风湿性心脏病左心室心肌病理改变与术后心功能的关系
作者：隋东虎 刘治全
单位：隋东虎 刘治全 西安医科大学第一附属医院，心外科，陕西省西安市，710061
关键词：风湿性心脏病；心肌病理；心排出量
摘要摘要：目的：探讨风湿性心脏病左心室心肌病理改变与术后心功能的关系。
方法：将20例风湿性心脏病二尖瓣置换患者，按术后有无低心排血量分为正常心排血量组(n=14)和低心排血量组(n=6)。另有8例男性健康意外脑死亡者为正常对照组。应用彩色病理图像分析系统，对其左心室后乳头肌基底部组织病理改变进行定量分析，并观察改变的程度与术后心功能的关系。
结果：风湿性左心室心肌内小动脉壁增厚管腔狭窄，血管内、外径比值约为正常对照组的38%，肌间及血管周围纤维化明显增多，约为正常对照组的6倍，心内膜纤维组织增生变厚，约为正常对照组的4倍。其中，低心排血量组与正常心排血量组比较，心肌内小动脉内、外径比值(0.10±0.03 vs.0.16±0.03)降低，间质纤维化面积(24.70±2.90% vs.20.30±3.90%)增大，心内膜厚度(130.2±16.9μm vs.99.2±11.1μm)增大(P均<0.05)，而两组心肌细胞直径无显著差异。
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结论：风湿性左心室心肌内小动脉壁增厚、管腔狭窄、间质纤维化面积、心内膜纤维组织增生，很可能是导致术后低心排血量的病理基础之一。
Relationship Between Rheumatic Pathological Changes of Left Ventricular Muscle and Postoperative Cardiac Function
Sui Donghu,Liu Zhiquan.
Department of Cardiac Surgery,The First Affiliated Hospital,Xi'an Medical University,Xi'an(710061),Shannxi
Abstract Objective:To explore the relation between rheumatic pathological changes of left ventricular muscle and postoperative cardiac function.
, 百拇医药
Methods:The pathological changes of posterior-papillary muscle of left ventricle in 20 patients underwent mitral valve replacement were measured by color pathmorphologic analysis system,and the extent of changes were compared with normal cardiac output group and low cardiac output group.
Results:The rheumatic intramyocardial arteriolar inner and outer diameter ratio(Di/Do)was about 38% of controls,adventital and perivascular fibrosis area(F%)was about 6-fold of controls,endocardial thickness(ET)was about 4-fold of controls.In low cardiac output group(n=6) comparing with normal cardiac output group(n=14),Di/Do(0.10±0.03 vs.0.16±0.03)，F%(24.7±2.9% vs.20.3±3.9%)，and ET(130.2±16.9μm vs.99.2±11.1μm)changes were significantly severer(all P<0.05),but the cellular diameters were comparable.
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Conculsion:In rheumatic hearts,intramyocardial arteriolar wall thickening with obliteration of the lumen,adventitial and perivascular fibrosis,and endocardial fibrosis with thickening are probably the pathogenic basis of developing postoperative low cardiac output.
Key words Rheumatic heart disease;Myocardial pathology;Cardiac output,low
(Chinese Circulation Journal,1999,14:233.)
