VVI對(duì)短暫性心肌缺血后局部心肌功能隨時(shí)間變化的研究.pdf

1、背景和目的
　　 在急診內(nèi)科和心內(nèi)科門(mén)診常有許多病人因胸痛前來(lái)就診,如何鑒別這些患者的胸痛是否由心肌缺血所致對(duì)于及時(shí)采取治療干預(yù)有著重要的意義。心電圖是判斷胸痛是否為心肌缺血引起的最常用和最便捷的方法。如果心肌缺血時(shí)間較長(zhǎng)導(dǎo)致心肌梗塞時(shí),根據(jù)心電圖的特征性改變和心肌酶學(xué)檢查的結(jié)果即可確診。但是,當(dāng)心肌缺血時(shí)間較短(<30 min)而未引起心肌壞死時(shí)雖然也能夠?qū)е滦碾妶D的改變,但是心電圖的改變?cè)谛募∪毖徑夂蟮亩虝r(shí)間內(nèi)(一般在1m

2、in內(nèi))即可恢復(fù)。然而,在這類(lèi)患者中,實(shí)際上很少有人能夠在胸痛發(fā)作時(shí)就診,大多數(shù)人通常是在胸痛緩解一到數(shù)個(gè)小時(shí)后才能到門(mén)診就醫(yī)。這時(shí)心電圖、傳統(tǒng)超聲檢查對(duì)于判斷這些患者的胸痛是否為心肌缺血發(fā)作的價(jià)值不大。雖然冠脈造影在確定胸痛為心肌缺血引起的方面有很大的價(jià)值,但是冠脈造影畢竟是一種有創(chuàng)性的檢查,而且還有可能導(dǎo)致多種并發(fā)癥,因此,一般不作為常規(guī)的篩查方法。此外,由于人口的老齡化以及糖尿病的發(fā)病率增加,會(huì)使得患者心肌缺血的癥狀隱逸或者不典型

3、,因?yàn)槿狈π兄行У暮Y查方法,所以容易導(dǎo)致延誤診斷、漏診或誤診。近些年,由于新的超聲成像技術(shù)的問(wèn)世和發(fā)展,心肌缺血后局部的心肌功能可以得到很好的評(píng)價(jià),有望通過(guò)對(duì)局部心肌功能的分析實(shí)現(xiàn)胸痛的早期診斷。
　　 相對(duì)嚴(yán)重的急性心肌缺血會(huì)引起功能、代謝、電活動(dòng)甚至是生物標(biāo)志物水平等一系列的改變,在這些改變之中,心肌舒張和收縮功能的障礙出現(xiàn)較早,這種功能的異常在心肌血流灌注完全恢復(fù)或接近正常后的一段時(shí)間內(nèi)仍會(huì)持續(xù)存在,其被稱(chēng)之為心肌頓抑。

4、通過(guò)對(duì)心肌缺血后局部心肌功能障礙的評(píng)價(jià)以及對(duì)異常的局部心肌功能持續(xù)的情況進(jìn)行觀察也許不僅能為判斷胸痛是否由心肌缺血所致提供依據(jù),而且還能夠?yàn)榇_定近期心肌缺血事件的發(fā)生提供檢查的時(shí)間窗。有研究人員應(yīng)用在組織多普勒技術(shù)基礎(chǔ)上衍生而來(lái)的組織應(yīng)變成像技術(shù)對(duì)心肌缺血后心肌收縮功能的變化進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)缺血后心肌收縮功能的改變能夠作為識(shí)別缺血事件的依據(jù)。然而,組織多普勒技術(shù)和在其基礎(chǔ)上發(fā)展的組織應(yīng)變成像技術(shù)都對(duì)超聲束的入射角度有很大依賴(lài)性,這在一定的

5、程度上影響了其對(duì)功能評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性和全面性。同時(shí),有研究表明與心肌的收縮功能相比,心肌舒張功能的改變是心肌缺血更早期的信號(hào),心肌舒張功能對(duì)缺血似乎更加敏感。目前,對(duì)于心肌缺血后再灌注時(shí)心肌的功能障礙,尤其是心肌舒張功能的障礙隨時(shí)間的變化情況如何仍然不是很清楚。此外,關(guān)于引起心肌收縮和舒張功能頓抑的缺血損傷閾值似乎也仍未確定。因此,通過(guò)對(duì)心肌缺血后異常的局部心肌功能持續(xù)的過(guò)程進(jìn)行研究,以期為實(shí)現(xiàn)心肌缺血記憶提供依據(jù),這是一項(xiàng)頗具研究?jī)r(jià)值

