老年鈣化性心臟瓣膜病的聲學(xué)密度定量研究

1、老年鈣化性心臟瓣膜病的聲學(xué)密度定量研究作者：郭春艷 沈潞華 李虹偉 王佩顯 作者單位：北京友誼醫(yī)院心血管中心，北京 100050 【摘要】 目的 應(yīng)用聲學(xué)密度(AD)技術(shù)研究老年鈣化性心臟瓣膜組織的超聲特征，建立對(duì)該病定量診斷的方法。方法 采用HP5500型彩色多普勒超聲心動(dòng)圖儀，應(yīng)用該機(jī)配置的背向散射積分采集、分析系統(tǒng)對(duì)21例老年性主動(dòng)脈瓣鈣化(AVC)患者、20例老年性二尖瓣鈣化(MAC)患者和23例無瓣膜鈣化正常體檢者的瓣膜組織進(jìn)行檢測，獲得其AD參數(shù)，同時(shí)獲得相應(yīng)各組的心包組織的AD參數(shù)，求得二者比值作為校正AD參數(shù)。結(jié)果 AVC和MAC組的校正圖像平均強(qiáng)度(AII%)與對(duì)照組存在明顯

2、差異(均P<0.001)，瓣膜的AII%與瓣膜厚度呈正相關(guān)(P<0.001)。結(jié)論 AII%可成為鑒別正常瓣膜與鈣化瓣膜并反映瓣膜鈣化程度的定量指標(biāo)。 【關(guān)鍵詞】 老年鈣化性心臟瓣膜病 聲學(xué)密度 背向散射積分 聲學(xué)密度(acoustic densitometry，AD)是一種以背向散射積分(integrated backscatter，IBS)為基礎(chǔ)的超聲定量新技術(shù)。其基本原理為，超聲波在組織內(nèi)傳播過程中遇到小于波長的界面如心肌細(xì)胞或肌節(jié)、微小血管、膠原纖維等發(fā)生散射，朝向探頭與入射方向呈180°的散射稱背向散射，回波信號(hào)強(qiáng)度平方的積分稱IBS1。背向散射超聲束的能量由散

3、射體的密度、大小、排列方式、彈性、散射體與周圍組織間的聲阻抗差和超聲頻率決定2。超聲儀接收相關(guān)散射區(qū)的信號(hào)，進(jìn)行系列處理，對(duì)二維圖像中的感興趣區(qū)取樣作定量檢測，經(jīng)計(jì)算機(jī)自動(dòng)處理分析，即可獲得聲學(xué)定量參數(shù)。目前AD技術(shù)已在評(píng)價(jià)心肌缺血、高血壓、心肌病造成的心肌損傷及評(píng)價(jià)同種心臟移植術(shù)后急性排異反應(yīng)等方面的臨床研究中得以應(yīng)用35，而關(guān)于瓣膜組織的AD定量研究尚未見報(bào)道。本研究旨在探討AD技術(shù)對(duì)老年鈣化性心臟瓣膜病的定量診斷的應(yīng)用價(jià)值。 1 對(duì)象與方法 1.1 研究對(duì)象 選擇60歲以上診斷為單純老年性主動(dòng)脈瓣鈣化(AVC)的21例患者，男11例，女10例，年齡6179(平均72±7)歲為A

4、VC組，診斷為老年性二尖瓣瓣環(huán)鈣化(MAC)而合并或不合并AVC的20例患者，男10例，女10例，年齡6280(平均74±6)歲為MAC組;除外AVC、MAC的23例正常體檢者，男12例，女11例，年齡6178(平均72±5)歲為對(duì)照組;使3組患者年齡、性別相匹配。超聲診斷標(biāo)準(zhǔn)為，使患者在臥位或輕度左側(cè)臥位下于胸骨旁左室長軸切面、胸骨旁大動(dòng)脈短軸切面、心尖四腔切面、心尖左室長軸切面進(jìn)行探測，主動(dòng)脈瓣回聲增強(qiáng)、瓣葉僵硬，且瓣膜厚度>3 mm者診為AVC6，7;房室交界處或二尖瓣和左室后壁間呈斑塊狀回聲增強(qiáng)，且厚度>3 mm者診為MAC7;以上均除外因風(fēng)濕性心臟病、

