劉會(huì)若 張瑞芳 滑少華 董 剛 高 珂 候蘇蕓 許建威 孫夢(mèng)嬌

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急性心肌缺血左心室局部收縮功能的研究

劉會(huì)若 張瑞芳 滑少華 董 剛 高 珂 候蘇蕓 許建威 孫夢(mèng)嬌

【摘要】目的 運(yùn)用速度向量成像技術(shù)觀察健康雜種犬急性心肌缺血前、后左心室心內(nèi)膜下肌的旋轉(zhuǎn)角度和徑向位移的變化，探討左心室心內(nèi)膜下心肌局部收縮功能的變化。方法 9只雜種犬經(jīng)開胸暴露心臟后，采集左心室不同的短軸二維動(dòng)態(tài)灰階切面圖像，通過(guò)離線速度向量成像技術(shù)，觀察左心室心內(nèi)膜下心肌16節(jié)段的旋轉(zhuǎn)角度及徑向位移的變化規(guī)律。結(jié)果 缺血前左心室同一室壁心內(nèi)膜下心肌旋轉(zhuǎn)角度從基底水平節(jié)段至心尖水平節(jié)段依次增大，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，缺血后，所有節(jié)段的旋轉(zhuǎn)角度均減低，原依次增大的規(guī)律性消失。同一室壁徑向位移，其乳頭肌水平節(jié)段、基底節(jié)段、心尖節(jié)段的兩兩之間相比，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，缺血后，所有節(jié)段的徑向位移均較缺血前減低，曲線顯示向心性收縮未發(fā)生改變，達(dá)峰時(shí)間延遲。結(jié)論 速度向量成像是一種方便、無(wú)創(chuàng)地評(píng)價(jià)心臟的運(yùn)動(dòng)功能的技術(shù)，為急性心肌缺血早期治療提供可靠的定量測(cè)定工具。

【關(guān)鍵詞】速度向量成像；急性心肌缺血；左心室局部收縮功能

Objective To study segmental subendocardial mechanical pattern of left ventricle （LV）during healthy dogs using ultrasonic velocity vector imaging （VVI），and to demonstrate LV subendocardial mechanicals changes. Methods Nine open-chest healthy dogs were employed for echocardiographic scanning from LV base to apex，and three short-axis views of dynamic gray-scale images at the levels of mitral annulus，papillary muscle and apex . The segmental subendocardial mechanical parameters of LV at the subendocardiaum including otation angle（RA）and radial displacement（RD）were derived from dynamic gray-scale images using a dedicated VVI workstation. Results From LV base to apex，the RA of segmental subendocardium increased gradually.and dissappered after acute myocardial ischemia. Conclusion This study demonstrates that VVI could be used quantitative assessment of Left ventricular regional systolic function

【Key words】 Velocity vector imaging，Acute Myocardial Ischemia，Left ventricular regional systolic function

心肌缺血在我國(guó)的患病率呈逐年上升的趨勢(shì)，已成為中老年人的常見病及多發(fā)病，在20～30歲的年輕人群中也出現(xiàn)心肌缺血的現(xiàn)象。如何快速、準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)左心室心肌局部功能是臨床有效治療的關(guān)鍵。

本研究運(yùn)用速度向量成像技術(shù)定量測(cè)定急性心肌缺血左心室心肌局部收縮功能參數(shù)，初步探索急性心肌缺血狀態(tài)下心肌收縮功能的變化和規(guī)律。

1　材料與方法

1.1材料

采用Sequoia512彩色多普勒超聲診斷儀（德國(guó)Siemens公司）；4V1c探頭，頻率2.5～4.0 MHz；二維動(dòng)態(tài)灰階圖像幀頻50～90 幀/秒。

1.2方法

健康雜種犬9只，均為雌性，平均體重（11.0±2.3）kg。取胸骨左緣開胸，剪開心包制成心包吊籃；分離冠狀動(dòng)脈左前降支（LAD），在第一對(duì)角支以下分離出左前降支主干，為了防止室顫的發(fā)生，冠脈結(jié)扎分兩次完成，第一次用一硬質(zhì)塑料管（較冠脈直徑稍粗）和LAD一起結(jié)扎；15 min后，用絲線直接結(jié)扎LAD，制成動(dòng)物急性心肌缺血模型。

