心肌声学造影的研究现状及进展(一)

1、心肌声学造影的研究现状及进展(一)    心肌声学造影， 亦称心肌造影超声心动图(myocardial contrast echocardiography, MCE)， 它是将含有微小气泡的溶液经血管快速注入冠状动脉微循环而产生心肌超声造影效应的新技术， 是近年来在冠心病(CAD)的研究领域中发展最为迅速的课题之一。 心肌声学造影剂的特点及分类 理想的超声造影剂效果是从感兴趣区(ROI)返回的信号强度大于周围组织回声； 而经静脉注射的造影剂应能提高血液的回声强度(或背向散射能力)， 使血管内或心腔内信号/噪声比提高1。 目前应用于临床的造影剂有以下几类。

2、 1. Albunex： 系美国Molecular Biosystems公司产， 为5%的人体白蛋白通过机械振动产生， 以白蛋白外膜包裹(空气)的微泡溶液， 其微泡平均直径为4 m， 95%的气泡直径10 m， 浓度为(35)×108个/ml， 血中半衰期1分钟， 对人体无不良反应， 经静脉注射后至少63%的气泡能顺利通过肺循环进入左室。 FSO 69是Albunex的改良型， 亦为人体白蛋白膜包裹的微泡溶液， 但微泡内气体为全氟丙烷(C3F8)， 微泡直径3.65.4 m， 浓度为9.0×108个/ml， 静脉注射后心肌迅速显影且持续时间较长， 但有声衰减现象1。 2.

3、Aerosmes(MRX-115)： 由ImaRx Pharmaceutical公司产， 系采用脂质微粒制成类似于细胞膜的脂质双分子层包裹氟化碳气体的微泡， 包膜厚度约0.22 m， 直径810 m， 静脉注射后能清晰显示灌注缺损区， 但有副作用及声衰减现象2。 3. AF系列(AFO145、 AFO146等)： 由Alliance公司产， 采用氯化钠和碳酸盐稳定表面活化剂与全氟已烷(C6F14)混合而制成粉状， 应用时加入无菌生理盐水制成20 mg/ml液体3。 AFO145直径6 m， 浓度5.0×108个/ml， 所用剂量0.52.0 ml， AFO146剂量为0.51.5 m

4、l。 静注后显影效果好， 安全可靠， 无明显声衰减4。 4. Echogen(QW3600)： 由Sonus公司产的混悬液， 内含2.2%12-氟戊烷(C5F12)微滴， 直径0.2 m， 浓度1.0×109个/ml。 静脉注射后在体温条件下， 微滴迅速雾化膨胀生成23 m的氟戊烷气体微泡； 心肌显影清晰而持久， 无明显的声衰减现象5。 QW7437在上述基础上进行了改进， 从而降低了气泡的血管壁粘滞性和融合性， 动物实验显示静脉注射后微泡在微循环中存在的时间超过5分钟， 99.5%的微泡不粘滞于血管壁， 表明该造影剂具有心肌显影时间长的应用潜力。 5. Quantison及Quan

5、tison depot： 均为Andaris公司产的外膜以变性白蛋白构成的微气泡。 Quantison的直径35 m， 浓度为1.5×109个/ml； Quantison depot的平均直径为3.2 m， 浓度为10×109/ml， 其心肌显影效果较好1。 6. BRI： 为Bracco公司产的脂类外膜包裹的六氟化硫(H2SF6)微泡， 平均直径为2.5 m， 浓度为0.2×109个/ml， pH值为6.06.5， 渗透压为290 mOsmol/kg， 最适合于35 MHz探头频率成像。 动物实验表明可使心肌二维显影6。 7. PESDA：是含有氟化碳气体的声振

6、右旋糖酐白蛋白制剂。 微泡直径46 m， 浓度为1.3×109个/ml。 临床应用无副作用， 但后方声衰减现象较显著1。 我国学者谢峰等研制的FX430和FX530与PESDA相类似， 但气体成份不同， 静脉注射后能产生可靠的心肌显影， 有剂量依赖性， 即较大的剂量能产生较强的心肌对比作用7。 8. AIP201： 系美国Andaris公司新近推出的造影剂， 微泡直径为10 m， 浓度为1.5×107个/ml， 注射途径是直接将造影剂注入左房， 能清晰显示心肌灌注情况8。 9. NC100100： 由挪威Nycomed公司生产的另一种氟碳气体类造影剂， 经静脉注射后由于具有

