犬新型超聲心動技術在臨床的應用

張 榮， 陳 武

[北京農學院獸醫學(中醫藥)北京市重點實驗室， 北京 昌平 102206]

隨著小動物診療技術的不斷發展以及寵物壽命逐漸延長，犬貓心臟病越來越受到廣大獸醫和寵物主人的關注。因其臨床癥狀復雜多變，常難以進行確診，而心臟超聲檢查技術由于其具有方便、快捷、非侵入性、無放射性、可動態觀察、實時診斷等優點，已成為小動物心臟疾病的常規診斷手段。通過心臟超聲檢查技術可觀察到心臟內部結構、瓣膜運動、心臟內血流情況以及周圍大血管情況，可用于疾病的診斷及先天性心臟病的篩查等。其作為可靠的診斷手段已被廣泛應用于小動物臨床，但由于部分常規超聲技術如二維超聲心動技術、時間-運動型(M型)超聲、彩色多普勒、脈沖式多普勒和連續多普勒技術測得的相關變量為負荷依賴型，這使得使用常規技術準確評估心肌功能具有局限性，為彌補這種不足，提高超聲診斷技術的診斷能力，將新型心臟超聲診斷技術，如組織多普勒顯像技術、超聲應變及應變率成像、三維超聲包括實時三維心臟超聲等技術應用于小動物心血管疾病(如黏液瘤性二尖瓣瓣膜病(MMVD)、動脈導管未閉(PDA)等)診斷以評估局部及整體心臟功能(如心肌速度梯度、變形和變形速率以及機械同步性)的研究成為了近年來的熱點。本文根據2007-2016年間國外發表的20余篇相關文獻，對近年來超聲心動技術研究進展綜述如下。

1 二維斑點追蹤技術 (2-Dimensional speckle-tracking echocardiography，2-DSTE)

二維斑點追蹤技術(2-DSTE)的獨特散斑模式在心肌組織顯示二維灰階圖像，因此具有不受心臟扭轉、探頭角度等影響的優點。

Westrup U等[14]通過在臨床環境中對44只健康成年愛爾蘭獵犬掃查同一區域獲取標準超聲參數和斑點追蹤成像技術測得數據，另有5只健康成年愛爾蘭獵犬分別用于檢測測量誤差。結果顯示，該技術可用于大型犬在臨床環境中的常規心臟超聲檢查，且研究所得參考值給出的正常范圍可供臨床參考。

Osuga T等[15]通過使用二維斑點追蹤技術測定6只健康比格犬左心房相位函數與時間-左心房區域曲線，結果顯示，二維斑點追蹤技術測得的變量和手動跟蹤法測得的變量具有一致性，不同方法所得結果無顯著差異。故其認為健康犬通過二維斑點追蹤技術測得的左心房相位函數是具有充分的可行性、可重復性且測量值具有再現性。未來需要研究該法在犬的臨床應用性。

Chetboul V等[12]認為雖然常規的二維、M型和多普勒檢測手段對于二尖瓣瓣膜病(Mitral valve disease，MVD) 患犬的初始評估以及縱向評估具有重要作用，可提供許多信息諸如二尖瓣剖面、二尖瓣回流(Mitral regurgitation，MR)嚴重程度、左心室大小及功能和心血管壓力。其中的一部分變量(如左心房(Left atrium,LA)/主動脈(Aorta，AO)、返流分數、肺動脈壓)也有助于識別處于早期潛在失代償但暫無臨床癥狀的MVD犬。然而后負荷和前負荷在疾病過程中均有變化，這使得大多數負荷依賴型常規超聲心動變量可能無法準確評估心肌功能。故其為此進行了對比研究。通過對91只犬(74只MVD，17只年齡相同健康犬)進行常規及2-DSTE等心臟超聲檢查，觀察研究患MMVD犬心超評估情況，得出“常規心超技術測得的變量可以確診犬的MVD及由此導致的心臟重塑”的結論。除此之外，其認為通過2-DSTE前瞻性研究疾病晚期的收縮末期心肌縱向應變惡化情況、分析心肌同步變化可確定這種改變對臨床轉歸和治療策略的影響。

Kim J H和Park H M[5]在使用常規及TDI、新型超聲波模式應變(Strain, St)和應變速率(Strain rate, SR)圖像等對MMVD患犬發生充血性心衰(CHF)風險的監測研究中認為St和SR圖像可對節段性心肌收縮或舒張及形變速度分別進行定量評估。而心肌功能評估對犬CHF的診斷、治療、隨訪具有重要指示意義。

Visser L C等[6]為定量測定右心室機能并檢驗其臨床可行性、可重復性、數據內及數據間差異性、探究右心室收縮機能和年齡、性別、心率、體重之間的數據關系的研究中認為通過二維斑點追蹤技術測得的全心縱向右心室游離壁應變和應變率的獲得具有可行性及可重復性。