6、和實(shí)用意義的課題。
　　 此外,心肌缺血導(dǎo)致心肌頓抑時(shí),局部心肌會(huì)發(fā)生一系列復(fù)雜的生物力學(xué)變化,精確的評(píng)價(jià)這些變化能夠深化對(duì)頓抑心肌內(nèi)在機(jī)制的認(rèn)識(shí),為防治心肌頓抑提供依據(jù)。以往人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到心肌功能的頓抑包括了收縮和舒張功能的頓抑。然而,心臟的運(yùn)動(dòng)功能除了收縮和舒張外還包括了扭轉(zhuǎn)功能。心臟的肌層由心內(nèi)膜下心肌、中層心肌以及心外膜下心肌組成,心內(nèi)膜下心肌呈右手螺旋走形,中層心肌為環(huán)狀纖維,心外膜下心肌為左手螺旋走形。心動(dòng)周期中,由

7、于內(nèi)外膜下心肌兩種不同走形的螺旋纖維的收縮就會(huì)導(dǎo)致心臟的扭轉(zhuǎn)。心臟的扭轉(zhuǎn)功能是心臟功能的重要組成部分。在心臟的收縮期,扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)能夠促進(jìn)心肌進(jìn)一步收縮來(lái)增加心臟的射血量,而在舒張期,它可以通過(guò)彈性回縮幫助左心室充盈,因此,扭轉(zhuǎn)功能對(duì)維持整體功能的正常有著重要的作用。
　　 組織標(biāo)記的核磁共振技術(shù)是評(píng)價(jià)心臟扭轉(zhuǎn)功能的“金標(biāo)準(zhǔn)”,但是核磁共振技術(shù)存在時(shí)間分辨率低、檢查費(fèi)用昂貴、不易進(jìn)行床邊檢查以及數(shù)據(jù)分析過(guò)程的復(fù)雜和耗時(shí)等不足,限制了

8、它在臨床的廣泛引用。超聲心動(dòng)圖檢查因操作簡(jiǎn)便、無(wú)創(chuàng)和可行床旁檢查等特點(diǎn)在評(píng)價(jià)心臟扭轉(zhuǎn)功能方面有著較好的潛在應(yīng)用前景。以往人們已經(jīng)應(yīng)用組織多普勒和斑點(diǎn)示蹤等超聲技術(shù)對(duì)心肌梗塞后心臟扭轉(zhuǎn)功能進(jìn)行了廣泛的研究,結(jié)果顯示長(zhǎng)時(shí)間嚴(yán)重的心肌缺血導(dǎo)致心肌梗塞時(shí)會(huì)引起整體和局部心肌扭轉(zhuǎn)功能的減弱。然而,對(duì)于短暫性心肌缺血后再灌注導(dǎo)致心肌頓抑時(shí)局部心肌扭轉(zhuǎn)功能的變化情況如何仍不清楚。
　　 速度向量成像技術(shù)(Velocity Vector Ima

9、ging,VVI)是在二維應(yīng)變成像基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新型超聲成像技術(shù),它以斑點(diǎn)示蹤為原理,結(jié)合斑點(diǎn)追蹤、二尖瓣環(huán)的運(yùn)動(dòng)、組織-血流交界面的觀察以及心動(dòng)周期,并且能夠克服組織多普勒技術(shù)對(duì)角度有依賴(lài)性的不足,能夠準(zhǔn)確、全面地評(píng)價(jià)各個(gè)方向上心臟整體和局部功能的變化情況。我們假設(shè)VVI能夠作為評(píng)價(jià)短暫性心肌缺血后局部心肌功能障礙隨時(shí)間變化的情況的方法,并對(duì)心肌缺血事件進(jìn)行診斷。
　　 本研究的目的:
　　 1、應(yīng)用VVI對(duì)不同時(shí)間