风湿性慢性心肌损害与心肌麻痹急性损伤叠加，导致心肌功能障碍呈现的低心排血量是风湿性心脏病常见并发症和致死的主要原因之一。为探讨风湿性心脏病左心室心肌病理改变与术后心功能的关系，本研究应用显微镜—微机彩色病理图像分析系统，对风湿性二尖瓣置换患者左心室心肌病理改变进行定量研究。
, 百拇医药
1 资料与方法
观察对象：本院1997年2月～1998年1月住院手术的20例风湿性二尖瓣置换患者，其中男9例，女11例，平均年龄39.2±8.4(25～54)岁，体重58.5±8.7(45～76)kg，心力衰竭病程11.8±10.7(0.5～40.0)年。心功能(NYHA)分级：Ⅱ级2例，Ⅲ级14例，Ⅳ级4例。凡合并冠心病、感染性心内膜炎、风湿活动者等均未纳入本研究。
实验分组：按术后严重低心排血量的有无，分为正常心排血量组(n=14)和低心排血量组(n=6)。其中低心排血量的判定标准为[1]：术后为维持心功能及收缩压大于90 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)，需用正性肌力药物支持，即至少多巴胺>5μg/(kg.min)持续12小时。两组临床资料比较见表1。另8例男性健康意外脑死亡者为正常对照组，平均年龄33.9±10.4(20～49)岁。
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表1 正常心排血量组和低心排血量组临床资料比较(
±s)
组别
例数
男/女
年龄
(岁)
体重
(kg)
心功能分级
体外循环时间
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(min)
主动脉阻断时间
(min)
正常心排血量组
14
7/7
40.0±10.4
60.5±9.2
2.9±0.5
100.7±21.1
74.3±14.6
低心排血量组
, 百拇医药
6
2/4
38.3±3.7
55.5±6.7
3.5±0.6
112.5±38.2
73.5±13.5
P
>0.05
>0.05
<0.05
>0.05
>0.05
, 百拇医药
实验方法：20例风湿性心脏病患者均在全麻中度低温体外循环下按常规行二尖瓣置换术，术中取左心室后乳头肌基底部组织2块，分别行苏木素伊红(HE)和三色(Masson)染色。应用CMIAS-008多功能真彩色病理图像分析系统(北京航空航天大学)于心肌组织横断面上进行以下测量：①心肌细胞直径：HE染色切片200倍镜下随机选取细胞界限和胞核清楚的细胞，光标勾画出细胞轮廓，测量通过细胞核水平的细胞直径。每张切片共测20个细胞求其平均值，以反映细胞肥大或萎缩程度。②心肌内小动脉内径(Di)与外径(Do)比值：HE染色切片100倍镜下取直径70～150μm的心肌内小动脉5个，光标沿不规则血管内外壁勾画出血管轮廓，计算机将这种不规则图形面积转换成等面积的同心圆，计算出血管Di/Do的平均值。③肌间及血管周围纤维化面积百分比：Masson染色切片40倍镜下随机取5个视野，利用纤维组织与其它组织染色不同所致的灰度差异测量目标总面积/统计场总面积的面密度，计算出每个视野平均百分比。④心内膜厚度(ET)：Masson染色切片40倍镜下选取心内膜结构完整的视野，在3～5个视野中随机测量ET，共测10个值求得平均值。
, 百拇医药
统计学分析：资料均以±s表示，SAS软件行t检验，P<0.05为有显著性差异。
2 结果
6例低心排血量组中2例分别于术后27、45小时死亡，4例术后3～7天后心功能恢复。正常心排血量组中有1例因左心室后壁迟发性Ⅰ型破裂再次手术死亡。其余患者随访4～10个月心功能(NYHA)改善Ⅰ～Ⅱ级。
显微镜下观察表明，风湿性心脏病左心室心肌细胞肥大与萎缩并存，细胞有不同程度空泡变性。心肌内小动脉壁明显增厚、管腔狭窄，内皮细胞肿胀，内膜下平滑肌增生，严重者管腔闭塞，管壁结构不清。肌间及血管周围纤维结缔组织显著增生，呈弥漫分布，重者融合成大片及环状，有的将心肌细胞分隔成岛状，纤维化周围心肌细胞变性、萎缩甚至溶解消失。心内膜纤维组织显著增生变厚，部分增生纤维向心内膜下延伸(图1～3)。3组心肌病理改变比较见表2。
, 百拇医药
图1～3 风湿性心脏病左心室心肌病理改变 图1 心肌内小动脉壁增厚管腔狭窄 ×148 图2 心肌间及血管周围纤维化 ×148 图3 心内膜纤维组织增生变厚 ×148表2 3组心肌病理改变比较(±s)
组别
例数
细胞直径(μm)
血管内外径比
心肌纤维化面积(%)
心内膜厚度(μm)
正常心排血量组
, 百拇医药
14
51.40±7.70
0.16±0.03*
20.30±
3.90*
99.20±
11.10*
低心排血量组
6
53.80±8.40
0.10±0.03*△
, 百拇医药
24.70±
2.90*△
130.20±
16.90*△
正常对照组
8
49.50±1.80
0.38±0.06
4.02±
1.24
29.90±
3.60
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注：与正常对照组比*P<0.05；与正常心排血量组比△P<0.05
结果表明，风湿性心脏病心肌内小动脉壁增厚管腔狭窄，血管内、外径平均比值(0.14±0.03)约为正常对照组平均比值(0.38±0.06)的38%，肌间及血管周围纤维化面积明显增多，约为正常对照组的6倍，心内膜纤维组织增生变厚，内膜厚度约为正常对照组的4倍，且术前上述心肌损害越严重，术后越易发生低心排血量。提示左心室心肌病理损害程度与术后低心排血量的发生呈一致关系。
