO Yajun

白 洋2BAI Yang

王 欣1WANG Xin

楊 軍2YANG Jun

任衛(wèi)東1REN Weidong

斑點追蹤顯像評價犬心肌缺血-再灌注后存活心肌的價值

喻曉娜1YU Xiaona

郭亞軍1GUO Yajun

白 洋2BAI Yang

王 欣1WANG Xin

楊 軍2YANG Jun

任衛(wèi)東1REN Weidong

目的探討犬缺血-再灌注模型中斑點追蹤超聲心動圖檢查存活心肌的價值。材料與方法 健康犬14只，開胸后阻斷左冠狀動脈前降支構(gòu)建心肌缺血-再灌注模型（缺血3h，再灌注1h），于再灌注1h采集左心室中部切面短軸二維圖像，處死犬后行氯化三苯基四氮唑（TTC）染色。隨機測量84個節(jié)段收縮末期的徑向應(yīng)變和圓周應(yīng)變，根據(jù)TTC染色結(jié)果，比較梗死面積≤50%及＞50%節(jié)段的徑向應(yīng)變和圓周應(yīng)變。結(jié)果與≤50%梗死面積或無梗死節(jié)段相比，梗死面積＞50%的節(jié)段，其收縮末期徑向應(yīng)變和圓周應(yīng)變減低（P＜0.05）。收縮末期徑向應(yīng)變≥9.72%，判定心肌存活的敏感度為77%，特異度為84%；圓周應(yīng)變≤－4.92%，判定心肌存活的敏感度為90%，特異度為94%，兩者判斷心肌存活的優(yōu)劣性差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），但圓周應(yīng)變有更大的曲線下面積。結(jié)論二維應(yīng)變超聲心動圖能夠檢測心肌功能障礙，評價心肌存活性；收縮末期徑向應(yīng)變與圓周應(yīng)變均為可靠指標。

心肌缺血；心肌再灌注損傷；超聲心動描記術(shù)；斑點追蹤顯像；疾病模型，動物；狗

存活心肌是心肌缺血后的一種特殊存在形式，經(jīng)治療其功能可部分或完全恢復(fù)。檢測存活心肌及范圍對個體化治療、評價療效和估計預(yù)后有重要的指導(dǎo)意義[1]。近年來，斑點追蹤顯像已用于評價存活心肌，但圓周應(yīng)變對檢測存活心肌的作用各研究結(jié)果不盡相同[2,3]。本實驗采用犬缺血-再灌注模型，探討斑點追蹤顯像評價存活心肌的價值。

1 材料與方法

1.1 實驗動物 普通犬14只，雌雄不限，體重11～18kg，平均（14.5±2.7）kg。

1.2 動物模型建立 實驗犬常規(guī)備皮、消毒后，靜推戊巴比妥鈉（20mg/kg）全麻，快速氣管插管，呼吸機維持呼吸。連接肢體導(dǎo)聯(lián)心電圖。采用胸骨正中切口開胸暴露心臟，懸吊心包，選擇左冠狀動脈前降支第2對角支后或第1對角支的遠端套扎（3h缺血和1h再灌注），心肌缺血依據(jù)心電圖ST-T段抬高、局部心肌變暗紅色和節(jié)段運動不良確認造模成功。

1.3 圖像采集及分析 采用GE Vivid 7超聲診斷儀M3S（1.7～3.4MHz）探頭進行圖像采集，幀頻＞50幀/s。探頭置于心臟前方特制的含37℃生理鹽水的水浴槽中（液體量適中）。待圖像顯示滿意后，連續(xù)采集基礎(chǔ)狀態(tài)下和再灌注1h左心室中部水平短軸切面圖像各3～5個心動周期圖像存儲，通過出現(xiàn)乳頭肌的突起確認采集水平。二次諧波顯像，心電圖門控。按照美國超聲心動圖學(xué)會指南將左心室劃分成6個相等的節(jié)段。

采用EchoPAC軟件脫機分析，一個心動周期定義為從一個R波峰值到下一個R波峰值。選取清晰圖像定幀于收縮末，手動仔細勾畫心內(nèi)膜邊緣，手動調(diào)節(jié)心外膜的邊界，以保證回聲斑點位于室壁心肌內(nèi)。軟件自動選擇等距的6個感興趣區(qū)內(nèi)適合的穩(wěn)定聲學(xué)目標進行追蹤，隨后給出一個應(yīng)變-時間分布圖。胸骨旁短軸觀，徑向應(yīng)變朝向左心室的中間，而圓周應(yīng)變沿左心室壁彎曲，更高的圓周應(yīng)變意味著更負的百分率值。