MMVD是犬最常見的獲得性心臟病，由于心臟的增大和重塑，一些患犬會發展為心肌功能障礙。通過常規超聲心動方法難以評估因血液動力學改變導致負荷狀態變化的MR患犬的收縮機能，而左心室扭轉與螺旋形向心心肌纖維直接相關，所以相比常規方法能更好的評估心肌功能并識別亞臨床心臟功能異常。近期，成熟的二維斑點追蹤技術在檢測左心室收縮扭轉方面，具有無創、迅速、無需麻醉等優點。并且已有研究證實，檢測清醒的正常犬和運動功能減退患犬的左心室扭轉為具有可重復性的評估心肌運動的方法。然而左心室扭轉仍未應用于獸醫臨床以評估犬心肌功能。Suzuki R等[13]的研究填補了這項空白。他們將67只患MMVD的寵物犬根據國際小動物心臟健康委員會分類法分為3組，另有16只體重、年齡相一致的健康犬。通過二維斑點追蹤技術測試犬的心肌變形并通過心基部和心尖部觀察測得其基底段和心尖段的收縮期旋轉峰值和旋轉率以及收縮期扭轉峰值及扭轉率。結果顯示，二級患犬的收縮期扭轉峰值高于一級；而三級的又低于二級和健康犬。故其認為不同臨床分級的MMVD患犬通過二維斑點追蹤技術測得的扭轉變形值各不相同，通過二維斑點追蹤技術測得的心肌扭轉變形值可提供更多關于MMVD犬心臟收縮功能的評估信息。

動脈導管未閉(Patent ductus arteriosus,PDA)是犬最常見的先天性心臟缺陷之一。先進的超聲心臟診斷技術如2-DSTE還沒有廣泛應用于對易感犬的心臟機能評估。Spalla I等[16]為填補這項空白，對44只寵物犬(包括34只PDA犬和10只性別體重相一致的健康犬)進行了前瞻性研究。即對它們施行完整的超聲心動技術檢查，包括常規的(B型測得的舒張末期容量指數EDVIB(End-diastolic volume index derived from B-mode)/M型測得的舒張末期容量指數EDVIM(End-diastolic volume index derived from M-mode)、 B型測得的收縮末期容量指數ESVIB(End systolic volume index derived from B-mode)/M型測得的收縮末期容量指數ESVIM(End systolic volume index derived from M-mode)、 舒張期的異速生長比(Allometric scale in diastole，AlloD)/收縮期的異速生長比(Allometric scale in systole，AlloS)、肺血流量與體循環血流量比值(Pulmonary flow to systemic flow ratio，Qp/Qs)、射血分數(Ejection fraction,EF)、縮短分數(Fractional shortening,FS)和2-DSTE(全心縱向、徑向和圓周應變值St以及應變率SR)。結果顯示相比健康犬，患PDA犬的EDVI,ESVI,AlloD/S, Qp/Qs和所有2-DSTE測得變量(全心縱向應變和應變率、全心圓周應變和應變率、全心徑向應變和應變率)均有顯著差異。未發現常規技術(EDVI,ESVI,AlloD/S,Qp/Qs)和2-DSTE測得變量(全心縱向、徑向和圓周應變值S以及應變率SR)之間具有相關性。故其認為相比常規超聲心動技術，2-DSTE測得的參數可識別心臟收縮機能和收縮性的細微變化，更適用于評估PDA犬的心肌收縮性。

2 組織多普勒TDI

組織多普勒顯像TDI是一種較新型的超聲心動技術，其原理與傳統心臟多普勒相似，但測定的是心肌組織運動的低頻高振幅信號，為復雜的三維形變過程。

臨床獸醫對右心室機能異常的檢測手段很不發達并且通常依賴于定性評估或右心充血性心衰的明顯跡象。所以，量化右心室機能的測量和計算指數可有助于臨床識別右心室機能障礙的出現和發展。Visser L C等[6]為定量測定右心室機能并檢驗其臨床可行性、可重復性、數據內及數據間差異性、探究右心室收縮機能和年齡、性別、心率、體重之間的數據關系，對80只健康成年犬分別進行了常規超聲心動檢查和新型超聲心動檢查包括脈沖(Pulsed wave) PWTDI和2-DSTE，共測定5種超聲心動指數：(1)三尖瓣環平面收縮偏移(Tricuspid annular plane systolic excursion,TAPSE)；(2)右心室面積變化分數( Fractional area change,FAC )；(3)PWTDI測得的三尖瓣環外側的收縮期心肌速度；(4)2-DSTE測得的全心縱向右心室游離壁S和(5)SR。并對其進行了綜合分析，結果顯示,所有檢測指數均獲得臨床可接受的可重復性和指數內及指數間差異性。雌雄犬間未發現差異，但體重對各指數產生影響。故其認為右心室收縮機能超聲心動指數的獲得具有可行性、可重復性且受體重影響。

