張文 綜述 黃鶴 審校

(四川大學華西醫(yī)院心內(nèi)科，四川 成都 610041)

左心室顯影及心內(nèi)膜邊界界定已被認證可在臨床上使用，心肌灌注造影和頻譜多普勒信號增強的應(yīng)用雖然超過了藥品說明書使用范圍，但對臨床的指導也是非常有價值的。而造影超聲心動圖(又稱心臟超聲造影)操作的標準化需進一步統(tǒng)一，以提高其效率。超聲造影劑的發(fā)展為造影超聲心動圖技術(shù)提供了更多的發(fā)展空間，如:檢測異常微血管功能、心血管疾病分子成像、位點靶向遞送治療性基因或藥物、冠狀動脈超聲促溶栓等，其安全性和臨床可行性需進一步研究，因而這些新技術(shù)在臨床上的應(yīng)用將面臨更艱巨的挑戰(zhàn)?，F(xiàn)將造影超聲心動圖現(xiàn)狀及未來綜述如下。

1 造影超聲心動圖物理學技術(shù)及原理

1.1 脈沖反轉(zhuǎn)多普勒技術(shù)

此技術(shù)是一項組織消融技術(shù)，向心腔和心肌發(fā)送交替的多重脈沖以克服運動產(chǎn)生的偽影。脈沖反轉(zhuǎn)多普勒技術(shù)通過只接收even-order 諧波而保證了極好的組織抑制性和圖像的高分辨率，但卻有顯著的衰減效應(yīng)，尤其在心尖切面的基底段［1］。

1.2 功率調(diào)制技術(shù)

此技術(shù)是一項在非常低的機械參數(shù)(0.05～0.20)條件下提高信噪比的技術(shù)，也是一種多脈沖組織消融技術(shù)。低功率脈沖使組織產(chǎn)生線性反應(yīng)，稍高功率脈沖使機體組織產(chǎn)生線性反應(yīng)的同時使微泡產(chǎn)生非線性反應(yīng)，兩種不同功率的脈沖所產(chǎn)生的線性反應(yīng)相互抵消，因此傳感器只能接收由微泡產(chǎn)生的非線性行為，實現(xiàn)抑制組織的信號。但該技術(shù)不能提高分辨率和圖像質(zhì)量［1］。

1.3 造影脈沖序列技術(shù)

通過脈沖間相位和幅度的調(diào)制而結(jié)合多重脈沖的技術(shù)，是一項更為復(fù)雜的技術(shù)，在低機械參數(shù)的情況下，增強來自微泡的非線性反應(yīng)和抵消來自組織的線性反應(yīng)。在非常低的機械參數(shù)(0.05～0.20)情況下，特殊的脈沖序列被用來造影顯像，從而實現(xiàn)具有良好空間分辨率的實時左心室顯影和心肌灌注造影［1］。

造影超聲心動圖運用了以上先進的技術(shù)，盡可能地放大微泡的非線性反應(yīng)，消除自身組織的線性反應(yīng)，形成對比，大幅度提高圖像質(zhì)量。在臨床上，若沒有條件調(diào)制非常低的機械參數(shù)(0.05～0.20)，也可以用低機械參數(shù)(＜0.3)替代。

2 造影超聲心動圖的禁忌證

(1)有明顯右向左分流或雙向分流患者。(2)對超聲造影劑成分，如:全氟丙烷過敏的患者。(3)對血液、血制品或白蛋白過敏的患者(只針對Optison)。(4)妊娠或哺乳期女性。

3 造影超聲心動圖的安全性及特性

2007年10月，美國食品和藥物管理局(FDA)對Optison (可注射全氟丙烷蛋白A 型微球懸浮液，英國)、Definity(可注射全氟丙烷脂質(zhì)微球懸浮液，美國)等超聲造影劑發(fā)出“黑匣子”警告。因為在超聲造影劑使用期間有4 例死亡事件和190 例嚴重心肺反應(yīng)事件的報道，這些事件與超聲造影劑的使用有緊密的時間關(guān)系。即使無確切的因果關(guān)系，但重新完善的超聲造影劑仍有“黑匣子”警告，限制了超聲造影劑的使用，同時要求患者檢查完后必須觀察30 min［2］。盡管目前“黑匣子”警告仍然存在，但許多疾病不再是使用超聲造影劑的禁忌證，檢查完畢后也不再需要觀察30 min［3］。