所有的時間間隔測量均以收縮期開始為標志，定義為心電圖上R波峰值開始之前的10ms。測量結(jié)果包括收縮末期徑向應(yīng)變和圓周應(yīng)變；收縮末期定義為在應(yīng)變（率）-時間分布圖中，當(dāng)徑向應(yīng)變率從先前的正向值變成0的時間；或者圓周應(yīng)變率從先前的負向值變成0的時間。0應(yīng)變率的時間點代表從收縮到舒張的過渡。

1.4 TTC染色 圖像采集結(jié)束后，靜脈推注10% KCl處死犬，取出心臟，沿著心臟短軸切面切開，并確保切面垂直于左心室腔的長軸，層厚4mm。置于1%TTC磷酸鹽緩沖液中，放入37℃恒溫水浴箱20min。根據(jù)不同的顏色鑒別梗死心?。ǔ噬n白色）、存活心?。ǖt色）和正常心肌（磚紅色）。每個節(jié)段的梗死面積（%）=各節(jié)段由于缺少TTC染色的蒼白區(qū)域面積/各節(jié)段的總面積×100%。梗死面積＞50%的節(jié)段認為是梗死的、非存活的心?。弧?0%、無梗死者認為是存活心肌[4]。

1.5 統(tǒng)計學(xué)方法 采用SPSS 13.0軟件，各節(jié)段自身基礎(chǔ)與再灌注后徑向應(yīng)變和圓周應(yīng)變比較行配對t檢驗；各節(jié)段之間再灌注后徑向應(yīng)變和圓周應(yīng)變比較采用單因素方差分析，節(jié)段間均數(shù)的多重比較用Bonferroni法。梗死面積＞50%組與梗死面積≤50%組的徑向應(yīng)變和圓周應(yīng)變的比較采用兩獨立樣本t檢驗，采用ROC曲線比較徑向應(yīng)變和圓周應(yīng)變預(yù)測心肌梗死面積≤50%的優(yōu)越性，P＜0.05表示差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 各節(jié)段梗死面積和應(yīng)變測值 缺血3h后，梗死區(qū)多數(shù)出現(xiàn)在阻斷冠脈的相關(guān)供血區(qū)（前壁、前間壁），這些節(jié)段的收縮末期徑向應(yīng)變和圓周應(yīng)變也相應(yīng)減少；而在非相關(guān)供血區(qū)域（后壁、下壁、間壁及側(cè)壁）未見明顯梗死形成，相應(yīng)的收縮末期徑向應(yīng)變和圓周應(yīng)變未見明顯減少。在TTC染色無明顯梗死區(qū)的下壁，基礎(chǔ)狀態(tài)與再灌注后收縮末期的圓周應(yīng)變差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）；在TTC染色無明顯梗死區(qū)的側(cè)壁和間壁，基礎(chǔ)狀態(tài)與再灌注后收縮末期的徑向應(yīng)變差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），然而，下壁的徑向應(yīng)變有一定的增大（P＜0.05）。在梗死面積較大的相關(guān)供血區(qū)，徑向應(yīng)變和圓周應(yīng)變減少更明顯（P＜0.01）（表1、圖 1、2）。2.2 梗死面積與收縮末期徑向應(yīng)變和圓周應(yīng)變比較與梗死面積≤50%的節(jié)段相比，梗死面積＞50%的節(jié)段中，收縮末期徑向應(yīng)變和圓周應(yīng)變減少，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），見表2。

表1 犬各節(jié)段基礎(chǔ)狀態(tài)與再灌注后收縮末期徑向應(yīng)變和圓周應(yīng)變比較（%）

2.3 徑向應(yīng)變及圓周應(yīng)變檢測心肌存活性的ROC曲線分析 收縮末期圓周應(yīng)變有較好的能力預(yù)測心肌存活性，相應(yīng)的ROC曲線下有較大的面積（圖3）。以圓周應(yīng)變≤－4.92%，判定心肌存活的敏感度為90%，特異度為94%；以徑向應(yīng)變≥9.72%，判定心肌存活的敏感度為77%，特異度為84%。兩者判定心肌存活的優(yōu)劣性差異無統(tǒng)計學(xué)意義（Z=－1.74,P＞0.05）。