另外，由于傳統超聲技術中的脈沖多普勒所得變量包括二尖瓣口流速、減速時間和等容舒張時間可被多種因素(如心率和心臟負荷狀態)影響[1～3]。動物的左心室及左心房容量負荷增加可導致對心臟舒張功能的評估不準確。利用脈沖多普勒測得的心肌活動指數(心肌活動指數被證實為與心室收縮和舒張功能相關的脈沖多普勒測定指數)具有局限性(即二尖瓣口流速和心臟射血時間無法在同一心動周期測得)，因此需要尋找其他的超聲手段測得心肌活動指數，用于臨床檢測心室舒張功能。Hori Y等[4]為對比脈沖多普勒與組織多普勒成像技術，采用脈沖多普勒和組織多普勒技術分別測得左心室對容量過負荷相關心肌活動指數(Myocardial performance index,MPI)變化反應之間的關系，對7只雄性比格犬進行前臂頭靜脈靜輸乳酸林格氏液(200 mL/kg·h速率持續輸注60 min)以增加前負荷。測定二尖瓣口流速和主動脈流出速度，并從心臟四腔觀測得組織多普勒速度。結果可見急速容量過負荷導致心率、左心室收縮期峰值 (Left ventricle peak systolic,LVPs)壓力、左心室舒張末期(Left ventricle end diastolic,LVED)壓力相比基線值顯著升高。脈沖多普勒和組織多普勒分別測得的MPI均顯著降低，二者間可見顯著相關性。該研究證實,TDI測得的MPI與左心室充盈壓緊密相關，有助于評估犬全心機能。

而MMVD作為犬最常見的獲得性心臟病，其嚴重并發癥可導致包括由CHF引起的死亡。由于CHF臨床癥狀的非特異性，使犬的CHF很難進行精確的診斷。然而左心房壓力隨升高的E(Transmitral peak early diastolic velocity)流速而升高是CHF的出現及掩飾早期舒張功能障礙的表現。Kim J H和Park H M[6]證實TDI較傳統超聲心動技術更為敏感，可檢測到由二尖瓣閉鎖不全導致的左心室容量過負荷患者的早期心肌功能障礙，且TDI同樣可被用于健康犬以及各種心臟病患犬。該研究結果顯示，雖然6種傳統超聲變量和6種TDI測得變量均有助于預測CHF，但對于MMVD患犬，TDI測得的心室間隔基底段二尖瓣口舒張早期速度峰值與組織多普勒測得的舒張早期速度峰值比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)是唯一非負荷依賴性CHF監測指標。在小動物醫學界，有報道曾用脈沖組織多普勒PWTDI證明同時患有(Mitral regurgitation，MR)和CHF患犬的二尖瓣口E峰速率和由TDI測得的早期舒張壓速度峰值的比值(E/Em)顯著高于僅患有MR的患犬。然而，還沒有針對MMVD和CHF患犬的彩色組織多普勒(Color Doppler) CDTDI診斷指南。

Baron T M等[7]為了評估伴有或不伴有肺動脈高壓 (Pulmonary hypertension，PH)的MMVD患犬的右心室和左心室機能，對114只犬(包括28只健康犬、86只不同階段MMVD患犬)進行了前瞻性觀察研究。他們將動物根據有或沒有PH及MMVD嚴重程度進行分組。測得28個形態學、超聲多普勒、和組織多普勒成像變量并比較各組結果以研究左心室(Left ventricle，LV)和RV參數相關性。結果可見組間RV超聲多普勒和TDI變量無差異。RVTDI和左心超聲心動變量中發現16處顯著相關性。伴發肺動脈高壓患犬的二尖瓣口E峰值速度顯著升高，且間隔性及橫向二尖瓣環的E/舒張早期二尖瓣、三尖瓣環運動e′(Early diastolic mitral/tricuspid annular motion)比率升高。這兩項變量用于預測PH出現的敏感性分別為84%和72%，特異性分別為71%和80%。故其認為RV機能的變量和不同MMVD程度無關聯性，且肺動脈高壓嚴重程度可被檢測。左、右心室機能的超聲心動變量間可見某些相關性。

3 實時三維超聲心動技術(Real-time 3-dimensional echocardiography,RT3DE)