7、心腔内不产生声影的特点而能够清晰地观察左室后壁， 但有关造影剂的详尽成份尚未报道9。 MCE的技术关键及研究进展 通常由静脉注射的造影剂， 沿途经血液的稀释、 血管壁的粘附、 肺组织的储积、 破坏及气泡的自行萎陷， 到达左室时的密度不到右室的40%； 而进入左室的微泡， 仅有4%5%进入冠状动脉， 最终随冠脉循环灌注到心肌的造影剂更少。 因此， 要获得高质量的心肌造影图像资料， 所采用的超声心动图显示系统， 必须具有高灵敏度、 高动态范围、 高信号/噪声比的优点。 围绕这一中心环节， 近年来超声界进行了不懈的努力， 并有许多先进的技术问世。 1. 数字减影及伪彩色编码技术： 将无关的图像信号滤

8、掉， 使心肌的ROI突出易于识别， 并利用人眼对彩色图像的辨别能力强于黑白图像的特点， 按不同的灰阶强度编成各种颜色， 使造影后的心肌灰阶强度更易于识别1。 2. 背向散射积分(integrated back scatter， IBS)成像技术是采用超声组织定征技术背向散射积分分析技术。 应用发射时间每次持续3秒的高频射束， 沿每条超声扫描线采取多点取样， 并将每条IBS的平均功率与参考功率频谱对比， 将所得数据输入扫描转换器重建为二维实时图像1。 3. 计算机技术： 能对声像图进行数字化处理， 尤其使图像对比增强， 图像边缘轮廓清晰， 同屏多幅显示对比， 可对任意形状区域作直方图和直方图分析

9、曲线， 在任意一座标点读出灰阶值， 为图像分析定量化奠定了基础。 计算机视频密度分析仪可对MCE不同区域结果进行定量分析， 绘制时间强度曲线可用于计算心肌产生显影的时间、 达到峰值强度的时间(t-PI)及峰值强度(PI)、 峰值强度减半时间(D1/2)、曲线下面积、 曲线上升及下降速率等， 能全面客观地反映心肌血流储备情况， 分析病变部位的“无再灌注(no-reflow)”或“低再灌注(low-reflow)”现象。 4. 二次谐波成像(second harmonic imaging， SHI)技术： MCE所用微泡造影剂具有较强的非线性散射特点。 静脉注射的造影剂进入心肌后， 如探头发射频率

10、为2.5 MHz， 则心肌组织对该频率超声的回波仍为2.5 MH z， 而冠状动脉内的微泡不仅有与发射频率相同的2.5 MHz的基波(fundamental wave)， 并能产生频率增加二倍的5.0 MHz回波， 即二次谐波。 理论上推算微泡造影剂产生的二次谐波回声信号较其他组织增强1000倍以上。 SHI正是利用微泡的这种特性， 在接收回波时有意抑制基波， 重点接收两倍于发射频率的二次谐波背向散射信号， 故微泡造影剂的回波信号明显增强， 而周围组织回波微弱， 使心肌灌注正常区域成像清晰， 而缺血区成像不明显。 此外， SHI还可用于声学造影后深部冠脉血管远端分支的血流分析， 可使小血管多普

11、勒血流显像， 测得其低速度血流信号。 常用的SHI分析方法有直视观察法及视频密度分析法1，11。 MCE的临床应用现状 1. 估测冠状动脉阻塞后心肌危险面积和梗塞面积： 急性冠脉阻塞时， 该血管供应区的心肌因缺血而发生坏死的区域为心肌危险面积， 在MCE上表现为造影剂充盈缺损， 危险面积大小是梗塞面积大小的重要决定因素； 当冠脉阻塞缓解、 血流再灌注后， 造影剂注射于原阻塞冠脉， 在该血管供应区所出现的造影剂充盈缺损区为梗塞面积。 有学者在结扎犬冠脉后， 于再灌注前后静脉注射Echogen和放射微球， 发现再灌注前心肌充盈缺损面积与放射微球缺损面积(危险面积)一致， 而再灌注后仍无造影剂充盈的