隨著對造影超聲心動圖技術(shù)的深入探究，發(fā)現(xiàn)超聲造影劑在許多疾病狀態(tài)下使用是安全的。如:大量文獻的回顧沒有發(fā)現(xiàn)卵圓孔未閉患者形成系統(tǒng)性栓塞的風險與造影劑有關(guān)，且發(fā)現(xiàn)對可疑或明確診斷有心內(nèi)分流的患者，使用超聲造影劑也是安全的［4］;FDA最初認為肺動脈高壓是注射超聲造影劑的禁忌證，而一項回顧性隊列研究證實了在用三尖瓣反流壓差估計的肺動脈高壓患者中使用超聲造影劑是安全的，主要是因為目前經(jīng)FDA 認證的改良后超聲造影劑是由高分子氣體和多種類型的殼組成，在循環(huán)中大多數(shù)微泡的直徑＜10 μm，并處于相對的穩(wěn)定狀態(tài)［5］。

從2007年至今，基于許多同行對超聲造影劑的安全性和功效性的研究，醫(yī)學界(包括FDA)對超聲造影劑的風險和收益比有了進一步的認識。近期Goldberg等發(fā)表于《Cardiology》的文章觀察到:從2003年7月～2008年6月在布朗克斯的Montefiore 醫(yī)療中心，96 705例患者作了經(jīng)胸超聲心動圖，其中2 518 例患者接受了靜脈注射Definity。Definity 組一天總的病死率為0.44%，而沒有注射Definity 組的病死率為0.45%(P=0.72)。在多變量的分析中，調(diào)整年齡、性別、住院與門診、疾病狀態(tài)、視力和左室射血分數(shù)等相關(guān)因素后，注射超聲造影劑不增加病死率(調(diào)整后的比值比:1.18，95% CI 0.56～2.48，P =0.67)［3］。再一次證明了超聲造影劑的安全性。

臨床常用超聲造影劑的特點比較［6］(見表1)。

4 臨床應(yīng)用

4.1 左心室顯影應(yīng)用

目前在靜息或負荷常規(guī)超聲心動圖診斷困難的情況下，左心室顯影成為改善心內(nèi)膜邊界的支柱性方法。在聲學領(lǐng)域中，微泡可在血液循環(huán)中產(chǎn)生很強的向后散射的信號，這樣便能更好地界定左心室的心內(nèi)膜邊界。臨床研究表明左心室顯影有提高左心室容積和射血分數(shù)測量準確性的優(yōu)勢，同時在靜息或負荷情況下對室壁運動的評估、心尖異常的評估等有積極的作用［7］。

操作方法:(1)注射前藥物準備:①Optison:用手把小藥瓶中的Optison 搖勻至微球狀，約20 s。用30 mL 注射器抽取3 mL Optison 和27 mL 生理鹽水，混勻。Optison 根據(jù)人體表面積的不同可持續(xù)7～8 min。②Definity:用Vialmix 把含Definity 的小藥瓶振搖45 s后，用30 mL 的注射器抽取1.5 mL Definity 和28.5 mL生理鹽水混勻。③Sonovue:將5 mL 生理鹽水注入Sonovue 的小瓶中，用力振搖至凍干粉末完全分散。(2)在給藥前先檢查靜脈通道是否通暢，將注射泵調(diào)為90 mL/h 并泵入稀釋后超聲造影劑，當左心室腔內(nèi)充分顯影后立即采集圖像。也可人工緩慢推注0.5 mL稀釋后的超聲造影劑，至少超過10 s，根據(jù)圖像情況可適當追加超聲造影劑，檢查完后用3～5 mL 的生理鹽水沖洗管腔。(3)連接心電圖，將iE33 調(diào)成Contrast 左心室顯影狀態(tài)，并用S5-1 探頭或三維超聲探頭獲取圖像。(4)圖像獲取順序:心尖四腔心切面、兩腔心切面、三腔心切面、胸骨旁左室長軸和短軸切面，包括胸骨左室心尖短軸切面［1］。