10、的短暫性心肌缺血后再灌注時(shí)局部心肌收縮功能和舒張功能障礙隨時(shí)間變化的情況進(jìn)行評(píng)價(jià),探討VVI通過(guò)對(duì)心肌缺血后異常的局部功能的分析來(lái)尋找功能記憶證據(jù)的可行性,以期為實(shí)現(xiàn)心肌缺血記憶奠定研究基礎(chǔ)。
　　 2、應(yīng)用VVI對(duì)心肌頓抑時(shí)局部心肌扭轉(zhuǎn)功能的情況進(jìn)行評(píng)價(jià),以便于我們更全面的了解心肌頓抑時(shí)心肌力學(xué)的變化情況,為更好地指導(dǎo)心肌頓抑的治療提供依據(jù)。
　　 方法：
　　 1、108只Wistar大鼠麻醉開(kāi)胸,在肺動(dòng)脈圓

11、錐和左心耳交界處下方1-2 mm處結(jié)扎冠狀動(dòng)脈前降支,通過(guò)調(diào)節(jié)冠狀動(dòng)脈阻斷時(shí)間的長(zhǎng)短造成不同缺血時(shí)間(缺血3、5、10和15 min)的心肌缺血后再灌注240 min,作為手術(shù)組,或者在開(kāi)胸后僅在前降支下過(guò)線(xiàn)而不結(jié)扎,制作假手術(shù)組。手術(shù)組根據(jù)缺血時(shí)間的不同可分為缺血3 min組、缺血5 min組、缺血10 min組和缺血15 min組。分別行心電圖監(jiān)測(cè)缺血的表現(xiàn)；同時(shí)在冠脈阻斷前、缺血時(shí)以及再灌注時(shí)(1-240min)時(shí)行超聲心動(dòng)圖檢查

12、,在聲學(xué)模式下取左室短軸乳頭肌切面的二維圖像用于VVI分析,測(cè)定缺血區(qū)和正常區(qū)心內(nèi)膜下心肌圓周方向的收縮期峰值應(yīng)變率(SRsys)和舒張期峰值應(yīng)變率(SRdia)；并應(yīng)用心導(dǎo)管術(shù)測(cè)定相應(yīng)時(shí)間點(diǎn)的左室內(nèi)收縮壓(LVSP)、左室舒張末壓(LVEDP)、左室內(nèi)壓力上升最大速率(+dP/dtmax)以及左室內(nèi)壓力最大下降速率(-dP/dtmin)。此外,分別在心肌缺血時(shí)和再灌注1、60、120和240 min時(shí)處死大鼠,取心臟缺血區(qū)和正常區(qū)心內(nèi)

13、膜下心肌組織用于測(cè)定心肌組織內(nèi)糖原的含量；在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)取大鼠的心臟行氯化三苯基四氮唑(TTC)染色觀察心肌存活的狀況。
　　 2、12只Wistar大鼠被隨機(jī)分為2組缺血時(shí)間不同(缺血10 min和缺血15min)的心肌缺血/再灌注組和假手術(shù)組,2組心肌缺血/再灌注組在不同時(shí)間的心肌缺血后再灌注240 min。動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)大鼠心電圖的表現(xiàn)；同時(shí)在心肌缺血前、缺血時(shí)以及再灌注時(shí)(1-240 min)時(shí)行超聲心動(dòng)圖檢查,在聲學(xué)模式下取左

14、室短軸乳頭肌切面的二維圖像用于VVI分析,測(cè)定大鼠LAD供血區(qū)心內(nèi)膜下心肌圓周方向的收縮期峰值應(yīng)變率(SRsys)和心肌的峰值旋轉(zhuǎn)角度(Rot)；并在心肌缺血前、缺血時(shí)以及再灌注30 min時(shí)在相同的乳頭肌平面進(jìn)行心肌聲學(xué)造影(MCE),MCE經(jīng)尾靜脈持續(xù)給予造影劑,采用間歇促發(fā)成像,測(cè)定大鼠LAD供血區(qū)心肌的血流量(標(biāo)化的A·β值)。
　　 結(jié)果：
　　 1、(1)TTC染色結(jié)果顯示缺血3 min組、缺血5 min組、

