心肌声学造影的发展及研究现状

蒲冬玉(综述),邢艳秋(审校)

(1.淄博市中心医院干部病房，山东 淄博 255036； 2.山东大学齐鲁医院心内科，济南 250012)

application

1968年，Gramiak等[1]对心脏及大血管进行检查时，通过导管注射摇动过的液体，在M型超声心动图中见到明显的回声增强效应。随后人们发现摇动过的生理盐水和葡萄糖等均能产生类似的微泡回声增强效应。DeMaria等[2]于1980年第一次用超声造影剂直接注入冠状动脉使心肌灌注显影。Goldman等[3]第一次将心肌声学造影(myocarial contrast echocardiography,MCE)应用于临床。Feinstein等[4]首次报道采用声振的方法制作声学造影剂，并从此开创了经肺声学造影剂研究的新时代。本文就心肌声学造影的发展及研究现状进行综述。

1 心肌声学造影剂的进展

声学造影剂由外壳和核心两部分组成，外壳多为蛋白质、糖类、脂质或多聚化合物，核心为空气或特殊气体。第一代造影剂内含气体多为空气，包括Levovist、Albunex、Echovist等，此类造影剂不稳定，不能通过肺循环，主要为右心室腔显影剂。第二代内含气体为氟碳气体或其他惰性气体，包括Optison、MRX-115、FS-069、Imagent(AF0150)、NC100100、Sonovue(BR-1)、Sonovist(SHU-563A)、PESDA-PESDA等。此类造影剂稳定性提高，微泡能够产生较好的谐波信号，并且能经肺循环使左心显影。第3代造影剂内含惰性气体，尚在实验研究中，在第2代的基础上黏附靶体或具有诊断治疗作用的复合物[5]，倾向于靶向作用，除有诊断价值外，可使其携带基因片段，达到治疗目的。正在研制的氟碳制剂如Imagent As0150、NC100100以及SHU-563等，是有应用前途的新型心肌声学造影剂。

2 有关声学造影的超声成像技术

2.1二次谐波成像技术 MCE所用的微泡造影剂具有较强的非线性传播的特点，当探头发射的声波通过微泡的非线性传播时出现波形的畸变，其谐波成分增多，经静脉注射的声学造影剂进入心肌后，若探头发射频率为2.5 MHz，心肌组织对2.5 MHz超声回波仍为2.5 MHz，而冠状动脉血管内的微泡不仅有与发射频率相同的2.5 MHz的基调谐波(简称基波)，并产生频率增加2倍的5 MHz回波，此即二次谐波。这种用灰阶图像显示心肌灌注状况的方法称为二次谐波成像技术。二次谐波成像技术提高了声学造影剂显像的敏感性，能敏感观测组织器官血流灌注的变化。

2.2触发成像技术 通过心电图，设置触发间隔，按一定的比例进行触发成像。此方法减少超声照射对造影剂微泡的破坏，有利于经静脉注射造影剂后，造影剂微泡在心肌组织的积蓄。该技术常与谐波成像技术联合应用，称为间歇谐波成像技术。这种触发成像技术能减少心肌内微泡破坏，使心肌声学显像增强。目前常用的触发方式有心电触发方式和时间触发方式两种。

2.3脉冲反相谐波成像技术 脉冲反相谐波成像技术是指同时发射2个振幅相同但方向相反，相位相差180°的脉冲成像技术。在线性传播中接受的正向和反向回波信号的振幅相同，相位相反，线性回波正负抵消呈无信号，非线性回波中基波信号抵消，谐波信号在相加后产生一个谐波增强信号。心肌组织主要产生线性回声信号，造影剂微泡在超声照射下产生非线性回波信号(即谐波信号)增强，提高了信噪比，使成像的分辨力增加。

2.4能量多普勒成像技术 1992年MeDicken等[6]在多普勒血流成像的其础上开发了一种用于分析低速组织运动的新技术，即多普勒组织成像。多普勒组织成像技术的能量图即多普勒组织能量成像，可以检测心肌室壁运动的功能，它相对传统彩色多普勒不受超声束和室壁运动方向之间夹角的影响。在MCE的同时，应用能量多普勒技术，可以用来定量评估心肌缺血和梗死范围。

