声学造影与心肌灌注

键词:超声心动图会议2010  腺苷负荷 声学造影 心肌灌注

History & Concepts

声学造影技术的开始

·声学造影技术开始于1968年,人们发现振荡后的盐水能够在右心室产生超声强回声;

·声学造影技术可用于观察心腔边界和检出左向右分流

·心肌声学造影——以微气泡为红细胞示踪剂来增强超声心动图的心肌显像。

声学造影适应证

声学造影剂

生理盐水振荡制备声学造影剂(第一代)

·10ml注射器×2+三通

·5ml生理盐水+0.5ml空气

·1980’s人们发现5%人蛋白溶液声震后可以产生大小一致的小蛋白微泡,微泡为蛋白包被空气,大小可以通过肺循环

·后来又出现了多种方法制备的微泡,但其基本结构均为外壳包被气体,大小为8-11μm,浓度约5 × 108 - 1.2 × 1010 /ml。

SonoVue

·由磷脂外壳包含六氟化硫气体而成,平均直径2.5μm,90%微泡<8μm

·微泡浓度高,在组织中分布均一

 

·对循环内压力变化的耐受力好,微泡反射脉冲强,尤其是在低能量状态下显影强,而在高能量状态下易于被破坏,因此适用于低能量的连续超声显像 

声学造影技术可能的临床应用

·定义心内膜边界(心腔大小、形态;心腔内血栓、心室致密化不全、心肌肥厚等)

·检出左向右分流

·心肌显影

·增强多普勒血流信号

·靶向治疗

心肌声学造影与冠心病

·药物治疗、PCI、Bypass疗效随访

·心肌缺血诊断

·存活心肌评价

声学造影成像技术

·基于造影剂微泡的非线性声学效应检出微泡的成像技术

·包括高机械指数和低机械指数成像

高机械指数成像¡ª¡ª间歇触发成像

·将高能量破坏微泡时的图像与间歇后微泡充盈的图像进行对比,了解灌注情况

·对微泡显像敏感,信噪比相对高

·需要间歇显像,采集时间长,无法进行室壁运动分析

·在两次成像之间由于呼吸、病人移动等原因容易图像移位

低机械指数成像

·MI<0.2,包括实时成像、触发低机械指数成像和触发再充盈成像

·实时成像包括如能量调制技术、基波脉冲抵消技术、二次谐波技术、相干对比成像技术和对比脉冲顺序(CPS)

对比脉冲顺序(CPS)

·多脉冲成像,能同时接收微泡的非线性谐波和非线性基波,非线性基波是微泡信号的主要成分,由此可以大大增强微泡显像的强度,减少造影剂用量并降低声衰减,提高组织特异性、穿透力和检测敏感性

·CPS是多脉冲成像,可减低心肌运动引起的伪像并可提高采集的帧频

心肌灌注的量化分析

·声学显影强度Y,显影强度与时间的函数关系符合:

            Y=A(1-e-βt)+C

   A即Y的峰值,为计时零点与曲线最高点之间的差值,代表毛细血管数量,β为曲线斜率,代表造影剂灌入速度,β代表心肌血流量

·量化分析诊断标准更容易统一,大大降低经验依赖性

·已有一些研究证实量化MCE与SPECT、PET、MRI及量化冠脉造影相关性较好

·低能量实时心肌声学造影(RT-MCE)成像条件下,心肌灌注显像稳定,更适合于定量评价灌注(测量一次打破微泡后微泡在心肌组织内再次充盈的速度和强度)

腺苷负荷

·腺苷负荷常用于结合SPECT检出冠心病

·现在许多研究也认为腺苷负荷能够提高MCE评价微循环储备的敏感性和特异性

4D & MCE

左室声学造影的新用途

·左室腔内血流分析:

左室声学造影的新用途

·左室腔内血流分析:

左室声学造影的新用途

·左室腔内血流分析:

声学造影的安全性( Optison、Definity )

声学造影的安全性( Optison、Definity )

声学造影的安全性(Sonovue)

What’s Going On in Our Lab

左室声学造影有效性
及对左室收缩功能评价

·04年8月~05年1月心内科住院及门诊病人112例:其中男性91例,女性21例,年龄(52±8)岁。冠心病89例;心律失常3例;高血压病13例;心脏神经官能症(冠造排除)6例;心脏外伤史1例。

·入选标准:心尖两腔或四腔心切面至少有一个以上节段内膜边界显示不清。

·病例排除标准:EF<35%者;有食物、药物、白蛋白及其他血液制品过敏史者;严重瓣膜病患者;严重慢阻肺者;AMI急性期、UA病情不稳定者;SBP>180mmHg 及/或DBP>110mmHg者;严重心律失常;妊娠或哺乳期妇女及先心病患者;严重肝、肾功能障碍(ALT>80U/L;Cr>1.5倍)。

