声学密度定量技术评价高血压性心脏病心肌损害的临床研究

         作者：由春媛 王建瑾  杨大庆 孙冬梅

【摘要】  目的  探讨声学密度定量(AD)技术评价高血压性心脏病心肌组织特征的临床价值。方法  采用HP Sonos-5500型超声诊断仪，应用该机配置的AD-IBS软件，在2D图像感兴趣区取样，对90例高血压性心脏病患者(A)及70例正常人(B)进行心肌声学密度参数(AⅡ、PPI、SDI)及常规超声心动图的测定。结果  高血压病患者各节段平均心肌密度(AⅡ)均明显高于正常人(P＜0.05)，两组的PPI及SDI测值差异无显著性(P＞0.05)；两组的左室内血液测值PPI、AⅡ及SDI差异无显著性(P＞0.05)。结论  声学密度定量分析技术能客观反映高血压性心肌病变，对鉴别心肌异常具有一定的诊断意义。
   
    【关键词】  声学密度定量  高血压  心肌    
    【Abstract】  Objective  To evaluate the clinical application value of using acquisition densitometry(AD)to assess the lesion of myocardium in patients with hypertension.Methods  HP sonos 5500 ultrasonicsterm with AD-IBS analyzing software were used.Samples were acquired from regions of interest and AD values through computer process.Myocardial ultrasonic backscatter parameters(AⅡ、PPI、SDI)of 90 hypertension(HT)patients(Group A)with LVWT＞11mm and 70 normal people as control group (Group B)were measured in this study.Results  All the patients’densitometry values were significantly higher than normal，(P＜0.05)but little difference of PPI and SDI was found between the two groups  (P＞0.05).No significant difference of PPI，AⅡ and SDI of the blood in left ventricle was found between the two groups (P＞0.05).Conclusion  AD can detect the myocardial changes in patients with hypertension，and it is useful in identification of abnormal myocardium.
   
    【Key words】  acquisition densitometry  hypertension  myocardium
   
    人们一直在寻找一个特定的超声特征量用以辅助诊断，但是没有一个特征量足以区分各种各样的疾病，为此必须寻求最小的特征空间，检测并识别疾病状态。国外自20世纪70年代后期开始组织超声背向散射研究后，心肌组织超声背向散射参数测定技术日趋成熟，逐渐成为超声心肌组织定征研究的热点，但目前国内该领域的研究报道尚较少［1～5］。
   
    本研究旨在探讨高血压病患者心肌超声背向散射参数变化的特点，初步评价其临床应用价值。
   
    1  资料与方法
   
    1.1  一般资料  高血压组(A)：为2001年10月～2003年12月在我院就诊的高血压性心脏病患者共90例，男66例，女24例；年龄21～73岁，平均49.6岁；病程3～32年，平均12.5年。对照组(B)：为同期结合病史，经体格检查、心电图及超声心动图检查等合格的体检人员70例，男34例，女36例；年龄23～69岁，平均47.5岁。
   
    1.2  操作过程  采用美国HP5500型彩色多普勒超声心动图仪，S4探头(频率2～4MHz)，探查深度16cm，同步记录心电图Ⅱ导联时相。受试者均测身高(H)、体重(W)，BSA(m2)。取左室长轴切面，常规测量舒张末期左室内径(LVDd)、收缩末期左室内径(LVDs)、舒张末期室间隔厚度(IVSd)、左室后壁厚度(LVPWd)、收缩末期室间隔厚度(IVSs)、左室后壁厚度(LVPWs)，并用Devereux等推导的公式计算左室重量(LVM)=1.04×［(LVDd+LVPWT+IVST)×3-LVDd］-13.6和左室重量指数(LVMI)=LVM/BSA，以LVMI男性＞134g/m2，女性＞110g/m2和/或IVST、LVPWT＞11mm作为左室肥厚标准。
   
    启动AD-IBS程序，调节总增益、采样深度、时间增益补偿、侧向增益补偿以获得满意的图像，检测左室长轴切面、左室二尖瓣水平短轴切面、左室乳头肌短轴切面的前间隔及左室后壁心肌的背向散射参数。每个节段采集3～5个心动周期即2.48s内的背向散射积分数据。仪器自动显示每个采样的背向散射积分值(Integrated backscatter，IBS)，并以时间-强度曲线显示IBS随心动周期变化情况。在实验过程中各项设置保持不变。脱机后分析调节感兴趣区(ROI)形态、大小，使之与所观察心肌区域相一致，采用新月形，凹面朝向左室腔，长轴与室壁运动方向垂直，感兴趣区大小为21×21个像素，置于室间隔左室面及左室后壁心内膜下心肌层内。分析结果包括3项参数(单位：dB)：PPI(峰值-峰值的密度)、AⅡ(平均密度)、SDI(密度标准差)。见图1、2、3。
       

    图1  左室腔血液检测取样及测值显示

    

    图2  左室长轴切面室间隔测值结果显示
    
    

    图3  检测值以表格形式列出：Dataset1、2、3分别为血液3次测值
        
    1.3  统计学方法  全部资料均以EXCEL97建立数据库，各组背向散射参数以均数±标准差表示，组间显著性差异用t检验，P＜0.05为差异有显著性。数据统计采用SPSS8.0及EXCEL97统计分析软件。
   
    2  结果
   
    2.1  心肌密度  高血压患者各节段平均心肌密度(AⅡ)均明显高于正常人(P＜0.05)，两组的PPI及SDI测值差异无显著性(P＞0.05)，各测值见表1及表2。
   
