速度向量成像技術在評價甲狀腺功能亢進性心臟病大鼠心功能中的應用*

侯睿，金鉉順，高藝花，金成子，鄭斯琴，馬偉平

（延邊大學附屬醫院 1.影像二科，2.心內科，吉林 延吉 133000；3.延邊大學 藥理學教研室，吉林 延吉 133000）

甲狀腺功能亢進性心臟病（hyperthyroidism heart disease，HHD）是甲狀腺功能亢進癥（簡稱甲亢）的嚴重并發癥之一。高水平甲狀腺素長期作用下，心血管系統會受到如心肌肥厚、心肌細胞結構改變及心肌纖維化等嚴重損傷[1]。超聲速度向量成像（velocity vector imaging, VVI）是無創跟蹤分析心肌運動的一項技術。相比二維圖像追蹤組織運動軌跡增加了速度的信息，與組織多普勒相比可以減少角度的依賴性[2-4]。目前，其多用于在四腔心切面基礎上評價人類心肌運動，對動物基于心尖四腔心切面的研究甚少。臨床上多采用Simpson法評價心功能，但有研究表明Simpson法評價動物心功能有一定局限性，故本研究通過HHD大鼠模型，探究心尖四腔心切面基礎上VVI技術評價大鼠心功能的可行性。

1 材料與方法

1.1 實驗動物及模型復制

5～6周齡SD（Sprague-Dawley）大鼠20只，體重180～200 g，購自延邊大學實驗動物中心。適應性喂養1周后，按體重隨機分為對照組和模型組，自由飲食、水。參照文獻[5]的方法復制甲亢大鼠模型，模型組每天皮下注射甲狀腺素（L-thyroxin）0.5 mg/kg，對照組每天皮下注射等量的生理鹽水。28 d后停止藥物干預。記錄兩組大鼠體重，對照組最高體重達360 g，模型組最高體重達290 g。用ELISA檢測大鼠血清中總三碘甲狀原氨酸（total triiodothyronine, TT3）、總甲狀腺素（total thyroxine, TT4）的含量。超聲心動技術檢測模型組大鼠心率，可達500次/min或以上。HHD大鼠模型復制成功。

1.2 方法

1.2.1 超聲速度向量技術 于VVI檢測前1天，禁食水。脫去大鼠前胸鼠毛，腹腔注射30%烏拉坦麻醉，采用西門子Acuson S2000彩色多普勒超聲儀，10V4探頭（頻率10 MHz），經心尖四腔心切面對大鼠行超聲心動圖檢查并保存數據，脫機進行VVI分析。描記左心室心內膜，VVI系統讀取縱向峰值速度（velocity）（cm/s）、縱向峰值應變（strain， Sr）（%）和縱向峰值應變率（strain rate, SRr）（1/s）。見圖 1。

1.2.2 血液檢測 用30%烏拉坦腹腔注射對大鼠進行麻醉，腹主動脈取血后，用ELISA檢測大鼠血清中TT3、TT4的含量。

圖1 VVI分析系統

1.2.3 病理學檢查 開胸取心臟，取左心室心肌組織處理后于電鏡下觀察心肌組織細胞及線粒體形態。

1.3 統計學方法

數據分析采用SPSS 19.0統計軟件，計量資料以均數±標準差（±s）表示，獨立樣本用t檢驗，計數資料以率（%）表示，行χ2檢驗，P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組大鼠VVI各項指標比較

VVI讀取的收縮期縱向峰值速度（systolic velocity, Vs）和舒張期縱向峰值速度（diastolic velocity, Vd）、Sr和收縮期縱向峰值應變率（systolic strain rate, sSRr）及舒張期縱向峰值應變率（diastolic strain rate, dSRr）（1/s）中，與對照組比較，模型組Vs、Vd、Sr、sSRr和dSRr 5項指標均低于對照組，差異有統計學意義（P＜0.05）。見表1。

