第三谐波造影超声法可显示心肌灌注图像

你有没有想过，心脏的肌肉到底有没有得到足够的血液供应？这个问题，医生们一直在想办法看清楚。心肌梗死，说白了就是心脏的某块肌肉因为血管堵了，得不到血，活活被饿死。可问题是，怎么知道哪块肌肉缺血了、哪块已经坏死了呢？以前靠心电图、靠抽血、靠病人自己感觉胸闷胸痛，但这些方法都像隔着一层毛玻璃看东西，模模糊糊的。要是能直接看到血液在心肌里流动的画面，那该多好。

超声检查，大家都不陌生。怀孕看宝宝，或者查查肝脏有没有囊肿，都会用到它。但常规的超声，看心脏的时候，只能看到心室壁有多厚、收缩得怎么样，血液流进流出的大致情况。至于心肌细胞之间那些细小的毛细血管里，血液是不是畅通无阻，超声根本看不见。因为血液本身在超声图像上是黑乎乎的，跟心肌组织的信号混在一起，分不清。

后来，科学家想出了一个办法：往血管里注射一种造影剂，里面含有极小的气泡，比红细胞还小，可以顺着血流跑到心肌的毛细血管里去。这些小气泡在超声下会反射出强烈的信号，就像给血流打了“荧光标记”。这样一来，血液流到哪里，哪里就亮起来。如果某块心肌不亮，那就说明这块地方的血流被堵住了。这个方法叫做心肌造影超声法。

最早的时候，这种造影剂得直接打进冠状动脉，也就是给心脏供血的动脉里。这得做心导管检查，把一根细管子从大腿根或者手腕的动脉一直伸到心脏里，是个有创操作，病人挺受罪的。后来技术进步了，可以从胳膊上的静脉注射，造影剂经过肺循环回到左心，再被泵到全身，照样能进入心肌的毛细血管。这就变成了无创操作，和普通打针差不多，病人轻松多了。

不过，事情没那么简单。心肌造影超声法有两个大麻烦。第一个麻烦：小气泡太脆弱了。超声探头发出声波，小气泡碰到声波就会震动、破裂，转眼就没了。所以，医生不能连续地看心肌灌注的实时画面，只能每隔一段时间发射一次超声，抓拍一张照片，就像间歇性闪光灯拍照一样，叫做“间歇成像”。第二个麻烦：心肌组织本身也会反射超声信号，而且比小气泡反射回来的信号强得多。这就好比你想听一根针掉在地上的声音，可周围全是嘈杂的音乐声，根本听不清。小气泡的信号被心肌组织的强信号淹没了，很难区分。

为了解决第二个问题，研究人员想到了“谐波”这个办法。什么叫谐波呢？打个比方，你对着一个空瓶子吹气，它发出一个基音；如果你吹的力气更大，瓶子还会发出比基音高一些的泛音，这就是谐波。在超声波里，探头发出一种频率的声波（叫基波），遇到不同的组织，反射回来的声波除了基波，还会产生频率是基波整数倍的谐波，比如二倍频的“第二谐波”、三倍频的“第三谐波”。物质越“不听话”，也就是非线性程度越大，它产生的谐波就越强。小气泡在声波里会剧烈地膨胀、收缩，非线性效应非常强，所以能产生很强的谐波信号。而心肌组织是固体，相对“老实”，非线性弱，产生的谐波信号就弱很多。所以，只要接收设备只接收第二谐波或者第三谐波，过滤掉基波，就能把来自小气泡的信号和来自心肌组织的信号分开。小气泡的谐波信号强，心肌组织的谐波信号弱，一对比，小气泡的信息就凸显出来了。

最初，大家用的是第二谐波法。但心肌组织虽然产生的第二谐波比小气泡弱，但也不是完全没有，多少还会有点干扰。日本大阪河内总医院心血管科的林英宰医生，琢磨着能不能用第三谐波。第三谐波的频率更高，心肌组织产生的第三谐波信号比第二谐波还要弱得多，而小气泡产生的第三谐波信号依然很强。这样一来，信噪比就更高了，提取小气泡的“信号”就更加干净。

但问题是，第三谐波的频率太高，常规的超声探头很难同时发射基波和接收第三谐波，因为接收带宽不够。林英宰医生和他的团队开发出了一种宽带传感器，能够覆盖更宽的频率范围，这才让第三谐波法真正用到了临床上。

他们做了一项研究，找了16位心肌梗死患者，从静脉里注射了含小气泡的造影剂，然后用第三谐波法给这些患者做心脏超声。他们把心脏的尖部长轴切面分成了5个区域，分别评估每个区域心肌的“染影”程度——就是看小气泡有没有流进去，让那块心肌亮起来。如果心肌颜色很深、发暗，说明小气泡没进去，那就是缺血或者坏死的区域。

结果发现，在80个区域里，有55个正常的区域在造影后得到了充分的染影，亮堂堂的；而另外11个区域是梗塞区，染影明显不足，看起来还是暗的。医生凭肉眼就能把这两类区域区分开来，而且他们还做了定量分析，把染影程度分为“良好”和“适度”两个等级，定量评估的结果和肉眼判断基本一致。更关键的是，他们用第三谐波法实现了“半实时”成像，每秒能拍5帧画面，虽然还不是真正的视频，但已经能看出造影剂流进心肌的动态过程了。这可比以前只能拍一张照片强多了。

林英宰医生总结说，第三谐波法比第二谐波法更能敏锐地捕捉到小气泡的信号，哪怕只有很少的小气泡在毛细血管里，也能被清晰地检测到。这样一来，医生评估心肌灌注状态就更加准确了。哪些心肌还活着但缺血，哪些已经彻底坏死，都能看得一清二楚。

当然，这项技术还在发展中，研究的病例数不算多，目前还不能说“一定能”怎么样。但它的前景确实让人期待。以后，可能一个简单的静脉注射加一次超声检查，就能帮医生快速判断心肌梗塞的范围和严重程度，不用再做那些有创的冠脉造影了。对于病人来说，少受罪，还省钱，更重要的是能早一点知道病情，早一点治疗。

说到底，医学进步往往就藏在这些看起来很“技术宅”的细节里。从第二谐波到第三谐波，不过是一个频率的增加，但背后是传感器、信号处理、临床验证一整套的突破。而最终受益的，就是我们这些普通人。下次你再做心脏超声，医生告诉你“这个机器能看心肌灌注”，说不定就是用了第三谐波法呢。

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