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超声新技术无创评价蒽环类抗肿瘤药亚临床期心脏毒性的实验及临床研究前言蒽环类抗肿瘤药(anthracycline，ANTH)是一类有效的广谱抗肿瘤药物，包括阿霉素(adriamycin，ADM)、表阿霉素(epirubicin，EPI)等都已广泛应用于临床，但其心脏毒性的累积作用常会导致不可逆性充血性心力衰竭，严重地限制了其临床应用，因此早期监测其心脏毒性，及时采取预防措施，可以减少和预防充血性心力衰竭的发生。临床上己应用心肌酶、心电图、超声心动图、放射性心血管核素显影等方法来监测ANTH的心脏毒性，但这些方法不能有效提高早期处于亚临床期心脏毒性诊断的敏感性和特异性，所以临床上迫切需要能够早期定量准确地评价ANTH心脏毒性的方法。本研究应用背向散射积分(integrated backscatter，IBS)、定量组织速度成像(quantitative tissue velocity imaging，QTVI)和组织追踪成像(tissuetracking imaging，TTI)等超声新技术无创地定量评价ANTH亚临床期心脏毒性。目的1、应用IBS和QTVI评价ADM致兔亚临床期心脏毒性，动态评价ADM致兔亚临床期心脏毒性模型和充血性心力衰竭模型的建立。2、应用TTI评价不同剂量ADM致兔心脏毒性左心室收缩功能的变化，同时运用透射电镜及免疫组织化学方法研究不同剂量ADM致兔心脏毒性心肌细胞凋亡及相关基因蛋白的表达，探讨心肌细胞凋亡在ADM心脏毒性左心室收缩功能变化中的作用。3、应用IBS和QTVI评价乳腺癌术后患者EPI亚临床期心脏毒性。应用QTVI测定Tei指数评价乳腺癌术后患者EPI亚临床期左心室功能。方法第一部分：将42只纯种新西兰白兔随机分成4组：A组(对照组，n=10)给予2 ml／kg的生理盐水静脉注射，每周1次，共8周。B组(n=10)给予ADM每次2 mg／kg，每周1次，共2周，总剂量为4 mg／kg；C组(n=10)同样方法给予ADM，共4周，总剂量为8 mg／kg；D组(n=12)同样方法给予ADM，共8周，总剂量为16 mg／kg。第12周时对4组兔心脏进行常规超声心动图、IBS、QTVI以及病理学等各项检查。检查指标包括：左室舒张末期内径(LVDd)、左室收缩末期内径(LVDs)、舒张末期室间隔厚度(IVSTd)、舒张末期左室后壁厚度(PWTd)、左室射血分数(LVEF)、左室短轴缩短率(FS)、E峰(E)、背向散射积分周期变化幅度(CVIB)、心肌的校正IBS(IBS％)、二尖瓣环收缩期峰值速度(Vs)、收缩期加速度(a)、舒张期峰值速度(Ve)、E／Ve值等。并对A组、C组和D组兔于每周注药前进行常规超声心动图、IBS和QTVI参数测定，观察参数变化情况。第二部分：实验动物及分组同第一部分。第12周时双平面simpson法测定左室射血分数(LVEF)，用M型超声心动图和TTI测量二尖瓣环收缩期下移距离(Dm，Ds)，并计算两个位点平均Dm和Ds；实验结束后处死兔，取心肌标本用透射电镜(TEM)观察有无凋亡心肌细胞，用原位缺口末端标记法(TUNEL)进行凋亡细胞指数半定量分析，同时用免疫组织化学方法进行心肌组织Bcl-2、Bax蛋白表达的半定量分析，并计算Bcl-2／Bax值。第三部分：女性乳腺癌术后患者133例分为3组：A组(对照组，n=40)，未给予化疗；B组(n=45)，采用以EPI为主的化疗方案(环磷酰胺＋表阿霉素＋5-氟尿嘧啶)，EPI累积剂量为180～240 mg／m~2；C组(n=48)，同样化疗方案，EPI累积剂量为360 mg／m~2～420mg／m~2。对3组患者进行常规超声心动图、IBS和QTVI参数测定分析。