    2.2  左室腔血液密度  两组的左室腔血液AⅡ、PPI及SDI测值差异均无显著性(P＞0.05)，各测值见表3。
  
             表1  高血压组(A)与对照组(B)乳头肌水平左室短轴切面心肌AD值    (x±s，dB)
    
    

    表2  高血压组(A)与对照组(B)左室长轴切面心肌AD值  (x±s，dB)
    
   
   
    表3  高血压组(A)与对照组(B)左室腔血液AD值  (x±s，dB)
    

     3  讨论
   
    超声心动图是根据组织的超声反射原理进行心脏解剖成像的一种技术。不同的组织结构因其对超声不同的反射、衰减、吸收等特点，在超声成像时会有细微的差别。经过多年的探索，目前心肌组织超声(UTC)已被广泛应用于冠心病、各类心肌病、心肌炎、先天性心脏病以及心力衰竭的研究［6～8］。
   
    声学密度分析技术就是分析心肌散射波的一种技术。当超声界面直径小于入射超声波波长的1/2时，就可引起超声后散射。散射波的数量巨大，密度、结构及方向不一，超声仪接受朝向探头180°范围内的后散射波(即背向散射)，进行整合，形成整合后散射或后散射积分(即IBS)，通常以分贝(dB)表示，其变化是超声波和传导介质之间相互作用的结果。因此，来自心肌某节段散射波的数量是定量反映该段心肌组织特性的敏感指标［2］。当心肌有各种病理改变时，其组织结构会出现相应改变，进而引起反射回换能器的超声信号发生细微改变，通过机自动分析处理，表现为声学密度定量参数的改变。正常心肌超声背向散射积分呈周期性变化，一个心动周期中正常心肌IBS是不断变化的，舒张末期最大、收缩末期最小，与心肌纤维周期性收缩与舒张运动一致［7］。肌节水平声阻抗的差异是正常心肌发生散射的重要因素，心肌组织收缩引起散射体的几何结构基础改变，收缩功能改变会使IBS强度发生改变［8］。心肌纤维化也是影响心肌IBS的重要因素，心肌存在纤维化时，IBS值较正常心肌有明显升高，而PPI减低［9］。背向散射信号的研究可反映心肌内超微结构的改变，从而评价心肌的生理和病理状态。
   
    本研究观察结果显示，正常对照组各节段心肌密度均呈周期性变化，舒张末期最大、收缩末期最小，左室后壁IBS较室间隔略高，但差异无显著性，与报道一致［1］。高血压患者心脏各节段心肌密度的变化基本与心动周期相一致。同时各节段心肌的平均密度值显著高于正常组同节段心肌，这可由其病因及病解释：高血压病由于血压持续性升高，左室壁代偿性肥厚，心肌细胞肥大，变粗变长，并有较多分支；晚期由于不断增大的心肌细胞与毛细血管供应之间的不相适应，加之高血压性血管病以及并发动脉粥样硬化所致的血供不足，导致心肌变性、纤维化，心肌收缩力下降，甚至发生心力衰竭［10］。
   
    临床应用超声背向散射参数测定实现了心肌组织学异常评价的量化，能客观反映高血压病心肌病变，对鉴别心肌异常具有一定的诊断意义。该技术可望成为一种可靠、简便、无创伤的高血压心脏病辅助检测方法，较常规超声心动图优越。它在应用时无须添加新的附加装置，简便易行，易于在临床上推广。
   
    本研究目前正在扩大样本量，进行进一步的临床观察，以观察不同级别高血压患者的心肌声学密度参数变化。
   
                            【文献】
   
    1  钱蕴秋.心肌超声背向散射的研究进展.超声医学杂志，1997，13(1)：8-10.    
    2  Natio J，Masuyama T，Mano T，et al.Influence of preload，afterload and contractility on myocardial ultrasonic tissue characterization with integrated backscatter.Ultrasound Med Biol，1996，22(3)：305-312.    
    3  Shin Takiuchi，Hiroshi Ito，Katsuomi Iwakura，et al.Ultrasonic tissue characterization predicts myocardial viability in early stage of reperfused acute myocardial infarction.Circulation，1998，97：356-362.    
    4  Naito J，Masuyama T，Tanouchi J，et al.Analysis of transmural trend of myocardial integrated ultrasonic backscatter for the differentiation of hypertrophic cardiomyopathy and ventricular hypertrophy due to hypertension.J Am Coll Cardiol，1994，24：517-524.    
    5  朱永胜，钱蕴秋，周晓东，等.心肌组织超声背向散射参数临床应用研究.中国超声医学杂志，1998，14(8)：6-8.
    6  Milunski MR，Mohr GA，Perez JE，et al.Ultrasonic tissue characterization with integrated backscatter：Acute myocardial ischemia reperfusion and stunned myocardium in patients.Circulation，1989，80：491-503.    
    7  Pinamonti B，Picano E，Ferdeghini EM，et al.Quantitative texture analysis in two-dimensional echocardiography：Application to the diagnosis of myocardial amyloidosis.J Am Coll Cardiol，1989，14(3)：66-71.    
    8  Hopkins WE，Waggoner AD，Gussak H，et al.Quantitative ultrasonic tissue characterization of my ocardium in cyanotic adults with an unrepaired congenital heart defect.Am J Cardiol，1994，74(9)：930-934.    
    9  Natio J，Masuyama T，Mano T，et al.Ultrasonic myocardial tissue characterization in patients with dilated cardiomyopathy：Value in noninvasive assessment of myocardial fibrosis.Am Heart J，1996，131(1)：115-121.    
    10  谷伯起.心血管病理学.北京：人民卫生出版社，1992，63-74，115-125.