超声心动图在心血管临床诊疗中占有重要地位，临床医生对了解、掌握超声心动图的意愿也十分强烈。有鉴于此，中国医学论坛报今日循环及官方APP“壹生”与成医院心内科孔令秋大夫联手打造《手把手教你学心脏超声》系列课程，其中视频讲座每隔一周在APP内直播，文字版内容则由今日循环在每周一定期发布，欢迎您订阅、分享！

心脏声学造影或称造影超声心动图是在常规超声心动图检查的基础上，经静脉或心导管注入含微气泡的超声造影剂，使心脏图像发生改变，以显示心腔或心肌内的血流状态，判断心腔内有无分流与反流，确定解剖结构，准确测量心腔大小和心室功能及评价心肌微循环灌注状态等，进一步提高诊断准确性的方法。

近年来，随着超声造影剂的研制和临床广泛应用、各种新的超声显像技术发展，左心腔造影及心肌超声造影即心肌造影超声心动图（MCE）取得快速进展，在心血管疾病特别是冠心病、心肌疾病等研究、诊断和治疗方面发挥了重要作用。

从今天开始，孔教授将分四期为大家介绍心脏声学造影的相关知识。

一.原理

超声造影是将含有气体的微泡即超声造影剂经外周静脉注入血液，在超声的作用下微气泡发生非线型振动，微气泡大小周期性变化，散射截面明显增加，产生强的非线型背向散射信号即谐波信号，通过特殊的超声造影显像技术接收这些背向散射信号，使心腔和血管内含微气泡的血流显示明显增强。

超声造影剂微气泡的直径通常小于8μm，目前临床上广泛应用的造影SonoVue微气泡平均直径仅2.5μm，而人体组织毛细血管的管径一般为6μm～8μm，故造影剂微气泡可分布于全身各脏器的毛细血管网，可清楚显示组织器官内的微循环灌注情况。

超声造影诊断疾病的组织学基础是病变组织与正常组织的血流灌注不同，通过对比分析造影剂充盈时间、排空时间和排空方式等存在的差异，使超声诊断和鉴别诊断疾病如心肌缺血、肿瘤等的敏感性、特异性和准确性明显提高。超声造影使超声由传统的解剖学成像进入到功能学成像，具有特别重要的价值。

超声造影实现的先决条件是超声造影剂和造影显像技术，前者根据用途和微气泡特性不同进行分类，后者有多种造影显像技术，分别简介如下。

二、超声造影剂

根据超声显像部位不同，超声造影剂分为右心超声造影剂和左心超声造影剂。右心超声造影剂微气泡直径＞10μm，平均15μm，左心超声造影剂微气泡直径＜10μm，平均5μm，肺毛细血管直径6μm～9μm，因此右心超声造影剂难以通过肺循环，不能用于左心及体循环超声造影显像。

（一）右心超声造影剂

不能通过肺循环的超声造影剂称为右心超声造影剂，造影剂通过外周静脉注入后经末梢静脉、腔静脉、右心房、右心室、肺动脉、气体在肺内代谢并呼出体外，即右心超声造影。

右心超声造影剂为早期手振造影剂，微气泡直径多大于10μm以上，不能通过肺循环，大小不一致，稳定性差，还可能有发生气体栓塞的风险，故临床应用较局限，常用于右侧心腔造影和心导管检查及治疗术中。右心超声造影剂通常在造影前自行配制，造影剂制备需用的药源较广、价格低廉、配制及使用方法比较简单方便。

右心超声造影剂常满足以下基本条件：①含微泡数量较多；②直径及大小基本一致；③微气泡在血液中弥散性较好；④造影时所显示的回声光点细腻均匀；⑤造影剂及其代谢产物是机体正常成分或代谢产物，对机体无不良反应和*性；⑥制作、保存和使用方便，价格低廉。常用的造影剂如下：

1.含空气类超声造影剂

生理盐水或5%葡萄糖溶液与少量空气充分振动后即制成含空气的右心超声造影剂。该类造影剂取材方便，使用简单，无不良反应，但造影效果相对较差。

2.含 化碳（CO2）类超声造影剂

化碳气体直接注入静脉、冠状动脉或肺动脉获得类似生理盐水的造影效果，无严重并发症发生，特别是经周围静脉注射、通过化学反应后产生的少量 化碳微气泡是较安全的造影方法。