15、缺血10 min組以及缺血15 min組的大鼠在心肌缺血/再灌注(MI/R)后并無(wú)明顯的心肌壞死,表示我們制備的模型能夠模擬臨床上穩(wěn)定型心絞痛(缺血3-5 min)和變異型心絞痛(缺血10-15 min)的情況。
　　 (2)心肌缺血/再灌注時(shí)血流動(dòng)力學(xué)的變化情況。心肌缺血時(shí),各個(gè)手術(shù)組的大鼠的心電圖Ⅱ?qū)?lián)上的ST段會(huì)明顯抬高；在心肌再灌注后,抬高的ST段能夠很快地恢復(fù)到冠脈阻斷前的水平。心肌缺血時(shí),4個(gè)MI/R組的大鼠的LVS

16、P、+dP/dtmax和-dP/dtmin與冠狀動(dòng)脈阻斷前比較均明顯減小(P<0.01),在再灌注1min時(shí),LVSP、+dP/dtmax和-dP/dtmin即可迅速恢復(fù)(P>0.05)；與冠狀動(dòng)脈阻斷前比較,心肌缺血時(shí)的LVEDP明顯增加(P<0.05),在再灌注后,大鼠的LVEDP也能夠迅速恢復(fù)至與冠狀動(dòng)脈阻斷前的水平(P>0.05)。
　　 (3)心肌缺血/再灌注時(shí)局部心肌收縮功能的變化情況。在心肌缺血時(shí),4個(gè)MI/R組的

17、大鼠的缺血區(qū)心肌的SRsys較冠狀動(dòng)脈狹窄前的SRsys顯著減小(P<0.001)。在心肌再灌注后,缺血3 min組和缺血5 min組的大鼠缺血區(qū)心肌的SRsys即可迅速恢復(fù)(P>0.05)；缺血10 min組的大鼠缺血區(qū)心肌的SRsys到120 min時(shí)才會(huì)恢復(fù)正常(P=0.634),而缺血15 min組的大鼠缺血區(qū)心肌的SRsys直至再灌注240min后才恢復(fù)正常(P=0.755)。假手術(shù)組大鼠心肌的SRsys以及各個(gè)手術(shù)組大鼠的正

18、常區(qū)心肌的SRsys在心肌缺血/再灌注的過(guò)程中并無(wú)明顯變化(P>0.05)。
　　 (4)心肌缺血/再灌注時(shí)局部心肌舒張功能的變化情況。心肌缺血時(shí),4個(gè)MI/R組的大鼠的缺血區(qū)心肌的SRdia較冠脈阻斷前的SRdia明顯降低(P<0.001)。在再灌注后,缺血3 min組的大鼠缺血區(qū)心肌的SRdia能夠迅速恢復(fù)正常(P=0.733)；缺血5 min組的大鼠缺血區(qū)心肌的SRdia在再灌注10 min時(shí)才恢復(fù)正常(P=0.326)；

19、然而,缺血10 min組和缺血15 min組的大鼠缺血區(qū)心肌的SRdia直到再灌注240min時(shí)仍然小于冠脈阻斷前的SRdia(P<0.001)。假手術(shù)組大鼠心肌的SRdia以及各個(gè)MI/R組大鼠的正常區(qū)心肌的SRdia在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中也無(wú)明顯改變(P>0.05)。
　　 (5)應(yīng)變率圖像顯示心肌缺血時(shí),4個(gè)手術(shù)組的大鼠缺血區(qū)的應(yīng)變率收縮期的負(fù)向波和舒張期的正向波與正常區(qū)比較均降低。在心肌再灌注后,缺血3min組和缺血5 min

20、組的大鼠缺血區(qū)心肌的負(fù)向波迅速恢復(fù)到與正常區(qū)的負(fù)向波相近的水平；而缺血10 min組和缺血15 min組的大鼠缺血區(qū)的負(fù)向波分別在再灌注120 min和240 min后才完全恢復(fù)。缺血3 min組的大鼠缺血區(qū)的正向波再灌注后也能夠迅速恢復(fù)；缺血5 min組在再灌注10 min時(shí)才恢復(fù)正常；然而,缺血10 min組和缺血15 min組缺血區(qū)的正向波直到再灌注240min時(shí)仍然小于正常區(qū)心肌的正向波。
　　 (6)心肌缺血/再灌注時(shí)

