室间隔缺损合并肺动脉高压的肺血管结构重建特点
作者：李新民 张仁福 汪曾炜 朱洪玉 宋恒昌
单位：(中国人民解放军沈阳军区总医院心血管外科110015)
关键词：室间隔缺损；肺动脉高压；肺血管改变；结构重
广东医学000213 【摘要】 目的 探讨室间隔缺损合并肺动脉高压的肺血管结构重建，分析肺血管结构重建与血流动力学指标之间的关系。方法 电镜观察肺血管超微结构变化，测定肺小动脉中层厚度百分比(PMT)。结果 肺血管改变为Heath & Edwards Ⅲ级组与Ⅰ级组之间PMT差异有非常显著意义(P<0.01)，>Ⅲ级组与Ⅰ级组之间PMT差异有显著意义(P<0.05)，而在其他组别之间，差异无显著意义(P>0.05)。结论 室间隔缺损合并肺动脉高压肺血管结构重建过程中，肺血管的改变以肺小动脉的中层变化为主，肺血管内皮细胞在促进和抑制平滑肌细胞生长中，具有调控其平衡生长的作用。
, 百拇医药
Characterization of pulmonary vascular structural remodelling of ventricular septal defect with pulmonary hypertension
Li Xinmin, Zhang Renfu, Wang Zengwei
(Department of Cardiovascular Surgery, General Hospital of Shenyang Military Area, Shenyang 110015)
【Abstract】 Objective To study the remodelling significance of pulmonary vascular structure in ventricular septal defect with pulmonary hypertension and to analyse the correlation between pulmonary vascular change and hemodynamic indices. Methods Ultrastructural change of pulmonary vessels was observed under electronic microscope. Medial thickness of small pulmonry vessels were measured and the percentage medial thickness (PMT) calculated. Results There were significant diference in PMT between grade Ⅰ and grade Ⅲ groups (P<0.01), or groups above grade Ⅲ (P<0.05), but no significant diference between other groups (P>0.05) was found. Conclusion Pulmonary vascular structural remodelling mainly occurs in the medium of small pulmonary vessels in patients with pulmonary hypertension. Vascular endothelial cells in those vessels may play an important role in regulating the balance between promoting and inhibiting the growth of medial smooth muscle cells.
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【Key words】 Ventricular septal defect Pulmonary hypertension Pulmonary vascular change Structural remodelling
室间隔缺损合并肺动脉高压的肺血管结构重建在决定手术选择和术后病情演变上具有重要意义。本文采用定量方法对51例肺血管中层厚度进行了测定，并对其中45例肺血管结构重建与血流动力学指标之间的关系进行了分析，结果反映出肺血管改变与肺血流动力学之间关系变化规律。现报道如下。
1 资料与方法
1.1 一般资料 本组51例中男28例，女23例；年龄1.5～21岁，平均(6.59±4.69)岁；均经心导管检查证实为室间隔缺损合并肺动脉高压。肺动脉压力为5.3～18/1.3～9.9 kPa。于体外循环转流下心内直视手术时切取右肺上叶标本，经10%福尔马林固定，石蜡切片，HE染色。
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1.2 实验方法 所有标本均用显微镜测微尺测定肺小动脉中层厚度，并按下列公式计算中层厚度百分比(percentage medial thickness,PMT):PMT=[(AB+CD)/AD]×100%，AD为经管腔横切面的中层外径，AB为经管腔横切面一侧中层厚度，CD为另一侧中层厚度[1]。
根据Heath & Edwards的肺血管分级标准，对其中45例结合手术前心导管测定的血流动力学指标，与PMT的关系进行了比较，确定每个病例肺血管结构重建程度。对8例标本进行透射电镜观察。
