心肌聲學(xué)造影視覺評(píng)估兔急性心肌梗死后的微循環(huán)

梁秋月，張容亮，孫月，陸永萍*，胡兵，應(yīng)濤

(1. 云南省第二人民醫(yī)院，昆明 650041； 2. 上海市第六人民醫(yī)院，上海 200030)

急性心肌梗死 (acute myocardium infarction，AMI) 一直以來位居世界各地患者死亡原因的前列[1]。準(zhǔn)確有效的早期診斷方法對(duì)臨床上治療急性心肌梗死-至關(guān)重要。心肌聲學(xué)造影(myocardial contrast echocardiography, MCE) 是在微循環(huán)水平診斷心肌灌注的新技術(shù)，其通過應(yīng)用超聲技術(shù)接收聲學(xué)微氣泡的背向散射信號(hào)而實(shí)現(xiàn)心肌灌注顯像[2]。目前研究證明MCE在血管疾病中具有極好可行性和診斷價(jià)值，在AMI早期可獨(dú)立檢測(cè)心肌存活，觀察心肌血流灌注情況評(píng)價(jià)冠狀動(dòng)脈疾病，尚處于臨床三期研究階段[3-6]。冠心病導(dǎo)致心肌缺血時(shí)，臨床上依據(jù)美國(guó)超聲心動(dòng)圖學(xué)會(huì)推薦的左心室16節(jié)段法，將左室壁進(jìn)行分段以便判定心肌缺血或梗死部位與范圍。本研究在兔急性心肌梗死模型上，采用MCE聯(lián)合心電圖監(jiān)測(cè)和常規(guī)心臟超聲檢查的方法，視覺評(píng)估判定心肌梗死后梗死節(jié)段心肌的血流灌注狀況。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物

選用清潔級(jí)成年日本大耳兔20只，1～2周齡，體重2.5～3.6 kg，來源于昆明醫(yī)科大學(xué)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心【SCXK(滇)2011-0004】，于昆明醫(yī)科大學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)施內(nèi)維持動(dòng)物和開展實(shí)驗(yàn)【SYXK(滇)2013-0003】。動(dòng)物使用遵循3R原則。

1.1.2 儀器及造影劑

超聲診斷儀為PhilipsiE33型，心臟探頭型號(hào)S5-1，頻率為1.7/3.0 MHz，使用意大利Bracco公司的Snovue作為超聲造影劑。

1.2 方法

1.2.1 模型制備

將實(shí)驗(yàn)動(dòng)物隨機(jī)分為兩組：急性心肌梗死模型組(A組)和假手術(shù)對(duì)照組(S組)，每組10只。使用3%戊巴比妥鈉注射液(30～35 mg/kg)麻醉后，用“六線六結(jié)”開胸法打開胸廓，剪開心包膜，充分暴露心臟及其表面的血管。沿左冠狀溝向左前方找到左前降支。A組：從左前降支和旋支分叉處下約2 mm處結(jié)扎左前降支；S組：對(duì)左前降支只穿線，不結(jié)扎。待肉眼觀察到A組結(jié)扎遠(yuǎn)端局部心肌顏色出現(xiàn)暗紅色時(shí)再予以心包縫合，逐層關(guān)胸，該過程需5～10 min。

1.2.2 心電圖和常規(guī)超聲

實(shí)驗(yàn)過程觀察記錄12導(dǎo)聯(lián)心電圖，實(shí)驗(yàn)兔于術(shù)中持續(xù)心電監(jiān)測(cè)并記錄術(shù)前、術(shù)后10、45 min的心電圖。

在術(shù)前、術(shù)后20 min、2 h及6 h使用常規(guī)超聲觀察各節(jié)段心肌室壁運(yùn)動(dòng)情況。檢查方法：將兔仰臥、四肢拉開固定，探頭置于兔心臟解剖位置，方向指向左下方。于左室長(zhǎng)軸和短軸乳頭肌水平記錄M型超聲左室6個(gè)節(jié)段的運(yùn)動(dòng)幅度(前間隔、前壁、側(cè)壁、后壁、下壁、后間隔)及左室射血分?jǐn)?shù)(EF)，以上測(cè)值均取3次測(cè)量的平均值。

