犬新型超声心动技术在临床的应用

张 荣， 陈 武

[北京农学院兽医学(中医药)北京市重点实验室， 北京 昌平 102206]

随着小动物诊疗技术的不断发展以及宠物寿命逐渐延长，犬猫心脏病越来越受到广大兽医和宠物主人的关注。因其临床症状复杂多变，常难以进行确诊，而心脏超声检查技术由于其具有方便、快捷、非侵入性、无放射性、可动态观察、实时诊断等优点，已成为小动物心脏疾病的常规诊断手段。通过心脏超声检查技术可观察到心脏内部结构、瓣膜运动、心脏内血流情况以及周围大血管情况，可用于疾病的诊断及先天性心脏病的筛查等。其作为可靠的诊断手段已被广泛应用于小动物临床，但由于部分常规超声技术如二维超声心动技术、时间-运动型(M型)超声、彩色多普勒、脉冲式多普勒和连续多普勒技术测得的相关变量为负荷依赖型，这使得使用常规技术准确评估心肌功能具有局限性，为弥补这种不足，提高超声诊断技术的诊断能力，将新型心脏超声诊断技术，如组织多普勒显像技术、超声应变及应变率成像、三维超声包括实时三维心脏超声等技术应用于小动物心血管疾病(如黏液瘤性二尖瓣瓣膜病(MMVD)、动脉导管未闭(PDA)等)诊断以评估局部及整体心脏功能(如心肌速度梯度、变形和变形速率以及机械同步性)的研究成为了近年来的热点。本文根据2007-2016年间国外发表的20余篇相关文献，对近年来超声心动技术研究进展综述如下。

1 二维斑点追踪技术 (2-Dimensional speckle-tracking echocardiography，2-DSTE)

二维斑点追踪技术(2-DSTE)的独特散斑模式在心肌组织显示二维灰阶图像，因此具有不受心脏扭转、探头角度等影响的优点。

Westrup U等[14]通过在临床环境中对44只健康成年爱尔兰猎犬扫查同一区域获取标准超声参数和斑点追踪成像技术测得数据，另有5只健康成年爱尔兰猎犬分别用于检测测量误差。结果显示，该技术可用于大型犬在临床环境中的常规心脏超声检查，且研究所得参考值给出的正常范围可供临床参考。

Osuga T等[15]通过使用二维斑点追踪技术测定6只健康比格犬左心房相位函数与时间-左心房区域曲线，结果显示，二维斑点追踪技术测得的变量和手动跟踪法测得的变量具有一致性，不同方法所得结果无显著差异。故其认为健康犬通过二维斑点追踪技术测得的左心房相位函数是具有充分的可行性、可重复性且测量值具有再现性。未来需要研究该法在犬的临床应用性。

Chetboul V等[12]认为虽然常规的二维、M型和多普勒检测手段对于二尖瓣瓣膜病(Mitral valve disease，MVD) 患犬的初始评估以及纵向评估具有重要作用，可提供许多信息诸如二尖瓣剖面、二尖瓣回流(Mitral regurgitation，MR)严重程度、左心室大小及功能和心血管压力。其中的一部分变量(如左心房(Left atrium,LA)/主动脉(Aorta，AO)、返流分数、肺动脉压)也有助于识别处于早期潜在失代偿但暂无临床症状的MVD犬。然而后负荷和前负荷在疾病过程中均有变化，这使得大多数负荷依赖型常规超声心动变量可能无法准确评估心肌功能。故其为此进行了对比研究。通过对91只犬(74只MVD，17只年龄相同健康犬)进行常规及2-DSTE等心脏超声检查，观察研究患MMVD犬心超评估情况，得出“常规心超技术测得的变量可以确诊犬的MVD及由此导致的心脏重塑”的结论。除此之外，其认为通过2-DSTE前瞻性研究疾病晚期的收缩末期心肌纵向应变恶化情况、分析心肌同步变化可确定这种改变对临床转归和治疗策略的影响。

Kim J H和Park H M[5]在使用常规及TDI、新型超声波模式应变(Strain, St)和应变速率(Strain rate, SR)图像等对MMVD患犬发生充血性心衰(CHF)风险的监测研究中认为St和SR图像可对节段性心肌收缩或舒张及形变速度分别进行定量评估。而心肌功能评估对犬CHF的诊断、治疗、随访具有重要指示意义。

Visser L C等[6]为定量测定右心室机能并检验其临床可行性、可重复性、数据内及数据间差异性、探究右心室收缩机能和年龄、性别、心率、体重之间的数据关系的研究中认为通过二维斑点追踪技术测得的全心纵向右心室游离壁应变和应变率的获得具有可行性及可重复性。

