實(shí)時(shí)心肌超聲造影定量評價(jià)心肌梗死后微循環(huán)灌注的實(shí)驗(yàn)研究

史　琪, 楊媛媛, 王　夢, 穆玉明

(新疆醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院心臟超聲診斷科， 烏魯木齊　830011)

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實(shí)時(shí)心肌超聲造影定量評價(jià)心肌梗死后微循環(huán)灌注的實(shí)驗(yàn)研究

史琪, 楊媛媛, 王夢, 穆玉明

(新疆醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院心臟超聲診斷科， 烏魯木齊830011)

摘要：目的探討實(shí)時(shí)心肌超聲造影對心肌梗死后微循環(huán)灌注的定量評價(jià)。方法將21頭中華小型豬隨機(jī)分為心肌梗死組(MI組)和對照組，MI組結(jié)扎冠狀動脈左前降支(LAD)建立急性心肌梗死模型，依據(jù)心肌梗死后不同時(shí)間點(diǎn)隨機(jī)分為6個(gè)亞組，分別注射超聲造影劑，測量參數(shù)獲得造影劑心肌灌注參數(shù)(A、β、A×β)。各組實(shí)驗(yàn)終點(diǎn)動物處死后取相應(yīng)心肌梗死組織，免疫組織化學(xué)方法檢測微血管數(shù)量。結(jié)果與對照組比較，MI組各項(xiàng)灌注參數(shù)均有下降，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；MI 1 w組各項(xiàng)灌注參數(shù)指標(biāo)最高，2 w、3 w和4 w組灌注參數(shù)指標(biāo)均較1 w組下降(P<0.05)，2 w組和3 w組各項(xiàng)灌注參數(shù)指標(biāo)無差異(P>0.05)；4 w組各項(xiàng)灌注參數(shù)指標(biāo)下降較2 w、3 w組明顯，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。MI 1 w組的微血管數(shù)量增多，與3 d組相比差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，MI 4 w組微血管數(shù)量較2 w、3 w組減少，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。心肌造影灌注強(qiáng)度與病理檢測的微血管密度存在正相關(guān)關(guān)系。Y(微血管密度)=1.098+0.757 6 X(心肌造影灌注強(qiáng)度)，相關(guān)系數(shù)r=0.852，r2=0.752 (P<0.05)。結(jié)論實(shí)時(shí)超聲造影可定量評估心肌梗死后微循環(huán)灌注。

關(guān)鍵詞：實(shí)時(shí)超聲造影； 心肌梗死； 微循環(huán)灌注； 定量評價(jià)

近年來，干細(xì)胞移植技術(shù)在心肌梗死治療中的應(yīng)用越來越廣泛。心肌梗死區(qū)域的微循環(huán)對于移植干細(xì)胞的存活、遷移、分化能否有效發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)起決定性作用[1]。在心肌損傷的早期，微血管數(shù)量雖然增多，但不一定能起到再通血流的作用。在心肌梗死干細(xì)胞移植治療前正確評價(jià)有效微循環(huán)灌注具有重要的意義。本研究旨在探討實(shí)時(shí)心肌超聲造影(myocardial contrast echocardiography，MCE)評價(jià)心肌梗死(MI)后微循環(huán)的應(yīng)用價(jià)值。

1材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)動物及分組21頭中華小型豬，8月齡大小，體質(zhì)量(27±3)kg，雌雄不限(購于新疆醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院實(shí)驗(yàn)動物中心)。隨機(jī)抽取3頭作為對照組(對照組為假開胸組，僅開胸但不結(jié)扎冠狀動脈)，余18頭為心肌梗死組(MI組)，根據(jù)心肌梗死后1 d、3 d、1 w、2 w、3 w、4 w時(shí)間點(diǎn)隨機(jī)分為6組,每組3頭。MI組和對照組均分別注射超聲造影劑，測量參數(shù)獲得造影劑心肌灌注參數(shù)(A、β、A×β)。

1.2實(shí)驗(yàn)動物心肌梗死模型的制作及評價(jià)

1.2.1心肌梗死模型的建立參照Yang等[2]和Song等[3]采用的方法，用阿托品、氯胺酮肌肉注射進(jìn)行誘導(dǎo)麻醉，經(jīng)耳緣靜脈戊巴比妥鈉(3%)進(jìn)行深度麻醉，術(shù)中經(jīng)耳緣靜脈注射琥珀酰膽堿、戊巴比妥鈉、芬太尼維持麻醉狀態(tài)，經(jīng)胸骨左緣第3、4肋間打開胸腔，結(jié)扎左冠狀動脈前降支第2對角支以下部分，分層縫合關(guān)閉胸腔。手術(shù)中始終配備呼吸機(jī)、心電監(jiān)護(hù)儀、除顫儀，觀測實(shí)驗(yàn)動物呼吸、心率、心律和血氧飽和度等指標(biāo)，如有室顫發(fā)生，行直流電復(fù)律，必要時(shí)行心臟按摩及腎上腺素和碳酸氫鈉等藥物搶救。