方  

·造影剂:

·81例:全氟丙烷人血白蛋白注射剂冻干粉剂(3g,南方医院), 31例:八氟丙烷人血白蛋白注射剂(上海新兴医药公司)。给药剂量:0.01mg/kg。

·应用方法:

·造影前:12导联心电图, 生命体征、体重、身高及化验检查(血、尿常规,肝肾功能)。

·于药物注射前及注射后5min、10min分别记录患者的 生命体征,注射后10分钟记录心电图。造影后72h内复查血、尿常规、肝肾功能,并密切观察患者有无不良事件。

Acuson Aspen,探头频率3.5MHz,MI:0.4~0.5

左心室内膜节段显影评分:

·0分:不显影;1分:显影模糊;2分:清晰显影。

射血分数(EF):

·采用双平面Simpson法,造影前及造影后分别测量3次,取其均值,并记录造影前后的左室舒张末及收缩末容积。

左心室声学造影效果判定:

·左心室完全未显影为0级;显影微弱为1级;中度显影为2级;完全显影3级。

室壁运动评分:

·1分:正常;2分:运动减弱;3分:无运动;4分:矛盾运动;5分:室壁瘤。

结   

112例受试者声学造影前、后左心室内膜显影的评分

1. 左心室容积的测量:

    造影前的心室容积大于造影后,二者的差值为非正态分布,舒张末期容积差值的中位数为20.5(QR=27.5),收缩末容积差值的中位数为10(QR=11.75)。  

2. 左心室射血分数的测量:

应用双平面Simpson法测量造影前、后EF,两者比较P<0.05,具有统计学意义。 部分患者的组织谐波成像图像显示较差,其内膜评分<4分,不显影的节段≥3个,影响应用心内膜轮廓的勾画。剔除低于4分的心室容积值后,再次进行统计学分析,造影前、后的EF值比较P值>0.05 ,不具有统计学意义。
3. 室壁运动积分:

   左室声学造影可对96%的节段的室壁运动进行准确评分;而组织谐波成像仅观察到68%的节段的室壁运动。

4. 左心室显影效果:

   经声学造影后,112例患者左心室均可完全显影达3级。

5. 对声学造影剂安全性评价:

5.1 造影剂注射后患者的生命体征及12导联心电图,未发现异常改变。

5.2 造影后:

  血常规、 ALT、BUN、Cr :未见异常;

  尿常规:16例患者(14%)尿中可见微量蛋白。

5.3 不良事件:

   1例于造影中出现心前区疼痛,经含服硝酸甘油0.5mg后缓解;3例患者分别出现头晕、心悸、潮热,但监测心率、血压及心电图未见异常改变。

结论

  左室声学造影可明显改善对左心室内膜的识别,改善对在组织谐波成像中显示不清的心内膜节段的显示;

  国外报道:左室声学造影与组织谐波成像比较,可提高3倍的效果。

    约有10~20%的患者不能准确地判断心内膜的边界,在我国人口逐渐老龄化的今天,由于老年人群受体型、肺气、体位的影响更为明显,这个比例将更高。双平面Simpson 法受二维图像分辨率的影响较大,当心内膜边界显示不清时,明显影响心内膜轮廓的勾画。

    左室声学造影使心室腔内被造影剂完全充填,心内膜节段清晰显示的比例进一步提高,应用Simpson法计算的EF的更为准确。

动物实验研究

腺苷负荷低能量实时心肌声学造影评价急性心肌梗死模型

方法与结果

实验动物

·雄性杂种犬9只(由解放军总医院动物实验中心提供),体重15~20 kg,普通饲养条件下饲养

药品

·声学造影剂为SonoVue(意大利Bracco公司)(59mg/支)

·负荷药物为腺苷注射液(沈阳光大制药)(90mg/支)

仪器

·采用Sepuoia 512超声仪(德国Siemense公司)

·配备4V1C心脏超声探头

·在CPS成像平台下显像

图像分析软件

·ACQ软件(Auto-Tracking Contrast Quantification) (Tomtec Inc.)