1.2.3 心肌聲學(xué)造影視覺評(píng)估

術(shù)前、術(shù)后20 min、2 h及6 h對(duì)心肌聲學(xué)造影檢查觀察兔心肌灌注情況。MCE造影方法及步驟如下：常規(guī)心臟超聲后，啟動(dòng)造影程序(contrast low MI)，實(shí)時(shí)造影MI 為0.08，F(xiàn)lash MI為1.7，幀頻設(shè)定為124幀/s。將SonoVue造影劑加入5 mL生理鹽水，搖至形成均勻透明的微泡混懸液，約20 s，pH值4.43～7.45，與人體血漿等滲。每次按0.05 mL/kg的量抽取，在10 s內(nèi)經(jīng)兔耳緣靜脈勻速推注。調(diào)節(jié)增益至可辨認(rèn)心肌回聲，于左室短軸切面，乳頭肌水平觀察造模節(jié)段心肌充盈影像。顯影穩(wěn)定后，觸發(fā)高能量脈沖(Flash)擊破造影劑微泡。并存儲(chǔ)造影過程中的所有圖像用于回放分析。實(shí)驗(yàn)過程中造影參數(shù)設(shè)置保持一致。

1.2.4 病理組織切片

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，A組于左前降支結(jié)扎或穿線點(diǎn)下方5 mm的造模節(jié)段采集心肌組織，S組于對(duì)應(yīng)節(jié)段采集。組織固定包埋后進(jìn)行切片、蘇木素-伊紅(HE)染色和病理學(xué)觀察。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

2 結(jié)果

2.1 模型制備情況

20只日本大耳成年兔中， A組10只中1只術(shù)中胸膜破裂死亡，2只為結(jié)扎冠脈后死亡，原因不詳，術(shù)后存活7只。S組10只中2只術(shù)中胸膜破裂、呼吸衰竭死亡，術(shù)后存活8只。實(shí)驗(yàn)過程中常規(guī)超聲心動(dòng)圖示室壁運(yùn)動(dòng)減弱，心電圖監(jiān)測(cè)示ST段壓低或抬高，初步認(rèn)為A組7只兔均成功建模。

2.2 心電圖及常規(guī)超聲心動(dòng)圖

2.2.1 心電圖

術(shù)前、術(shù)后10 min、45 min兩組實(shí)驗(yàn)兔的心電圖記錄顯示：術(shù)前兩組兔心電圖無異常。A組術(shù)后10 min 7只實(shí)驗(yàn)兔均出現(xiàn)ST-T段壓低，4只出現(xiàn)T波倒置，2只出現(xiàn)對(duì)稱性T波倒置；術(shù)后45 min 7只實(shí)驗(yàn)兔均表現(xiàn)為ST段抬高(幅度平均0.2±0.05 mV)、5只出現(xiàn)異常高大的T波，心電圖提示心肌由缺血轉(zhuǎn)變?yōu)榧毙孕募」Ｋ馈組術(shù)后心電圖均無異常。

2.2.2 常規(guī)超聲心動(dòng)圖

各實(shí)驗(yàn)兔分別于術(shù)前、術(shù)后30 min、2 h、6 h進(jìn)行超聲心動(dòng)圖檢查。對(duì)各時(shí)間點(diǎn)造模節(jié)段(包括左室前壁和前間隔)的運(yùn)動(dòng)幅度及左室收縮功能進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

兩組術(shù)前，造模節(jié)段運(yùn)動(dòng)幅度基本一致(3.20±0.34 mm)。S組術(shù)后與術(shù)前造模節(jié)段運(yùn)動(dòng)幅度無明顯變化。A組術(shù)后20 min、2 h、6 h與術(shù)前相比左室前壁及前間隔運(yùn)動(dòng)幅度明顯減低(P< 0.05)，與S組相應(yīng)時(shí)間點(diǎn)比較A組造模節(jié)段運(yùn)動(dòng)幅度亦有顯著差異(P< 0.05)，詳見表1。

兩組實(shí)驗(yàn)兔術(shù)前左室射血分?jǐn)?shù)。S組術(shù)后20 min、2 h、6 h與術(shù)前比左室射血分?jǐn)?shù)無明顯變化。A組術(shù)后20 min左室射血分?jǐn)?shù)降低(51.41±5.79)%，術(shù)后2、6 h改變與術(shù)后30 min基本相似(表2)。

表1 S組與A組兔不同時(shí)間點(diǎn)造模節(jié)段運(yùn)動(dòng)幅度Table 1 The amplitude of motion of the molds at different time points in the S group and A s, n =15)

注：與S組同一時(shí)間段相比，*P< 0.05；與術(shù)前相比，#P< 0.05。

Note. Compared with group S,*P<0.05. Compared with the preoperative,#P<0.05.

