方法学及原理

一、心脏声学造影原理

心脏及血管内血流的物理特性为均质的液体，即无明显的声阻抗差异，当超声束穿过时不引起超声反射，显示为无回声暗区。偶尔在血流速度缓慢时如二尖瓣狭窄患者左房内的血流，应用较高频率探头或谐波条件下可探及血液的自发性显影。当声学造影剂进入心腔或血管内时，造影剂中所含的小气泡与周围血液的声阻抗差异明显，即产生不同的界面反射，从而使所在部位的回声信号增强，超声显示为云雾状回声，并随血流而移动；此外，造影剂是非常好的散射体，能明显提高多普勒信噪比，增强多普勒信号。故造影剂中含有的或由造影剂产生的微气泡或小气泡是形成声学造影效果的基础（图3-1）。

图3-1　电镜示脂质包裹的声学造影剂形态

影响微泡散射性最重要的因素是超声能量不同引起的微泡的压缩和膨胀的不同，机械指数是表示超声能量的一个重要参数，当机械指数较低时（0.1～0.2），微泡表现为对称性膨胀和压缩（图3-2），产生不同的散射变化，从而显示心肌灌注情况；当机械指数较高时（0.2～0.7），微泡出现非对称压缩膨胀，从而产生谐波，用于心肌的谐波 显像。

图3-2　声学造影剂在不同的超声声强中出现的压缩和膨胀的变化

（选自Contrast Echocardiography，Beat A. et al.）

二、心脏声学造影分类

根据造影剂的发展过程和用途分为右心造影、左心造影和心肌造影。

最早出现的是右心声学造影。用于右心声学造影的小气泡直径多较大（10～100μm），在经过肺循环的微血管床时被完全滤过或受压破灭，所以经静脉注射右心声学造影剂时，若无右向左分流，则左心系统无微小气泡出现。同样，若无心内的左向右分流，经心导管向左心注射造影剂或含有气泡的液体时，右心也不会产生造影效果。其主要用途是确定心内分流性和反流性疾病。

经外周静脉行左心声学造影所需的气泡需通过肺循环的微血管床，故要求直径小于红细胞（红细胞流经微血管床时需通过变形方能穿过），通常＜10μm，又称微气泡。根据微气泡所含气体种类及在循环中存在的时间长短，可用于左心腔或心肌声学造影中。左心造影剂主要用于确定心内膜位置、心内结构边界，而心肌声学造影主要用于检测心肌微循环和心肌灌注。

新近研究发现，超声可使细胞膜通透性增加，而且破坏微泡后还可使微血管破裂，内皮细胞间隙增宽。目前认为空化效应是主要的机制，所谓空化效应是指微气泡在声波作用下表现出“震荡”或“爆聚”活性，而伴随形成的微流、冲击波和射流等激烈过程会使其周围的组织细胞壁和质膜被击穿，产生可逆性或不可逆性小孔。在细胞膜一过性开放期间，外面的大分子即可进入细胞，为细胞摄取，这种现象被称为声孔效应。因此通过对携带目的基因的微泡施行靶部位的超声照射，使微泡定向释放所携带的基因；同时微泡破裂时产生的冲击波作为一种驱动力量，促使释放出来的目的基因进入宿主细胞，从而达到定向促进局部药物进入细胞和基因传递的作用。