模型制备

·9只犬均成功结扎前降支并进行心肌声学造影检查,纳入量化分析

·9只均于结扎后60分钟给予腺苷负荷,1只由于室颤及除颤后阵发室性心动过速剔除负荷结果,其余8只纳入量化分析

腺苷负荷低能量心肌声学造影
及图像分析

·前降支结扎前、结扎后即刻和结扎后60 min以震荡泵经静脉连续泵入SonoVue悬浊液,液速为14 ml/h

·分别采集乳头肌短轴切面及心尖切面图像

·图像采集:将超声仪探头放置于心外膜,在泵入造影剂1.5~2 min时开始采集

·每次以高机械指数充分破坏心肌内造影剂后,在CPS成像模式下(MI=0.18)采集200-300帧图像,图像采集过程中固定增益

腺苷负荷

·在结扎前降支60 min输入声学造影剂同时静脉泵入腺苷注射液(140μg/kg/min)

图像分析

·使用ACQ软件分析心肌造影图像,将感兴趣区分别置于前降支和回旋支供血区,调节图像以使感兴趣区位于心肌内并容纳尽可能多的心肌,选择每一心动周期舒张末期图像纳入分析

·参数:曲线峰值强度(A),曲线斜率(β)和灌注量(A·β,即A与β乘积)

·比较两供血区域结扎前、结扎后不同时间及负荷状态下A、β和A·β

结果

·在预设的CPS成像模式下,能够在心外膜表面稳定采集心肌显影图像,且声窗内的心腔和心肌各部分均能够清晰显影

结论

·利用低机械指数微泡Sonovue和CPS技术进行低能量RT-MCE能够准确的量化评估心肌灌注

·在动物急性心肌梗死模型中,低能量实时心肌声学造影的量化分析指标β和β能敏感诊断急性心肌梗死,其中β在延迟检测中稳定性更好

·腺苷负荷结合低能量RT-MCE能检出灌注储备降低的梗死区域,腺苷负荷条件下β和β储备更易于检出缺血心肌

临床研究

小剂量腺苷负荷量化低能量心肌声学造影评价冠心病心肌灌注

冠脉微循环与冠心病

·灌注缺损区域的检出能够帮助检出罪犯血管,评价再血管化术的效果,预测左室功能的恢复、发生心脏事件的危险等

·量化低能量心肌声学造影是一种新型的灌注评价方法

·已有研究证明心肌声学造影能够较好的评价心肌灌注,且腺苷负荷能够评价冠脉的储备功能,但在二者结合的诊断冠心病的应用方面尚没有一定标准

研究目的

   探索小剂量腺苷负荷低能量心肌声学造影的量化指标是否能够准确区分冠心病患者正常、缺血以及再灌注良好的心肌

研究对象

·随机入选2006年9月至2007年4月我科住院冠心病患者14例

·年龄51±12岁,其中心肌梗死患者8例,心绞痛患者6例;PCI术后患者7例,未行再血管化治疗患者7例。所有患者均于接受检查前签署知情同意书

·排除标准:心梗1周以内;有并发症或血流动力学不稳定;3天内有心绞痛发作;房室传导阻滞;其他重要器官功能障碍

·所有患者进行冠脉造影(CAG)(11例)或64排CT冠脉重建成像(CTA)(3例)以了解冠脉导血管情况

腺苷负荷心肌声学造影

·在标准半量(70μg/kg/min)的腺苷负荷条件下进行心肌声学造影

·造影剂为Sonovue,用震荡微量泵连续静脉泵入,输注速度为23ml/h

·泵入声学造影剂2-4分钟后开始采集静息心尖两腔、四腔图像,泵入腺苷2-6分钟内采集负荷图像

·每次以高机械指数充分破坏心肌内造影剂后,在CPS低机械指数(0.18)成像模式下采集200-300帧图像,图像采集过程中固定增益

·检查过程中检测患者血压、心率、心电图等指标

图像分析

·ACQ ( Auto-Tracking Contrast Quantification)软件(Tomtec Inc.)

·选择图像显示清晰的心肌节段并放置感兴趣区,调节图像以使感兴趣区位于心肌内并容纳尽可能多的心肌,选择每一心动周期舒张末期图像纳入分析

·软件自动生成灌注强度曲线并拟合函数:Y=A(1-e-βt)+C,得出曲线峰值强度(A),曲线斜率(β)和灌注量(A·β,即A与β乘积),每个区域的参数均取3次测量所得平均值。

数据分析

·根据患者CAG或CTA结果将获得的心肌节段分为三组:

  1 无明显狭窄组(正常或狭窄率<60%冠脉供血区)

  2 成功再血管化组(PCI术TIMI3级血流的冠脉供血区)

  3 严重狭窄组(冠脉狭窄率>80%的供血区)