1.2.2心肌梗死模型的建立確認(rèn)[4](1)心電圖：肢體導(dǎo)聯(lián)R波振幅升高，胸導(dǎo)聯(lián)ST段弓背向上抬高>0.1 mV，并持續(xù)時(shí)間>0.5 h，4 h后復(fù)查心電圖，出現(xiàn)病理性Q波；(2)血清心肌酶譜檢測；(3)超聲心動圖檢查。

1.3心肌超聲造影檢查使用美國飛利浦公司生產(chǎn)的iE-33型超聲診斷儀，心臟探頭型號S5-1，頻率為6 MHz。動物麻醉生效后，保持豬側(cè)臥位姿勢，根據(jù)圖像質(zhì)量適當(dāng)調(diào)節(jié)探頭角度、增益、聚焦等參數(shù)，使心內(nèi)膜緣顯示最佳，調(diào)整圖像滿意后，保持條件不變，經(jīng)耳緣靜脈團(tuán)注造影劑1 mL，繼以生理鹽水5 mL沖洗。采集胸骨旁乳頭肌水平短軸切面，心肌顯像穩(wěn)定后觸發(fā)閃爍顯像，觸發(fā)高機(jī)械指數(shù)脈沖發(fā)放破壞心肌內(nèi)造影微泡，隨即儀器自動轉(zhuǎn)換為低機(jī)械指數(shù)實(shí)時(shí)造影狀態(tài)，顯示心肌內(nèi)造影微泡再充盈過程，從注射造影劑即刻起全程記錄動態(tài)影像，直到造影劑廓清為止。超聲各參數(shù)設(shè)置、輻照時(shí)間及造影劑注射速度等指標(biāo)均維持不變。

1.4心肌造影圖像分析所有圖像均在Q-Lab工作站上由2位醫(yī)師雙盲法脫機(jī)進(jìn)行MCE圖像分析。分別于二尖瓣、乳頭肌、心尖段水平進(jìn)行觀察，將感興趣區(qū)(Region of Interest, ROI)置于灌注缺損區(qū)，軟件自動繪制出感興趣區(qū)造影劑再充盈的時(shí)間-強(qiáng)度曲線，并根據(jù)擬合函數(shù)y=A (1-e-βt)自動計(jì)算出平臺期強(qiáng)度A(代表心肌血容量)、再充盈速度β(代表心肌血流速度)，A×β可反映心肌血流量。對超聲造影劑的所有在體評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)對照分析。

1.5微血管密度的檢測超聲造影結(jié)束后處死實(shí)驗(yàn)動物，取心肌組織制作切片，檢測血管內(nèi)皮細(xì)胞標(biāo)志物Ⅷ因子相關(guān)抗原。組織切片經(jīng)抗Ⅷ因子染色后，每張切片隨機(jī)取5個(gè)400倍視野，計(jì)算單位視野內(nèi)Ⅷ因子陽性內(nèi)皮細(xì)胞的平均數(shù)，即微血管密度。

1.6統(tǒng)計(jì)學(xué)處理采用SPSS17.0軟件處理數(shù)據(jù)，多個(gè)樣本均值比較采用單因素方差分析，組別之間兩兩比較用 LSD 方法進(jìn)行分析，以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2結(jié)果

2.1對照組和MI組心肌灌注各參數(shù)值的比較與對照組比較，MI組 A、β和A×β灌注參數(shù)均有下降，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；MI 1 w組在心肌梗死后各項(xiàng)灌注參數(shù)指標(biāo)最高，心肌梗死后2 w、3 w和4 w組灌注參數(shù)指標(biāo)均較1 w組下降，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，2 w與3 w組各項(xiàng)灌注參數(shù)指標(biāo)相比差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；4 w組各項(xiàng)灌注參數(shù)指標(biāo)較2 w、3 w組下降明顯，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(表1)。

表1　對照組和MI組心肌灌注各參數(shù)值的比較(±s)

注：與對照組比較，*P<0.05，與1 w組比較，#P<0.05。

2.2心肌梗死后不同時(shí)間點(diǎn)微血管數(shù)量的比較心肌梗死后1 d組和3 d組微血管的數(shù)量無明顯差別(P>0.05)，MI 1 w組的微血管數(shù)量增多，與3 d組相比差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，2 w組與3 w組微血管數(shù)量無明顯差異(P>0.05)，MI 4 w組微血管數(shù)量較2 w、3 w組減少，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)(圖1、2)。

圖1　微血管數(shù)量比較圖(單位：個(gè)/視野)

圖2　微血管密度與心肌造影灌注強(qiáng)度的相關(guān)性

2.3微血管密度與心肌造影灌注強(qiáng)度的關(guān)系心肌造影灌注強(qiáng)度與病理檢測的微血管密度存在正相關(guān)關(guān)系。Y(微血管密度)=1.098+0.757 6 X(心肌造影灌注強(qiáng)度)，相關(guān)系數(shù)r=0.852，r2=0.752 (P<0.05)。