表1 臨床常用的三種超聲造影劑特性

4.1.1 心內(nèi)膜的界定及心功能的評估

已證明第二代超聲造影劑在界定心內(nèi)膜方面優(yōu)于第一代，以心臟核磁共振為參考標準，使用超聲造影劑增強了對心內(nèi)膜的界定，從而證實了使用超聲造影劑能夠讓左心室容量和射血分數(shù)測值更準確。研究表明常規(guī)超聲心動圖較造影超聲心動圖低估左心室容量30%～40%、低估左室功能3%～6%。所以美國超聲心動圖協(xié)會［8］和歐洲超聲心動圖協(xié)會［9］達成了共識，在一定條件下，盡可能施行造影超聲心動圖，以避免對左心室容量及心功能的低估。

4.1.2 評估心臟結(jié)構(gòu)

左心室心尖的圖像往往被近場的偽影所干擾。左心室血栓常在左心室心尖區(qū)，而在左心室射血分數(shù)較低、心尖室壁瘤或血栓栓塞的患者中，用常規(guī)超聲心動圖檢查，心尖區(qū)的血栓常常被忽視掉。一項回顧性的研究中409 例患者僅用組織諧波成像技術(shù)，46%的技師不能明確的診斷，在使用造影劑后，90%的技師能提供確切的診斷信息來排除或確診血栓的存在［10］。

4.1.3 心尖肥厚型心肌病

肥厚型心肌病中約有7%的患者為心尖肥厚型心肌病，由于心尖區(qū)心內(nèi)膜邊界顯示不清，所以常規(guī)的超聲心動圖很難檢查出［8］。當高度懷疑心尖肥厚型心肌病，可行造影超聲心動圖，有助于診斷。造影后可見心尖肌壁明顯增厚、左心腔內(nèi)出現(xiàn)“鏟樣”特征性的圖像。

4.1.4 左室室壁瘤和假性室壁瘤

左室室壁瘤是心肌梗死后常見無癥狀的并發(fā)癥，最常表現(xiàn)為左心室心尖部異常［8］，以薄壁和擴張的心尖為特征，并伴有運動障礙。雖然這些特征較容易被常規(guī)超聲心動圖所觀察到，但在心尖短視時卻不能充分顯像，因此心尖的室壁瘤可能會被漏診。而使用超聲造影劑能減少短視，幫助觀察心尖室壁運動異常，有助于診斷。對于假性室壁瘤，通過造影超聲心動圖能夠清晰地顯示頸部和收縮期充盈的瘤體，達到診斷和鑒別的目的［11］。

4.1.5 在重癥監(jiān)護室中的應(yīng)用

重癥監(jiān)護室中，由于大多數(shù)患者體型肥胖、有嚴重的心肺疾病或使用機械通氣，超過30%的患者常規(guī)超聲心動圖檢查結(jié)果不準確［12］。美國超聲心動圖協(xié)會推薦使用超聲造影劑并結(jié)合超聲心動圖專業(yè)的診斷標準［8］，準確評估心臟的基本情況。研究發(fā)現(xiàn)對危重癥住院患者行經(jīng)胸超聲心動圖，用或不用造影劑的48 h 病死率分別為2.18%、2.97%［13］。因此應(yīng)該在重癥監(jiān)護室積極地使用造影超聲心動圖。

4.2 心肌灌注造影的應(yīng)用

造影劑中的微泡與紅細胞的直徑相近，可一直穩(wěn)定地在血管中運行，所以它們是評估心肌灌注理想的示蹤劑。心肌聲學造影中，正常心肌中的微泡被高能量的脈沖波破壞后能夠迅速再填充，一般為4 s;缺血區(qū)再灌注的速率會減慢或者不能完全填充，與正常心肌形成對比，有助于診斷［14］。

操作方法:(1)注射前藥物準備:稀釋方法已闡述。(2)通過可自動調(diào)節(jié)的注射泵泵入藥物，不少于60 s，前8s 泵入速度為4 mL/min，之后速度為0.8 mL/min(用注射泵持續(xù)灌注的方法最佳，能使造影劑灌注心肌的速率恒定，便于分析)。(3)連接心電圖:將iE33 調(diào)至Contrast Low MI 狀態(tài)，并用S5-1 探頭超聲探頭獲取圖像。(4)在收縮末期需用高機械參數(shù)的脈沖波，即通過閃爍顯像(flash:機械參數(shù)為1.7 且持續(xù)四個心動周期突發(fā)的超聲波，周期的數(shù)量根據(jù)超聲心動圖儀所運行的軟件來設(shè)置，主要為了將已進入心肌中的微泡破壞得更徹底)來獲取心肌重新灌注圖像。(5)主要需獲得左室壁17 節(jié)段的圖像。

