基于斑点追踪法的二尖瓣环位移参数与Tei指数评价顿抑心肌犬左室功能的相关分析

杨乐平，孙鹏涛，黄伯湘，陈其城，沈 嫱

(广东省中医院，广东 广州 510120)

论 著

基于斑点追踪法的二尖瓣环位移参数与Tei指数评价顿抑心肌犬左室功能的相关分析

杨乐平，孙鹏涛，黄伯湘，陈其城，沈 嫱

(广东省中医院，广东 广州 510120)

目的 评价顿抑心肌犬二尖瓣环位移(MAD)参数与左室Tei指数的相关性。方法 制作冠状动脉左前降支阻断后再灌注犬心肌顿抑模型，分为顿抑组(阻断45 min)和假手术组(不阻断)，M型超声测量左室舒张末内径(LVEDD)、左室收缩末内径(LVESD)以及左室射血分数(LVEF)；于再灌注30 min采集心尖长轴观动态图像，将图像输入QLAB8.0工作站，分别获得EMAD1、EMAD2、EMADm及EMADm%参数；组织多普勒速度脉冲显像模式下，获得侧壁二尖瓣环运动频谱，并计算Tei指数。实验结束后，心肌标本行透射电镜检查，分析二尖瓣位移参数与Tei指数的相关性。结果 顿抑组EMAD1、EMAD2、EMADm及EMADm%值均低于假手术组(P均<0.01)，二尖瓣环位移参数与Tei指数呈负相关(P<0.01)，EMADm%与Tei指数相关系数最高。结论 二尖瓣环位移参数能客观评价犬顿抑心肌的左室收缩功能，与Tei指数密切相关，两者联合应用可全面评价顿抑心肌犬左室整体功能。

斑点追踪；二尖瓣环位移；左室；Tei指数；顿抑心肌

心肌顿抑是指在心肌短暂缺血后，经过再灌注后冠脉血流恢复正常，缺血心肌出现收缩功能障碍延迟恢复的现象。顿抑心肌可出现在多种临床事件中，如心脏冠脉搭桥术后、心脏介入术后等，其整体心脏功能的恢复与临床预后密切相关，因此客观准确检测顿抑心肌的左室整体功能对于临床十分重要。二尖瓣环位移(mitral annular displacement,MAD)是一种评价左室整体收缩功能的新的指标[1]。基于斑点追踪法MAD能克服传统M型超声心动图法或组织多普勒法的缺点，具有更好的时间分辨率。Tei指数是一项能够综合评价心脏收缩与舒张功能的指标，能客观评价心肌急性缺血后心脏功能的变化[2]。目前国内外关于两者关系的研究报道较少。本研究建立犬顿抑心肌模型，应用斑点追踪法MAD参数和组织多普勒法左室Tei指数评价左室整体功能并探讨两者相关性，旨在为急性缺血心肌再灌注后左心室整体收缩功能的无创准确评价提供依据。

1 实验资料

1.1实验仪器 Philips iE33彩色多普勒超声诊断仪，S5-1单晶宽频探头，频率1～5 MHz，帧频60帧/s。TKR-200C小动物呼吸机(江西特力麻醉呼吸设备有限公司)。Tecnai G2Spirit Twin透射电镜(美国FEI公司，产地：捷克，中山大学中山医学院)。

1.2实验动物 健康成年比格犬，由广州医药研究总院有限公司提供(生产许可证号：SCXK粤2008-0007)，体质量14.1～16.2(15.5±0.5)kg。

1.3动物模型的制作及分组 动物实验在广东省中医药科学研究院动物实验中心完成。实验犬术前禁食12 h，常规胸部及左前肢备皮，开放前肢静脉通路，首次静脉给药丙泊酚5～10 mL，连接静脉输液泵，维持10 mL/h。快速进行气管插管，连接呼吸机控制呼吸(压力0.05 mPa)，调节潮气量15 mL/kg，呼吸频谱15次/min。同时连接心电图，全程监测。经左侧第5肋间隙进胸，切开心包固定于支架上，钝性分离冠状动脉左前降支远段，使完全游离，穿线套入自制血管套索。顿抑组在左前降支远段结扎45 min，再灌注30 min；假手术组套入血管套索不行冠状动脉结扎。2组以成功完成6只为目标。冠脉开放前静脉注射利多卡因2 mg/kg预防心律失常。2组于再灌注30 min时行超声检查获取图像。