5、瓣膜脫垂、先天性瓣膜畸形等引起的瓣膜鈣化。 1.2 實(shí)驗(yàn)方法 采用美國產(chǎn)HP5500型彩色多普勒超聲心動(dòng)圖儀和頻率為24 MHz的超聲探頭進(jìn)行探測，該儀器配置組織背向散射積分圖像采集和聲學(xué)定量分析系統(tǒng)軟件及光盤存儲(chǔ)器。實(shí)驗(yàn)步驟如下： 1.2.1 測量瓣膜厚度 獲得二維清晰圖像后將取樣線置于各瓣膜處，然后在M型圖像中分別測量并記錄主動(dòng)脈瓣無冠瓣、右冠瓣、左冠瓣及二尖瓣瓣環(huán)的厚度，主動(dòng)脈瓣于收縮期進(jìn)行測量，二尖瓣瓣環(huán)于舒張期進(jìn)行測量，每一瓣膜測量3次，取其平均值。 1.2.2 設(shè)置條件 實(shí)驗(yàn)開始時(shí)調(diào)出IBSAD狀態(tài)，固定圖像采集深度、增益、壓縮等在相同設(shè)置條件，獲得清晰滿意的圖像后存儲(chǔ)于光盤，然后

6、回放圖像。 1.2.3 取樣 將ROI顯示取樣標(biāo)記置于感興趣區(qū)(AVC組感興趣區(qū)包括主動(dòng)脈瓣、心包，MAC組包括二尖瓣瓣環(huán)、心包，對(duì)照組包括二尖瓣瓣環(huán)、主動(dòng)脈瓣、心包)，調(diào)節(jié)取樣標(biāo)記大小為11×11，調(diào)節(jié)取樣速度為8，使取樣標(biāo)記緊隨感興趣區(qū)運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)，對(duì)每個(gè)感興趣區(qū)各取樣一次(每幅圖像至多可取樣6次)。 1.2.4 自動(dòng)檢測 啟動(dòng)SampleData鍵，儀器自動(dòng)測量取樣區(qū)聲學(xué)定量值同時(shí)用軌跡球跟蹤取樣區(qū)，每次測量持續(xù)2.48 s共62次。 1.2.5 獲得聲學(xué)定量參數(shù) 檢測完畢啟動(dòng)ADAnalysis鍵，調(diào)整定量曲線位置與平滑處理。每次檢測后可顯示測表值、坐標(biāo)圖，并可將一幅圖像的定量

7、結(jié)果綜合在一張表或同一坐標(biāo)圖中。記錄AD參數(shù)，包括峰峰的強(qiáng)度(Peak to Peak Intensity,PPI)、圖像平均強(qiáng)度(Average Image Intensity,AII)、圖像強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差(Standard Deviation of Image Intensity,SDI)，單位為分貝(dB)。為減小實(shí)驗(yàn)誤差，在檢測研究對(duì)象各瓣膜AD同時(shí)獲得其心包的AD，用瓣膜的PPI、AII、SDI分別與心包的PPI、AII、SDI相比，求得校正AD定量參數(shù)包括校正峰峰的強(qiáng)度(PPI%)、校正圖像平均強(qiáng)度(AII%)、校正圖像強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差(SDI%)，以百分?jǐn)?shù)表示1，8。 1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

8、數(shù)據(jù)用x±s表示，兩組間各參數(shù)的比較采用成組設(shè)計(jì)的兩樣本比較的t檢驗(yàn)，瓣膜厚度與AD參數(shù)的關(guān)系采用Pearson相關(guān)分析。應(yīng)用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS8.0。 2 結(jié) 果 2.1 AVC組與對(duì)照組AII%、SOI%及PPI%比較 AVC組瓣膜組織的AII%明顯高于對(duì)照組(79.56±5.89 vs 45.73±3.06，P<0.001)，兩組間PPI%(82.13±18.18 vs 85.56±18.53，P>0.05)、SDI%(99.91±32.00 vs 88.40±15.47，P>0.05)無明顯差別;MA