3 讨论
关于风湿性心肌病理改变已进行了广泛的研究，并证明其是影响手术前、后心功能的主要原因之一[2～5]。本研究发现，这些病理损害亦很可能构成术后低心排血量发生的基础之一。心肌内小动脉对调节动脉阻力起重要作用，对心肌灌注亦有重要意义，这种小动脉内膜下增殖性损害势必引起心肌长期慢性缺血、缺氧，更重要的是在术中可造成心肌麻痹灌注液分布不均，直接削弱心肌保护效果，并可使再灌注早期心肌血流恢复不均衡,引起收缩、舒张功能恢复不协调，从而构成全心肌缺血后功能障碍的基础。此外，心肌间质纤维化和心内膜纤维组织增生，改变了心肌正常结构，破坏细胞的营养及微环境，使心肌细胞变性、萎缩、溶解消失甚至修复性纤维化，造成心肌收缩成分减少和左心室顺应性降低等[3～5]，从而严重影响术后左心室功能恢复。
, 百拇医药
另外，笔者也观察到心肌病理改变与术前门控心血池显像所测定的心功能状态呈平行关系。术前左心室峰值射血率、峰值充盈率降低及心室壁运动障碍程度对术后心功能转归有一定预见性价值。当然，本组病例和指标检测量有限，故结论仍有待进一步证明。
第一作者：隋东虎，男，33岁，主治医师，博士
参考文献
1 Tanaka J,Tominaga R,Yoshitoshi M,et al.Coenzyme Q10:the prohylactic effect on low cardiac output following cardiac valve replacement.Ann Thorac Surg,1982,33:145—151.
2 Subramanyan R,Kartha CC,Balakrishnan KG.Intramyocardial coronary arterial changes in rheumatic mitral valve disease:relation to left ventricular function.Cardiol,1984,71:233—238.
, 百拇医药
3 Sunamori M,Suzuki A,Harrison CE,et al.Relationship between left ventricular morphology and postoperative cardiac function following valve replacement for mitral stenosis.J Thorac Cardiovasc Surg,1983,85:727—732.
4 Brustaerl DL.Role of endocardium in cardiac overloading and failure.Eur Heart J,1991,11(Suppl G):8—16.
5 姜腾勇，张维君，陈英淳，等.风心病心肌结构与预后.中华胸心血管外科杂志，1995，11：271—272.
收稿：1999-01-23
修回：1999-05-19, 百拇医药
单位：隋东虎 刘治全 西安医科大学第一附属医院，心外科，陕西省西安市，710061
关键词：风湿性心脏病；心肌病理；心排出量
摘要摘要：目的：探讨风湿性心脏病左心室心肌病理改变与术后心功能的关系。
方法：将20例风湿性心脏病二尖瓣置换患者，按术后有无低心排血量分为正常心排血量组(n=14)和低心排血量组(n=6)。另有8例男性健康意外脑死亡者为正常对照组。应用彩色病理图像分析系统，对其左心室后乳头肌基底部组织病理改变进行定量分析，并观察改变的程度与术后心功能的关系。
结果：风湿性左心室心肌内小动脉壁增厚管腔狭窄，血管内、外径比值约为正常对照组的38%，肌间及血管周围纤维化明显增多，约为正常对照组的6倍，心内膜纤维组织增生变厚，约为正常对照组的4倍。其中，低心排血量组与正常心排血量组比较，心肌内小动脉内、外径比值(0.10±0.03 vs.0.16±0.03)降低，间质纤维化面积(24.70±2.90% vs.20.30±3.90%)增大，心内膜厚度(130.2±16.9μm vs.99.2±11.1μm)增大(P均<0.05)，而两组心肌细胞直径无显著差异。
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结论：风湿性左心室心肌内小动脉壁增厚、管腔狭窄、间质纤维化面积、心内膜纤维组织增生，很可能是导致术后低心排血量的病理基础之一。
Relationship Between Rheumatic Pathological Changes of Left Ventricular Muscle and Postoperative Cardiac Function
Sui Donghu,Liu Zhiquan.
Department of Cardiac Surgery,The First Affiliated Hospital,Xi'an Medical University,Xi'an(710061),Shannxi
Abstract Objective:To explore the relation between rheumatic pathological changes of left ventricular muscle and postoperative cardiac function.