·比较各组负荷前后灌注指标A、β和A·β的差异,以及变化幅度。

统计分析

·采用chiss统计软件,计量资料以±s表示,对各组灌注指标分别进行方差分析,p<0.05认为差异显著

·用SPSS13.0软件绘制受试者工作曲线(ROC)比较MCE各量化指标的诊断意义,用不同测量值作为界限推算敏感性和特异性,并计算曲线下面积,p<0.05认为差异显著

结果

·14例患者均成功完成负荷心肌造影检查

·1例检查过程中发生头晕,其余患者无明显不适症状,所有患者均无明显心率变化或血流动力学及心电图改变

腺苷负荷前后灌注变化量比较

腺苷负荷前后变化百分率比较

病例1

腺苷负荷后A·β诊断灌注缺损ROC曲线

β储备(腺苷负荷后变化率)诊断病变血管ROC曲线

β储备(腺苷负荷后变化率)诊断病变血管ROC曲线

结果

·量化低能量MCE结合小剂量腺苷负荷诊断冠脉狭窄和灌注减低有较好的敏感性和特异性

·比较敏感的指标为腺苷负荷后的A·β,β、A·β储备

·严重狭窄的冠脉静息灌注可不降低,仅灌注储备降低

·成功再血管化治疗术后的冠脉储备明显低于无狭窄冠脉组

·小剂量(50%)腺苷可以明显增加心肌灌注,却不引起明显的心率变化和副反应

讨论

·前述动物研究急性心肌梗死模型中,梗死区域静息状态下即可出现明显的灌注减低

·临床研究中则发现,静息状态下冠脉严重狭窄的区域可以不出现灌注的减低

可能的原因——

·动物研究为人为急性结扎原来正常的冠状动脉,与冠心病长期慢性形成的病理生理改变不同

·急性缺血可造成内皮急性损伤,病变血管来不及进行代偿

·慢性形成的动脉粥样硬化性血管病变局部长期的内皮损伤和缺血可引起代谢产物堆积等改变使小血管代偿性扩张,毛细血管开放增加,因此静息状态下可不出现灌注的减低

临床研究与动物研究共同提示——

·腺苷负荷可以更好的检出灌注异常,还可以通过检出冠脉储备情况来判断局部血供

第2组——
PCI
术中达到TIMI3级血流的心肌节段

·静息状态下可表现为良好的心肌灌注

·腺苷负荷下灌注速度和血流量可少量增加,但灌注速度及流量的增强幅度均明显低于正常节段,而接近严重狭窄区域

可能的原因

·PCI术恢复了病变血管局部的管腔而不能恢复其内皮功能的损伤,临近节段或远端血管也可能存在损伤,表现为毛细血管灌注储备未明显改善

·灌注量——

   本研究以冠脉造影结果(狭窄>80%)为金标准,腺苷负荷后A·β<1.74 dB/s诊断冠脉狭窄和灌注缺损的敏感性和特异性均可达到71%

·灌注储备——

   负荷后A·β增加百分率<81%诊断灌注储备降低的病变血管敏感性和特异性为83%和79%

   β增加百分率<54%诊断灌注储备降低敏感性和特异性为86%和79%

·本研究探索了量化低能量MCE应用于临床可行的指标,即通过静息灌注及小剂量腺苷负荷下测定的冠脉储备可敏感的判断心肌的灌注情况

·量化指标也可能增加预后判断的准确性,有待进一步研究

·本研究中采用小剂量腺苷负荷,理论上可减少不良反应发生率,在我们入选的14例病人中仅有一例患者发生头晕,但由于病例数较少,还需要在更大样本中证实

局限性

·Leong-Poi H等人——动物研究中,多支病变由于侧枝循环较少,根据MCE灌注判断病变部位更为准确

·长期的慢性三支病变的患者,其侧枝循环开放程度影响因素可能较为复杂,因此心肌各节段灌注对于腺苷的反应与狭窄程度对应度可能低于单支病变

·腺苷负荷的标准用法为140μg/kg/min,6分钟,本研究适用小剂量(半量),负荷效果尚无比较资料

·本研究中选取的研究对象心肌节段均为图像显示满意者,MCE图像受到病人肥胖、或呼吸影响等原因,部分节段显示不满意,尤其是前壁、侧壁等部位,舒张末期难以得到满意图像,诊断准确性可能受到影响

·目前的量化测量软件均需要脱机分析,不能实时得到灌注指标的结果,临床应用不方便,最近一些研究还证实,现在已有软件可以在量化基础上自动检出低灌注区域


    2010/8/13 14:42:38     访问数:1696
    转载请注明:内容转载自365医学网

大家都在说       发表留言

2010/8/16 20:32:27
刘进民:拜读学习
2010/8/16 18:55:49
吴奇志:拜读了
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