第3章心肌声学造影1968年Gramiak等首次用生理盐水与靛青绿混合振荡液,经心导管注射,用超声心动图观察,实现了右心腔显影,开创了心脏声学造影的先河。

1984年Feinstein等首次报道微泡直径与红细胞相似的声振造影剂静注法可以通过肺循环,达到左心和心肌声学造影的效果。

1968年，Gramiak等对心脏及大血管进行检查时，通过导管注射摇动过的液体，在M型超声心动图中见到明显的回声增强效应。

随后人们发现摇动过的生理盐水和葡萄糖等均能产生类似的微泡回声增强效应。

De Maria等于1980年第一次用超声造影剂直接注入冠状动脉使心肌灌注显影。

Goldman等第一次将心肌声学造影（Myocardial Contrast Echocardiography，MCE）应用于临床。

Feinstein等首次报道采用声振的方法制作声学造影剂，并从此开创了经肺声学造影剂研究的新时代。

根据声学原理,若传声介质中存在声学特性有异（例如声速、密度或吸收）的另一种介质,当声波在其中传播时,就会发生反射或散射。

换言之,从反射或散射的声波中可以把另一种介质检测出来。

而且差别愈大,愈容易被检测。

超声造影术就是基于这一原理,将与人体组织的声学特性有较大差异的物质（造影剂）注入人体待查部位,人为地增大待查部位与周围组织之间差异,从而使获得的超声图像显得更为清晰,便于诊断。

超声波遇见散射体（小于入射声波波长的界面）会发生散射,其散射的强弱与散射体的大小、形状及与周围组织的声阻抗失匹配程度相关。

血液内尽管含有红细胞、白细胞、血小板等有形物质,但其声阻抗相差很小,散射很微弱,所以在普通超声仪上无法显示。

如果人为地在血液中加入声阻抗值与血液截然不同的介质（微气泡）,则血液内的散射增强,出现云雾状的回声,这就是组织声学造影的基本原理。

心肌声学造影，亦称心肌造影超声心动图（Myocardial Contrast Echocardiography，MCE），正是利用这一原理,静脉注入含有微小气泡的声学造影剂,造影剂随血流经肺循环、左心系统、冠脉循环到达心肌组织,使心肌组织显影或显影增强,从而了解和评估心肌组织血流灌注情况,为冠心病的临床诊断、治疗、疗效判断及预后评估等方面提供重要依据。

一、心肌声学造影剂有建议将术语“造影（contrast）”或“超声造影剂（Ultraound Contrast Agent）”改成“超声增强剂（Ultraound Enhancing Agent）”，避免临床沟通时将超声造影剂与X线碘油造影剂相混淆。

但造影剂名称生动形象，已成习惯，本书继续实用造影剂的名称。

声学造影剂由外壳和核心两部分组成，外壳多为蛋白质、糖类、脂质或多聚化合物，核心为空气或特殊气体。

第一代造影剂内含气体多为空气，包括Levovist、Albunex、Echovist等，此类造影剂不稳定，不能通过肺循环，主要为右心室腔显影剂。

第二代内含气体为氟碳气体或其他惰性气体，包括Optison、MRX-115、FS-069、Imagent（AF0150）、NC100100、Sonovue（BR-1）、Sono-vist （SHU-563A）、PESDA-PESDA等。

此类造影剂稳定性提高，微泡能够产生较好的谐波信号，并且能经肺循环使左心显影。

在第2代的基础上黏附靶体或具有诊断治疗作用的复合物----靶向超声微泡，靶向超声微泡多以磷脂类化合物、白蛋白、糖类、非离子表面活性剂或可生物降解的高分子多聚物为包膜，内部注入二氧化碳、氧气、空气或大分子惰性气体（多为氟烷气体或氟化硫）。