4.2.1 評估心肌缺血

與冠狀動脈造影相比，負荷心肌聲學造影的靈敏度和特異性分別為83%和80%［9］，同時心肌聲學造影具有快速、非侵入性等特點，因此可用于冠心病的篩查?；仡櫺匝芯坑^察到在診斷冠心病和多支血管病變上，心肌灌注比僅依靠室壁運動更敏感，心肌灌注對90%的患者診斷有幫助，同時顯示心肌灌注有極好的臨床可行性和可重復(fù)性，應(yīng)該納入日常檢查［15］。

4.2.2 評價冠心病預(yù)后情況

冬眠心肌為通過治療后，自然恢復(fù)或使用小劑量多巴酚丁胺后收縮功能提高功能障礙的心肌。一項前瞻性研究顯示，對冬眠心肌的檢測以及預(yù)測局部或整體心功能的恢復(fù)，心肌聲學造影的定性定量都要優(yōu)于單光子發(fā)射計算機斷層成像技術(shù)［16］。而且心肌聲學造影對于可逆性心肌缺血的檢測更加實用、準確。特別是對于急性心肌梗死后病情穩(wěn)定的患者，心肌聲學造影可對左心室功能、存活心肌進行評估，而這些結(jié)果是強有力的預(yù)后標志物［17］。

4.2.3 在急診室的應(yīng)用

評估高度懷疑為心源性胸痛患者情況，心肌聲學造影是一項理想的操作。它能直接評估微循環(huán)的灌注程度和室壁的異常運動，具有快速、高精度、安全和非侵入性等特點。其用于診斷和獲得預(yù)后信息的價值超過了目前臨床上常規(guī)的檢查方式。同時能夠準確地排除心源性胸痛，減少了不必要的住院治療和心臟過度檢查［18］。

4.2.4 血栓和腫瘤的鑒別

在條件允許的情況下可使用非常低機械指數(shù)(0.05～0.20)的實時灌注顯影，并通過閃爍顯像來鑒別。血栓是缺血性的，所以不會有超聲造影劑進入，表現(xiàn)為充盈缺損。而腫瘤是有血液供應(yīng)的，雖然有的含血管較少(良性間質(zhì)瘤，例如黏液瘤)，有的含血管豐富(惡性腫瘤)，但都會按血供分布重新灌注顯影，且顯影程度和血供含量一致［1］?！稓W洲心臟病學雜志》2013年報道了1 例運用造影超聲心動圖鑒別診斷心房腫塊:1 例64 歲患有慢性肝臟疾病的男性患者，因呼吸困難入院，臨床多考慮為肺栓塞，增強CT 卻偶然發(fā)現(xiàn)心房腫塊。且在掃描的早期階段腫塊的密度與心肌是相同的，CT 診斷為血栓。而后使用了心肌聲學造影來觀察腫塊內(nèi)是否能進入造影劑。結(jié)果表明腫塊灌注速率與心肌灌注速率相等，因而證實了腫塊有血供，提示為心臟腫瘤。在患者死后，尸檢取出8 cm×7 cm×4 cm 右心房病變組織，組織病理學、免疫組織化學等證實為轉(zhuǎn)移性膽管癌［19］。

5 未來

左心室顯影在臨床上被廣泛應(yīng)用的同時，研究者們也不斷地開拓造影超聲心動圖技術(shù)新的發(fā)展領(lǐng)域，如:心肌灌注成像、冠狀動脈血流儲備量的測定、滋養(yǎng)血管的成像技術(shù)等。以下幾個方面是造影超聲心動圖技術(shù)的新領(lǐng)域，在未來需要不斷地對這些技術(shù)進行研發(fā)及測試，并確定其最佳的聲學條件［20］。

5.1 檢測異常微血管功能

微血管異常通常出現(xiàn)于高血壓、糖尿病、擴張型心肌病的患者或者是伴有心絞痛而且負荷試驗陽性但沒有心外膜疾病的患者［21］。針對心臟的微血管，心肌聲學造影已經(jīng)用于評估兒茶酚胺過剩引起的應(yīng)激性心肌病中微血管的異常。測定心外膜是通過測定冠狀動脈血流速度而實現(xiàn)，因為超聲造影劑能夠增強頻譜多普勒檢測信號，所以提高了測定心外膜的能力，也可用來評估冠心病的嚴重程度。總的來說，造影超聲心動圖技術(shù)可間接識別主要冠狀動脈并獲得清晰而可靠的頻譜多普勒信號，因此非常有可能將該技術(shù)用于微血管的檢測［22］。