MMVD是犬最常见的获得性心脏病，由于心脏的增大和重塑，一些患犬会发展为心肌功能障碍。通过常规超声心动方法难以评估因血液动力学改变导致负荷状态变化的MR患犬的收缩机能，而左心室扭转与螺旋形向心心肌纤维直接相关，所以相比常规方法能更好的评估心肌功能并识别亚临床心脏功能异常。近期，成熟的二维斑点追踪技术在检测左心室收缩扭转方面，具有无创、迅速、无需麻醉等优点。并且已有研究证实，检测清醒的正常犬和运动功能减退患犬的左心室扭转为具有可重复性的评估心肌运动的方法。然而左心室扭转仍未应用于兽医临床以评估犬心肌功能。Suzuki R等[13]的研究填补了这项空白。他们将67只患MMVD的宠物犬根据国际小动物心脏健康委员会分类法分为3组，另有16只体重、年龄相一致的健康犬。通过二维斑点追踪技术测试犬的心肌变形并通过心基部和心尖部观察测得其基底段和心尖段的收缩期旋转峰值和旋转率以及收缩期扭转峰值及扭转率。结果显示，二级患犬的收缩期扭转峰值高于一级；而三级的又低于二级和健康犬。故其认为不同临床分级的MMVD患犬通过二维斑点追踪技术测得的扭转变形值各不相同，通过二维斑点追踪技术测得的心肌扭转变形值可提供更多关于MMVD犬心脏收缩功能的评估信息。

动脉导管未闭(Patent ductus arteriosus,PDA)是犬最常见的先天性心脏缺陷之一。先进的超声心脏诊断技术如2-DSTE还没有广泛应用于对易感犬的心脏机能评估。Spalla I等[16]为填补这项空白，对44只宠物犬(包括34只PDA犬和10只性别体重相一致的健康犬)进行了前瞻性研究。即对它们施行完整的超声心动技术检查，包括常规的(B型测得的舒张末期容量指数EDVIB(End-diastolic volume index derived from B-mode)/M型测得的舒张末期容量指数EDVIM(End-diastolic volume index derived from M-mode)、 B型测得的收缩末期容量指数ESVIB(End systolic volume index derived from B-mode)/M型测得的收缩末期容量指数ESVIM(End systolic volume index derived from M-mode)、 舒张期的异速生长比(Allometric scale in diastole，AlloD)/收缩期的异速生长比(Allometric scale in systole，AlloS)、肺血流量与体循环血流量比值(Pulmonary flow to systemic flow ratio，Qp/Qs)、射血分数(Ejection fraction,EF)、缩短分数(Fractional shortening,FS)和2-DSTE(全心纵向、径向和圆周应变值St以及应变率SR)。结果显示相比健康犬，患PDA犬的EDVI,ESVI,AlloD/S, Qp/Qs和所有2-DSTE测得变量(全心纵向应变和应变率、全心圆周应变和应变率、全心径向应变和应变率)均有显著差异。未发现常规技术(EDVI,ESVI,AlloD/S,Qp/Qs)和2-DSTE测得变量(全心纵向、径向和圆周应变值S以及应变率SR)之间具有相关性。故其认为相比常规超声心动技术，2-DSTE测得的参数可识别心脏收缩机能和收缩性的细微变化，更适用于评估PDA犬的心肌收缩性。

2 组织多普勒TDI

组织多普勒显像TDI是一种较新型的超声心动技术，其原理与传统心脏多普勒相似，但测定的是心肌组织运动的低频高振幅信号，为复杂的三维形变过程。

临床兽医对右心室机能异常的检测手段很不发达并且通常依赖于定性评估或右心充血性心衰的明显迹象。所以，量化右心室机能的测量和计算指数可有助于临床识别右心室机能障碍的出现和发展。Visser L C等[6]为定量测定右心室机能并检验其临床可行性、可重复性、数据内及数据间差异性、探究右心室收缩机能和年龄、性别、心率、体重之间的数据关系，对80只健康成年犬分别进行了常规超声心动检查和新型超声心动检查包括脉冲(Pulsed wave) PWTDI和2-DSTE，共测定5种超声心动指数：(1)三尖瓣环平面收缩偏移(Tricuspid annular plane systolic excursion,TAPSE)；(2)右心室面积变化分数( Fractional area change,FAC )；(3)PWTDI测得的三尖瓣环外侧的收缩期心肌速度；(4)2-DSTE测得的全心纵向右心室游离壁S和(5)SR。并对其进行了综合分析，结果显示,所有检测指数均获得临床可接受的可重复性和指数内及指数间差异性。雌雄犬间未发现差异，但体重对各指数产生影响。故其认为右心室收缩机能超声心动指数的获得具有可行性、可重复性且受体重影响。

