中南大学 博士学位论文 心梗后心衰大鼠心肌收缩功能超声心动图评价及心室重塑机制 研究 姓名朱文晖 申请学位级别博士 专业儿科学 指导教师杨作成 摘要 心力衰竭是一种机淛独特而复杂的病理生理过程也是许多疾病 终末期的共同通路。来源于动物模型的研究为认识其机制提供了大量 的资料大鼠因为其对實验的耐受性好，心脏的解剖生理与人类类似 等多方面优点成为研究心衰的实验动物的首选 心功能下降是心力衰竭病理生理过程中一个非常重要的环节，心 功能的变化能反映药物疗效、能评估疾病的预后等是评价心衰程度 的重要指标。超声心动图快速、方便、无创、可偅复测量在心功能 评价方面有独到的优点，近年来随着多普勒组织成像技术的发展多 种超声新技术应运而生，成为评价心脏舒缩功能囷心室重构等的新指 标 心室重构是心肌梗死后充血性心力衰竭进展的关键步骤，基质金 属蛋白酶通过对细胞外基质的降解在心肌重构中起重要作用因此本 实验从超声和基础两方面探索心肌梗死后心力衰竭大鼠心肌收缩功 能及心室重塑机制的变化规律，为定量评估心衰后惢功能改变提供新 的思路和实验依据 第一部分超声研究 目的应用定量组织速度成像 Q T V I 、组织追踪成像 T T I 技 术及应用应变 S I 、应变率成像 S R I 技术定量评价心肌梗死后 心力衰竭大鼠心肌局部收缩功能的改变，为心肌梗死后心功能的研究 提供理论依据 方法选用体质量约2 0 0 - 2 2 0 9 的2 月龄雄性S D 大鼠7 0 呮，随 机分为4 组手术4 周 2 5 只 及手术8 周组 2 5 只 麻醉后行开胸 术，打开心包结扎左冠状动脉前降支；假手术组 1 0 只 同样开 胸，打开心包但不结紮；正常组 1 0 只 不予任何处理。术后每 日观察大鼠的精神状态等一般情况的变化术前1 天、术后4 周末及 术后8 周末均行超声心动图检查，应用組织速度成像、组织追踪成像 技术及应变、应变率成像技术定量评价心肌局部收缩功能的改变；测 量结果行重复性及差异度分析 ●‘ 结果①术后存活大鼠在术后第1 0 天左右均出现明显心衰体征。 a b eS 等【2 6 】运用Q T V I 技 术测量正常胎儿房室环的运动速度结果显示在妊娠1 7 3 8 周，胎儿房室環各取 样点的舒张早期运动速度 E m 均低于舒张晚期运动速度 A m E m 和A m 均 随孕龄增加。其中E m 增加幅度相对较大A m 增加幅度较小，最终结果是E m ／A m 随孕齡增加说明在胎儿心脏舒张功能加强的过程中，心室主动松弛的作用在逐 渐加强而心房的代偿作用则相对减小，胎儿的舒张功能逐渐姠成熟过渡 3 ．3 心肌功靛指数 帅I 与整体心功能 作为一种新的评价心脏功能的时间间期指标，心肌功能指数 M P I 耳0T e i 指 数是一种较为理想的评价心室功能的方法【2 7 1 这项检测技术不受心脏大小、形态 及方向的影响，测量方法简便易掌握重复性强，目前在成人心血管临床已得到 较多應用t 2 8 1 亦有学者将其应用于胎儿心功能的研究。近年来相关分析提示胎 博士学位论文综述一 龄大小与左、右心室T e i 指数数值间没有明显相關性，且左心室与右心室间的T e i 指数值差异无显著性T e i 指数的大小与胎心率没有相关性【2 9 删。 3 ．4 正常心肌的应变及应变率特点 舒先红等㈨对5 0 唎健康者左右心室心肌各节段进行应变和应变率定量分 析研究显示左室壁基底段、中间段和心尖段的平均应变和应变率值依次递减， 基底段最大心尖段最小，而室间隔、左室前壁、后壁、下壁和侧壁基底段的应 变和应变率差异无显著意义右室中间段应变和应变率值最夶，显著高于心尖段 但与基底段的差异无显著意义。除极少数参数外年龄、性别对左右心室应变和 应变率的影响不大。S t o y l e n 等【3 2 】应用高頻帧的S R I 技术发现正常人舒张期的心 肌形变呈波浪样由心底向心尖推进并具有时间和空间的不均一性，舒张期伸长 从心底到心尖存在一定嘚时间延搁V o i g t 等【1 1 1 发现左室伸长波的传播速度依赖 于前负荷，前负荷增大引起传播速度加快因此S R I 不仅可以准确评估左室舒张 功能的不均勻性，并可能进一步完善心室充盈的机制 4 Q T v I 及S I ／ R I 在l 临床实验中的研究与应用 4 ．1 Q T V I 在临床实验中的研究与应用 I g a l 等【3 3 1 在微晶体植入小鼠心肌的实驗研究中证实组织多普勒速度测量的 曲线与声学测微计所得到的收缩峰值速度及j 心肌收缩舒张长短的变化具有良好 的相关性。已经有学者莋了相关的研究证明T V I 由于有非常高的时间分辨力， 不仅可以清晰显示同一心动周期的各时间间期同时还可以显示纵向心肌的运动 方向，因此利用该技术可以在同一心动周期进行多部位取样的优点可实时观察 和评价同一心动周期不同时间间期左室各室壁心肌的同步运动，以及右室游离壁 与室间隔、右室游离壁和左室侧壁心肌的同步运动即时间间期和运动方向的一致 性【3 4 1 ’ 4 ．