2 结果
2.1 PMT测定结果及与血流动力学关系 51例的PMT为10%～39%。其中，≤20% 21例，占41.2%；21%～30% 22例，占43.1%；>30% 8例，占15.7%。肺血管属于Heath & Edwards Ⅰ级改变18例，Ⅱ级改变18例，Ⅲ级改变22例，Ⅲ级以上改变7例。PMT与资料完整的45例肺血管阻力、肺血流量和心内分流量均无相关关系(P>0.05)，见表1。
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表1 PMT与肺血流动力学关系 PMT
(%)
例数
肺血管阻力
[kPa/(s*L)]
肺血流量
(L/min)
分流量
(%)
≤20
18
71.24±49.71
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8.70±4.74
65.78±20.27
21～30
19
60.91±15.23
8.94±3.64
60.91±15.22
>30
8
100.53±59.07
6.58±2.58
58.89±10.49
, 百拇医药
P值
>0.05
>0.05
>0.05
2.2 Heath & Edwards分级与PMT关系 Ⅰ级改变的18例中，PMT为10%～29%，平均(17.50±6.39)%;Ⅱ级18例中PMT为10%～34%，平均(21.33±6.28)%；Ⅲ级8例中PMT为21%～33%，平均(27.00±4.50)%；而>Ⅲ级7例中PMT为14%～36%，平均(25.42±8.28)%。统计学处理，Ⅲ级组与Ⅰ级组之间PMT差异有非常显著意义(P<0.01)；>Ⅲ级组与Ⅰ级组之间PMT有显著意义(P<0.05)；而在其他组别之间，差异无显著意义(P>0.05)。PMT与分级的关系见表2。 表2 PMT与肺血管病理改变分级关系例 PMT
(%)
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Heath & Edwards分级
Ⅰ级
Ⅱ级
Ⅲ级
>Ⅲ级
≤20
12
7
0
2
21～30
6
8
, 百拇医药
6
2
>30
0
3
2
3
2.3 肺血管结构重建特点 肺血管的改变以肺小动脉的中层变化为主，表现为中层增生肥厚。大部分为增生的平滑肌细胞，数量较多，形态较大，呈多层次环绕于管壁。内外弹力板较明显和完整。改变较重的病例，在中层厚度的基础上，内皮细胞大量增生，中层和内膜可见纤维化，并共同构成同心圆形态，呈现所谓的“元葱皮样改变”，甚至增生的中层和内膜突出伸向管腔，造成血管向心性狭窄。电镜下见内皮细胞的游离面参差不齐，似假复层样变化。增大的内皮细胞多变为长柱型，突向管腔。个别发生空泡样变性。内弹力板完整，但增厚，增厚的内弹力板与分化为中层纤维化组织相互交识。
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3 讨论
室间隔缺损合并肺动脉高压时，肺血管结构重建特点主要表现在肺小动脉上[2]。正常的肺小动脉仅有微波的一层中层，由2～3层平滑肌细胞及少许结缔组织规则排列构成。Heath & Best曾报道正常PMT为2.8%～6.8%或2.9%～4.8%，在管径<300 μm的肺小动脉应<7%。
本组51例中，PMT不仅超过正常，还有8例超过30%，占15.16%。形态学观察提示，PMT超过正常的主要原因为中层平滑肌细胞的增生肥大，而且随着肺血管的改变加重，PMT也明显增大，尤其Ⅲ级和>Ⅲ级改变的病例，PMT明显大于Ⅰ级改变者。通过对肺血流动力学指标与肺血管结构重建特点对比，发现PMT与肺血管阻力、肺血流量和心内分流量之间均无相关。但肺血管Heath & Edwards分级与肺血流动力学之间却有相关。有学者对14例先天性心脏病儿童的血流动力学和肺血管形态学观察比较后，也曾报道它们之间存在某些相关关系。这些资料充分提示室间隔缺损合并肺动脉高压肺血管结构重建过程中，PMT变化可能并非特异性改变，可能是由于血管壁平滑肌细胞负荷增加所致[3]。
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正常成人肺循环最大特点为压力低、阻力小和顺应性大，因此具有很大的储备力。当肺血流量在生理限度内增加时，很少会引起肺动脉高压。只有当肺血流量增加，合并有肺血管横切面积减少时，才会表现肺血管阻力增加，产生肺动脉高压。因此，我们认为，先天性心脏病有心内水平的左向右分流，肺血管管腔狭小，才是造成肺动脉高压的主要原因，本文结果表明，造成这种改变的本质为血管中层增厚和内皮发生变化。本组51例的PMT都超过10%，尤其Ⅲ级和>Ⅲ级的15例改变更加明显。同时还发现一种倾向，血流动力学改变轻的病例，内皮细胞改为不明显；随着血流动力学改变的加重，内皮细胞不仅增生肥大，还有纤维化改变。因此可以确定，肺血管内皮细胞在促进和抑制平滑肌细胞生长中，具有调控其平衡生长的作用。一旦血流动力学改变严重，破坏了内皮细胞这种机制，必然使血管平滑肌失去控制，导致平滑肌细胞增殖，引起肺血管结构重建[4]。
我们对8例作了电镜观察，发现中层平滑肌细胞增生肥大很明显；内皮细胞改变也很明显，甚至发生变性，并向管腔内突出；内膜和中层细胞增生、纤维化后环绕管壁呈同心圆形式，表现“元葱皮样改变”外观，从而导致管腔有效面积减少，使血流动力学产生一系列改变[5]。久之，内皮细胞的变性等易使管壁发生创伤，形成广泛性血栓栓塞，变成持久不可逆性肺动脉高压。
, 百拇医药