1.4超声检查方法 ①采集心尖四腔观切面，取心率稳定的连续3个心动周期的二维灰阶图像，帧频60帧/s。原始图像输入Qlab8.0工作站，运用TMQ-ADV分析软件，分别选取二尖瓣环在室间隔和左室侧壁的插入点，然后将另一点固定于心尖内膜出作为参考点。软件自动测出二尖瓣环相对于参考点的位移(心尖内膜处EMAD),包括室间隔瓣环插入点最大位移(EMAD1)、左心室侧壁瓣环插入点最大位移(EMAD2)、室间隔-侧壁瓣环连线中点的最大位移(EMADm)及其占左心室长径的百分比(EMADm%)。采集左室长轴观切面，取心率稳定的连续3个心动周期的二维灰阶图像，M型法测量左室舒张末内径(LVEDD)、左室收缩末内径(LVESD)及左室射血分数(LVEF)，测量3次并记录，取均值。②在心尖四腔切面，进入组织多普勒速度脉冲显像模式，将取样容积放置于二尖瓣环侧壁点，获得心尖四腔心切面二尖瓣环侧壁点运动频谱，测量二尖瓣环频谱舒张晚期末点至下一心动周期舒张早期起点的时间间期(a)、收缩峰持续时间(b)，由此公式(a-b)/b计算得到Tei指数。

1.5心肌透射电镜检查 实验结束后，过量麻醉处死实验犬，取下大体心脏标本，冰盐水洗，取顿抑区域心肌标本3～4块，每块约1 mm×1 m×1 mm，置于2.5%戊二醛固定，行透射电镜检查。

2 结 果

2.1大体标本所见 结扎前降支远段后，左室前壁中部、室间隔前部心肌变为暗红色，局部心肌收缩幅度减低，再灌注30 min后，心肌颜色较再灌注前恢复，心肌收缩幅度仍未恢复。

2.2透射电镜所见 顿抑组心肌细胞间和细胞内水肿，部分肌丝断裂扭曲，线粒体肿胀并脱颗粒，见图1。假手术组心肌细胞结构正常，内部超微结构保存完整，肌节清晰，线粒体结构良好，心肌细胞间连接正常，见图2。电镜所示说明顿抑组造模成功。

图1 顿抑心肌镜下表现(9 700倍)

图2 假手术心肌镜下表现(9 700倍)

2.3超声心动图 顿抑组Tei指数较假手术组增高(P<0.01)；顿抑组EMAD1、EMAD2、EMADm及EMAD%均低于假手术组(P均<0.01)；2组LVEDD、LVESD、LVEF比较差异均无统计学意义(P均>0.05)。见表1及图3及图4。

2.4相关性分析 EMAD1、EMAD2、EMADm及EMADm%均与Tei指数有相关性(P均<0.01)，见表2及图5～8。

3 讨 论

在心肌短暂的缺血过程中，从心肌的超微结构层面可观察到心肌细胞水肿，肌细胞膜和线粒体通透性的增加，但膜结

表1 2组常规二维超声指标、二尖瓣环位移参数、Tei指数比较

注：①与假手术组比较，P<0.01。

图3 顿抑组二尖瓣环位移曲线

图4 假手术组二尖瓣环位移曲线

表2 二尖瓣环位移参数与Tei指数的相关性分析

图5 Tei指数与EMAD1变化的直线相关图

构未发生严重破坏，并保持完整性。在再灌注阶段，由于膜的完整保持了心肌细胞内环境的稳定，减轻了由氧离子、自由基、钙超载等对细胞膜的彻底破坏，因此受损伤的心肌功能可出现可逆性恢复[3]。临床上顿抑心肌可出现在冠脉搭桥术、冠脉PCI术和冠脉溶栓治疗等多项事件中，其受损心肌的恢复及心脏整体功能的恢复与患者预后密切相关，因此准确评价顿逆心肌左室整体功能具有重要的临床意义。Tei指数由日本学者Tei在1995年提出，也称为心肌活动指数，被公认为是可综合评价心脏整体收缩与舒张功能的指标。近年来随着超声技术的进步，基于斑点追踪的二尖瓣环位移等系列参数在评价左心室整体收缩功能中也得到了广泛的应用[4-5]。

图6 Tei指数与EMAD2变化的直线相关图

图7 Tei指数与EMADm变化的直线相关图

图8 Tei指数与EMAD百分比变化的直线相关图

斑点追踪技术利用高分辨率、高帧频的二维图像，分析二尖瓣环声学斑点的运动轨迹，由于不受声束方向与室壁运动方向夹角的影响，避免了组织多普勒法的角度依赖，故能准确地反映心肌的运动物理特征[6]。此外该项技术对图像质量要求较低，操作和计算时间较短，具有方便、快捷等特点。Black等[7]以核磁共振测量左室射血分数为金标准，分别用斑点追踪法测量EMADm、M型超声心动图法测量左室射血分数，评价70个年龄为9周岁健康儿童的左室收缩功能，结果发现斑点追踪法(r=0.69，P<0.001)比M型超声心动图法(r=0.33，P<0.001)有更强的线性相关。也有研究发现[8]，在急性心肌梗死患者中二尖瓣环位移参数与双平面Simpson法LVEF有较高的相关性。

