三维超声心动图治疗急性心肌梗研究

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作者：郭薇,陈斌,陈德伟,浦晓东

【摘要】目的评价实时三维超声心动图(RT3DE)定量技术测量左室整体和节段心肌质量的可靠性和实用性。方法建立18只急性心肌梗死(AMI)实验犬模型,6只健康杂种犬作为对照组。应用实时三维超声心动图(RT3DE)的全容积图像采集及定量技术,测量左室整体和节段心肌质量并与解剖测值对照。分析急性心肌梗死前后整体和节段心肌质量的变化。结果对照组RT3DE与解剖学的方法测量左室心肌质量有良好相关性(r=0.94)。与急性心肌梗死前比较,梗死后的心肌质量增加(P<0.05),且与左室射血分数(EF)值之间呈负相关性(r=-0.798)。结论应用RT3DE测量左室整体和节段心肌质量方法可靠,对评估心肌梗死后的早期左室重构与心功能具有实用性。

【关键词】超声心动描记术，三维；心肌梗死；急性病；器官测量；疾病模型，动物

ABSTRACT:ObjectiveToevaluatetheapplicationofthequantifiedtechniqueofrealtimethreedimensionalechocardiography(RT3DE)inmeasuringwholeandsectionalmyocardialmassofleftventricle.Methods18canineswithacutemyocardialinfarction(AMI)wereincludedintheexperimentalmodel;6healthycrossbredcanineswereusedthecontrolgroup.ThroughcollectingfullvolumeimagingusingRT3DE,globalandsectionalmyocardialmassofleftventriclewasmeasuredandcomparedtotheweighedmassofdissectedhearts.ChangesofleftventricularwholeandsectionalmyocardialmasswerealsoanalyzedbeforeandafterAMI.ResultsInthecontrolgroup,myocardialmassofleftventriclesmeasuredwithRT3DEshowedstrongcorrelation(r=0.94)paredtomyocardialmassmeasuredbeforemyocardialinfarction,massmeasuredafterinfarctionwasincreased(P<0.05),andisnegativecorrelated(r=-0.798)withejectionfractionofleftventricle.ConclusionThestudyshowedthatitisreliabletouseRT3DEtomeasuretheglobalandsectionalmyocardialmassofleftventricle.Also,RT3DEhasabetterutilityforearlymodelingofleftventricleandtheevaluationofcardiacfunctionaftermyocardialinfarction.

KEYWORDS:echocardiography,threedimensional;myocardialinfarction;acutedisease;organsize;diseasemodels,animal

左室心肌质量(leftventricularmyocardialmass,LVMM)是评价心功能的重要指标。它对心脏的病理生理改变、病变预后评估及疗效观察,均具有重要的临床意义。实时三维超声心动图(realtimethreedimensionalechocardiography,RT3DE)提供了没有几何形态学假设的实际显像模式,增加心脏测量的准确性[12]。笔者应用RT3DE的定量技术测量急性心肌梗死犬的整体与节段心肌质量,评价该技术的可靠性及实用性。

1材料与方法

1.1材料

1.1.1动物健康杂种犬24只(福建省医学科学研究所),体质量(12.8±3.4)kg(10～16kg)。分2组:急性心肌梗死(acutemyocardialinfarction,AMI)组18只,对照组6只。

1.1.2仪器常规二维切面扫查及实时三维超声的全容积图像的采集系用Sonos超声心动图仪(7500型,荷兰Philips公司),三维图像分析及数据测量应用TomTec三维超声工作站的Cardiacview分析软件(德国汤姆泰克公司)。

1.2方法

1.2.1实验步骤所有实验犬经血清肌钙蛋白(cTnI)检测证实心肌缺血。建立静脉通路后注射3%戊巴比妥钠30mg/kg,呼吸机保持呼吸通畅,全程心电图监测。开胸犬的心脏充分暴露,显示左冠状动脉及其分支。探头置于心脏表面的水囊上,显示超声的系列二维切面,并于心尖四腔平面采集实时全容积三维图像。保存所有数据至光盘供测量分析。