2.5实时心肌成像技术 自1998年Wei等[7]发现心肌视频强度变化与心肌血流速度呈正相关后，开始了定量心肌声学造影。该技术经过人们不断改进后，发现低能量超声波照射可以减少微泡的破坏，常规超声能量的1/100，对造影剂微泡几乎无破坏，可以保证实时观察心肌灌注成像，并可以同时观察室壁运动及室壁厚度。目前多用于评价冠状动脉再通前后的心肌灌注情况。

2.6相干造影成像技术 相干造影成像是一种新型的超声成像技术，它通过单脉冲抵消技术去除基波信号和线性信号，在实时成像技术的基础上，可优化二维造影图像质量。该技术具有较高的帧频及动态范围，为可疑心源性胸痛危险分层提供重要信息[8]。

2.7分子成像技术 分子成像起源于放射、细胞生物和药理学，借助于化学和生物制剂的作用，使活体内的生物过程在细胞和分子水平上特征地显示和测定[9]。MCE以造影剂微泡为载体，将药物或者基因输送到靶向细胞，随着分子成像技术的发展，有望使MCE从心血管疾病诊断到冠状动脉粥样硬化性心脏病(冠心病)的靶向治疗，以及客观地评价治疗效果等。

3MCE技术在冠心病中的应用

3.1评估存活心肌 存活心肌包括顿抑心肌和冬眠心肌，常见于急性心肌缺血或严重的慢性心肌缺血。心肌是否缺血与微循环有密切关系，微循环的完整性是MCE的基础，MCE可以通过多角度对心肌微循环的完整性进行评价，从而检测心肌存活性。李东野等[10]对22例经彩色超声检查存在左心室壁节段运动障碍的冠心病患者行介入治疗，所有狭窄病变均行完全血运重建后，实时心肌声学造影对检测存活心肌有较高的临床价值，联合小剂量多巴酚丁胺负荷可提高其检测价值。李东野等[11]对冬眠心肌检测与双核素同时采集法心肌显像对比，发现两种方法相关性好。

3.2评价冠状动脉侧支循环 冠状动脉侧支循环的建立和发展影响着缺血性心肌病的预后，冠状动脉造影只能显示直径>100 μm的血管，而心肌大部分侧支循环的血管内径<100 μm，MCE可以有效显示直径<100 μm的血管，全面反映冠状动脉侧支循环情况。Vogel等[12]对30例冠心病患者的32个狭窄区域进行分析，认为MCE可以用来评价侧支血流。Rajesh等[13]以再血管化后小剂量多巴酚丁胺负荷实验确定的梗死相关心肌收缩储备作为存活心肌的标志，通过定性、定量指标评价AMI后闭塞的梗死相关动脉血流，显示MCE能准确、可靠检测侧支循环。

3.3评价AMI后再灌注治疗的疗效 AMI后无论是溶栓还是急诊经皮冠状动脉介入治疗目的是开通梗死相关动脉，但AMI再灌注治疗后仍有患者出现无复流或低复流，与心肌微循环未得到有效灌注有关。冠状动脉造影仅反映心外膜下冠状动脉病变，MCE能通过心肌灌注反映心肌微循环状况，可以作为冠状动脉血运重建疗效判断的一个有效方法。王伟等[14]对临床腺苷负荷MCE结果定量分析发现，在静息状态下MCE能够检出冠状动脉狭窄>75%的心肌灌注异常。吴向军等[15]对42例心肌缺血患者行经皮冠状动脉介入治疗前后应用实时心肌声学造影结合腺苷负荷检查，发现治疗后心肌最大造影剂充盈缺损面积较治疗前减小，MCE表现为“罪犯”血管供应的室壁的造影剂充盈缺损和显著延迟。吴迪等[16]对36例介入支架或冠状动脉旁路移植术进行血运重建患者，应用MCE及冠状动脉造影或冠状动脉增强CT成像对术前、术后及随访6～12个月检查发现，MCE与治疗前冠状动脉造影吻合率为89.90%，随访6～12个月间，MCE与冠状动脉影像结果吻合率为80.56%。