實時三維超聲心動技術RT3DE是基于容量掃查的新技術，無需心腔幾何建模并減小了透視縮短視圖引起的誤差。

Ljungvall I等[9]為研究實時三維超聲心動技術是否能作為評估左心室新的超聲手段，預先將65只寵物犬借助標準超聲心動技術分為健康、輕度、中度、重度MMVD組。對左心室實時三維數據集進行心內膜邊界追蹤技術，得出整體及局部(基于左心室長軸長度自動獲取的基部、中段及心尖部)舒張末期容量 (End-diastolic volume，EDV)及收縮末期容量(End-systolic volume,ESV)、左心室長軸長度和左心室球形指數。結果顯示,整體及局部EDV、ESV(與體重相關的)在嚴重MMVD患犬中顯著增加。隨MMVD嚴重度增加，全部三段左心室分區均促使整體EDV、ESV增加，但中段EDV對整體EDV的增加影響最大。此外，左心室長軸長度和左心室球形指數隨MMVD嚴重程度增加而增大。基部和心尖部EDV分區與左心室球形指數存在極強的相關性。故其認為增加的EDV(主要在左心室中段)導致由MMVD嚴重性增加引起的左心室心尖部及基部變圓。左心室的容量和形狀評估可用于處在迅速發展為充血性心衰風險中的患犬的早期檢測。

Tidholm A等[8]為求證RT3DE所測變量如左心室收縮末期、舒張末期容量及左心房大小的值是否相比常規超聲手段更精確，對51只獲得性心臟病患犬及34只健康犬通過M型(Teichholz法)、Simpson改良二維法及RT3DE方法分別評估左心室容積，并通過二維(2-dimensional, 2D)及實時三維超聲心動技術估計左心房大小。結果顯示,RT3D和2D在EDV和ESV的評估結果一致，然而M型(Teichholz法)相比其他兩種方法高估了左心室容積約2倍。三種方法在評估射血分數EF方面沒有明顯區別。比較RT3D和二維超聲心動技術分別對LA每公斤體重收縮末期容量評估(收縮末期左心房容量(Left atrial volume in end-systole,LAs)/kg)以及LA/AO比值可以看出RT3D法以較低值低估了LAs/kg值，而以較高值高估了容量。故其認為實時三維超聲心動技術不能精確地評估容積。

4 實時三平面超聲心動技術(Real time triplane echocardiography,RTTPE)

由于M型具有角度依賴性，可能高估左心室容積；二維辛普森改良法(Simpson′s method of discs,SMOD)由于二維超聲環的透視縮短及高度的經驗依賴性和幾何建模依賴性只具有有限的準確性；實時三維超聲心動技術雖然在準確性方面優于二維超聲心動技術，然而，由于其投資成本高、離線分析時間較長且缺乏相關研究以證明其相比一維、二維超聲心動技術在容量測定方面具有優越性，使其難以廣泛應用于常規獸醫心臟檢查。而RTTPE的使用可以避免M型和2維超聲心動技術的局限性。在一個心動周期內即可同時觀察到高畫質的左心室不同投影面狀況，可用于左心室容積的簡單分析。

Nucifora G等[10]曾報道過在人醫，RTTPE相比金標準心臟核磁CMRI ( Cardiac MRI )也可獲得高精確度的容積評估值。Meyer J等[11]為研究RTTPE是否可用于犬心臟超聲檢查，通過將10只健康比格犬麻醉，麻醉后對其進行標準腔M型超聲心動、二維超聲心動、實時三維超聲心動技術、實時三平面超聲心動技術等超聲心動檢查，最后進行心臟核磁掃描。比較各超聲心動技術和金標準(心臟MRI)測得的左心室EDV、ESV和EF。結果顯示,RTTPE測得的EDV、ESV、EF和心臟MRI所得參考值無顯著差異。RTTPE和心臟MRI所得值之間呈現極好的相關性。其他超聲心動技術測得的數據明顯不同于心臟MRI參考值且EDV、ESV、EF值與心臟MRI的相關性較弱。故其認為RTTPE也適合應用于獸醫心臟檢查。

5 結語

綜上所述，相比常規超聲心動技術，新型超聲心動技術如組織多普勒、實時三維成像技術、實時三平面成像技術及二維斑點追蹤技術的測量變量能夠在一定程度上克服局限性，更加精確、靈敏的檢測心臟狀況,及時發現細微病變，對臨床診斷、治療策略的確定以及長期監測病情具有一定的指導意義。目前國外小動物醫學界對新型超聲心動技術的基礎研究愈發深入、全面，并開始為臨床應用積累相關經驗及數據，而國內小動物醫學界的相關研究還與其存在一定差距。為此，引進新型超聲心動設備并進行相關研究及臨床應用，對于提高我國寵物犬心血管疾病的診斷技術、填補國內空白具有重要意義。