2.2 兩組大鼠血清中TT3、TT4含量比較

與對照組比較，模型組大鼠血清中TT3、TT4濃度增高（P＜0.05）。見表 2。

2.3 兩組大鼠心肌細胞超微結構比較

對照組心肌纖維結構排列整齊，線粒體致密。模型組心肌纖維結構排列紊亂、部分肌纖維斷裂，線粒體腫脹、破裂。見圖2。

表1 大鼠VVI各項指標結果 （n =10，±s）

表1 大鼠VVI各項指標結果 （n =10，±s）

組別 Vs/（cm/s） Vd/（cm/s） Sr/% sSRr/（1/s） dSRr/（1/s）對照組 0.270±0.132 0.248±0.108 8.851±6.887 1.270±1.033 1.222±0.864模型組 0.102±0.050 0.119±0.064 1.604±1.178 0.516±0.328 0.512±0.290 t值 3.590 3.137 3.429 2.285 2.559 P值 0.002 0.006 0.006 0.041 0.024

表2 兩組大鼠血清TT3、TT4水平（n =10，ng/L，±s）

表2 兩組大鼠血清TT3、TT4水平（n =10，ng/L，±s）

組別 TT3 TT4對照組 68.866±7.336 123.560±22.827模型組 87.700±12.015 166.446±45.347 t值 3.675 2.276 P值 0.002 0.039

圖2 兩組大鼠左心室心肌細胞超微結構（電鏡×6 000）

3 討論

HHD是甲亢的常見且嚴重并發癥之一。它的病程長，臨床癥狀表現較晚，容易誤診，影響患者預后。HHD是在高水平甲狀腺素長期作用下，心臟發生如心肌肥厚、肌纖維束增加及心肌細胞結構改變等嚴重病理學改變[6]。而心肌纖維化會導致心力衰竭、心肌梗死或心律失常等常見心血管疾病[7-8]。因此更早期更準確的診斷HHD，對提高該病患者預后有著重要的意義。

Simpson法計算LVEF值是臨床評價左心室功能的常用方法，能夠較準確的反映心室功能[9]。但已有文獻證明，Simpson法用于大鼠左心室功能測定誤差較大，應用Simpson法評價大鼠左心室功能具有一定局限性[10]。而VVI分析系統是一種利用超聲斑點示蹤技術的新型超聲心動圖技術。其能夠克服標準切面的局限性，描記心內膜運動軌跡，提供心肌運動速度、心肌應變及心肌應變率等指標，更加客觀、全面的評價心肌的運動[11]。心肌應變是心臟搏動時引起的心肌長度的變化，采用應變和應變率評價心肌運動可以區分心臟整體運動和心室壁運動，普遍認為心肌應變評價心肌運動的穩定性較好。但應用傳統組織多普勒法衡量心肌應變，記錄位置有限，具有一定的角度依賴性。VVI技術不依賴于多普勒，應用超聲二維灰階成像為基礎，對目標心肌進行斑點及邊界追蹤，采集相位信息，以矢量方式表示心肌運動變化。VVI用于人類心尖四腔心切面的研究有很多[12-13]，而動物方面的研究僅限于大動脈短軸切面或左室長軸切面[14-16]，用于大鼠心尖四腔心切面相關研究結果甚少。本研究在大鼠心尖四腔心切面進行左心室心內膜描記，利用VVI技術觀察大鼠左心室功能變化，結果表明模型組Vs、Vd、Sr、sSRr及dSRr，均低于對照組。該結果和心肌硬度與心肌運動速度、心肌應變及心肌應變率成正比相吻合。根據KIM等人的研究[17]，HHD模型大鼠的心率高出正常大鼠心率，可達到500次/min或以上，結合本實驗結果，快速心率下所得HHD大鼠VVI數據有差異，表明在快速心率條件下，VVI技術可以評價左心室功能。結合血清TT3、TT4及電鏡結果所顯示的HHD病理學改變即模型組血清TT3、TT4濃度高于對照組（P＜0.05），且電鏡下觀察大鼠的心肌組織示模型組較對照組心肌出現纖維化改變相吻合，證明成功復制了HHD大鼠模型，且在心尖四腔心切面上應用VVI技術能夠評價HHD大鼠的心肌運動，為心臟病大鼠模型提供新的超聲評價手段，對臨床探究HHD提供新的評價方法。而鑒于HHD較多累及右心室病變，還需進一步完善VVI技術評價右心室功能的研究。