采集并儲(chǔ)存缺血前、后狀態(tài)下連續(xù)3個(gè)心動(dòng)周期的左心室三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)短軸切面（二尖瓣口水平切面、乳頭肌水平切面、心尖水平切面）的二維灰階動(dòng)態(tài)圖像，在Research-Arena 2.0工作站分析。獲取左心室節(jié)段心內(nèi)膜下心肌旋轉(zhuǎn)角度（RO）、徑向位移（RD）收縮期最大值，計(jì)算連續(xù)三個(gè)心動(dòng)周期的平均值。

2　結(jié)果

所有犬缺血模型建立均成功。缺血前左心室心內(nèi)膜下心肌共計(jì)144個(gè)節(jié)段，缺血后共計(jì)144個(gè)節(jié)段，所有節(jié)段均跟蹤滿意。

2.1左心室各室壁旋轉(zhuǎn)角度缺血前、后曲線

缺血前左心室在等容收縮期內(nèi)，各室壁心尖段旋轉(zhuǎn)角度曲線顯示為正向曲線，呈逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入快速射血期后，曲線下降，旋轉(zhuǎn)角度負(fù)向值增加。在舒張期內(nèi)，曲線下降至基線水平。各室壁基低段在等容收縮期內(nèi)旋轉(zhuǎn)角度曲線呈小幅下降，進(jìn)入快速射血期時(shí)相，曲線逐漸上升，在T波結(jié)束達(dá)最大值。在舒張期內(nèi)，曲線逐漸下降。

缺血后左心室在收縮期內(nèi)，其心內(nèi)膜下心肌基底段、心尖段旋轉(zhuǎn)角度曲線較缺血前相比，峰值均下降，曲線的均一方向性消失（見圖1所示）。

2.2徑向位移反映室壁的增厚

收縮期內(nèi)，徑向位移的正向曲線反映室壁的向心收縮運(yùn)動(dòng)。負(fù)向曲線表示室壁變薄及向外伸展運(yùn)動(dòng)。缺血前左心室心內(nèi)膜下心肌徑向位移在一個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)呈單一的正向曲線，于收縮期末達(dá)最大值，在舒張期末恢復(fù)至基線水平。缺血后其曲線仍呈單一的正向曲線，峰值位移較缺血前降低，心肌向心性收縮同步性尚可；與缺血前明顯不同的是達(dá)峰時(shí)間延遲（圖2所示）。

3　討論

國(guó)外學(xué)者［1］首次描述左心室扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。目前共識(shí)：左心室扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與心動(dòng)周期各時(shí)相不同節(jié)段以及節(jié)段內(nèi)不同層次心肌構(gòu)造和電生理功能及其力學(xué)機(jī)制密切相關(guān)。收縮期和舒張期左心室不同部位和不同跨壁層次旋轉(zhuǎn)的速度、方向各異，其解剖結(jié)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的有序差異是左心室實(shí)現(xiàn)其力學(xué)功能的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

Skulstad等［2］研究表明多普勒應(yīng)變參數(shù)能客觀反映心肌本身的生物力學(xué)特性。與其它檢查手段（如：CT、PET等）相比，該技術(shù)可無(wú)創(chuàng)、快速、直觀地對(duì)局部心肌功能進(jìn)行定量評(píng)估等優(yōu)點(diǎn)。但是，多普勒技術(shù)固有的角度依賴性不能夠全面地評(píng)價(jià)心肌功能。近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的超聲速度向量成像（velocity vector imaging，VVI）技術(shù)利用像素的空間相干技術(shù)、特殊參照技術(shù)及專門的運(yùn)算軟件可以精確跟蹤斑點(diǎn)位置，不但可以量化心臟長(zhǎng)軸、徑向及圓周方向的運(yùn)動(dòng)，還可以測(cè)量心臟扭轉(zhuǎn)的方向和角度。

