斑点追踪显像评价犬心肌缺血-再灌注后存活心肌的价值

喻晓娜

郭亚军1GUO Yajun

白 洋2BAI Yang

王 欣1WANG Xin

杨 军2YANG Jun

任卫东1REN Weidong

斑点追踪显像评价犬心肌缺血-再灌注后存活心肌的价值

喻晓娜1YU Xiaona

郭亚军1GUO Yajun

白 洋2BAI Yang

王 欣1WANG Xin

杨 军2YANG Jun

任卫东1REN Weidong

目的探讨犬缺血-再灌注模型中斑点追踪超声心动图检查存活心肌的价值。材料与方法 健康犬14只，开胸后阻断左冠状动脉前降支构建心肌缺血-再灌注模型（缺血3h，再灌注1h），于再灌注1h采集左心室中部切面短轴二维图像，处死犬后行氯化三苯基四氮唑（TTC）染色。随机测量84个节段收缩末期的径向应变和圆周应变，根据TTC染色结果，比较梗死面积≤50%及＞50%节段的径向应变和圆周应变。结果与≤50%梗死面积或无梗死节段相比，梗死面积＞50%的节段，其收缩末期径向应变和圆周应变减低（P＜0.05）。收缩末期径向应变≥9.72%，判定心肌存活的敏感度为77%，特异度为84%；圆周应变≤－4.92%，判定心肌存活的敏感度为90%，特异度为94%，两者判断心肌存活的优劣性差异无统计学意义（P＞0.05），但圆周应变有更大的曲线下面积。结论二维应变超声心动图能够检测心肌功能障碍，评价心肌存活性；收缩末期径向应变与圆周应变均为可靠指标。

心肌缺血；心肌再灌注损伤；超声心动描记术；斑点追踪显像；疾病模型，动物；狗

存活心肌是心肌缺血后的一种特殊存在形式，经治疗其功能可部分或完全恢复。检测存活心肌及范围对个体化治疗、评价疗效和估计预后有重要的指导意义[1]。近年来，斑点追踪显像已用于评价存活心肌，但圆周应变对检测存活心肌的作用各研究结果不尽相同[2,3]。本实验采用犬缺血-再灌注模型，探讨斑点追踪显像评价存活心肌的价值。

1 材料与方法

1.1 实验动物 普通犬14只，雌雄不限，体重11～18kg，平均（14.5±2.7）kg。

1.2 动物模型建立 实验犬常规备皮、消毒后，静推戊巴比妥钠（20mg/kg）全麻，快速气管插管，呼吸机维持呼吸。连接肢体导联心电图。采用胸骨正中切口开胸暴露心脏，悬吊心包，选择左冠状动脉前降支第2对角支后或第1对角支的远端套扎（3h缺血和1h再灌注），心肌缺血依据心电图ST-T段抬高、局部心肌变暗红色和节段运动不良确认造模成功。

1.3 图像采集及分析 采用GE Vivid 7超声诊断仪M3S（1.7～3.4MHz）探头进行图像采集，帧频＞50帧/s。探头置于心脏前方特制的含37℃生理盐水的水浴槽中（液体量适中）。待图像显示满意后，连续采集基础状态下和再灌注1h左心室中部水平短轴切面图像各3～5个心动周期图像存储，通过出现乳头肌的突起确认采集水平。二次谐波显像，心电图门控。按照美国超声心动图学会指南将左心室划分成6个相等的节段。

采用EchoPAC软件脱机分析，一个心动周期定义为从一个R波峰值到下一个R波峰值。选取清晰图像定帧于收缩末，手动仔细勾画心内膜边缘，手动调节心外膜的边界，以保证回声斑点位于室壁心肌内。软件自动选择等距的6个感兴趣区内适合的稳定声学目标进行追踪，随后给出一个应变-时间分布图。胸骨旁短轴观，径向应变朝向左心室的中间，而圆周应变沿左心室壁弯曲，更高的圆周应变意味着更负的百分率值。

所有的时间间隔测量均以收缩期开始为标志，定义为心电图上R波峰值开始之前的10ms。测量结果包括收缩末期径向应变和圆周应变；收缩末期定义为在应变（率）-时间分布图中，当径向应变率从先前的正向值变成0的时间；或者圆周应变率从先前的负向值变成0的时间。0应变率的时间点代表从收缩到舒张的过渡。

1.4 TTC染色 图像采集结束后，静脉推注10% KCl处死犬，取出心脏，沿着心脏短轴切面切开，并确保切面垂直于左心室腔的长轴，层厚4mm。置于1%TTC磷酸盐缓冲液中，放入37℃恒温水浴箱20min。根据不同的颜色鉴别梗死心肌（呈苍白色）、存活心肌（淡红色）和正常心肌（砖红色）。每个节段的梗死面积（%）=各节段由于缺少TTC染色的苍白区域面积/各节段的总面积×100%。梗死面积＞50%的节段认为是梗死的、非存活的心肌；≤50%、无梗死者认为是存活心肌[4]。