表2 兩組兔不同時(shí)間點(diǎn)EF值Table 2 Left ventricular ejection fraction (EF) at different time points in the two groups s，%)

2.3 MCE視覺評(píng)估

兩組兔術(shù)前MCE表現(xiàn)：心肌內(nèi)造影劑快速完全充盈，灌注良好(圖1)。S組術(shù)后20 min、2 h、6 h MCE表現(xiàn)與術(shù)前相似。

注：A： 10.0 s，右心腔顯影→ B：11.3 s，左心腔顯影→C：12.4 s，心肌開始顯影→D：14.8 s，心肌顯影穩(wěn)定達(dá)平臺(tái)期→E：15.9 s，啟動(dòng)Flash →F：16.6 s，心肌內(nèi)造影劑微泡被打破(Flash后第一幀)→G：17.0 s，心肌第二次開始充盈→H：17.6 s，心肌充盈→I：18 .2 s，心肌再次顯影穩(wěn)定達(dá)平臺(tái)期。圖1 術(shù)前及S組術(shù)后心肌顯影過程N(yùn)ote. A: 10.0 s, right heart cavity enhancement → B: 11.3 s, left heart cavity enhancement→ C: 12.4 s, the heart muscle began to developing → D: 14.8 s, myocardial imaging stabilizes and reaches a plateau → E: 15.9 s, start flash → F: 16.6 s, myocardial contrast media microvesicles are broken (first frame after flash) → G: 17.0 s, the heart begins to fill the second time → H: 17.6 s, myocardial filling → I: 18. 2 s, myocardial imaging is stabilized again and reaches a plateau.Figure 1 Myocardial imaging process before and after operation in group S

A組術(shù)后20 min，2 h及6 h MCE表現(xiàn)一致：A組造模節(jié)段左室前壁、前間隔顯影初期表現(xiàn)為充盈缺損，中期至峰值期表現(xiàn)為顯影暗淡，不均勻，顯影強(qiáng)度明顯低于后間隔和下壁(圖2)。

注：a：10.1 s，右心腔顯影→ b：11.3 s，左心腔顯影→c：12.5 s，心肌開始顯影，造模節(jié)段不顯影(箭頭所示)→d：15.1 s，心肌顯影達(dá)平臺(tái)期，造模節(jié)段顯影淺淡(箭頭所示)→e：15.6 s，啟動(dòng)Flash →f：16.3 s，F(xiàn)lash后→g：17.3 s，F(xiàn)lash后，心肌再開始充盈，造模節(jié)段充盈缺損(箭頭所示)→h：17.5 s，F(xiàn)lash后，心肌第二次充盈(箭頭所示：前壁、前間隔充盈缺損)→i：18 s，F(xiàn)lash后，心肌再次顯影穩(wěn)定達(dá)平臺(tái)期，造模節(jié)段前壁、前間隔顯影淺淡(箭頭所示)。圖2 A組術(shù)后2、6 h心肌顯影過程N(yùn)ote. a: 10.1 s right heart cavity enhancement → b: 11.3 s left heart cavity enhancement → c: 12.5 s myocardial development is initiated, mold section no enhancement (arrow) → d: 15.1 s Myocardial development reaches the plateau stage, and the development of mold segment is shallow (arrow) → e: 15.6 s start flash → f: 16.3 s, after flash → g: 17.3 s, flash, The myocardium begins to fill again, filling the defect of the mold segment (arrow) → h: 17.5 s, flash, myocardial second filling (indicated by arrows: front wall, the interval before filling defect) → i: 18 s. After flash, the myocardial imaging is again stabilized to the platform stage, and the anterior wall and anterior interval of the molding segment are faint (arrow).Figure 2 Myocardial imaging of group A at 2 h and 6 h after surgery

2.4 病理學(xué)結(jié)果

S組病理形態(tài)學(xué)及HE染色未見明顯心肌梗死病理學(xué)改變。A組造模節(jié)段的病理形態(tài)學(xué)觀察：均可見大小不等的心肌梗死灶，細(xì)胞腫脹壞死，部分心肌溶解；心肌纖維排列紊亂，部分變性、斷裂，甚至溶解；大量細(xì)胞核碎裂、核溶解。造模節(jié)段的組織學(xué)改變具有典型的心肌梗死病理學(xué)特征(圖3)。

圖3 S組(A)及A組(B)術(shù)后心肌HE染色病理切片觀察(×400)Figure 3 Pathological sections of the postoperative cardiac muscle stained with HE in groups S(A) and A(B) (×400)