化碳气体在血液中溶解度良好，远超过空气和氧气（是氧气的2.3倍），在血液中存留时间较短，常迅速被溶解吸收或经肺部排出体外，无动脉气体栓塞的危险性，因直径较大，一般不经过肺微循环进入左心腔产生造影效果。5% 氢钠与稀 溶液、5%维生素C溶液（PH值2.0左右）或5% 溶液混合后通过化学反应可产生 化碳气体。

3.双氧水

双氧水即 ，进入人体后，经血液细胞内 酶催化发生分解，释放出氧气，部分氧气与血红蛋白结合，部分呈游离状态形成微气泡弥散在血液中。双氧水造影剂须新鲜配制，冰箱内冷藏，短期内使用，否则氧气会自然释放，并发生爆炸可能。

使用前必须严格检查，不能使用含有杂质、色泽异常的双氧水。双氧水分解产生的氧气溶解度较低，在血液中吸收消失较慢，气泡较大，回声光点较粗大。在右心向左心分流的患者，氧气泡可直接从右心腔进入左心腔，大剂量注入有发生动脉气体栓塞的危险，因此这类患者注射剂量不能太大。

（二）左心超声造影剂

能通过肺循环的超声造影剂，称为左心超声造影剂，常用于左侧心腔造影（LVO）、心肌超声造影及心外组织器官造影。

MCE是左心超声造影剂从外周静脉注入后经末梢静脉（如肘部的头静脉、贵要静脉等）→右心房、右心室→肺动脉→肺动脉末梢分支、肺毛细血管网→肺静脉末梢→肺静脉→左心房、左心室→主动脉（冠状动脉）→外周动脉（心脏以外的组织器官）→体循环的毛细血管网（组织器官微循环）→外周静脉。

此类造影剂因气泡微小、均匀且稳定性好，能安全通过肺循环，目前在临床上广泛应用，且应用范围不断拓展。

不同造影剂产生的回声强度和超声特征取决于微气泡大小、包裹的外壳及其中的气体成分。能通过肺微循环的 微泡具有 的声学特征，外壳的弹性越大，微气泡在声场中越易被压缩，回声也越强，僵硬的外壳遇到超声波后容易破裂。微气泡必须很稳定，在正常超声输出功率下不易破坏，从而在心血管中保持足够的浓度。高分子量的微泡溶解度低，在血液中更稳定，持续更长时间。根据造影剂特性及发展阶段，左心超声造影剂常被分为以下3代。

1. 代造影剂

代造影剂是以空气为主要成分的造影剂，以Albunex(S-)和利声显（Levovist）为代表。Albunex由美国MolecularBiosystems公司研制，是世界上 个能通过肺循环的商用造影剂，年首次被美国食品药品管理局（FDA）批准用于临床的左心超声造影剂。Levovist由德国先灵（Schering）公司研制的商用造影剂，是在中国经FDA批准上市的 个进口全身应用的超声造影剂。

Levovist由乳糖与棕榈酸包裹空气组成，空气微气泡平均直径2μm～4μm，能通过肺循环，主要用于经外周静脉注射左心腔及心脏外超声造影。由于Levovist对压力很敏感，因此在血循环中维持的时间不长，造影效果较弱，而且价格昂贵（～元/支），目前已撤出国内市场。

东冠是原医院研制开发的５%声振白蛋白溶液造影剂，经我国FDA批准的 个国产超声造影剂，其性能与应用范围与Albunex相似。 代造影剂因包裹的空气易弥散入血液中，稳定性较低，谐振能力弱，显像增强效果欠佳，目前临床应用逐渐减少。

2.第二代造影剂

第二代造影剂是由氟碳气体（如C3F8、C4F10等）或六 硫等高分子惰性气体制备成微气泡，其外层包裹脂质或白蛋白。氟碳类气体溶解度和弥散度低，不易穿过微气泡壁而扩散，在血管内具有良好的稳定性，持续时间长，且能产生较好的谐波信号，能实现经静脉注射心肌超声显像，近年来在临床较广泛应用。