5.2 心血管疾病分子成像

分子和細胞內(nèi)成像技術(shù)是伴隨著超聲造影劑的發(fā)展而產(chǎn)生的，尤其是靶向造影劑。這些“聰明”的微泡能在血液循環(huán)中靶向定位，然后通過超聲心動圖檢測出來［23］。在心血管領(lǐng)域?qū)υ煊胺肿映上窦夹g(shù)潛在的應(yīng)用主要包括:評估血栓形成、血管生成、炎癥和缺血。例如微血栓的分子成像和靶向標志物的活化血小板可以反映心肌梗死患者溶栓后或支架術(shù)后的并發(fā)癥(例如遠端栓塞或無復(fù)流現(xiàn)象)［24］;缺血期間組織器官高表達的血管內(nèi)皮黏附分子，如P-選擇素，靶向定位于P-選擇素的微泡則可用來采集分子信號，這種信號在心肌缺血消除后會存在幾小時(“缺血性記憶”成像)。臨床醫(yī)生可能借此診斷急診室中近期發(fā)生心肌梗死的患者，他們具體表現(xiàn)為胸痛緩解、心電圖陽性、生化標志物呈陰性［14］，其安全性及有效性有待我們進一步探究。

5.3 位點靶向遞送治療性基因或藥物

微泡可介導基因和藥物，有靶向傳遞基因和藥物的潛能。在超聲中微泡介導的基因轉(zhuǎn)染率最高，微泡和基因能不斷地被送到特定的靶點［25］。猜想可能是振蕩后的微泡改變了細胞膜通透性，從而提高了基因的轉(zhuǎn)染率。介導藥物的微泡可選擇性在預(yù)測的病變處裂解、釋放藥物，使得病變處局部血藥質(zhì)量濃度升高而全身血藥質(zhì)量濃度維持在低水平，減少毒副作用，優(yōu)化治療方案［26］。多項研究表明這種能介導藥物的微泡能兼顧造影劑和治療載體二者的作用［27］。

5.4 冠狀動脈超聲促溶栓

經(jīng)超聲溶栓是聲學介導的血栓溶解。不管微泡是否結(jié)合血栓溶解劑，都能增強溶栓作用。與單獨運用血栓溶解劑相比，直接用微泡超聲治療增加了血栓溶解率，且降解得更充分。這種技術(shù)已經(jīng)探索性地應(yīng)用于心肌梗死、腦卒中、靜脈血栓等疾病中，但需進一步的研究，以最佳的聲學狀態(tài)來實現(xiàn)治療效果，且盡可能地避免不良生物學效應(yīng)［27］。

6 總結(jié)與展望

造影超聲心動圖技術(shù)通過應(yīng)用超聲造影劑很大程度上提高了聲學顯像的能力，增加了疾病診斷的敏感性與特異性。但是在臨床實踐中使用造影超聲心動圖獲得理想的圖像在技術(shù)上仍然面臨著顯著的挑戰(zhàn)。在過去的幾十年里，左心室顯影及心內(nèi)膜邊界界定已被認證可在臨床上使用，但其規(guī)范性及效率性仍是關(guān)注的焦點。近期研究表明，在超聲心動圖室中，經(jīng)過專業(yè)臨床技能培訓的超聲醫(yī)師能夠提高造影超聲心動圖操作的時間效率［28］。但其具體操作的標準化仍需進一步探索。盡管很多臨床研究證實了心肌灌注造影和頻譜多普勒信號增強技術(shù)的應(yīng)用價值與安全性，但要進一步獲得FDA 的認證需要更多的努力。隨著微泡造影劑的發(fā)展，造影超聲心動圖技術(shù)有更廣闊的發(fā)展空間，比如心血管疾病分子成像、靶向遞送治療性基因或藥物等，這都需要研究者們不斷努力，將這些理論上可行的方案運用到臨床上，使心血管疾病的診斷和治療向前邁出一大步。

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