圖1　左心室各室壁旋轉(zhuǎn)角度缺血前、后曲線圖

Legrice等［3］提出心肌薄片是心肌進(jìn)行力學(xué)做功的基本單位。心肌薄片的伸長(zhǎng)、增厚、長(zhǎng)軸徑向剪切力及層間滑動(dòng)是收縮期室壁增厚的重要力學(xué)機(jī)制。Dou等［4］研究發(fā)現(xiàn)正常人心肌交互纖維薄片所受的切應(yīng)力、薄片的拉長(zhǎng)以及薄片的增厚是室壁增厚的主要原因。而左心室在收縮過(guò)程中，乳頭肌段與基底段周向方向上發(fā)生的收縮縮短產(chǎn)生剪切力，使乳頭肌段心肌在徑向方向發(fā)生收縮，心肌增厚，產(chǎn)生徑向位移。本研究顯示收縮期內(nèi)，缺血前左心室心內(nèi)膜下心肌徑向位移在一個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)呈單一的正向曲線，于收縮期末達(dá)最大值，在舒張期末恢復(fù)至基線水平。缺血后仍呈單一的正向曲線，同步性尚可，峰值位移較缺血前降低，達(dá)峰時(shí)間延遲，說(shuō)明缺血后心肌的向心性收縮受損較小。這與臨床所見室壁瘤的矛盾運(yùn)動(dòng)不一致。原因?yàn)槭冶诹龆鄶?shù)發(fā)生在心尖部，在左心室長(zhǎng)軸切面方能顯示，而本研究采用的左心室短軸不同水平切面，未能顯示心尖部室壁瘤這一節(jié)段。

圖2:左心室乳頭肌中段徑向位移曲線缺血前、后對(duì)比圖

心肌收縮時(shí)，兩個(gè)相鄰心肌薄片［5］間進(jìn)行多方位的滑動(dòng)，薄片本身沒(méi)有發(fā)生縮短與增厚，而心肌薄片排列具有各向異性，因而心肌收縮運(yùn)動(dòng)是復(fù)雜的、多方位的。本研究顯示缺血前左心室各室壁基底段呈順時(shí)針旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入快速射血期后，曲線下降，旋轉(zhuǎn)角度負(fù)向值增加，于舒張期末，曲線下降至基線水平。心尖段在等容收縮期內(nèi)旋轉(zhuǎn)角度曲線呈小幅下降，進(jìn)入快速射血期時(shí)相，曲線迅速上升，T波結(jié)束達(dá)最大值。在舒張期內(nèi)，曲線逐漸下降，說(shuō)明該心肌進(jìn)入解旋狀態(tài)。因此，在等容收縮期內(nèi)，左心室整體表現(xiàn)為基底段順時(shí)針旋轉(zhuǎn)、心尖段逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，在快速射血時(shí)相和減慢射血時(shí)相則表現(xiàn)為基底段逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)、心尖段順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這與國(guó)內(nèi)外學(xué)者［6］研究結(jié)果一致。收縮過(guò)程節(jié)段心肌纖維薄片重排可使其旋轉(zhuǎn)角度增加，結(jié)果使舒張期從左心室流入道流入的血流方向發(fā)生逆轉(zhuǎn)流向左心室流出道，導(dǎo)致左心室腔幾何形狀與內(nèi)徑的變化，維持心臟有效泵血與做功。

