心肌声学造影视觉评估兔急性心肌梗死后的微循环

梁秋月，张容亮，孙月，陆永萍*，胡兵，应涛

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

急性心肌梗死 (acute myocardium infarction，AMI) 一直以来位居世界各地患者死亡原因的前列[1]。准确有效的早期诊断方法对临床上治疗急性心肌梗死-至关重要。心肌声学造影(myocardial contrast echocardiography, MCE) 是在微循环水平诊断心肌灌注的新技术，其通过应用超声技术接收声学微气泡的背向散射信号而实现心肌灌注显像[2]。目前研究证明MCE在血管疾病中具有极好可行性和诊断价值，在AMI早期可独立检测心肌存活，观察心肌血流灌注情况评价冠状动脉疾病，尚处于临床三期研究阶段[3-6]。冠心病导致心肌缺血时，临床上依据美国超声心动图学会推荐的左心室16节段法，将左室壁进行分段以便判定心肌缺血或梗死部位与范围。本研究在兔急性心肌梗死模型上，采用MCE联合心电图监测和常规心脏超声检查的方法，视觉评估判定心肌梗死后梗死节段心肌的血流灌注状况。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 实验动物

选用清洁级成年日本大耳兔20只，1～2周龄，体重2.5～3.6 kg，来源于昆明医科大学动物实验中心【SCXK(滇)2011-0004】，于昆明医科大学实验设施内维持动物和开展实验【SYXK(滇)2013-0003】。动物使用遵循3R原则。

1.1.2 仪器及造影剂

超声诊断仪为PhilipsiE33型，心脏探头型号S5-1，频率为1.7/3.0 MHz，使用意大利Bracco公司的Snovue作为超声造影剂。

1.2 方法

1.2.1 模型制备

将实验动物随机分为两组：急性心肌梗死模型组(A组)和假手术对照组(S组)，每组10只。使用3%戊巴比妥钠注射液(30～35 mg/kg)麻醉后，用“六线六结”开胸法打开胸廓，剪开心包膜，充分暴露心脏及其表面的血管。沿左冠状沟向左前方找到左前降支。A组：从左前降支和旋支分叉处下约2 mm处结扎左前降支；S组：对左前降支只穿线，不结扎。待肉眼观察到A组结扎远端局部心肌颜色出现暗红色时再予以心包缝合，逐层关胸，该过程需5～10 min。

1.2.2 心电图和常规超声

实验过程观察记录12导联心电图，实验兔于术中持续心电监测并记录术前、术后10、45 min的心电图。

在术前、术后20 min、2 h及6 h使用常规超声观察各节段心肌室壁运动情况。检查方法：将兔仰卧、四肢拉开固定，探头置于兔心脏解剖位置，方向指向左下方。于左室长轴和短轴乳头肌水平记录M型超声左室6个节段的运动幅度(前间隔、前壁、侧壁、后壁、下壁、后间隔)及左室射血分数(EF)，以上测值均取3次测量的平均值。

1.2.3 心肌声学造影视觉评估

术前、术后20 min、2 h及6 h对心肌声学造影检查观察兔心肌灌注情况。MCE造影方法及步骤如下：常规心脏超声后，启动造影程序(contrast low MI)，实时造影MI 为0.08，Flash MI为1.7，帧频设定为124帧/s。将SonoVue造影剂加入5 mL生理盐水，摇至形成均匀透明的微泡混悬液，约20 s，pH值4.43～7.45，与人体血浆等渗。每次按0.05 mL/kg的量抽取，在10 s内经兔耳缘静脉匀速推注。调节增益至可辨认心肌回声，于左室短轴切面，乳头肌水平观察造模节段心肌充盈影像。显影稳定后，触发高能量脉冲(Flash)击破造影剂微泡。并存储造影过程中的所有图像用于回放分析。实验过程中造影参数设置保持一致。