, 百拇医药
Methods:The pathological changes of posterior-papillary muscle of left ventricle in 20 patients underwent mitral valve replacement were measured by color pathmorphologic analysis system,and the extent of changes were compared with normal cardiac output group and low cardiac output group.
Results:The rheumatic intramyocardial arteriolar inner and outer diameter ratio(Di/Do)was about 38% of controls,adventital and perivascular fibrosis area(F%)was about 6-fold of controls,endocardial thickness(ET)was about 4-fold of controls.In low cardiac output group(n=6) comparing with normal cardiac output group(n=14),Di/Do(0.10±0.03 vs.0.16±0.03)，F%(24.7±2.9% vs.20.3±3.9%)，and ET(130.2±16.9μm vs.99.2±11.1μm)changes were significantly severer(all P<0.05),but the cellular diameters were comparable.
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Conculsion:In rheumatic hearts,intramyocardial arteriolar wall thickening with obliteration of the lumen,adventitial and perivascular fibrosis,and endocardial fibrosis with thickening are probably the pathogenic basis of developing postoperative low cardiac output.
Key words Rheumatic heart disease;Myocardial pathology;Cardiac output,low
(Chinese Circulation Journal,1999,14:233.)
风湿性慢性心肌损害与心肌麻痹急性损伤叠加，导致心肌功能障碍呈现的低心排血量是风湿性心脏病常见并发症和致死的主要原因之一。为探讨风湿性心脏病左心室心肌病理改变与术后心功能的关系，本研究应用显微镜—微机彩色病理图像分析系统，对风湿性二尖瓣置换患者左心室心肌病理改变进行定量研究。
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1 资料与方法
观察对象：本院1997年2月～1998年1月住院手术的20例风湿性二尖瓣置换患者，其中男9例，女11例，平均年龄39.2±8.4(25～54)岁，体重58.5±8.7(45～76)kg，心力衰竭病程11.8±10.7(0.5～40.0)年。心功能(NYHA)分级：Ⅱ级2例，Ⅲ级14例，Ⅳ级4例。凡合并冠心病、感染性心内膜炎、风湿活动者等均未纳入本研究。
实验分组：按术后严重低心排血量的有无，分为正常心排血量组(n=14)和低心排血量组(n=6)。其中低心排血量的判定标准为[1]：术后为维持心功能及收缩压大于90 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)，需用正性肌力药物支持，即至少多巴胺>5μg/(kg.min)持续12小时。两组临床资料比较见表1。另8例男性健康意外脑死亡者为正常对照组，平均年龄33.9±10.4(20～49)岁。
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表1 正常心排血量组和低心排血量组临床资料比较(
±s)组别
例数
男/女
年龄
(岁)
体重
(kg)
心功能分级
体外循环时间
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(min)
主动脉阻断时间
(min)
正常心排血量组
14
7/7
40.0±10.4
60.5±9.2
2.9±0.5
100.7±21.1
74.3±14.6
低心排血量组
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6
2/4
38.3±3.7
55.5±6.7
3.5±0.6
112.5±38.2
73.5±13.5
P
>0.05
>0.05
<0.05
>0.05
>0.05
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实验方法：20例风湿性心脏病患者均在全麻中度低温体外循环下按常规行二尖瓣置换术，术中取左心室后乳头肌基底部组织2块，分别行苏木素伊红(HE)和三色(Masson)染色。应用CMIAS-008多功能真彩色病理图像分析系统(北京航空航天大学)于心肌组织横断面上进行以下测量：①心肌细胞直径：HE染色切片200倍镜下随机选取细胞界限和胞核清楚的细胞，光标勾画出细胞轮廓，测量通过细胞核水平的细胞直径。每张切片共测20个细胞求其平均值，以反映细胞肥大或萎缩程度。②心肌内小动脉内径(Di)与外径(Do)比值：HE染色切片100倍镜下取直径70～150μm的心肌内小动脉5个，光标沿不规则血管内外壁勾画出血管轮廓，计算机将这种不规则图形面积转换成等面积的同心圆，计算出血管Di/Do的平均值。③肌间及血管周围纤维化面积百分比：Masson染色切片40倍镜下随机取5个视野，利用纤维组织与其它组织染色不同所致的灰度差异测量目标总面积/统计场总面积的面密度，计算出每个视野平均百分比。④心内膜厚度(ET)：Masson染色切片40倍镜下选取心内膜结构完整的视野，在3～5个视野中随机测量ET，共测10个值求得平均值。