1.5 统计学方法 采用SPSS 13.0软件，各节段自身基础与再灌注后径向应变和圆周应变比较行配对t检验；各节段之间再灌注后径向应变和圆周应变比较采用单因素方差分析，节段间均数的多重比较用Bonferroni法。梗死面积＞50%组与梗死面积≤50%组的径向应变和圆周应变的比较采用两独立样本t检验，采用ROC曲线比较径向应变和圆周应变预测心肌梗死面积≤50%的优越性，P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 各节段梗死面积和应变测值 缺血3h后，梗死区多数出现在阻断冠脉的相关供血区（前壁、前间壁），这些节段的收缩末期径向应变和圆周应变也相应减少；而在非相关供血区域（后壁、下壁、间壁及侧壁）未见明显梗死形成，相应的收缩末期径向应变和圆周应变未见明显减少。在TTC染色无明显梗死区的下壁，基础状态与再灌注后收缩末期的圆周应变差异无统计学意义（P＞0.05）；在TTC染色无明显梗死区的侧壁和间壁，基础状态与再灌注后收缩末期的径向应变差异无统计学意义（P＞0.05），然而，下壁的径向应变有一定的增大（P＜0.05）。在梗死面积较大的相关供血区，径向应变和圆周应变减少更明显（P＜0.01）（表1、图 1、2）。2.2 梗死面积与收缩末期径向应变和圆周应变比较与梗死面积≤50%的节段相比，梗死面积＞50%的节段中，收缩末期径向应变和圆周应变减少，差异有统计学意义（P＜0.05），见表2。

表1 犬各节段基础状态与再灌注后收缩末期径向应变和圆周应变比较（%）

2.3 径向应变及圆周应变检测心肌存活性的ROC曲线分析 收缩末期圆周应变有较好的能力预测心肌存活性，相应的ROC曲线下有较大的面积（图3）。以圆周应变≤－4.92%，判定心肌存活的敏感度为90%，特异度为94%；以径向应变≥9.72%，判定心肌存活的敏感度为77%，特异度为84%。两者判定心肌存活的优劣性差异无统计学意义（Z=－1.74,P＞0.05）。

图1 基础状态下乳头肌水平短轴各节段径向应变值。左室乳头肌水平短轴观，各节段基础状态下径向应变大小一致。图2 再灌注1h后乳头肌水平短轴各节段径向应变值。左室乳头肌水平短轴观，阻断冠脉的相关供血区（前壁、前间壁、间壁）径向应变值明显减低，呈反向运动[AntSept：前间壁；Ant：前壁；Lat：侧壁；Post：后壁；Inf：下壁；Sept：间壁；AVC：主动脉瓣关闭；X轴：时间（ms）；Y轴：径向应变（%）]

表2 84个节段中存活心肌和梗死心肌的收缩末期径向应变、圆周应变（%）

3 讨论

图3 径向应变和圆周应变检测节段梗死面积≤50%的ROC曲线

3.1 存活心肌及其意义 存活心肌通常指冬眠心肌和顿抑心肌，具有结构上的完整性，其收缩功能的减低是可逆的，血流再通后，其功能可部分或完全恢复[5]。室壁变薄的瘢痕节段不具有存活性。

目前，再血管化广泛用于治疗缺血性心肌病，其疗效取决于坏死心肌的透壁程度、梗死面积以及梗死部位[6]。因此，再血管化术前应常规检测心肌存活性[7,8]。对于有存活心肌的患者行血运重建术会在多个方面受益：增加射血分数，减少充血性心力衰竭症状，提高生存率。而对于无存活心肌的患者行血运重建术并不能降低其死亡率，也不能改善左心室整体功能，相反，这类患者还需承担手术带来的风险。冠状动脉搭桥术手术期间死亡率为5%～30%，对于有存活心肌的患者行再血管化治疗，其年死亡率约为3.2%，而无存活心肌的患者再血管化治疗后其年死亡率达7.7%[9]。此外，有存活心肌的患者围术期死亡率远低于无存活心肌的患者。因此，准确检测存活心肌对缺血性心肌病患者的危险分层及临床决策具有重要意义。

3.2 目前检测存活心肌的方法 检测存活心肌的方法主要有：低剂量多巴酚丁胺负荷超声心动图、MRI、单光子发射计算机断层显像以及正电子发射断层显像等。近年出现的斑点追踪显像，因其无需对比剂、简单安全、可实时动态观察心肌病变而备受关注。