检查指标包括：LVDd、LVDs、IVSTd、PWTd、FS、LVEF、E峰／A峰(E／A)、CVIB、IBS％、Vs、Ve、舒张晚期峰值运动速度(Va)、Ve／Va等。同时应用QTVI测量等容收缩时间(ICT)、等容舒张时间(IRT)和左室射血时间(ET)，计算Tei指数。结果第一部分：1、第12周常规超声心动图结果B组常规超声心动图参数与A组比较无显著性差异(p＞0.05)。C组LVDd、LVDs正常高值，IVSTd、PWTd无明显变化，LVEF、FS正常低值，与A组比较均无显著性差异(p＞0.05)：C组E峰与A组比较明显减低(p＜0.05)。D组LVDd、LVDs与A组C组比较明显增大(p＜0.01)；D组IVSTd、PWTd与A组c组比较明显变薄(p＜0.05)；D组LVEF、FS、E峰与A组C组比较明显减低(p＜0.01)；D组4例出现心包积液，2、第12周IBS结果B组IBS各参数与A组比较无显著性差异(p＞0.05)。C组IVS-IBS％、PW-IBS％与A组比较明显增大(p＜0.05)；C组IVS-CVIB、PW-CVIB明显减低，曲线低平，但形态正常，与A组比较有显著性差异(p＜0.05)。D组IVS-IBS％、PW-IBS％与A组C组比较明显增大(p＜0.01)；D组IVS-CVIB、PW-CVIB明显减低，曲线低平，部分失去正常形态，与A组比较有非常显著性差异(p＜0.01)。3、第12周QTVI结果B组QTVI各参数与A组比较无显著性差异(p＞0.05)。C组二尖瓣环平均Vs、a和Ve与A组比较明显减低(p＜0.01)；C组E／Ve与A组比较明显增高(p＜0.01)。D组二尖瓣环平均Vs、a和Ve与A组C组比较明显减低(p＜0.01)；D组E／Ve与A组C组比较明显增高(p＜0.01)。4、第12周病理结果A组为正常心肌组织，从B组、C组到D组心肌损害逐渐加重。5、动态监测A组和C组结果(1)A组1～12周常规超声各参数与基础状态下比较无显著性差异(p＞0.05)。C组各周各参数与A组比较无显著性差异(p＞0.05)。第7周C组E峰与A组比较有显著性差异(p＜0.05)。(2)A组1～12周IBS参数与基础状态下比较无显著性差异(p＞0.05)。第3周C组IVS-CVIB、PW-CVIB与基础状态及A组比较明显减低(p＜0.05)，第4周C组IVS-IBS％、PW-IBS％与基础状态及A组比较明显增高(p＜0.05)。(3)A组1～12周QTVI参数同基础状态下比较无显著性差异(p＞0.05)。第4周C组二尖瓣环的平均Vs、a和Ve与基础状态及A组比较明显减低(p＜0.05)，第8周后减低更明显(p＜0.01)。6、动态监测A组和D组结果(1)第7周D组E峰明显减低(p＜0.05)，第8周减低更明显(p＜0.01)；第8周D组LVDd、LVDd明显增大(p＜0.05)，第12周D组增大更明显(p＜0.01)。第12周D组其它参数结果同第一部分结果1。(2)第3周D组IVS-CVIB、PW-CVIB与基础状态及A组比较明显减低(p＜0.05)；第12周减低更明显(p＜0.01)，部分低平甚至失去正常形态。第4周D组IVS-IBS％、PW-IBS％与基础状态及A组比较明显增高(p＜0.05)，第8周增高更明显(p＜0.01)。(3)第4周D组二尖瓣环的平均Vs、a和Ve与A组比较明显减低(P＜0.05)；第7周减低更明显(p＜0.01)。第二部分：1、常规超声心动图结果B组二尖瓣环收缩期平均Dm和LVEF与A组比较无显著性差异(p＞0.05)。C组平均Dm与A组比较明显减低(p＜0.01)；而C组LVEF正常低值，与A组比较无显著性差异(p＞0.05)。D组平均Dm和LVEF与A组C组比较明显减低(p＜0.01)。