21、心肌內(nèi)糖原含量的變化。缺血時(shí),缺血3—5 min組和缺血10-15 min組的大鼠缺血區(qū)心內(nèi)膜下心肌內(nèi)糖原的含量分別減少至冠脈阻斷前水平的81％(P=0.039)和64％(P<0.001)；在心肌再灌注240 min后,缺血3-5 min組和缺血10-15 min組缺血區(qū)心肌內(nèi)糖原的含量可恢復(fù)到冠脈阻斷前水平的90％(P=0.245)和69％(P<0.001)。
　　 2、(1)心肌缺血/再灌注時(shí)LAD供血區(qū)心肌血流量的變化情況

22、。假手術(shù)組大鼠LAD供血區(qū)心肌標(biāo)化的A·β值在心肌缺血/再灌注的過(guò)程中并無(wú)明顯變化(P>0.05)。缺血10 min組和缺血15 min組的大鼠LAD供血區(qū)心肌在心肌缺血時(shí)標(biāo)化的A·β值與心肌缺血前比較明顯降低(P<0.01)；在心肌再灌注30 min時(shí),缺血10 min組和缺血15 min組的大鼠LAD供血區(qū)心肌標(biāo)化的A·β值已經(jīng)恢復(fù),與心肌缺血前LAD供血區(qū)心肌標(biāo)化的A·β值比較無(wú)顯著性差異(P>0.05)。
　　 (2)心

23、肌頓抑時(shí)LAD供血區(qū)心肌收縮功能的變化情況。在心肌缺血時(shí),缺血10 min組和缺血15 min組大鼠LAD供血區(qū)心肌的SRsys與心肌缺血前的SRsys比較顯著降低(P<0.01)。缺血10 min組的大鼠LAD供血區(qū)心肌的SRsys到再灌注120 min時(shí)會(huì)恢復(fù)心肌缺血前的水平(P=0.184),而缺血15 min組的大鼠LAD供血區(qū)心肌的SRsys直至再灌注240min后才恢復(fù)正常(P=0.914)。假手術(shù)組大鼠LAD供血區(qū)心肌的S

24、Rsys在心肌缺血/再灌注的過(guò)程中并無(wú)明顯變化(P>0.05)。
　　 (3)心肌頓抑時(shí)LAD供血區(qū)心肌扭轉(zhuǎn)功能的變化情況。左室短軸乳頭肌平面心肌的扭轉(zhuǎn)方向?yàn)閺男募馔牡卓闯薯槙r(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。假手術(shù)組大鼠LAD供血區(qū)心肌的Rot值在心肌缺血/再灌注的過(guò)程中并無(wú)明顯變化(P>0.05)。缺血10 min組和缺血15 min組的大鼠LAD供血區(qū)心肌的Rot值與心肌缺血前的Rot值比較明顯減小(P<0.01)。在再灌注后,缺血10 mi

25、n組的大鼠LAD供血區(qū)心肌的Rot到再灌注60 min時(shí)才會(huì)恢復(fù)與心肌缺血前Rot的水平(P=0.964)；然而,缺血15 min組的大鼠LAD供血區(qū)心肌的SRsys直至再灌注120 min后才恢復(fù)正常(P=0.736)。
　　 結(jié)論：
　　 1、VVI能夠用于評(píng)價(jià)大鼠在不同時(shí)間短暫性心肌缺血/再灌注時(shí)局部心肌功能異常的變化情況。
　　 2、10 min的心肌缺血足以導(dǎo)致局部心肌收縮功能的頓抑,并且通過(guò)VVI對(duì)局

26、部心肌收縮功能的評(píng)價(jià)能夠便捷的實(shí)現(xiàn)心肌缺血記憶。
　　 3、10-15 min的心肌缺血所致的舒張功能頓抑持續(xù)的時(shí)間長(zhǎng)于收縮功能頓抑持續(xù)的時(shí)間。與局部心肌的收縮功能相比,局部心肌舒張功能的異常能夠作為實(shí)現(xiàn)心肌缺血記憶的一個(gè)更好的指標(biāo),并為新近發(fā)生的心肌缺血事件提供一個(gè)更長(zhǎng)的診斷時(shí)間窗。
　　 4.VVI的應(yīng)變率圖像能夠同時(shí)地、直觀地、定性和定量地顯示心肌缺血后再灌注時(shí)局部舒縮功能隨時(shí)間的變化情況。
　　 5、10