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统计学分析：资料均以
±s表示，SAS软件行t检验，P<0.05为有显著性差异。2 结果
6例低心排血量组中2例分别于术后27、45小时死亡，4例术后3～7天后心功能恢复。正常心排血量组中有1例因左心室后壁迟发性Ⅰ型破裂再次手术死亡。其余患者随访4～10个月心功能(NYHA)改善Ⅰ～Ⅱ级。
显微镜下观察表明，风湿性心脏病左心室心肌细胞肥大与萎缩并存，细胞有不同程度空泡变性。心肌内小动脉壁明显增厚、管腔狭窄，内皮细胞肿胀，内膜下平滑肌增生，严重者管腔闭塞，管壁结构不清。肌间及血管周围纤维结缔组织显著增生，呈弥漫分布，重者融合成大片及环状，有的将心肌细胞分隔成岛状，纤维化周围心肌细胞变性、萎缩甚至溶解消失。心内膜纤维组织显著增生变厚，部分增生纤维向心内膜下延伸(图1～3)。3组心肌病理改变比较见表2。
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图1～3 风湿性心脏病左心室心肌病理改变 图1 心肌内小动脉壁增厚管腔狭窄 ×148 图2 心肌间及血管周围纤维化 ×148 图3 心内膜纤维组织增生变厚 ×148表2 3组心肌病理改变比较(
±s)组别
例数
细胞直径(μm)
血管内外径比
心肌纤维化面积(%)
心内膜厚度(μm)
正常心排血量组
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14
51.40±7.70
0.16±0.03*
20.30±
3.90*
99.20±
11.10*
低心排血量组
6
53.80±8.40
0.10±0.03*△
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24.70±
2.90*△
130.20±
16.90*△
正常对照组
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49.50±1.80
0.38±0.06
4.02±
1.24
29.90±
3.60
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注：与正常对照组比*P<0.05；与正常心排血量组比△P<0.05
结果表明，风湿性心脏病心肌内小动脉壁增厚管腔狭窄，血管内、外径平均比值(0.14±0.03)约为正常对照组平均比值(0.38±0.06)的38%，肌间及血管周围纤维化面积明显增多，约为正常对照组的6倍，心内膜纤维组织增生变厚，内膜厚度约为正常对照组的4倍，且术前上述心肌损害越严重，术后越易发生低心排血量。提示左心室心肌病理损害程度与术后低心排血量的发生呈一致关系。
3 讨论
关于风湿性心肌病理改变已进行了广泛的研究，并证明其是影响手术前、后心功能的主要原因之一[2～5]。本研究发现，这些病理损害亦很可能构成术后低心排血量发生的基础之一。心肌内小动脉对调节动脉阻力起重要作用，对心肌灌注亦有重要意义，这种小动脉内膜下增殖性损害势必引起心肌长期慢性缺血、缺氧，更重要的是在术中可造成心肌麻痹灌注液分布不均，直接削弱心肌保护效果，并可使再灌注早期心肌血流恢复不均衡,引起收缩、舒张功能恢复不协调，从而构成全心肌缺血后功能障碍的基础。此外，心肌间质纤维化和心内膜纤维组织增生，改变了心肌正常结构，破坏细胞的营养及微环境，使心肌细胞变性、萎缩、溶解消失甚至修复性纤维化，造成心肌收缩成分减少和左心室顺应性降低等[3～5]，从而严重影响术后左心室功能恢复。
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另外，笔者也观察到心肌病理改变与术前门控心血池显像所测定的心功能状态呈平行关系。术前左心室峰值射血率、峰值充盈率降低及心室壁运动障碍程度对术后心功能转归有一定预见性价值。当然，本组病例和指标检测量有限，故结论仍有待进一步证明。
第一作者：隋东虎，男，33岁，主治医师，博士
参考文献
1 Tanaka J,Tominaga R,Yoshitoshi M,et al.Coenzyme Q10:the prohylactic effect on low cardiac output following cardiac valve replacement.Ann Thorac Surg,1982,33:145—151.
2 Subramanyan R,Kartha CC,Balakrishnan KG.Intramyocardial coronary arterial changes in rheumatic mitral valve disease:relation to left ventricular function.Cardiol,1984,71:233—238.
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4 Brustaerl DL.Role of endocardium in cardiac overloading and failure.Eur Heart J,1991,11(Suppl G):8—16.
5 姜腾勇，张维君，陈英淳，等.风心病心肌结构与预后.中华胸心血管外科杂志，1995，11：271—272.
收稿：1999-01-23
修回：1999-05-19, 百拇医药