本研究的多重比較結(jié)果也顯示左心室心內(nèi)膜下心肌心尖水平室間隔的旋轉(zhuǎn)角度大于側(cè)壁旋轉(zhuǎn)角度（P ＜0.05）、前壁的旋轉(zhuǎn)角度也大于側(cè)壁、后壁及下壁的旋轉(zhuǎn)角度。心室肌帶理論［6］及心肌纖維排列理論［7］認(rèn)為心室肌帶升段與降段的反向螺旋狀排列、反向螺旋狀的滑動(dòng)，是心室心肌推動(dòng)血液在循環(huán)系統(tǒng)中運(yùn)行的重要力學(xué)解剖構(gòu)造基礎(chǔ)。收縮期內(nèi)左心室前壁及室間隔心尖段旋轉(zhuǎn)角度的增加有助于推動(dòng)左心室流出道內(nèi)血液向前流動(dòng)，射入主動(dòng)脈，完成心臟射血做功。冠狀動(dòng)脈左前降支結(jié)扎后，左心室在收縮期內(nèi)，各室壁基底段、心尖段旋轉(zhuǎn)角度均較缺血前下降。個(gè)別節(jié)段旋轉(zhuǎn)角度曲線呈正向曲線，說(shuō)明該節(jié)段心肌呈反常運(yùn)動(dòng)，心肌收縮同步性消失，分析其中的原因之一為心肌梗死后其疤痕區(qū)的心肌纖維方向與有活力的心肌區(qū)的纖維方向有較大的角度偏差［8］。

綜上所述，速度向量成像技術(shù)是能夠無(wú)創(chuàng)地評(píng)價(jià)心臟的運(yùn)動(dòng)功能，為急性心肌缺血早期治療提供可靠的定量工具，具有簡(jiǎn)便、費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。本研究的局限性在于樣本量較小及未同時(shí)與其它可視化技術(shù)進(jìn)行對(duì)照分析。

參考文獻(xiàn)

［1］閻國(guó)輝，智光，徐勇. 速度向量成像技術(shù)對(duì)正常人左心室扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的初步研究［J］. 中華醫(yī)學(xué)超聲雜志（電子版），2006，3（3）: 187-188.

［2］Skulstad H，Urheim S，Edvardsen T，et al. Grading of myocardial dysfunction by tissue Doppler echocardiography:a comparison between velocity，displacement，and strain imaging in acute ischemia ［J］. J Am Coll Cardiol，2006，47（8）:1672-1682.

［3］Arts T，Costa KD，Covell JW，et al. Relating myocardial laminar architecture to shear strain and muscle fiber orientation ［J］. Am J Physiol Heart Circ Physiol，2001，280（5）:H2222-H2229.

［4］Dou J，Tseng WY，Reese TG，et al. Combined diffusion and strain MRI reveals structure and function of human myocardial laminar sheets in vivo［J］. Magn Reson Med，2003，50（1）:107-113.

［5］白艷，尹立雪，王志剛，等. 超聲速度向量成像評(píng)價(jià)犬急性心肌缺血左心室內(nèi)膜下心肌應(yīng)變和位移［J］. 中華超聲影像學(xué)雜志，2008，17（9）:799-804.

［6］Torrent-Guasp F，Buckberg GD，Clemente C，et al. The structure and unction of the helical heart and its buttress wrapping. I. The normal macroscopic structure of the heart ［J］. Semin Thorac Cardiovasc Surg，2001，13（4）:301-319.

［7］Streeter DD，Ramon C. Muscle pathway geometry in the heart wall［J］. J Biomech Eng，1983，105（4）:367-373.

［8］Gotte MJ，van Rossum AC，Twisk JWR，et al. Quantification of regional contractile function after infarction:strain analysis superior to wall thickening analysis in discriminating infarct from remote myocardium［J］. J Am Coll Cardiol，2001，37（3）:808-817.

【中圖分類號(hào)】R363

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】1674-9316（2016）08-0166-03

doi:10.3969/j.issn.1674-9316.2016.08.114

作者單位:鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院超聲科，河南 鄭州 450052

Quantitative Assessment of Left Ventricular Subendocardial Mechanical Pattern During Acute Myocardial Ischemia

LIU Huiruo ZHANG Ruifang HUA Shaohua DONG Gang GAO Ke HOU Suyun XU Jianwei SUN Mengjiao Department of Ultrasound，The First Affiliated Hoapital of Zhengzhou University，Zhengzhou He'nan 450052，China

【Abstract】