Wagenvoort[6]曾对160例次肺活检进行了观察总结，提出单纯由于平滑肌细胞增生或轻度元葱皮样改变，如无严重的肺血管改变，均可进行心脏手术。参照这一标准和Heath & Edwards分级，本文51例均属可手术范围。术后近期随访也证实效果良好。
本课题受辽宁省自然科学基金资助(编号9810500403)
参考文献
1，Backer AE, Anderson RH. Pathology of congenital heart disease. London: Butterworths, 1981. 473～480
2，席思川，车东缓，张婉蓉.缺氧性肺动脉高压与肺泡内动脉构型重组.中国循环杂志，1995，10(5)：287
, 百拇医药
3，Rubin LJ. Primary pulmonary hypertension. N Engl J Med,1997,336:111
4，韩启德，文允镒，主编.血管生物学.北京：北京医科大学、中国协和医科大学联合出版社，1997.260
5，Fullerton DA, Michell MB, Jones DN, et al. Pulmonary vasomotor dysfunction is produced with chronically high pulmonary blood flow. J Thorac Cardiovasc Surg,1996,111:190
6，Wagenvoort CA. Symposium of world conference of open heart surgery. India: Bombay,1985. 53～54
(收稿日期：1999-09-10), 百拇医药
单位：(中国人民解放军沈阳军区总医院心血管外科110015)
关键词：室间隔缺损；肺动脉高压；肺血管改变；结构重
广东医学000213 【摘要】 目的 探讨室间隔缺损合并肺动脉高压的肺血管结构重建，分析肺血管结构重建与血流动力学指标之间的关系。方法 电镜观察肺血管超微结构变化，测定肺小动脉中层厚度百分比(PMT)。结果 肺血管改变为Heath & Edwards Ⅲ级组与Ⅰ级组之间PMT差异有非常显著意义(P<0.01)，>Ⅲ级组与Ⅰ级组之间PMT差异有显著意义(P<0.05)，而在其他组别之间，差异无显著意义(P>0.05)。结论 室间隔缺损合并肺动脉高压肺血管结构重建过程中，肺血管的改变以肺小动脉的中层变化为主，肺血管内皮细胞在促进和抑制平滑肌细胞生长中，具有调控其平衡生长的作用。
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Characterization of pulmonary vascular structural remodelling of ventricular septal defect with pulmonary hypertension
Li Xinmin, Zhang Renfu, Wang Zengwei
(Department of Cardiovascular Surgery, General Hospital of Shenyang Military Area, Shenyang 110015)
【Abstract】 Objective To study the remodelling significance of pulmonary vascular structure in ventricular septal defect with pulmonary hypertension and to analyse the correlation between pulmonary vascular change and hemodynamic indices. Methods Ultrastructural change of pulmonary vessels was observed under electronic microscope. Medial thickness of small pulmonry vessels were measured and the percentage medial thickness (PMT) calculated. Results There were significant diference in PMT between grade Ⅰ and grade Ⅲ groups (P<0.01), or groups above grade Ⅲ (P<0.05), but no significant diference between other groups (P>0.05) was found. Conclusion Pulmonary vascular structural remodelling mainly occurs in the medium of small pulmonary vessels in patients with pulmonary hypertension. Vascular endothelial cells in those vessels may play an important role in regulating the balance between promoting and inhibiting the growth of medial smooth muscle cells.