9、C組與對(duì)照組相比，MAC組的AII%明顯高于對(duì)照組(102.50±15.94 vs 59.47±7.04，P<0.001)，兩組間PPI%(128.69±3.39 vs 142.40±44.00，P>0.05)、SDI%(133.77±23.47 vs 122.34±22.98，P>0.05)無明顯差別。 2.2 相關(guān)性分析 對(duì)AVC組與MAC組鈣化瓣膜厚度與相應(yīng)VS參數(shù)比值A(chǔ)II%進(jìn)行相關(guān)分析，AII%與瓣膜厚度呈正相關(guān)(r=0.710，P<0.001)。 3 討 論 使用超聲二維圖像判斷瓣膜鈣化性病變的傳統(tǒng)

10、方法是以瓣膜組織的回聲與主動(dòng)脈壁、心室壁和房室交界處的回聲強(qiáng)度進(jìn)行對(duì)比，這種方法雖普遍應(yīng)用于臨床，但受儀器設(shè)置和檢查者主觀性的影響較大。IBS技術(shù)能接收來源于組織微細(xì)結(jié)構(gòu)的背向散射回聲，AD技術(shù)在IBS基礎(chǔ)上結(jié)合二維圖像，經(jīng)AD分析軟件系統(tǒng)獲得AD參數(shù)，檢測含微弱不同成分的結(jié)構(gòu)所獲得的定量參數(shù)不同，故能很好地反映散射源的組織特性。且AD系統(tǒng)程序使用簡便，從截取圖像存儲(chǔ)至分析結(jié)束獲得AD參數(shù)所需時(shí)間不超過2 min，使其在臨床應(yīng)用中具有可行性;AD系統(tǒng)配置可讀寫光盤，圖像保存后可隨時(shí)閱讀分析，具有方便性和可對(duì)比性;AD參數(shù)由計(jì)算機(jī)自動(dòng)處理獲得，因此提高了組織定量的準(zhǔn)確性和客觀性。 目前AD技術(shù)常

11、用的定量參數(shù)包括AII、PPI、SDI和IBS%(校正ISB)，其中AII表示某個(gè)或某幾個(gè)心動(dòng)周期中IBS的平均值;PPI表示IBS值隨心動(dòng)周期而出現(xiàn)的周期性變化幅度;SDI表示圖像背向散射的標(biāo)準(zhǔn)差;IBS%指感興趣區(qū)域組織的IBS與心包等IBS的比值。本研究發(fā)現(xiàn)，AVC和MAC組的AII%與對(duì)照組存在明顯差異，且鈣化瓣膜的AII%與瓣膜厚度存在良好的相關(guān)性，因此AII%不僅可以鑒別正常瓣膜和鈣化瓣膜，而且是反映瓣膜鈣化程度的新指標(biāo)。本研究樣本較小，尚需經(jīng)過大量的臨床研究確定瓣膜組織的正常值與老年鈣化性瓣膜病的AD診斷標(biāo)準(zhǔn)。此外，AD技術(shù)尚處于研究、發(fā)展階段，其數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化和可比性、測量值的切

12、面依賴性也是今后研究和應(yīng)用中要解決的問題。 【參考文獻(xiàn)】 1 朱永勝,錢蘊(yùn)秋,周曉東,等.心肌組織超聲背向散射參數(shù)臨床研究J.中國超聲醫(yī)學(xué)雜志，1998;14(8):68. 2 Balen FG，Allen CM，Lees WR，et al.Review ultrasound contrast agentsJ.Clin Radio，1994;49(2):7782. 3 Takiuchi S，Ito H，Iwakura K，et al.Ultrasonic tissue characterization predicts myocardial viability in early stage o

13、f reperfused acute myocardial infarctionJ.Circulation，1998;97(4):35662. 4 Suwa M，Ito T，Kobashi A,et al.Myocardial integrated ultrasonic backscatter in patients with dilated cardiomyopathy:prediction of response to betablocker therapyJ.Am Heart J，2000;139(5):90512. 5 Salvetti M，Muiesan ML，Paini A，et al.Myocardial ultrasound tissue characterization in patients with chronic renal failureJ.J Am Soc Nephrol，2007;18(6):19538. 6 Boon A，Cheriex E，Lodder J,et al