2、TTI结果B组二尖瓣环收缩期平均Ds与A组比较无显著性差异(p＞0.05)。C组平均Ds与A组比较明显减低(p＜0.01)。D组平均Ds与A组C组比较明显减低(p＜0.01)。3、Ds与Dm、LVEF直线相关分析结果4组二尖瓣环收缩期平均Ds与Dm均呈显著正相关(p＜0.001，p＜0.001，p＜0.01，p＜0.04)；同时4组平均Ds与LVEF也呈显著正相关(p＜0.001，p＜0.001，p＜0.01，p＜0.041，但C组D组相关性较低。4、透射电镜结果A组和B组未见凋亡心肌细胞，C组和D组可见凋亡心肌细胞。5、心肌细胞凋亡指数结果A组和B组未见凋亡心肌细胞，C组和D组心肌细胞凋亡指数分别为(3.03±0.78)和(16.78±3.51)。D组心肌细胞凋亡指数明显高于C组(p＜0.01)。6、Bcl-2与Bax蛋白表达结果B组各参数与A组比较无显著件差异(p＞0.05)。C组和D组Bcl-2蛋白表达与A组比较明显减低(p＜0.01)；C组和D组Bax蛋白表达与A组比较明显增高(p＜0.01)；C组和D组Bcl-2／Bax与A组比较明显减低(p＜0.01)。D组Bcl-2蛋白表达明显低于C组(p＜0.01)；D组Bax蛋白表达明显高于C组(p＜0.01)；D组Bcl-2／Bax明显低于C组(p＜0.01)。7、Ds与AI、Bcl-2、Bax的直线相关分析结果C组D组二尖瓣环收缩期平均Ds与AI呈显著负相关(r＝－0.69，p＜0.01)，与Bcl-2呈显著正相关(r＝0.66，p＜0.01)，与Bax呈显著负相关(r＝－0.76，p＜0.01)。第三部分：1、常规超声心动图结果B组常规超声心动图参数与A组C组比较无显著性差异(p＞0.05)。C组常规超声参数(E／A除外)与A组比较无显著性差异(p＞0.05)；C组E／A与A组比较明显减低(p＜0.01)。2、IBS结果B组IBS参数与A组比较无显著性差异(p＞0.05)。C组IVS-IBS％、PW-IBS％与A组B组比较明显增高(p＜0.01)；C组IVS-CVIB、PW-CVIB与A组B组比较明显减低(p＜0.01)。3、QTVI结果B组QTVI参数与A组比较无显著性差异(p＞0.05)。C组Ve、Ve／Va与A组B组比较明显减低(p＜0.01)；C组Va与A组B组比较明显增高(p＜0.05)。C组Vs与A组B组比较无显著性差异(p＞0.05)。4、QTVI测量Tei指数结果B组Tei指数与A组比较无显著性差异(p＞0.05)。C组Tei指数与A组B组比较明显增高(p＜0.01)。结论第一部分：1、常规超声心动图能够评价ADM致兔心脏毒性充血性心力衰竭，但无法评价亚临床期心脏毒性。2、IBS和QTVI不但能够有效评价ADM致兔心脏毒性充血性心力衰竭，而且能够快速、直观、无创性定量评价ADM致兔亚临床期心脏毒性，能够反映心肌损害的病理程度，优于常规超声心动图。3、QTVI测量二尖瓣环运动速度能够独立准确地评价ADM致兔心脏毒性左室功能，尤其是左室舒张功能。4、QTVI和IBS能够有效地评价ADM致兔亚临床期心脏毒性模型和充血性心力衰竭模型，通过动态监测能够建立有效的病理变化较统一的模型。第二部分：1、TTI能够准确地评价ADM致兔心脏毒性左心室收缩功能的变化。2、ADM致兔心脏毒性能够导致心肌细胞凋亡，心肌细胞凋亡参与了ADM致兔心脏毒性的病理过程。3、ADM致兔心脏毒性心肌细胞凋亡与Bcl-2和Bax蛋白表达密切相关。4、ADM致兔心脏毒性心肌细胞凋亡参与了心脏毒性左心室收缩功能减低的变化。第三部分：1、常规超声心动图对乳腺癌患者EPI亚临床期心脏毒性无重要临床价值。2、IBS和QTVI能够无创地定量评价乳腺癌患者EPI亚临床期心脏毒性。3、QTVI测量Tei指数能够准确评价乳腺癌患者EPI亚临床期心脏毒性左心室整体功能。