3 討論

目前臨床上確定冠狀動(dòng)脈血流情況的最準(zhǔn)確的手段為冠狀動(dòng)脈造影，但因其有創(chuàng)、不能直觀顯示心肌微循環(huán)灌注及缺血程度，且費(fèi)用高、可能出現(xiàn)誤診，不能-普及為常規(guī)檢查手段[7]。因此，臨床上急需一種簡(jiǎn)單易行但準(zhǔn)確有效的急性心肌梗死診斷方法。

超聲微泡的直徑小于紅細(xì)胞，如Snovue微泡平均直徑約為 2.5 μm，而正常紅細(xì)胞直徑約為 6～9 μm[8]。因此微泡能夠與紅細(xì)胞一起自由通過心肌的毛細(xì)血管并均勻分布于心肌，成為紅細(xì)胞的示蹤劑，真實(shí)地反映心肌血流狀況[9]。

本實(shí)驗(yàn)在造模后10、45 min觀察兩組實(shí)驗(yàn)兔心電圖，當(dāng)心肌缺血及心肌梗死后，ST段由冠狀動(dòng)脈結(jié)扎起始階段的壓低的轉(zhuǎn)變?yōu)樘Ц邥r(shí)。但在臨床實(shí)踐中，具有不在少數(shù)，其中包括：心肌炎、低鉀血癥、布魯加達(dá)(Brugada)綜合征[10]、以及藥物作用(如洋地黃)等。且急性心肌梗死的心電圖在臨床上不具有特異性[11]。另外，A組7只實(shí)驗(yàn)兔在左前降支冠脈阻塞后常規(guī)超聲心動(dòng)圖可檢測(cè)到左室前壁及前間隔的運(yùn)動(dòng)幅度減低，左室射血功能減低，由于缺乏對(duì)局部心肌微循環(huán)的了解，室壁運(yùn)動(dòng)不足以確診急性心肌梗死，如：心率失常、室壁瘤等疾病也可出現(xiàn)室壁運(yùn)動(dòng)異常。

MCE方法是對(duì)心電圖和常規(guī)超聲診斷的有效補(bǔ)充，其利用超聲造影劑注射后微泡存在于血液中，成為新的散射體、新的多普勒聲源，增加了多普勒聲源的數(shù)目，利用諧頻共振的原理，增強(qiáng)血流信號(hào)[12]，使心肌顯影達(dá)峰值期時(shí)可清晰觀察到微循環(huán)顯影情況。Fang等[13]曾對(duì)心肌聲學(xué)造影在急性心肌梗死應(yīng)用做過相關(guān)綜述報(bào)道，統(tǒng)一分析認(rèn)為MCE不僅可以有效的推測(cè)罪犯血管的部位和梗死面積， 而且MCE能可靠預(yù)測(cè)AMI后的心臟不良事件。一項(xiàng)大型的歐洲多中心研究表明，超聲增強(qiáng)的心肌造影超聲心動(dòng)圖比核單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層掃描(SPECT)更能檢測(cè)到重大的冠狀動(dòng)脈疾病[14]。有文獻(xiàn)報(bào)道了51例AMI患者急救前二維超聲心動(dòng)圖和MCE的結(jié)果，得出MCE方法可快速、準(zhǔn)確預(yù)測(cè)急性心肌梗死受累節(jié)段的灌注狀況[15]。我們的實(shí)驗(yàn)中MCE視覺評(píng)估方法亦準(zhǔn)確顯示心肌血流量正常時(shí)，微泡均勻一致充填顯影清晰；而阻斷冠脈左前降支后，微泡充盈缺損，無血流供應(yīng)節(jié)段心肌表現(xiàn)為不顯影。研究結(jié)果表明，通過結(jié)合心電圖和常規(guī)超聲，MEC 視覺評(píng)估可以準(zhǔn)確有效的診斷急性心肌梗死。

左心室顯影在臨床上被廣泛應(yīng)用于左室室壁瘤、假性室壁瘤、血栓、腫瘤等疾病的診斷及鑒別，研究者們也不斷地開拓造影超聲心動(dòng)圖技術(shù)新的發(fā)展領(lǐng)域，如:心肌灌注成像、冠狀動(dòng)脈血流儲(chǔ)備量的測(cè)定、滋養(yǎng)血管的成像技術(shù)、位點(diǎn)靶向遞送治療性基因或藥物等[16]。這都需要不斷努力，將這些理論上可行的方案運(yùn)用到臨床上，使心血管疾病的診斷和治療向前邁出一大步。