1.2.2数据采集对照组在实时三维超声图像采集后,显示左室整体室壁三维形态,并按左室的3个标准平面(二尖瓣水平、乳头肌水平及心尖部水平)在三维超声工作站上将左室切割成3个水平节段(图1),测量整体和3个节段心肌质量。予以10%氯化钾处死后取出心脏,以左室解剖的3个标准平面切成3个节段(图2),测量其心肌质量。将两种方式获取的左室整体和节段图像进行形态学与测值对比分析。AMI组在实时三维图像采集后对冠状动脉左前降支的第1分支进行结扎,并分别于即刻,0.5,1,2,3,4h采集三维全容积图像,连续观察心室壁的形态学变化,测量左室射血分数(EF)及其整体和节段心肌质量,脱机进行心肌梗死前后心肌质量与心功能的分析。随后取出处死犬的心脏,按左室的3个标准平面切成3个节段并将所有实体解剖心脏的整体与3个节段心肌称质量。

1.2.3病理检查经1%三苯基氯化氮唑(TTC)溶液中染色10min后,放入福尔马林溶液中固定10min送病理分析。

1.3统计学处理数据用x±s表示,采用SPSS12.0统计分析软件,组间比较采用t检验。P<0.05为差别有统计学意义。

2结果

2.1实时三维超声心动图对照组左室整体心肌形态呈椎形,整体及3个节段的心肌质量与实体解剖的心肌质量比较,差别无统计学意义(P>0.05),并有良好的相关性(r=0.94,表1)。AMI组左室整体与3个节段的心肌形态在冠状动脉结扎后2h开始仅有心尖部形态改变,心尖水平心腔稍增宽,3h后整体心肌逐渐变薄,心腔扩大,各节段水平心腔及心肌形态改变且以心尖部为著(图3),4h后整体及3节段心肌质量与心肌梗死前比较有明显增加(P<0.05,表2)。RT3DE测量左室整体心肌质量与EF值比较,有良好的相关性(r=-0.798,图4)。

N:整体心肌形态;A:心尖水平;B:中间水平;C:基底水平.

图1正常犬的左室整体和3个平面的RT3DE图像（略）

Fig1RT3DEobtainedwholeandsectionalimagingofleftventricleofcontrolcanineinthreeplanes

A:心尖水平;B:中间水平;C:基底水平.

图2正常犬左室3个平面的节段解剖图（略）

Fig2Sectionalimageofthedissectedleftventricleofcontrolcaninesinthreeplanes

表1对照组心肌质量的RT3DE和实体解剖测值比较（略）

Tab1ComparisonofmeasurementofmyocardialmassobtainedusingRT3DEandthroughdissectionmg

RT3DE:实时三维超声心动图.

表2AMI组RT3DE心肌质量比较（略）

Tab2ComparisonofRT3DEobtainedwholeandsectionalmyocardialmassmeasuredbeforeandaftermyocardialinfarctionmg

AMI：急性心肌梗死；RT3DE：实时三维超声心动图.与心肌梗死前比较,☆：P<0.05.

2.2病理解剖与实验室指标

2.2.1肉眼显示对照组整体及三节段左室心肌均呈鲜红色。冠状动脉分支结扎3h前,心肌颜色未见明显变化,直至4h;AMI组的左室心尖部表面呈暗红色,腔室增大及室壁变薄,TTC染色后,左室三节段有不均匀的无灌注区。

2.2.2电镜显示对照组心肌超微结构完好,细胞核及核仁完整清晰,染色质形态正常、肌小节整齐等长,Z线及明暗带清晰,肌丝排列有序,线粒体无肿胀、嵴无断裂。AMI组梗死心肌超微结构明显损害,肌节挛缩,小节长短不一,Z线模糊,肌丝水肿、紊乱或溶解断裂,明暗带不清,线粒体明显肿大、嵴融合断裂,细胞核增大,核仁模糊(图5)。