另外，由于传统超声技术中的脉冲多普勒所得变量包括二尖瓣口流速、减速时间和等容舒张时间可被多种因素(如心率和心脏负荷状态)影响[1～3]。动物的左心室及左心房容量负荷增加可导致对心脏舒张功能的评估不准确。利用脉冲多普勒测得的心肌活动指数(心肌活动指数被证实为与心室收缩和舒张功能相关的脉冲多普勒测定指数)具有局限性(即二尖瓣口流速和心脏射血时间无法在同一心动周期测得)，因此需要寻找其他的超声手段测得心肌活动指数，用于临床检测心室舒张功能。Hori Y等[4]为对比脉冲多普勒与组织多普勒成像技术，采用脉冲多普勒和组织多普勒技术分别测得左心室对容量过负荷相关心肌活动指数(Myocardial performance index,MPI)变化反应之间的关系，对7只雄性比格犬进行前臂头静脉静输乳酸林格氏液(200 mL/kg·h速率持续输注60 min)以增加前负荷。测定二尖瓣口流速和主动脉流出速度，并从心脏四腔观测得组织多普勒速度。结果可见急速容量过负荷导致心率、左心室收缩期峰值 (Left ventricle peak systolic,LVPs)压力、左心室舒张末期(Left ventricle end diastolic,LVED)压力相比基线值显著升高。脉冲多普勒和组织多普勒分别测得的MPI均显著降低，二者间可见显著相关性。该研究证实,TDI测得的MPI与左心室充盈压紧密相关，有助于评估犬全心机能。

而MMVD作为犬最常见的获得性心脏病，其严重并发症可导致包括由CHF引起的死亡。由于CHF临床症状的非特异性，使犬的CHF很难进行精确的诊断。然而左心房压力随升高的E(Transmitral peak early diastolic velocity)流速而升高是CHF的出现及掩饰早期舒张功能障碍的表现。Kim J H和Park H M[6]证实TDI较传统超声心动技术更为敏感，可检测到由二尖瓣闭锁不全导致的左心室容量过负荷患者的早期心肌功能障碍，且TDI同样可被用于健康犬以及各种心脏病患犬。该研究结果显示，虽然6种传统超声变量和6种TDI测得变量均有助于预测CHF，但对于MMVD患犬，TDI测得的心室间隔基底段二尖瓣口舒张早期速度峰值与组织多普勒测得的舒张早期速度峰值比E/Em sept(ratio of the transmitral peak early diastolic velocity to the tissue Doppler-derived peak early diastolic velocity at the interventricular septal basal segment)是唯一非负荷依赖性CHF监测指标。在小动物医学界，有报道曾用脉冲组织多普勒PWTDI证明同时患有(Mitral regurgitation，MR)和CHF患犬的二尖瓣口E峰速率和由TDI测得的早期舒张压速度峰值的比值(E/Em)显著高于仅患有MR的患犬。然而，还没有针对MMVD和CHF患犬的彩色组织多普勒(Color Doppler) CDTDI诊断指南。

Baron T M等[7]为了评估伴有或不伴有肺动脉高压 (Pulmonary hypertension，PH)的MMVD患犬的右心室和左心室机能，对114只犬(包括28只健康犬、86只不同阶段MMVD患犬)进行了前瞻性观察研究。他们将动物根据有或没有PH及MMVD严重程度进行分组。测得28个形态学、超声多普勒、和组织多普勒成像变量并比较各组结果以研究左心室(Left ventricle，LV)和RV参数相关性。结果可见组间RV超声多普勒和TDI变量无差异。RVTDI和左心超声心动变量中发现16处显著相关性。伴发肺动脉高压患犬的二尖瓣口E峰值速度显著升高，且间隔性及横向二尖瓣环的E/舒张早期二尖瓣、三尖瓣环运动e′(Early diastolic mitral/tricuspid annular motion)比率升高。这两项变量用于预测PH出现的敏感性分别为84%和72%，特异性分别为71%和80%。故其认为RV机能的变量和不同MMVD程度无关联性，且肺动脉高压严重程度可被检测。左、右心室机能的超声心动变量间可见某些相关性。

3 实时三维超声心动技术(Real-time 3-dimensional echocardiography,RT3DE)