1.2.4 病理组织切片

实验结束后，A组于左前降支结扎或穿线点下方5 mm的造模节段采集心肌组织，S组于对应节段采集。组织固定包埋后进行切片、苏木素-伊红(HE)染色和病理学观察。

1.3 统计学方法

2 结果

2.1 模型制备情况

20只日本大耳成年兔中， A组10只中1只术中胸膜破裂死亡，2只为结扎冠脉后死亡，原因不详，术后存活7只。S组10只中2只术中胸膜破裂、呼吸衰竭死亡，术后存活8只。实验过程中常规超声心动图示室壁运动减弱，心电图监测示ST段压低或抬高，初步认为A组7只兔均成功建模。

2.2 心电图及常规超声心动图

2.2.1 心电图

术前、术后10 min、45 min两组实验兔的心电图记录显示：术前两组兔心电图无异常。A组术后10 min 7只实验兔均出现ST-T段压低，4只出现T波倒置，2只出现对称性T波倒置；术后45 min 7只实验兔均表现为ST段抬高(幅度平均0.2±0.05 mV)、5只出现异常高大的T波，心电图提示心肌由缺血转变为急性心肌梗死。S组术后心电图均无异常。

2.2.2 常规超声心动图

各实验兔分别于术前、术后30 min、2 h、6 h进行超声心动图检查。对各时间点造模节段(包括左室前壁和前间隔)的运动幅度及左室收缩功能进行统计分析。

两组术前，造模节段运动幅度基本一致(3.20±0.34 mm)。S组术后与术前造模节段运动幅度无明显变化。A组术后20 min、2 h、6 h与术前相比左室前壁及前间隔运动幅度明显减低(P< 0.05)，与S组相应时间点比较A组造模节段运动幅度亦有显著差异(P< 0.05)，详见表1。

两组实验兔术前左室射血分数。S组术后20 min、2 h、6 h与术前比左室射血分数无明显变化。A组术后20 min左室射血分数降低(51.41±5.79)%，术后2、6 h改变与术后30 min基本相似(表2)。

表1 S组与A组兔不同时间点造模节段运动幅度Table 1 The amplitude of motion of the molds at different time points in the S group and A s, n =15)

注：与S组同一时间段相比，*P< 0.05；与术前相比，#P< 0.05。

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

表2 两组兔不同时间点EF值Table 2 Left ventricular ejection fraction (EF) at different time points in the two groups s，%)

2.3 MCE视觉评估

两组兔术前MCE表现：心肌内造影剂快速完全充盈，灌注良好(图1)。S组术后20 min、2 h、6 h MCE表现与术前相似。

注：A： 10.0 s，右心腔显影→ B：11.3 s，左心腔显影→C：12.4 s，心肌开始显影→D：14.8 s，心肌显影稳定达平台期→E：15.9 s，启动Flash →F：16.6 s，心肌内造影剂微泡被打破(Flash后第一帧)→G：17.0 s，心肌第二次开始充盈→H：17.6 s，心肌充盈→I：18 .2 s，心肌再次显影稳定达平台期。图1 术前及S组术后心肌显影过程Note. 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组术后20 min，2 h及6 h MCE表现一致：A组造模节段左室前壁、前间隔显影初期表现为充盈缺损，中期至峰值期表现为显影暗淡，不均匀，显影强度明显低于后间隔和下壁(图2)。

注：a：10.1 s，右心腔显影→ b：11.3 s，左心腔显影→c：12.5 s，心肌开始显影，造模节段不显影(箭头所示)→d：15.1 s，心肌显影达平台期，造模节段显影浅淡(箭头所示)→e：15.6 s，启动Flash →f：16.3 s，Flash后→g：17.3 s，Flash后，心肌再开始充盈，造模节段充盈缺损(箭头所示)→h：17.5 s，Flash后，心肌第二次充盈(箭头所示：前壁、前间隔充盈缺损)→i：18 s，Flash后，心肌再次显影稳定达平台期，造模节段前壁、前间隔显影浅淡(箭头所示)。图2 A组术后2、6 h心肌显影过程Note. 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 病理学结果