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【Key words】 Ventricular septal defect Pulmonary hypertension Pulmonary vascular change Structural remodelling
室间隔缺损合并肺动脉高压的肺血管结构重建在决定手术选择和术后病情演变上具有重要意义。本文采用定量方法对51例肺血管中层厚度进行了测定，并对其中45例肺血管结构重建与血流动力学指标之间的关系进行了分析，结果反映出肺血管改变与肺血流动力学之间关系变化规律。现报道如下。
1 资料与方法
1.1 一般资料 本组51例中男28例，女23例；年龄1.5～21岁，平均(6.59±4.69)岁；均经心导管检查证实为室间隔缺损合并肺动脉高压。肺动脉压力为5.3～18/1.3～9.9 kPa。于体外循环转流下心内直视手术时切取右肺上叶标本，经10%福尔马林固定，石蜡切片，HE染色。
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1.2 实验方法 所有标本均用显微镜测微尺测定肺小动脉中层厚度，并按下列公式计算中层厚度百分比(percentage medial thickness,PMT):PMT=[(AB+CD)/AD]×100%，AD为经管腔横切面的中层外径，AB为经管腔横切面一侧中层厚度，CD为另一侧中层厚度[1]。
根据Heath & Edwards的肺血管分级标准，对其中45例结合手术前心导管测定的血流动力学指标，与PMT的关系进行了比较，确定每个病例肺血管结构重建程度。对8例标本进行透射电镜观察。
2 结果
2.1 PMT测定结果及与血流动力学关系 51例的PMT为10%～39%。其中，≤20% 21例，占41.2%；21%～30% 22例，占43.1%；>30% 8例，占15.7%。肺血管属于Heath & Edwards Ⅰ级改变18例，Ⅱ级改变18例，Ⅲ级改变22例，Ⅲ级以上改变7例。PMT与资料完整的45例肺血管阻力、肺血流量和心内分流量均无相关关系(P>0.05)，见表1。
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表1 PMT与肺血流动力学关系 PMT
(%)
例数
肺血管阻力
[kPa/(s*L)]
肺血流量
(L/min)
分流量
(%)
≤20
18
71.24±49.71
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8.70±4.74
65.78±20.27
21～30
19
60.91±15.23
8.94±3.64
60.91±15.22
>30
8
100.53±59.07
6.58±2.58
58.89±10.49
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P值
>0.05
>0.05
>0.05
2.2 Heath & Edwards分级与PMT关系 Ⅰ级改变的18例中，PMT为10%～29%，平均(17.50±6.39)%;Ⅱ级18例中PMT为10%～34%，平均(21.33±6.28)%；Ⅲ级8例中PMT为21%～33%，平均(27.00±4.50)%；而>Ⅲ级7例中PMT为14%～36%，平均(25.42±8.28)%。统计学处理，Ⅲ级组与Ⅰ级组之间PMT差异有非常显著意义(P<0.01)；>Ⅲ级组与Ⅰ级组之间PMT有显著意义(P<0.05)；而在其他组别之间，差异无显著意义(P>0.05)。PMT与分级的关系见表2。 表2 PMT与肺血管病理改变分级关系例 PMT
(%)
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Heath & Edwards分级
Ⅰ级
Ⅱ级
Ⅲ级
>Ⅲ级
≤20
12
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0