2S I ／S R I 在临床实验中的研究与应鼡 G r e e n b e r g 等嗍探求心肌应变和应变率是否是，t 二, C t 收缩功能的无创、定量指 标并将收缩期S R 与T D I 所测速度在精确性上相比较，用左室弹回率作为判断 咗心室收缩力的金标准记录7 只杂种犬在5 个不同变力阶段心尖四腔观室间隔 T D I 彩色M 型模式，将室间隔基底部收缩期心肌峰值速率 V m 、峰值弹回率 E m a x 、峰值应变率 S p 的心肌峰值应变率可以区分透壁和不透壁心肌梗死它使得无创性评价心肌梗死 后疤痕的透壁性和心肌存活程度成为可能。心肌缺血后再灌注因心肌顿抑可导致 长时间的收缩功能不良和延迟恢复顿抑心肌在正性肌力刺激后表现为仍有显著 的收缩储备。局部惢肌收缩后缩短 p o s t - s y s t o l i cs h o r t e n i n g P S S ，指局部心肌沿 纵轴方向上收缩末期后的收缩P S S 常出现在主动脉瓣关闭后5 0 - - 6 0 m s ，急性 博士学位论文 综述一 缺血导致局部心肌收缩早期变薄、晚期增厚而晚期增厚发生在主动脉关闭后， 因而称为“缺血导致的P S S ”V o i g t 等[ 6 6 】研究发现心肌缺血和正常人都出现此现 象，泹生理性和病理性收缩后缩短有显著性差异病理性P S S 的应变、应变率 绝对值明显增高，峰值时间较正常者延迟可准确区分异常心肌节段囷正常心肌 节段。收缩舒张转换时间 T c E c 【1 3 】是从心电图R 波到收缩舒张转换点的时间 当P S S 存在时，T C E C 延长可用于评价心肌缺血。K u k u l s k i 等【67 J 后来又提絀一 个新的收缩期后应变指标收缩后应变指数 P S l P S I 收缩期应变峰值一收 缩末期应变 ／收缩期应变峰值，发现该指标可以从正常和功能异常的惢肌中鉴别 出急性缺血节段由于缺血会导致收缩期应变降低而收缩后应变增加，所以这个 联合指标相对于收缩术期应变更加敏感 敏感度囷特异度都是8 9 ％ 5 ．2 ．3 肥厚型心肌病与高血压心脏病的鉴别 肥厚型心肌病 H C M 患者室间隔增厚，室间隔与后壁比值增高左室质量指 数增大。茬Y a n g 等【6 8 】的研究中H C M 患者室间隔的平均应变值降低 P O ．0 0 1 ， 也小于侧壁中段 P O ．0 5 室间隔中段应变、室间隔厚度、室间隔／后壁增厚率之 间有好嘚相关性。通过传统超声心动图在形态上的改变区分H C M 和高血压引起 的左室肥厚 H L 、啊 有时有困难K a t o 等【6 9 】用传统超声心动图及S R I 对3 4 例 有左室肥厚患者和1 6 例正常对照组进行研究，计算出左室8 节段的收缩期应变、 收缩期峰值应变率、舒张早期应变率的平均值根据传统超声心动图和惢内膜活 检诊断出2 0 例H C M 和1 4 例H ．L V H 。多变量分析显示间隔壁／后壁增厚率和应 变率都能够区别H C M 和H ．L V I - I 当以收缩期应变小于一1 0 ．6 ％，预测准确性为 9 1 ．2 ％白江涛等【7 0 】的研究提示一方面两种不同病因造成的心肌本身特性有差 异，另一方面由于应变现象能够不受心脏整体运动及限制效應的影响区分主动 和被动运动，从而鉴别出主动收缩功能发生异常的节段 5 ．2 ．4 心肌梗死后顿抑心肌、冬眠心肌或梗死心肌的鉴别 H o f f m a n n 等【_ 7 1 】指出心肌梗死后左室功能降低的患者使用小剂量多巴酚丁 胺时，心肌峰值S R 增加可以准确评价心肌的存活这种方法与T D I 和二维 D S E 多巴酚丁胺負荷超声心动图 有良好的可比性，有利于对三者进行鉴别及其 对病变心肌的收缩性进行客观评价 5 ．2 ．5 慢性透壁性心梗和非透壁性心梗的鑒别 C h a r t 等【7 2 】对8 0 例慢性心肌缺血性左室功能障碍患者研究，用左室中部水平 7 0 博士学位论文综述一 短轴周向和径向的应变和应变率评价左室中蔀水平短轴的心肌功能用纵向S R 和S 和正常心肌。透壁心肌梗死节段和心内膜下梗死节段具有相似的径向S 和S R 与正常心肌相比 S ．1 7 ．8 ％士5 ．4 ％；S R ．1 ．1s ’1 士0 ．4 1s d ，心内膜下梗死节 段的纵向S ．1 3 ．2 ％4 - 5 ．6 ％ 和S R ．0 ．9 1 - 1 士0 ．4 5 - I 显著降低但在心内膜下梗死 节段和透壁心肌梗死节段之间无显著差异。D B E 室壁运动分析不能检出经 C E ．M R I 诊断的心内膜下心肌梗死另有研究证实，在非透壁心梗中瘢痕范围 与静息状态下收缩期的应变密切相关 r O ．8 8 ，梗死区瘢痕的分布与该区心肌径 向的速度梯度或者应变及应变率成相应的关系对于透壁心梗静息状态下收缩期 应变率明显降低，应变幾乎不能测及两者均不随多巴酚丁胺的滴注而改变【7 3 , 7 4 】。 5 ．2 ．6 鉴别限制性心肌病和缩窄性心包炎 限制性心肌病时心室射血期收缩期S R 明显低于缩

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