圖1 基礎(chǔ)狀態(tài)下乳頭肌水平短軸各節(jié)段徑向應(yīng)變值。左室乳頭肌水平短軸觀，各節(jié)段基礎(chǔ)狀態(tài)下徑向應(yīng)變大小一致。圖2 再灌注1h后乳頭肌水平短軸各節(jié)段徑向應(yīng)變值。左室乳頭肌水平短軸觀，阻斷冠脈的相關(guān)供血區(qū)（前壁、前間壁、間壁）徑向應(yīng)變值明顯減低，呈反向運動[AntSept：前間壁；Ant：前壁；Lat：側(cè)壁；Post：后壁；Inf：下壁；Sept：間壁；AVC：主動脈瓣關(guān)閉；X軸：時間（ms）；Y軸：徑向應(yīng)變（%）]

表2 84個節(jié)段中存活心肌和梗死心肌的收縮末期徑向應(yīng)變、圓周應(yīng)變（%）

3 討論

圖3 徑向應(yīng)變和圓周應(yīng)變檢測節(jié)段梗死面積≤50%的ROC曲線

3.1 存活心肌及其意義 存活心肌通常指冬眠心肌和頓抑心肌，具有結(jié)構(gòu)上的完整性，其收縮功能的減低是可逆的，血流再通后，其功能可部分或完全恢復(fù)[5]。室壁變薄的瘢痕節(jié)段不具有存活性。

目前，再血管化廣泛用于治療缺血性心肌病，其療效取決于壞死心肌的透壁程度、梗死面積以及梗死部位[6]。因此，再血管化術(shù)前應(yīng)常規(guī)檢測心肌存活性[7,8]。對于有存活心肌的患者行血運重建術(shù)會在多個方面受益：增加射血分數(shù)，減少充血性心力衰竭癥狀，提高生存率。而對于無存活心肌的患者行血運重建術(shù)并不能降低其死亡率，也不能改善左心室整體功能，相反，這類患者還需承擔(dān)手術(shù)帶來的風(fēng)險。冠狀動脈搭橋術(shù)手術(shù)期間死亡率為5%～30%，對于有存活心肌的患者行再血管化治療，其年死亡率約為3.2%，而無存活心肌的患者再血管化治療后其年死亡率達7.7%[9]。此外，有存活心肌的患者圍術(shù)期死亡率遠低于無存活心肌的患者。因此，準確檢測存活心肌對缺血性心肌病患者的危險分層及臨床決策具有重要意義。

3.2 目前檢測存活心肌的方法 檢測存活心肌的方法主要有：低劑量多巴酚丁胺負荷超聲心動圖、MRI、單光子發(fā)射計算機斷層顯像以及正電子發(fā)射斷層顯像等。近年出現(xiàn)的斑點追蹤顯像，因其無需對比劑、簡單安全、可實時動態(tài)觀察心肌病變而備受關(guān)注。

在固定的二維圖像上，組織內(nèi)存在多種形式的斑點，大小約20～40像素，代表了心肌組織內(nèi)相關(guān)目標的運動，是一種心肌形變的指標，反映了內(nèi)在的心肌力學(xué)。通過逐幀追蹤這些斑點的空間運動，可以得出局部心肌的形變參數(shù)。斑點追蹤顯像所測的收縮期應(yīng)變指標與聲學(xué)微測量法和延遲增強MRI顯像有很好的一致性[3]。Cho等[10]報道由斑點追蹤顯像所獲得的應(yīng)變參數(shù)要優(yōu)于組織多普勒，這主要是由于斑點追蹤顯像無角度依賴性，且是整個節(jié)段的平均應(yīng)變，受主觀因素影響較小，因而具有較高的可重復(fù)率。相反，組織多普勒獲得的是整個節(jié)段內(nèi)感興趣區(qū)的局部應(yīng)變，因而有較大的變異。此外，用斑點追蹤顯像評價存活心肌比一些傳統(tǒng)方法具有更高的敏感性[11]。