S组病理形态学及HE染色未见明显心肌梗死病理学改变。A组造模节段的病理形态学观察：均可见大小不等的心肌梗死灶，细胞肿胀坏死，部分心肌溶解；心肌纤维排列紊乱，部分变性、断裂，甚至溶解；大量细胞核碎裂、核溶解。造模节段的组织学改变具有典型的心肌梗死病理学特征(图3)。

图3 S组(A)及A组(B)术后心肌HE染色病理切片观察(×400)Figure 3 Pathological sections of the postoperative cardiac muscle stained with HE in groups S(A) and A(B) (×400)

3 讨论

目前临床上确定冠状动脉血流情况的最准确的手段为冠状动脉造影，但因其有创、不能直观显示心肌微循环灌注及缺血程度，且费用高、可能出现误诊，不能-普及为常规检查手段[7]。因此，临床上急需一种简单易行但准确有效的急性心肌梗死诊断方法。

超声微泡的直径小于红细胞，如Snovue微泡平均直径约为 2.5 μm，而正常红细胞直径约为 6～9 μm[8]。因此微泡能够与红细胞一起自由通过心肌的毛细血管并均匀分布于心肌，成为红细胞的示踪剂，真实地反映心肌血流状况[9]。

本实验在造模后10、45 min观察两组实验兔心电图，当心肌缺血及心肌梗死后，ST段由冠状动脉结扎起始阶段的压低的转变为抬高时。但在临床实践中，具有不在少数，其中包括：心肌炎、低钾血症、布鲁加达(Brugada)综合征[10]、以及药物作用(如洋地黄)等。且急性心肌梗死的心电图在临床上不具有特异性[11]。另外，A组7只实验兔在左前降支冠脉阻塞后常规超声心动图可检测到左室前壁及前间隔的运动幅度减低，左室射血功能减低，由于缺乏对局部心肌微循环的了解，室壁运动不足以确诊急性心肌梗死，如：心率失常、室壁瘤等疾病也可出现室壁运动异常。

MCE方法是对心电图和常规超声诊断的有效补充，其利用超声造影剂注射后微泡存在于血液中，成为新的散射体、新的多普勒声源，增加了多普勒声源的数目，利用谐频共振的原理，增强血流信号[12]，使心肌显影达峰值期时可清晰观察到微循环显影情况。Fang等[13]曾对心肌声学造影在急性心肌梗死应用做过相关综述报道，统一分析认为MCE不仅可以有效的推测罪犯血管的部位和梗死面积， 而且MCE能可靠预测AMI后的心脏不良事件。一项大型的欧洲多中心研究表明，超声增强的心肌造影超声心动图比核单光子发射计算机断层扫描(SPECT)更能检测到重大的冠状动脉疾病[14]。有文献报道了51例AMI患者急救前二维超声心动图和MCE的结果，得出MCE方法可快速、准确预测急性心肌梗死受累节段的灌注状况[15]。我们的实验中MCE视觉评估方法亦准确显示心肌血流量正常时，微泡均匀一致充填显影清晰；而阻断冠脉左前降支后，微泡充盈缺损，无血流供应节段心肌表现为不显影。研究结果表明，通过结合心电图和常规超声，MEC 视觉评估可以准确有效的诊断急性心肌梗死。

左心室显影在临床上被广泛应用于左室室壁瘤、假性室壁瘤、血栓、肿瘤等疾病的诊断及鉴别，研究者们也不断地开拓造影超声心动图技术新的发展领域，如:心肌灌注成像、冠状动脉血流储备量的测定、滋养血管的成像技术、位点靶向递送治疗性基因或药物等[16]。这都需要不断努力，将这些理论上可行的方案运用到临床上，使心血管疾病的诊断和治疗向前迈出一大步。