12、面积(梗塞面积)也一致。 2. 评价慢性冠状动脉疾病： MCE不仅能通过放射性元素标记的微泡测量血流， 而且可用微泡峰值强度估测血流容积， 与负荷试验结合， 可早期发现冠脉病变1。 MCE所采用的微泡是一种运行于血管内的示踪剂， 所以在不同血管床的相应浓度能客观反映其血流容积并判断血管的狭窄程度及心肌血供不足的范围， 达到诊断冠心病的目的。 3. 测定冠状动脉血流储备： MCE已在临床成功地应用于冠脉血流储备(CFR)的测定， 与冠脉内多普勒比较两者有良好的相关性。 当CFR能力正常时心肌灰阶值增加40%100%， CFR能力下降时， 灰阶值增加减小， 甚至更低； 且可结合药物负荷试验(潘生丁

13、、 多巴酚丁胺、 腺苷等)观察CFR能力12。 4. 评价心肌存活性： 微血管的密度和心肌收缩功能可反映心肌存活性， 而MCE的峰值强度恰恰反映血管密度， 有研究表明在陈旧性前壁心肌梗塞病人， PI比值(前壁心肌PI值/后壁心肌PI值)与前壁收缩功能密切相关。 AMI后微血管的开放是心肌存活的指征； 再灌注后心肌血流灌注缺乏或减少， 则表明心肌活性降低或无心肌存活13。 5. 估测侧支循环血流状态： 对于病变或完全阻塞的血管， MCE可通过相应血管支配区域的灰阶强度及心肌不显影或延时显影以及声学造影剂心肌排空(wash out)速率来判断血管阻塞的程度和侧支循环的大小及范围。 研究表明MCE能

14、证明与心肌损伤有关的侧支循环的存在与否， 用微泡能反映侧支循环血流量14。 6. 评价冠心病的治疗效果： MCE可用于急性心肌梗塞、 冠状动脉严重狭窄及陈旧心肌梗塞病人的溶栓、 PTCA、 冠脉搭桥及支架等治疗效果的评价。 MCE的应用新进展 1. 评价冠状动脉内皮细胞功能： 研究报道在吸烟者或冠状动脉粥样硬化发生前的高脂血症患者已有冠脉内皮细胞功能异常。 而在冠状动脉粥样硬化发生前能发现其内皮细胞功能异常， 则可去除危险因素避免冠心病的发生。 晚近 有研究表明测定微泡的血管粘附性可判定冠脉内皮细胞功能及血管损伤程度； 尽管血管的微泡粘附性较大的区域经常规病理组织学检查无特殊变化， 但在电子显

15、微镜下确定有超微结构的改变， 从而支持MCE研究冠脉内皮细胞功能的观点是正确的15。 2. 特殊靶显像： MCE所采用的微泡可用于血管的特殊病理条件如血栓的影像检查。 将微泡壳膜植入血栓抗体成份， 造影剂进入血循环， 其微泡可附着在血栓上， 并在血管床内出现靶区强回声， 则有助于局部深静脉和小动脉血栓的检出。 此原理还用于内皮细胞表面蛋白的异常表达如恶性肿瘤、 早期动脉粥样硬化、 血管损伤以及与感染有关的血管病变的评价16。 3. 局部药物和基因的传递： 由于MCE造影剂的微泡能被入射超声所破坏， 故微泡可用来作为局部药物和基因传递的载体。 微泡的破坏仅发生在能被超声所直接诱导发挥系统药物(如

16、化疗制剂)作用的特殊部位； 而被破坏的微泡仍能在血栓部位保持少量溶栓蛋白基因， 促使血栓溶解而无系统出血现象2。 MCE是一种很有前途的诊断冠心病的影像技术， 具有实时、 微创、 价廉、 床边应用及可重复性的优点。 尽管有一定的局限性， 如微泡造影剂产生的声影， 影响后壁心肌灌注的评价以及目前尚没有一种满意的、 标准化的无毒副反应的经静脉心肌显影的造影剂等， 相信随着科学技术的飞速发展， 经静脉心肌造影剂的研究不断深入和超声显像仪器功能的日臻完善， MCE的应用领域必将更加拓宽， 并趋向于普及。 参考文献 1Kaul S. Myocardial contrast echocardiograph

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