随着纳米技术与分子生物学的不断发展，新型纳米级超声造影剂日渐崛起，其具有分子量小、穿透力强等优点，进一步推动了靶向超声分子成像技术的发展。

除有诊断价值外，可使其携带基因片段，达到治疗目的。

正在研制的氟碳制剂如Imagent As0150、NC100100以及SHU-563等，是有应用前途的新型心肌声学造影剂。

靶向超声分子成像技术是利用超声微泡表面的固有生物学特性构建成靶向超声微泡，或将靶向于病变组织特定分子的特异配体连接至超声微泡外壳，经静脉将靶向超声微泡注入体内，使其选择性地聚集于靶组织，通过超声显影技术显示靶器官或靶组织分子水平病理变化的过程，同时，携带药物或基因的微泡类超声造影剂联合超声靶向破坏微泡（UTMD）技术也可以介导微泡内的药物或治疗基因在病变部位的靶向释放，用于疾病的靶向治疗。

理想的新型声学造影剂应具备以下特点:高散射性、低弥散性、低溶解性、无生物学活性（对人体无害），可自由通过毛细血管，组织显影好，微泡大小均匀，直径5μm左右，有类似红细胞的血液动力学特点。

微气泡的构成主要有:空气、六氟化碳气体（SF6）、氟碳气体、（C3F8C4F8C5F8C5F12），新一代声学造影剂多以含氟气体为微泡的核心，因含氟气体为惰性气体，分子量大，在血液中的溶解度和弥散性差，稳定性好。

包裹超声造影剂微气泡的物质有:①人体白蛋白:如Optison、PESDA、Echogen、FX530等，其中Optison已由美国FDA批准临床应用;②脂类物质:如SonoVue、MRX 115、MRX- 408等，其中SonoVue由欧共体批准临床应用;③棕榈酸:例如利声显（Levovist），以半乳糖微颗粒吸附空气，在空气层外再用棕榈酸薄膜包裹。

欧共体批准临床应用，Levovist是唯一被我国卫生部批准临床应用的声学造影剂;④聚合物（polymer）:为高分子有机化合物，例如造影剂SHU563A，以生物降解剂氢丙烯醛聚合物（biodegradeable cyanacrylate polymer）为薄膜包裹空气构成的微气泡。

一般讲来,超声造影剂是液态的,目前应用的大致有五种:（1）有气饱的液体;（2）有包膜气泡的液体;（3）含有悬浮颗粒的胶状体;（4）乳化液体,（5）水溶液。

这五种造影剂中应用效果较好,使用范围较大的是有包膜气泡的液体,目前已有商品生产。

其中前四种造影剂是液体中含有比声波波长小很多的微粒（气泡、悬浮粒子或乳化粒子）,这些微粒具有较大的散射声波的能力,从而达到造影的效果。

第五种造影剂是由许多化合物组成的溶液,这种造影剂进入人体后,使有造影剂的循环系统的声速和密度随造影剂的浓度而变化,在脉管和非脉管组织之间引起声阻抗的失配。

而造成二者之间声阻抗的差异,从而增强脉管组织的反向散射,获得造影。

二、显像技术（一）谐波成像利用声学造影剂比心肌产生更多更强谐波信号的特点，选择性地接收发射声波的谐波信号，从而大大提高了信号噪声比。

MCE所用的微泡造影剂具有较强的非线性传播的特点，当探头发射的声波通过微泡的非线性传播时出现波形的畸变，其谐波成分增多，经静脉注射的声学造影剂进入心肌后，若探头发射频率为2.5MHz，心肌组织对2.5MHz超声回波仍为2.5MHz，而冠状动脉血管内的微泡不仅有与发射频率相同的2.5 MHz的基调谐波（简称基波），并产生频率增加2倍的5MHz回波，此即二次谐波。

