宇麥動物醫療專刊 編輯部
超音波組織都卜勒（TDI）成像原理
活體心臟都卜勒資訊主要由流動的血液以及運動的室壁產生，血液和室壁的結構，運動的速度及振幅是完全不同的特性，因而產生不同的都卜勒信號特徵。心臟腔室內血液的信號特徵為高頻低振幅，而心肌的信號特徵為低頻高振幅。在常規超聲心動圖檢查儀器中，為了避免心室壁都卜勒信號對血流信號的干擾，讓其先通過高通濾波器，將低速高振幅的信號濾除，僅保留高速低振幅的血流信號。在此基礎上產生一些定量的測定，以血流的資訊來推斷心肌本身的狀態及功能，例如:利用二尖瓣血流頻譜舒張早期峰值速度EV 與心房收縮期峰值速度AV比值來推斷左室舒張功能或以肺靜脈血流頻譜收縮期峰值速度SV 與舒張期峰值血流速度DV 來推斷左室功能等。而TDI 技術恰與普通超音波心動圖相反，它在啟動TDI功能時，來自心室壁運動的低頻高振幅信號不再通過高通濾波器，而是通過一系列自相關信號處理技術，對代表心肌運動的都卜勒頻移信號進行分析和彩色編碼，以多種方式顯示出來以供臨床應用。
評估心臟舒張功能和舒張功能性心臟衰竭
在一半的心臟衰竭患者中，心臟衰竭的主要原因是左心室舒張壓功能障礙，而左心室保持射血分數。心肌舒張異常並且需要增加填充壓力可以用來做為舒張功能性心臟衰竭的診斷。都卜勒超音波心動圖是用來進行填充模式和心肌舒張評估最實用的方法，以及藉由記錄來自房室瓣膜的流速，中央靜脈和心肌組織進行靜止與做工下的左心室填充壓力的估計。正常的心室舒張功能允許心室在休息和運動期間獲得充足的血液填充，並沒有異常增加舒張壓。當主動的心肌放鬆時，造成左心室壓力會低於左心房壓力，接著二尖瓣打開並開始進行左心室早期快速舒張填充。一般狀況下，早期舒張心室填充動力的主導決定因素是彈性作用力與正常的左心室舒張;而左心房壓力是不太重要的。左心室大約80％填充量發生在這個階段。由於心室快速血液填充，左心室壓力增加，瞬間可能超過左側心房壓力，而這種主動的驅動力會在二尖瓣流入減速時發生損失的結果。而在舒張晚期時，主動的傳導心房收縮會再次產生壓力梯度和流量，在正常人中這個過程佔15-20％左心室填充量。隨著心肌放鬆，左心室腔室延長並橫向擴張。二尖瓣環的縱向運動具有已被證明反映了心肌放鬆的速度。在大多數患者中，左心室舒張填充模式可以通過二維超音波心動圖確定二尖瓣流入特性。然而，一個明確的評估舒張期填充和填充壓力的估計可能需要組織都卜勒成像，肺動脈與肝門靜脈都卜勒成像以及二尖瓣流入的彩色M-模式成像。
都卜勒血流速度
二尖瓣流入速率包括三個部分，在頻譜都卜勒顯示上（圖1）。 E波對應於舒張早期心是填充速率，A波對應心房收縮期間的心是填充速率。E波與A波之間的流動時期就是左心房和左心室壓力開始平衡的時期。但是，儘管舒張後期達到了平衡，血液還是繼續從左心房流向左邊由於慣性力的心室。由高峰E速度下降至零速度所需的時間被稱為減速時間，是評估舒張功能中的一個有用參數。在有心肌放鬆異常的患者中會產生主要的舒張功能不全，減速時間會延長，由於左心室壓力持續緩慢由舒張中期降低至晚期，左心房和左心室需要更長的時間壓力達到平衡。
當左心室舒張異常時，二尖瓣血流分佈可能受到顯著影響。在利用鏈脲佐菌素(STZ)誘發糖尿病的大鼠模型中，由於左心室的舒張功能異常，造成左心房和左心室之間壓力不平衡，而引起二尖瓣E速度的下降與A速度的上升(圖2)。
使用組織都卜勒成像技術測量二尖瓣環速度。組織都卜勒有三個常規測量組成部分這是：收縮期心肌速度（s’）;舒張早期心肌速度（e’）;和舒張晚期心肌速度（a’）。減少e’是舒張功能障礙的最早標誌之一，而這種下降存在於舒張功能障礙的各個階段。在利用鏈脲佐菌素(STZ)誘發糖尿病的大鼠模型中，可以發現e’下降而a’上升。而這個現象與二尖瓣E速度的下降與A速度的上升室同步正相關(圖2)。
要進行大鼠或天竺鼠之二尖瓣流入速度與二尖瓣環速度測量時，一般是經由四腔室的視野(4-chamber apical view; 圖3)取得所需參數。可以將動物調整為左側臥(圖4a)或是平躺(圖4b)的方式。將探頭放置於胸肋骨下緣並平行對於心間位置。
Reference
1. J Cardiol. 2009 Dec;54(3):347-58.
2. Ningxia Med J ,Mar. 2003 ,Vol 25 ,No. 3
3. J Am Soc Echocardiogr 2016;29:277-314 |