3.4评估冠状动脉狭窄程度 MCE估价冠状动脉狭窄主要根据冠状动脉血流储备是否出现异常。微泡造影剂与红细胞有相似的血流动力学，可以作为红细胞的示踪剂，心脏血管内的微泡信号在一定程度上代表供应心肌的血流分布情况，微泡浓度即代表心肌血流量，结合冠状动脉扩张剂应用，可以观察区域性血流量的变化。将MCE与负荷试验结合，可早期检出冠状动脉病变[17]。熊华花等[18]通过检测犬的急性心肌缺血发现联合应用腺苷负荷试验可以评价或鉴别冠状动脉狭窄50%时缺血心肌和非缺血心肌；冠状动脉狭窄75%以上时，单是MCE即可以评价缺血心肌，表明MCE联合腺苷负荷试验可以提高对犬不同程度缺血心肌检测的敏感性和特异性。

3.5评价冠状动脉微循环和血流储备 冠状动脉微循环是指微动脉、毛细血管和微静脉构成的微循环系统。冠状动脉血流储备是指冠状动脉最大程度扩张时的血流量与静息状态下血流量的比值，可以用来评价冠状动脉微循环及心肌灌注的状况。根据造影剂微泡浓度与心肌视频密度的线性关系，计算时间-强度曲线下面积、时间-强度曲线参数中峰值强度，可以定量局部组织血流量及冠状动脉血流储备能力。卫张蕊等[19]应用MCE结合潘生丁负荷试验检测的时间-强度曲线参数中峰值强度可以灵敏地检测出糖尿病大鼠早期的心肌微循环功能障碍。王玮等[20]通过实时心肌成像技术结合腺苷负荷试验，运用时间-强度曲线心肌血流量发现高血压患者冠状动脉血流储备明显下降。

3.6冠心病的早期诊断 正因为MCE可评价冠状动脉的微循环，故有望对冠心病作出早期诊断。俞丽仙等[21]通过对6例冠状动脉造影正常的疑似冠心病患者，行MCE发现有4个节段显示灌注减弱。MCE可在搏动的心脏上估价冠状动脉微循环，了解心肌微血管的完整性和心肌的血流灌注及侧支循环情况[22]。MCE虽可用来检测冠状动脉狭窄，但尚不能用于准确区分狭窄程度。

3.7评估心功能 目前研究表明，应用MCE测量左心室功能是非常可靠的方法。梗死相关动脉开放与心肌灌注并不总是一致[23]，即使心外膜冠状动脉血流恢复，心肌灌注亦不能完全恢复，出现“低再流”或“无再流现象”[24]，造影增强实时三维超声心动图可以准确评价犬心肌顿抑的心肌灌注及其局部收缩功能，进行预测心肌再灌注后心功能的改善。房芳等[25]研究发现经皮冠状动脉介入治疗术后选择性MCE灌注量与射血分数值呈线性相关，而且MCE节段灌注量能够灵敏地预测局部节段收缩功能恢复情况。

3.8血栓定位与溶栓治疗 利用超声造影剂微泡作为载体工具，将能与血栓成分特异性结合的抗体或配体与微泡造影剂外壳结合，经静脉注射后，微泡表面结合的配体对靶组织进行靶向显影，可清晰地显示血栓的部位，提高血栓显像。将靶向造影剂与溶栓药物相结合，利用超声波空化效应驱使溶栓药向血栓内转运，达到溶栓治疗作用。李玲等[26]将携带尿激酶及精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-丝氨酸的靶向声诺维造影剂加入自制的新鲜血凝块即红色血栓，发现对体外血栓有溶解作用。

3.9药物的定位释放和基因转染 近来有关超声造影剂的一系列研究显示，它可作为运送基因物质安全、有效的载体，为MCE在预防和治疗心血管疾病方面提供了一个新的方法。超声照射及微泡在药物的靶向传输中具有一定的靶向性、定位性，并能够增加靶组织对药物的吸收，同时具有无创、方便等特点，将靶基因黏附于造影剂微泡上，经体外超声波照射后微泡释放该基因[27]，达到治疗的目的。

4 结语和展望

随着超声技术的发展、计算机图像处理功能的强大及声学造影剂的改进，MCE将在冠心病领域显示出它更大的优势，因为MCE可以从解剖、病理、生理等角度提供有关冠心病的全面信息，与三维超声心动图结合，可更进一步拓展其应用空间。随着第三代造影剂的研制，其靶向治疗发展前景令人鼓舞。但MCE也有它的局限性，如心率较快时组织信号和运动伪象会干扰成像；左心室的基底段心肌显像欠佳；冠状动脉疾病定量诊断尚无统一标准，且准确性及可靠性有待提高。相信随着此项技术的日益完善，心血管疾病诊断及治疗将会开拓新的途径。

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