Tei指数作为一个可综合评价心脏整体收缩与舒张功能的指标，近年来也越发引起人们的重视。程蕾蕾等[9]对45例不同射血分数的冠心病患者左室Tei指数进行测量，发现冠心病组的Tei指数均较正常组增高，在冠心病组内EF低下组的Tei指数较EF正常组增高，提示Tei指数能敏感、简便评价心脏的整体收缩功能。组织多普勒法Tei指数由于在同一心动周期测量等容舒张时间和等容舒张时间，避免了连续多普勒法在不同心动周期测量的影响，提高了测量准确率。

在本研究中，心肌顿抑组虽然均出现左室节段性室壁运动减低，但由于测量常规的二维参数时可能避开了室壁运动减低的区域，因此在再灌注30 min时，心肌顿抑组与假手术组的LVEDD、LVESD、LVEF等常规二维超声数据差异均无统计学意义。分析出现阴性结果原因可能为：顿抑心肌犬均出现为节段性左室壁运动减低，未用实时三维法或双平面法以减小传统M型法射血分数的测量误差和不准确性。

左心室纵向心肌舒缩产生的左室长轴方向运动在左心泵功能中起重要作用，如果缺少纵向心肌纤维，左室射血分数仅为30%[10]。MAD值准确地体现了这种左室长轴运动功能，因此心肌处于顿抑状态而出现运动功能障碍时，二尖瓣环位移幅度表现为不同程度减低。在本研究中顿抑组的EMAD1、EMAD2、EMADm及EMAD%均小于假手术组，提示心肌顿抑组的左室整体长轴收缩功能受损,这与其他相关报道结果一致[8，11]。

相关性分析发现,EMAD1、EMAD2、EMADm及EMADm%均与左室Tei指数有良好的相关性，EMADm%与Tei指数相关性最高，表明EMADm%更能准确评价心肌缺血再灌注后的左室整体收缩功能。吴卫华等[12]以扩张型心肌病患者为研究对象，发现以胸壁为参考点的MAD1、MAD2、MADm及MADm%与实时三维技术测量左室射血分数(RT3D-LVEF)相关性好(r=0.78，0.72，0.76，0.78,P均<0.01)，并且在所有二尖瓣环位移参数中，MADm%相关性最高，本研究结果与之相近。顿抑心肌由于暂时性的功能障碍，出现局部心肌的收缩功能减低，导致左心室腔内压力达峰时间延长，即等容收缩时间延长，因此Tei指数增大。MAD1、EMAD2、EMADm均为具体测值，所得实验数值没有标化，指标易受个体差异的影响。而EMAD%则代表了侧壁瓣环与间隔瓣环中点位置的位移与左室长轴径的百分比，和Tei指数一样代表单位比值，因此在统计学上避免了动物心脏大小、体表面积差异的影响，故EMAD%与Tei指数相关性最高具有合理性。因此也意味着EMAD%与Tei指数在评价心脏功能中，不仅可在不同年龄段人群中、不同性别、不同种族中应用，也可在实验动物与人类之间应用。

但本研究也存在一定的局限性，如样本量偏小，需要通过更多人群病例和病种深入研究；此外因设备条件受限，缺少实时三维法测量LVEF进行对比研究等，有待下一步完善对本研究的结论做验证。

综上所述，通过斑点追踪法测量二尖瓣环位移参数，可准确整体评价犬顿抑心肌的整体收缩功能，与Tei指数密切相关。同时MAD对图像质量要求低、方便、准确，具有较好的临床应用前景。Tei指数作为综合性的心脏功能指标，由于存在难以区分收缩功能障碍和舒张功能障碍的缺点，因此二尖瓣环位移参数与Tei指数的联合应用将更好地对心肌缺血再灌注后心脏功能做出全面、准确的判断。

[1] Eto Y,Yamada H,Shin JH,et al. Automated mitral annular tracking:a novel method for evaluating mitral annular motion using two-dimensional echocardiography[J]. J Am Soc Echocardiogr，2005，18(4):306-312