3討論

目前干細(xì)胞移植治療心肌梗死的有效性已得到基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和臨床試驗(yàn)的證實(shí)[5]，但存在移植細(xì)胞存活率低的問題,移植區(qū)域新生環(huán)境的微循環(huán)對干細(xì)胞移植成功起著關(guān)鍵作用。微血管密度(MVD)檢測被認(rèn)為是評價(jià)微血管新生的可靠指標(biāo)[6]，但此方法不適用于臨床在體評價(jià)。長期以來，臨床醫(yī)生無法準(zhǔn)確地定量被移植區(qū)域內(nèi)的有效微循環(huán)。實(shí)時(shí)心肌超聲造影(MCE)通過觀察造影劑在心肌內(nèi)的動態(tài)充盈過程，可直觀地顯示低灌注及無灌注區(qū)域的部位及范圍 ，從而達(dá)到評價(jià)心肌梗死后有效微循環(huán)的目的[7-8]。在實(shí)時(shí)心肌超聲造影過程中，微泡運(yùn)輸是通過心肌組織的微循環(huán)，引起心肌組織背反射的瞬間升高，從而成功地用于判斷心肌缺血和壞死。本研究在動物模型中用放射標(biāo)記微粒的實(shí)驗(yàn)證實(shí)，時(shí)間對比背反射結(jié)果的數(shù)據(jù)與心肌血流量測量存在相關(guān)性。進(jìn)一步表明，微泡的區(qū)域性分布與心肌血流量的區(qū)域性分布有關(guān)。

Jivraj等[9]的研究顯示，大鼠心肌梗死后1 w，梗死邊緣微血管增生明顯，密度最大，是對心肌梗死急性期的反應(yīng)性變化。心梗后2～3 w，隨著心肌梗死區(qū)域的恢復(fù)，微血管結(jié)構(gòu)重新調(diào)整，一部分微血管消失，保留的微血管增粗再通。心梗后4 w心肌瘢痕形成，心肌硬化增加，微血管不易繼續(xù)長入[10]。本研究結(jié)果顯示造影劑心肌灌注參數(shù)(A值、β值、A×β值)和微血管密度均在心肌梗死后1 d開始升高，1 w達(dá)到峰值，之后開始下降，與病理結(jié)果相吻合。而且各參數(shù)之間有一定的相關(guān)關(guān)系。另外通過超聲造影劑的灌注參數(shù)可以計(jì)算出微血管數(shù)量，因此今后有望用超聲造影劑心肌灌注參數(shù)在體無創(chuàng)評估微血管數(shù)量，為治療缺血性心臟病探索一種新的無創(chuàng)的方法。

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(本文編輯王艷)

Assessment of myocardial micro-circulation perfusion by real-time contrast echocardiography with post-myocardial infarction

SHI Qi， YANG Yuanyuan， WANG Meng， MU Yuming

(CardiacUltrasoundDiagnosticsDivision，TheFirstAffiliatedHospitalof

XinjiangMedicalUniversity，Urumqi830011，China)

Abstract：ObjectiveTo study the efficacy of real-time myocardial contrast echocardiography (MCE) to myocardial micro-circulation perfusion with post-myocardial infarction. MethodsTwenty-one Chinese mini-pigs were randomized into control group and therapeutic group(MI). Acute myocardial infarction model was established by ligating the left anterior descending of coronary artery The control group and therapeutic group were randomed divided into six subgroup according to the different time points after myocardial infarction and were injected ultrasound contrast agent.to obtain myocardial perfusion parameters of angiography (A, β, A×β). The myocardial infarction organization were obtained after animals sacrificed and then detected capillary number by immunohistochemical method. ResultsCompared with control group, all parameters in MI group were decreased and the difference was statistically significant (P<0.05); In MI group, the perfusion parameters were the highest in 1 w, then the perfusion parameters were decreased in 2 w, 3 w and 4 w (P<0.05). There was no statistical difference about perfusion parameters in 2 w and 3 w (P>0.05); The indicators in 4w was decreased significantly compared with 2 w and 3 w, but it was not statistically significant (P>0.05). Compared with the 3 w group, the number of microvessel in MI 1 w group was increased, and the difference was statistically significant (P<0.05). The number of microvessel in MI 4 w group was decreased, compared with the 3 w group,and the difference was statistically significant (P<0.05). Myocardial imaging and pathological detection of microvascular perfusion strength density existed positive correlation. Y(microvessel density) =1.098+0.7576X (myocardial perfusion imaging intensity), correlation coefficient was 0.852, r2=0.752 (P<0.05). ConclusionReal-time myocardial contrast echocardiography can quantitatively assess the myocardial micro-circulation perfusion with post-myocardial infarction.

Keywords：myocardial contrast echocardiography；myocardial infarction；micro-circulation perfusion； quantitative assessing

[收稿日期：2015-04-18]

doi:10.3969/j.issn.1009-5551.2016.02.024

中圖分類號：R542.22

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-5551(2016)02-0223-03

作者簡介：史琪(1984-),女，在讀博士，研究方向：心血管疾病的超聲診斷。通信作者：穆玉明，男(回族)，教授，主任醫(yī)師，博士生導(dǎo)師，研究方向：心血管疾病的超聲診斷，E-mail:mym1234@126.com。

基金項(xiàng)目：新疆重大疾病醫(yī)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)開放課題(SKLIB-XJMDR-2012-6)