这种用灰阶图像显示心肌灌注状况的方法称为二次谐波成像技术。

二次谐波成像技术提高了声学造影剂显像的敏感性，能敏感观测组织器官血流灌注的变化。

（二）触发成像持续发射声束时大部分微泡被摧毁，谐波效应消失。

触发成像技术的应用可以减少超声波对微泡的破坏，增强了心肌显影强度，且持续时间延长。

该技术常与谐波成像技术联合应用，现已成为MCE对超声仪器的基本要求。

通过心电图，设置触发间隔，按一定的比例进行触发成像。

此方法减少超声照射对造影剂微泡的破坏，有利于经静脉注射造影剂后，造影剂微泡在心肌组织的积蓄。

该技术常与谐波成像技术联合应用，称为间歇谐波成像技术。

这种触发成像技术能减少心肌内微泡破坏，使心肌声学显像增强。

目前常用的触发方式有心电触发方式和时间触发方式两种。

（三）组织能量多普勒成像利用微泡的背向散射远远强于心肌组织的特性，以多普勒频移信号的振幅即多普勒强度为信息来源，以强度的平方值表示能量。

在心肌声学造影中，能量多普勒信号的强度与心肌内的微泡数有关，而且不受超声束与室壁运动方向之间夹角的影响。

因此结合谐波技术，能量多普勒探测心肌对比显影比灰阶成像更敏感更清晰。

（四）反向脉冲谐波成像在发射正向脉冲的同时发射反向脉冲波，利用微气泡的振动特性，采取MSS 方法正向基波与反向基波相加为零被去除，而不是滤掉基波信号，产生纯的谐波信号，提高了造影时的分辨率，并增加了造影剂的灵敏性和饱和度。

是指同时发射2个振幅相同但方向相反，相位相差180°的脉冲成像技术。

在线性传播中接受的正向和反向回波信号的振幅相同，相位相反，线性回波正负抵消呈无信号，非线性回波中基波信号抵消，谐波信号在相加后产生一个谐波增强信号。

心肌组织主要产生线性回声信号，造影剂微泡在超声照射下产生非线性回波信号（即谐波信号）增强，提高了信噪比，使成像的分辨力增加。

（五）相干对比造影剂成像利用组织对脉冲超声的反射是线性的，微泡对脉冲超声信号的反射是非线性的特点，每次发放一个脉冲超声束，在其后发放一个与前一脉冲超声束相位不同的声束，两个相邻的声束的回波重叠相减，得到一个去除了线性超声信号的由微泡所形成的非线性信号，从而能更敏感地检测心肌内血流灌注。

其优点是能以二维方式观察心肌灌注，且不减慢图像帧频，因而能同时观察心室壁的运动状态。

该技术经过人们不断改进后，发现低能量超声波照射可以减少微泡的破坏，常规超声能量的1 /100，对造影剂微泡几乎无破坏，可以保证实时观察心肌灌注成像，并可以同时观察室壁运动及室壁厚度。

目前多用于评价冠状动脉再通前后的心肌灌注情况。

（六）相干造影成像技术相干造影成像是一种新型的超声成像技术，它通过单脉冲抵消技术去除基波信号和线性信号，在实时成像技术的基础上，可优化二维造影图像质量。

该技术具有较高的帧频及动态范围，为可疑心源性胸痛危险分层提供重要信息。

（七）分子成像技术分子成像起源于放射、细胞生物和药理学，借助于化学和生物制剂的作用，使活体内的生物过程在细胞和分子水平上特征地显示和测定。

MCE以造影剂微泡为载体，将药物或者基因输送到靶向细胞，随着分子成像技术的发展，使MCE 从心血管疾病诊断到冠状动脉粥样硬化性心脏病（冠心病）的靶向治疗，以及客观地评价治疗效果等。

三、超声造影注射以及途径目前有两种造影剂注射方法:弹丸式注射法和持续静脉滴注法。

弹丸式注射法可用于评价心肌血流灌注范围，判定梗死区及危险区范围，经静脉弹丸式注射，造影剂经过肺循环等途径后不再是以弹丸方式进入心肌组织，此时造影剂的进入及排空速率不能反映心肌血流量。

持续静脉滴注法可安全有效地延长静脉心肌声学造影时间，有利于动态观察心肌血流灌注变化，并能有效地克服静脉弹丸注射时左室腔内高浓度造影剂引起的左室后壁声衰减。