SonoVue是意大利Bracco公司生产的脂类外膜包裹的六 硫(SF6)微气泡，平均直径为2.5μm，浓度为2×个/ml，具有良好的经静脉注入心肌显像效果，最适合3MHz～5MHz探头频率成像，是目前我国临床最常用的超声造影剂，也是美国FDA批准的第二个超声造影剂。

Optison(FS)是美国FDA批准的 个含氟碳气体的微气泡造影剂，由MolecularBiosystems公司研制，是5%人血白蛋白溶液通过超声处理将 （C3F8）气体包裹成直径为2μm～4μm，浓度为（5～9）×个/ml的微气泡混悬液，静脉输注造影效果比Albunex强，持续时间更长。

Luminity是磷脂包裹 （C3F8）造影剂，在欧洲批准用于心脏检查。Aerosomes（Definity，MRX-）是脂质体包裹 碳气体形成的造影剂，包膜厚度约0.22μm，直径8μm～10μm，浓度为1.2×个/ml，本品有副作用及声衰减现象。

Echogen（QW-3）是液态乳造影剂，内含2.2% （C5F12）微粒，经静脉注射后，在体内温度大于29.5℃，则转化为直径3μm～5μm的微气泡，其心肌显影清晰而持久，但因发现该造影剂微气泡在微循环中有融合形成更大气泡，造成微循环气体栓塞的危险性，已中止了研制。

显为人血白蛋白外壳包裹氟碳气体造影剂，浓度（0.8～1.8）×个/ml，直径2.0μm～4.0μm，造影效果比较好，现处于临床试验中。

目前，临床上批准使用的第二代3种超声造影剂特性见表1。我国目前仅能购买和批准使用SonoVue。

表1目前临床上使用的三种声学造影剂特性

（点击查看大图）

3.第三代造影剂

第三代造影剂是以微气泡作为载体，将特定的药物或基因片段结合在微气泡内或壳膜表面的造影剂，造影剂进入血液后，微气泡随血循环将药物或基因转运至靶组织，达到辅助诊断和治疗的目的，因此称为靶向超声造影剂。

靶向超声造影剂由三部分组成：

①造影剂核心——其成分多采用高分子量、低血液溶解度、低弥散度的氟碳气体、氟硫气体或液体氟碳；

②包裹核心的壳膜——壳膜材料主要有三类，一是脂质壳膜如二棕榈酰磷酯酰 、二硬脂酰磷脂已醇胺及二棕榈酰磷酯酰已醇胺等，这类磷脂饱和度高，脂肪链长，气体的包裹效果较好；二是蛋白质壳膜如白蛋白、溶菌酶及亲和素等，此类造影剂无*、易制备，但价格昂贵，受温度影响易变性，且可因异种蛋白质发生过敏反应；三是高分子材料壳膜如 - 共聚物、 丁二酸聚合物、聚 、多聚糖等，该类壳膜生物相容性高，可降解、无*性作用，但外壳较蛋白质、脂质厚，需较高的超声能量输出才引起微气泡的非线性振动产生造影效果，因此容易造成生物学效应如毛细血管破裂等；

③造影剂表面偶联的配体——偶联的配体是特异性抗体、多肽或多糖等，通过共价或非共价连接的方法与特异性靶部位受体高效、稳定结合，使靶向造影剂在靶点聚集，达到诊断或治疗的目的。靶向药物或基因片段可包被在造影剂核心内、镶嵌在造影剂壳膜内、直接粘附于壳膜表面或通过配体连接于造影剂表面。

目前靶向造影剂正向纳米级超声造影剂发展，即造影剂微气泡直径更小属纳米级，可穿越血管内皮细胞间隙（正常内皮细胞间隙70nm～90nm，病理状态可增宽到nm）进入组织内，这在超声药物和基因的靶向诊断和治疗中具有重要价值。目前靶向超声造影剂处于基础实验研究阶段，尚不能应用于临床。

下期预告：

心脏声学造影Part2：超声造影方法

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