3.3 斑點追蹤顯像檢測存活心肌 TTC染色是檢驗心肌不可逆損傷的“金標準”，是確定實驗動物存活心肌與梗死心肌的可靠方法。心肌在徑向和圓周方向上的收縮主要由外層心肌纖維決定，如果發(fā)生透壁性心肌梗死，將會顯著影響短軸功能，因此，短軸功能是心肌存活性的標志[12]。本實驗中阻斷冠狀動脈前降支后，心肌梗死主要發(fā)生在前降支供血區(qū)域，這些區(qū)域的徑向應(yīng)變及圓周應(yīng)變明顯減低，在無梗死形成的下壁和后壁，徑向應(yīng)變有一定程度的增加（P＜0.05），可能與其代償作用有關(guān)。

收縮期應(yīng)變反映了局部心肌功能和梗死的程度，徑向應(yīng)變是檢測心肌存活性的較好指標，但Gjesdal等[13]及Fang等[14]研究表明，圓周應(yīng)變和縱向應(yīng)變與梗死面積更具相關(guān)性。本研究中，圓周應(yīng)變有更大的ROC曲線下面積，提示圓周應(yīng)變可能是檢測心肌存活性的可靠指標。這可能是由于沿著徑向方向上從心內(nèi)膜到心外膜所能追蹤的距離大約是1cm，而沿著圓周方向上該距離大約是2.5cm，因此，在取樣容積內(nèi)圓周應(yīng)變比徑向應(yīng)變能追蹤到更多的斑點，因而能更準確地反映心肌的形變。進一步比較表明，兩者判定心肌存活的優(yōu)劣性差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。

3.4 本研究的局限性 本研究用TTC染色作為心肌存活的標準，僅是一個離體的、組織學(xué)的標準，而不是功能上的標準。預(yù)測存活心肌的功能恢復(fù)，需要更多臨床相關(guān)的有關(guān)心肌活力的檢測。此外，心肌形變是一個復(fù)雜的三維過程，目前超聲心動圖還不能給出剪切力應(yīng)變和透壁應(yīng)變梯度。

綜上所述，斑點追蹤顯像檢測存活心肌是可行的，徑向應(yīng)變和圓周應(yīng)變可能均是主要觀察指標，對指導(dǎo)再血管化及缺血性心肌病患者危險分層方面有重要的臨床應(yīng)用價值。

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Assessment of Segmental Myocardial Viability After Ischemia-reperfusion in Dogs Using Speckle Tracking Imaging

PurposeTo investigate speckle tracking imaging (STI) in distinguishing viable myocardium from infarction in a dog ischemia-reperfusion model.Materials and MethodsFourteen healthy dogs underwent left anterior descending coronary artery occlusion for three hours followed by one hour reperfusion. Short-axis STI was performed in the mid-ventricle one hour post reperfusion. Triphenyl tetrazolium chloride (TTC) stain was used postsacrifice. Regional end-systolic radial and circumferential strain were measured using software in all 84 segments with areas of infarct in corresponding histological slices.ResultsThe extent of infarct correlates with radial and circumferential strain. The larger infarct size, the smaller radial and circumferential strain. Segments with greater than 50% area of infarct had lower end-systolic radial and circumferential strain compared with areas with ＜50% or no infarct. End-systolic radial strain greater than 9.72% had 77% sensitivity and 84%speci fi city for detecting viable area greater than 50%. End-systolic circumferential strain less than －4.92% had 90% sensitivity and 94% specificity for detecting viable area greater than 50%. There was no signi fi cant difference between radial and circumferential strain for myocardial viability assessment. However, circumferential strain had a greater area under the ROC curve.ConclusionIn addition to detecting myocardial dysfunction, strain measurements are helpful in the assessment of myocardial viability. End-systolic radial and circumferential strain may be reliable indicators.

Myocardial ischemia; Myocardial reperfusion injury;Echocardiography; Speckle tracking imaging; Disease models, animal; Dog

10.3969/j.issn.1005-5185.2012.12.010

1. 中國醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院超聲科遼寧沈陽 110004

2. 中國醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院心功能科遼寧沈陽 110001

楊 軍

Department of Cardiac Function, the First Hospital of China Medical University,Shenyang 110001, China

Address Correspondence to：YANG JunE-mail： junyang63@sina.com

遼寧省自然科學(xué)基金項目（20092134）。

中國圖書資料分類法分類號R-332；R445.1

2012-04-09

2012-11-04

中國醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志2012年 第20卷 第12期：913-916

Chinese Journal of Medical Imaging 2012 Volume 20(12)： 913-916

（責(zé)任編輯 張春輝）