老年钙化性心脏瓣膜病的声学密度定量研究

　　作者：郭春艳 沈潞华 李虹伟 王佩显 作者单位：北京友谊医院心血管中心，北京 100050

　　【摘要】 目的 应用声学密度(AD)技术研究老年钙化性心脏瓣膜组织的超声特征，建立对该病定量诊断的方法。方法 采用HP5500型彩色多普勒超声心动图仪，应用该机配置的背向散射积分采集、分析系统对21例老年性主动脉瓣钙化(AVC)患者、20例老年性二尖瓣钙化(MAC)患者和23例无瓣膜钙化正常体检者的瓣膜组织进行检测，获得其AD参数，同时获得相应各组的心包组织的AD参数，求得二者比值作为校正AD参数。结果 AVC和MAC组的校正图像平均强度(AII%)与对照组存在明显差异(均P<0.001)，瓣膜的AII%与瓣膜厚度呈正相关(P<0.001)。结论 AII%可成为鉴别正常瓣膜与钙化瓣膜并反映瓣膜钙化程度的定量指标。

　　【关键词】 老年钙化性心脏瓣膜病 声学密度 背向散射积分

　　声学密度(acoustic densitometry，AD)是一种以背向散射积分(integrated backscatter，IBS)为基础的超声定量新技术。其基本原理为，超声波在组织内传播过程中遇到小于波长的界面如心肌细胞或肌节、微小血管、胶原纤维等发生散射，朝向探头与入射方向呈180°的散射称背向散射，回波信号强度平方的积分称IBS〔1〕。背向散射超声束的能量由散射体的密度、大小、排列方式、弹性、散射体与周围组织间的声阻抗差和超声频率决定〔2〕。超声仪接收相关散射区的信号，进行系列处理，对二维图像中的感兴趣区取样作定量检测，经计算机自动处理分析，即可获得声学定量参数。目前AD技术已在评价心肌缺血、高血压、心肌病造成的心肌损伤及评价同种心脏移植术后急性排异反应等方面的临床研究中得以应用〔3～5〕，而关于瓣膜组织的AD定量研究尚未见报道。本研究旨在探讨AD技术对老年钙化性心脏瓣膜病的定量诊断的应用价值。

　　1 对象与方法

　　1.1 研究对象

　　选择60岁以上诊断为单纯老年性主动脉瓣钙化(AVC)的21例患者，男11例，女10例，年龄61～79(平均72±7)岁为AVC组，诊断为老年性二尖瓣瓣环钙化(MAC)而合并或不合并AVC的20例患者，男10例，女10例，年龄62～80(平均74±6)岁为MAC组;除外AVC、MAC的23例正常体检者，男12例，女11例，年龄61～78(平均72±5)岁为对照组;使3组患者年龄、性别相匹配。超声诊断标准为，使患者在卧位或轻度左侧卧位下于胸骨旁左室长轴切面、胸骨旁大动脉短轴切面、心尖四腔切面、心尖左室长轴切面进行探测，主动脉瓣回声增强、瓣叶僵硬，且瓣膜厚度>3 mm者诊为AVC〔6，7〕;房室交界处或二尖瓣和左室后壁间呈斑块状回声增强，且厚度>3 mm者诊为MAC〔7〕;以上均除外因风湿性心脏病、瓣膜脱垂、先天性瓣膜畸形等引起的瓣膜钙化。

　　1.2 实验方法

　　采用美国产HP5500型彩色多普勒超声心动图仪和频率为2～4 MHz的超声探头进行探测，该仪器配置组织背向散射积分图像采集和声学定量分析系统软件及光盘存储器。实验步骤如下：

　　1.2.1 测量瓣膜厚度

　　获得二维清晰图像后将取样线置于各瓣膜处，然后在M型图像中分别测量并记录主动脉瓣无冠瓣、右冠瓣、左冠瓣及二尖瓣瓣环的厚度，主动脉瓣于收缩期进行测量，二尖瓣瓣环于舒张期进行测量，每一瓣膜测量3次，取其平均值。