实时三维超声心动技术RT3DE是基于容量扫查的新技术，无需心腔几何建模并减小了透视缩短视图引起的误差。

Ljungvall I等[9]为研究实时三维超声心动技术是否能作为评估左心室新的超声手段，预先将65只宠物犬借助标准超声心动技术分为健康、轻度、中度、重度MMVD组。对左心室实时三维数据集进行心内膜边界追踪技术，得出整体及局部(基于左心室长轴长度自动获取的基部、中段及心尖部)舒张末期容量 (End-diastolic volume，EDV)及收缩末期容量(End-systolic volume,ESV)、左心室长轴长度和左心室球形指数。结果显示,整体及局部EDV、ESV(与体重相关的)在严重MMVD患犬中显著增加。随MMVD严重度增加，全部三段左心室分区均促使整体EDV、ESV增加，但中段EDV对整体EDV的增加影响最大。此外，左心室长轴长度和左心室球形指数随MMVD严重程度增加而增大。基部和心尖部EDV分区与左心室球形指数存在极强的相关性。故其认为增加的EDV(主要在左心室中段)导致由MMVD严重性增加引起的左心室心尖部及基部变圆。左心室的容量和形状评估可用于处在迅速发展为充血性心衰风险中的患犬的早期检测。

Tidholm A等[8]为求证RT3DE所测变量如左心室收缩末期、舒张末期容量及左心房大小的值是否相比常规超声手段更精确，对51只获得性心脏病患犬及34只健康犬通过M型(Teichholz法)、Simpson改良二维法及RT3DE方法分别评估左心室容积，并通过二维(2-dimensional, 2D)及实时三维超声心动技术估计左心房大小。结果显示,RT3D和2D在EDV和ESV的评估结果一致，然而M型(Teichholz法)相比其他两种方法高估了左心室容积约2倍。三种方法在评估射血分数EF方面没有明显区别。比较RT3D和二维超声心动技术分别对LA每公斤体重收缩末期容量评估(收缩末期左心房容量(Left atrial volume in end-systole,LAs)/kg)以及LA/AO比值可以看出RT3D法以较低值低估了LAs/kg值，而以较高值高估了容量。故其认为实时三维超声心动技术不能精确地评估容积。

4 实时三平面超声心动技术(Real time triplane echocardiography,RTTPE)

由于M型具有角度依赖性，可能高估左心室容积；二维辛普森改良法(Simpson′s method of discs,SMOD)由于二维超声环的透视缩短及高度的经验依赖性和几何建模依赖性只具有有限的准确性；实时三维超声心动技术虽然在准确性方面优于二维超声心动技术，然而，由于其投资成本高、离线分析时间较长且缺乏相关研究以证明其相比一维、二维超声心动技术在容量测定方面具有优越性，使其难以广泛应用于常规兽医心脏检查。而RTTPE的使用可以避免M型和2维超声心动技术的局限性。在一个心动周期内即可同时观察到高画质的左心室不同投影面状况，可用于左心室容积的简单分析。

Nucifora G等[10]曾报道过在人医，RTTPE相比金标准心脏核磁CMRI ( Cardiac MRI )也可获得高精确度的容积评估值。Meyer J等[11]为研究RTTPE是否可用于犬心脏超声检查，通过将10只健康比格犬麻醉，麻醉后对其进行标准腔M型超声心动、二维超声心动、实时三维超声心动技术、实时三平面超声心动技术等超声心动检查，最后进行心脏核磁扫描。比较各超声心动技术和金标准(心脏MRI)测得的左心室EDV、ESV和EF。结果显示,RTTPE测得的EDV、ESV、EF和心脏MRI所得参考值无显著差异。RTTPE和心脏MRI所得值之间呈现极好的相关性。其他超声心动技术测得的数据明显不同于心脏MRI参考值且EDV、ESV、EF值与心脏MRI的相关性较弱。故其认为RTTPE也适合应用于兽医心脏检查。

5 结语

综上所述，相比常规超声心动技术，新型超声心动技术如组织多普勒、实时三维成像技术、实时三平面成像技术及二维斑点追踪技术的测量变量能够在一定程度上克服局限性，更加精确、灵敏的检测心脏状况,及时发现细微病变，对临床诊断、治疗策略的确定以及长期监测病情具有一定的指导意义。目前国外小动物医学界对新型超声心动技术的基础研究愈发深入、全面，并开始为临床应用积累相关经验及数据，而国内小动物医学界的相关研究还与其存在一定差距。为此，引进新型超声心动设备并进行相关研究及临床应用，对于提高我国宠物犬心血管疾病的诊断技术、填补国内空白具有重要意义。