在固定的二维图像上，组织内存在多种形式的斑点，大小约20～40像素，代表了心肌组织内相关目标的运动，是一种心肌形变的指标，反映了内在的心肌力学。通过逐帧追踪这些斑点的空间运动，可以得出局部心肌的形变参数。斑点追踪显像所测的收缩期应变指标与声学微测量法和延迟增强MRI显像有很好的一致性[3]。Cho等[10]报道由斑点追踪显像所获得的应变参数要优于组织多普勒，这主要是由于斑点追踪显像无角度依赖性，且是整个节段的平均应变，受主观因素影响较小，因而具有较高的可重复率。相反，组织多普勒获得的是整个节段内感兴趣区的局部应变，因而有较大的变异。此外，用斑点追踪显像评价存活心肌比一些传统方法具有更高的敏感性[11]。

3.3 斑点追踪显像检测存活心肌 TTC染色是检验心肌不可逆损伤的“金标准”，是确定实验动物存活心肌与梗死心肌的可靠方法。心肌在径向和圆周方向上的收缩主要由外层心肌纤维决定，如果发生透壁性心肌梗死，将会显著影响短轴功能，因此，短轴功能是心肌存活性的标志[12]。本实验中阻断冠状动脉前降支后，心肌梗死主要发生在前降支供血区域，这些区域的径向应变及圆周应变明显减低，在无梗死形成的下壁和后壁，径向应变有一定程度的增加（P＜0.05），可能与其代偿作用有关。

收缩期应变反映了局部心肌功能和梗死的程度，径向应变是检测心肌存活性的较好指标，但Gjesdal等[13]及Fang等[14]研究表明，圆周应变和纵向应变与梗死面积更具相关性。本研究中，圆周应变有更大的ROC曲线下面积，提示圆周应变可能是检测心肌存活性的可靠指标。这可能是由于沿着径向方向上从心内膜到心外膜所能追踪的距离大约是1cm，而沿着圆周方向上该距离大约是2.5cm，因此，在取样容积内圆周应变比径向应变能追踪到更多的斑点，因而能更准确地反映心肌的形变。进一步比较表明，两者判定心肌存活的优劣性差异无统计学意义（P＞0.05）。

3.4 本研究的局限性 本研究用TTC染色作为心肌存活的标准，仅是一个离体的、组织学的标准，而不是功能上的标准。预测存活心肌的功能恢复，需要更多临床相关的有关心肌活力的检测。此外，心肌形变是一个复杂的三维过程，目前超声心动图还不能给出剪切力应变和透壁应变梯度。

综上所述，斑点追踪显像检测存活心肌是可行的，径向应变和圆周应变可能均是主要观察指标，对指导再血管化及缺血性心肌病患者危险分层方面有重要的临床应用价值。

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Assessment of Segmental Myocardial Viability After Ischemia-reperfusion in Dogs Using Speckle Tracking Imaging

PurposeTo investigate speckle tracking imaging (STI) in distinguishing viable myocardium from infarction in a dog ischemia-reperfusion model.Materials and MethodsFourteen healthy dogs underwent left anterior descending coronary artery occlusion for three hours followed by one hour reperfusion. Short-axis STI was performed in the mid-ventricle one hour post reperfusion. Triphenyl tetrazolium chloride (TTC) stain was used postsacrifice. Regional end-systolic radial and circumferential strain were measured using software in all 84 segments with areas of infarct in corresponding histological slices.ResultsThe extent of infarct correlates with radial and circumferential strain. The larger infarct size, the smaller radial and circumferential strain. Segments with greater than 50% area of infarct had lower end-systolic radial and circumferential strain compared with areas with ＜50% or no infarct. End-systolic radial strain greater than 9.72% had 77% sensitivity and 84%speci fi city for detecting viable area greater than 50%. End-systolic circumferential strain less than －4.92% had 90% sensitivity and 94% specificity for detecting viable area greater than 50%. There was no signi fi cant difference between radial and circumferential strain for myocardial viability assessment. However, circumferential strain had a greater area under the ROC curve.ConclusionIn addition to detecting myocardial dysfunction, strain measurements are helpful in the assessment of myocardial viability. End-systolic radial and circumferential strain may be reliable indicators.

Myocardial ischemia; Myocardial reperfusion injury;Echocardiography; Speckle tracking imaging; Disease models, animal; Dog

10.3969/j.issn.1005-5185.2012.12.010

1. 中国医科大学附属盛京医院超声科辽宁沈阳 110004

2. 中国医科大学附属第一医院心功能科辽宁沈阳 110001

杨 军

Department of Cardiac Function, the First Hospital of China Medical University,Shenyang 110001, China

Address Correspondence to：YANG JunE-mail： junyang63@sina.com

辽宁省自然科学基金项目（20092134）。

中国图书资料分类法分类号R-332；R445.1

2012-04-09

2012-11-04

中国医学影像学杂志2012年 第20卷 第12期：913-916

Chinese Journal of Medical Imaging 2012 Volume 20(12)： 913-916

（责任编辑 张春辉）