　　1.2.2 设置条件

　　实验开始时调出IBSAD状态，固定图像采集深度、增益、压缩等在相同设置条件，获得清晰满意的图像后存储于光盘，然后回放图像。

　　1.2.3 取样

　　将ROI显示取样标记置于感兴趣区(AVC组感兴趣区包括主动脉瓣、心包，MAC组包括二尖瓣瓣环、心包，对照组包括二尖瓣瓣环、主动脉瓣、心包)，调节取样标记大小为11×11，调节取样速度为8，使取样标记紧随感兴趣区运动而运动，对每个感兴趣区各取样一次(每幅图像至多可取样6次)。

　　1.2.4 自动检测

　　启动SampleData键，仪器自动测量取样区声学定量值同时用轨迹球跟踪取样区，每次测量持续2.48 s共62次。

　　1.2.5 获得声学定量参数

　　检测完毕启动ADAnalysis键，调整定量曲线位置与平滑处理。每次检测后可显示测表值、坐标图，并可将一幅图像的定量结果综合在一张表或同一坐标图中。记录AD参数，包括峰峰的强度(Peak to Peak Intensity,PPI)、图像平均强度(Average Image Intensity,AII)、图像强度标准差(Standard Deviation of Image Intensity,SDI)，单位为分贝(dB)。为减小实验误差，在检测研究对象各瓣膜AD同时获得其心包的AD，用瓣膜的PPI、AII、SDI分别与心包的PPI、AII、SDI相比，求得校正AD定量参数包括校正峰峰的强度(PPI%)、校正图像平均强度(AII%)、校正图像强度标准差(SDI%)，以百分数表示〔1，8〕。

　　1.3 统计学处理

　　数据用x±s表示，两组间各参数的比较采用成组设计的两样本比较的t检验，瓣膜厚度与AD参数的关系采用Pearson相关分析。应用统计软件SPSS8.0。

　　2 结 果

　　2.1 AVC组与对照组AII%、SOI%及PPI%比较

　　AVC组瓣膜组织的AII%明显高于对照组(79.56±5.89 vs 45.73±3.06，P<0.001)，两组间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)无明显差别;MAC组与对照组相比，MAC组的AII%明显高于对照组(102.50±15.94 vs 59.47±7.04，P<0.001)，两组间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)无明显差别。

　　2.2 相关性分析

　　对AVC组与MAC组钙化瓣膜厚度与相应VS参数比值AII%进行相关分析，AII%与瓣膜厚度呈正相关(r=0.710，P<0.001)。

　　3 讨 论

　　使用超声二维图像判断瓣膜钙化性病变的传统方法是以瓣膜组织的回声与主动脉壁、心室壁和房室交界处的回声强度进行对比，这种方法虽普遍应用于临床，但受仪器设置和检查者主观性的影响较大。IBS技术能接收来源于组织微细结构的背向散射回声，AD技术在IBS基础上结合二维图像，经AD分析软件系统获得AD参数，检测含微弱不同成分的结构所获得的定量参数不同，故能很好地反映散射源的组织特性。且AD系统程序使用简便，从截取图像存储至分析结束获得AD参数所需时间不超过2 min，使其在临床应用中具有可行性;AD系统配置可读写光盘，图像保存后可随时阅读分析，具有方便性和可对比性;AD参数由计算机自动处理获得，因此提高了组织定量的准确性和客观性。

　　目前AD技术常用的定量参数包括AII、PPI、SDI和IBS%(校正ISB)，其中AII表示某个或某几个心动周期中IBS的平均值;PPI表示IBS值随心动周期而出现的周期性变化幅度;SDI表示图像背向散射的标准差;IBS%指感兴趣区域组织的IBS与心包等IBS的比值。本研究发现，AVC和MAC组的AII%与对照组存在明显差异，且钙化瓣膜的AII%与瓣膜厚度存在良好的相关性，因此AII%不仅可以鉴别正常瓣膜和钙化瓣膜，而且是反映瓣膜钙化程度的新指标。本研究样本较小，尚需经过大量的临床研究确定瓣膜组织的正常值与老年钙化性瓣膜病的AD诊断标准。此外，AD技术尚处于研究、发展阶段，其数据的标准化和可比性、测量值的切面依赖性也是今后研究和应用中要解决的问题。

　　【参考文献】

　　1 朱永胜,钱蕴秋,周晓东,等.心肌组织超声背向散射参数临床研究〔J〕.中国超声医学杂志，1998;14(8):68.

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