[2] 林蔚，白旭东，刘佳美. Tei指数评价大鼠超急性期心肌梗死左心功能[J]. 中国医学影像技术，2012，28(9):1623-1626

[3] 贾勤惠,贾国良,裴其应,等. 兔顿抑心肌局部5-HT NE血小板聚集率及心肌超微结构改变[J]. 心肺血管病杂志,2001,20(2):106-108

[4] 罗娟,周爱云. 组织运动二尖瓣环位移自动追踪技术定量评价心功能减低患者左心收缩功能及病变程度[J]. 中国医学影像技术,2012,28(5):907-910

[5] 商志娟,王珂,孙颖慧,等. 组织追踪技术测量二尖瓣环位移评价慢性心力衰竭患者左心室收缩功能及其影响因素[J]. 中国医学影像技术,2012,28(3):474-477

[6] 熊莉,邓又斌,申屠伟慧,等. 超声斑点追踪技术测量正常人二维应变的初步研究[J]. 中华超声影像学杂志,2007,16(5):373-376

[7] Black DE,Bryant J,Peebles C，et al. Tissue motion annular displacement of the mitral valve using two-dimensional speckle tracking echocardiography predicts the left ventricular ejection fraction in normal children[J]. Cardiol Young，2014，24(4):640-648

[8] 段凤霞,袁莉,谢明星,等. 组织运动二尖瓣环位移自动追踪技术对急性心肌梗死患者左心室整体收缩功能的评价[J]. 临床心血管病杂志,2011,27(12):905-908

[9] 程蕾蕾,舒先红,韩蓓蓓,等. Tei指数评价冠心病患者心功能的临床研究[J]. 中国超声医学杂志,2003,19(9):664-667

[10] Ballo P,Bocelli A,Motto A,et al. Concordance between M-mode,pulsed tissue Doppler,and color tissue Doppler in the assessment of mitral annulus systolic excursion in normal subjects[J]. Eur J Echocardiogr，2008,9(6):748-753

[11] 刘潇,章仁品,彭超,等. 斑点追踪技术测量二尖瓣环运动评价冠心病患者左室收缩功能[J]. 东南国防医药,2014，16(3):237-240

[12] 吴卫华,黄艳,陆静,等. 斑点追踪法测量二尖瓣环位移评估左心室收缩功能[J]. 中国医学影像技术，2010，26(1):79-81

Analysis of correlation between mitral annular displacement based on speckle tracking imaging and Tei index in evaluation of left ventricular global systolic function of stunned myocardium of beagle dogs

YANG Leping, SUN Pengtao, HUANG Boxiang, CHEN Qicheng, SHEN Qiang

(Guangdong Provincial TCM Hospital, Guangzhou 510120, Guangdong, China)

Objective It is to evaluate the correlation between mitral annular displacement and Tei index in evaluation of stunned myocardium of beagle dogs. Methods Several left anterior descending coronary artery occlusion and reperfusion models of myocardial stunning of beagle dogs were made, and they were assigned into stunned group(blocking for 45min) and sham operation group(without blocking).Left ventricular end-diastolic diameter (LVEDD), left ventricular end-systolic diameter (LVESD) and left ventricular ejection fraction (LVEF) were measured by M-mode echocardiography. Apical long-axis view of a moving images were obtained after 30 min of reperfusion, and the images were input into QLAB8.0 workstation. Thus the parameters, such as EMAD1, EMAD2,EMADm and EMADm% were acquired. Mitral annulus of lateral wall motion frequency spectrum derived from pulse wave Tissue Doppler imaging (PW DTI) was used to obtain Tei Index. After experiment the myocardium specimens were examined by transmission electron microscopy. The correlation between mitral annular displacement and Tei index were analyzed. Results The value of EMAD1,EMAD2,EMADm and EMADm% in stunned group were lower than those in sham operation group(P<0.01). Mitral annular displacement were negatively correlated with Tei index (P<0.01), and there was a highest correlation coefficient between EMADm% and Tei index. Conclusion Mitral annular displacement parameters can evaluate left ventricular global function of stunned myocardium of beagle dogs objectively, and it is closely related to Tei index. The combination of the two indexes can give a comprehensive evaluation of left ventricular global function of stunned myocardium of beagle dogs.

speckle tracking imaging; mitral annular displacement;left ventricular; Tei index; stunned myocardium

杨乐平，女，硕士，主治医师，研究方向为超声诊断。

孙鹏涛，E-mail:sumstao@163.com

广东省自然科学基金资助项目(S2011010003936)

10.3969/j.issn.1008-8849.2015.04.001

R445.1

A

1008-8849(2015)04-0343-04

2014-08-15