实时三维超声心动图对急性心肌梗死后犬心肌质量的评价
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: Objective To evaluate the application of the quantified technique of real?time three?dimensional echocardiography(RT?3DE) in measuring whole and sectional myocardial mass of left ventricle. Methods 18 canines with acute myocardial infarction(AMI) were included in the experimental model; 6 healthy crossbred canines were used the control group. Through collecting full volume imaging using RT?3DE, global and sectional myocardial mass of left ventricle was measured and compared to the weighed mass of dissected hearts. Changes of left ventricular whole and sectional myocardial mass were also analyzed before and after AMI. Results In the control group, myocardial mass of left ventricles measured with RT?3DE showed strong correlation (r=0.94) with the weighted mass. Compared to myocardial mass measured before myocardial infarction, mass measured after infarction was increased(P<0.05), and is negative correlated (r=-0.798) with ejection fraction of left ventricle. Conclusion The study showed that it is reliable to use RT?3DE to measure the global and sectional myocardial mass of left ventricle. Also, RT?3DE has a better utility for early modeling of left ventricle and the evaluation of cardiac function after myocardial infarction.
KEY WORDS: echocardiography,three?dimensional; myocardial infarction; acute disease; organ size; disease models,animal
左室心肌质量(left ventricular myocardial mass,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(real time three dimensional echocardiography,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(福建省医学研究所),体质量(12.8±3.4)kg(10～16 kg)。分2组:急性心肌梗死(acute myocardial infarction,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Cardiac view 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30 mg/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,0.5,1,2,3,4 h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10 min后,放入福尔马林溶液中固定10 min送病理分析。
1.3 统计学处理 数据用x±ｓ表示,采用SPSS 12.0 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2 h开始仅有心尖部形态改变,心尖水平心腔稍增宽,3 h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),4 h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）
Fig 1 RT?3DE?obtained whole and sectional imaging of left ventricle of control canine in three planes
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）
Fig 2 Sectional image of the dissected left ventricle of control canines in three planes
表1 对照组心肌质量的RT?3DE和实体解剖测值比较（略）
Tab 1 Comparison of measurement of myocardial mass obtained using RT?3DE and through dissectionmg
RT?3DE:实时三维超声心动图.
表2 AMI组RT?3DE心肌质量比较（略）
Tab 2 Comparison of RT?3DE obtained whole and sectional myocardial mass measured before and after myocardial infarctionmg
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3 h前,心肌颜色未见明显变化,直至4 h;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2 h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3 AMI犬的左室整体和节段心肌RT?3DE图像（略）
Fig 3 RT?3DE?obtained whole and sectional myocardial imaging of left ventricle of AMI canines in three planes
图4 左室心肌质量与左室射血分数相关性分析（略）
Fig 4 Correlation analysis of myocardial mass and ejection fraction of left ventricle
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(×3 600)（略）
Fig 5 The apical myocardial image of left ventricle under electron microscope (×3 600)
【】
[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.
[2] Arai K,Hozumi T,Matsumura Y,et al. Accuracy of measurement of left ventricular volume and ejection fraction by new real?time three?dimensional echocardiography in patients with wall motion abnormalities secondary to myocardial infarction[J]. Am J Cardiol， 2004,94(5):552?558.
[3] Camarano G,Jones M,Freidlin R Z. Quantitative assessment of left ventricular perfusion defects using real?time three?dimensional myocardial contrast echocardiography[J]. J Am Soc Echocardiogr, 2002,15(3):206?213.
[4] Victor M A,Lissa S,Lynn W,et al. Fast Measurement of Left Ventricular Mass With Real?Time hree?Dimensional Echocardiography: Comparison With Magnetic Resonance Imaging[J]. Circulation, 2004,110(13): 1814?1818.
[5] Mor?Avi V,Sugeng L,Weinert L,et al. Fast measurement of left ventricular mass with real?time three?dimensional echocardiography: comparison with magnetic resonance imaging[J]. Circulation, 2004,110(13):1814?1818.
[6] Jenkins C,Bricknell K,Chan J,et al. Comparison of two?and three?dimensional echocardiography with sequential magnetic resonance imaging for evaluating left ventricular volume and ejection fraction over time in patients with healed myocardial infarction[J]. Am J Cardiol, 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.