2.2.3血清肌钙蛋白(cTnI)检测与心肌梗死前比较,AMI组2h后血清肌钙蛋白(cTnI)的测值明显升高。

3讨论

尽管二维超声心动图已作为评价心肌质量的有效方法,但受二维平面显像的影响,对局部心肌质量的评估有一定的局限性[34]。RT3DE的问世,提高了测量心肌质量的准确性,尤其对节段局部心肌的定量诊断优于传统的二维超声心动图[56]。本研究通过应用RT3DE测量正常犬心脏的整体与节段局部心肌质量,并与实体解剖对照,其结果基本一致,显示了该技术应用的可靠性与可行性。

心肌梗死后,梗死区域在心室内压力的作用下心室壁可逐渐变薄、扩张,非梗死区心肌增厚。而心尖部是最容易受到梗死扩展损伤的区域[7]。本实验犬的左冠状动脉分支被结扎后,其所灌注的心肌区域受损,且以心尖部为著。根据病理结果显示,由于梗死区的正常心肌细胞破裂,肌束之间的滑动减少了整个室壁心肌细胞数目,故使心室壁变薄和扩展。与正常犬比较,18只AMI实验犬的整体、节段局部心肌质量均有不同程度的增加(P<0.05)。心肌梗死区域的的扩展始于AMI后数小时,是AMI早期重构的特征[8]。在AMI早期,仅有心尖部局部的形态改变;而AMI后期可见心尖部心肌明显变薄,心腔扩大,心肌的整体、中间部及心尖部质量均明显增加。AMI后随着左室质量的增加,其心室收缩功能即降低,这种心肌质量的改变反映了AMI后左室重构的过程及左室收缩功能状况。研究表明,实时三维超声心动图能直观地展现心室各节段形态的变化,准确定量整体和局部节段心肌的质量,评价心脏收缩功能。AMI后的心室形态改变、心肌质量增加,提示心室重构的存在和左室收缩功能的降低。实时三维超声心动图定量心肌质量,对评估心肌梗死后的早期左室重构与心功能有重要的实用价值。

N:整体心肌形态;A:心尖水平;B:中间水平;C:基底水平.

图3AMI犬的左室整体和节段心肌RT3DE图像（略）

Fig3RT3DEobtainedwholeandsectionalmyocardialimagingofleftventricleofAMIcaninesinthreeplanes

图4左室心肌质量与左室射血分数相关性分析（略）

Fig4Correlationanalysisofmyocardialmassandejectionfractionofleftventricle

A:对照组心肌细胞核完整清晰,肌丝排列规则;B:AMI组心肌细胞核增大,肌丝水肿、紊乱.

图5左室心尖部心肌的电镜图象(×3600)（略）

Fig5Theapicalmyocardialimageofleftventricleunderelectronmicroscope(×3600)

【参考文献】

[1]张跃力,王新房.实时三维超声心动图评价冠心病的研究进展[J].心血管病学进展,2004,25(2):139142.

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[4]VictorMA,LissaS,LynnW,etal.FastMeasurementofLeftVentricularMassWithRealTimehreeDimensionalEchocardiography:ComparisonWithMagneticResonanceImaging[J].Circulation,2004,110(13):18141818.

[5]MorAviV,SugengL,WeinertL,etal.Fastmeasurementofleftventricularmasswithrealtimethreedimensionalechocardiography:comparisonwithmagneticresonanceimaging[J].Circulation,2004,110(13):18141818.

[6]JenkinsC,BricknellK,ChanJ,parisonoftwoandthreedimensionalechocardiographywithsequentialmagneticresonanceimagingforevaluatingleftventricularvolumeandejectionfractionovertimeinpatientswithhealedmyocardialinfarction[J].AmJCardiol,2007,99(3):300306.

[7]赵鹏,朱兴雷.急性心肌梗死与左室重构[J].国际内科学杂志,2007,34(1):1720.

[8]陈在嘉,高润霖.冠心病[M].北京:人民卫生出版社,2002,10341038.