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21～30
6
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6
2
>30
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2.3 肺血管结构重建特点 肺血管的改变以肺小动脉的中层变化为主，表现为中层增生肥厚。大部分为增生的平滑肌细胞，数量较多，形态较大，呈多层次环绕于管壁。内外弹力板较明显和完整。改变较重的病例，在中层厚度的基础上，内皮细胞大量增生，中层和内膜可见纤维化，并共同构成同心圆形态，呈现所谓的“元葱皮样改变”，甚至增生的中层和内膜突出伸向管腔，造成血管向心性狭窄。电镜下见内皮细胞的游离面参差不齐，似假复层样变化。增大的内皮细胞多变为长柱型，突向管腔。个别发生空泡样变性。内弹力板完整，但增厚，增厚的内弹力板与分化为中层纤维化组织相互交识。
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3 讨论
室间隔缺损合并肺动脉高压时，肺血管结构重建特点主要表现在肺小动脉上[2]。正常的肺小动脉仅有微波的一层中层，由2～3层平滑肌细胞及少许结缔组织规则排列构成。Heath & Best曾报道正常PMT为2.8%～6.8%或2.9%～4.8%，在管径<300 μm的肺小动脉应<7%。
本组51例中，PMT不仅超过正常，还有8例超过30%，占15.16%。形态学观察提示，PMT超过正常的主要原因为中层平滑肌细胞的增生肥大，而且随着肺血管的改变加重，PMT也明显增大，尤其Ⅲ级和>Ⅲ级改变的病例，PMT明显大于Ⅰ级改变者。通过对肺血流动力学指标与肺血管结构重建特点对比，发现PMT与肺血管阻力、肺血流量和心内分流量之间均无相关。但肺血管Heath & Edwards分级与肺血流动力学之间却有相关。有学者对14例先天性心脏病儿童的血流动力学和肺血管形态学观察比较后，也曾报道它们之间存在某些相关关系。这些资料充分提示室间隔缺损合并肺动脉高压肺血管结构重建过程中，PMT变化可能并非特异性改变，可能是由于血管壁平滑肌细胞负荷增加所致[3]。
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正常成人肺循环最大特点为压力低、阻力小和顺应性大，因此具有很大的储备力。当肺血流量在生理限度内增加时，很少会引起肺动脉高压。只有当肺血流量增加，合并有肺血管横切面积减少时，才会表现肺血管阻力增加，产生肺动脉高压。因此，我们认为，先天性心脏病有心内水平的左向右分流，肺血管管腔狭小，才是造成肺动脉高压的主要原因，本文结果表明，造成这种改变的本质为血管中层增厚和内皮发生变化。本组51例的PMT都超过10%，尤其Ⅲ级和>Ⅲ级的15例改变更加明显。同时还发现一种倾向，血流动力学改变轻的病例，内皮细胞改为不明显；随着血流动力学改变的加重，内皮细胞不仅增生肥大，还有纤维化改变。因此可以确定，肺血管内皮细胞在促进和抑制平滑肌细胞生长中，具有调控其平衡生长的作用。一旦血流动力学改变严重，破坏了内皮细胞这种机制，必然使血管平滑肌失去控制，导致平滑肌细胞增殖，引起肺血管结构重建[4]。
我们对8例作了电镜观察，发现中层平滑肌细胞增生肥大很明显；内皮细胞改变也很明显，甚至发生变性，并向管腔内突出；内膜和中层细胞增生、纤维化后环绕管壁呈同心圆形式，表现“元葱皮样改变”外观，从而导致管腔有效面积减少，使血流动力学产生一系列改变[5]。久之，内皮细胞的变性等易使管壁发生创伤，形成广泛性血栓栓塞，变成持久不可逆性肺动脉高压。
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Wagenvoort[6]曾对160例次肺活检进行了观察总结，提出单纯由于平滑肌细胞增生或轻度元葱皮样改变，如无严重的肺血管改变，均可进行心脏手术。参照这一标准和Heath & Edwards分级，本文51例均属可手术范围。术后近期随访也证实效果良好。
本课题受辽宁省自然科学基金资助(编号9810500403)
参考文献
1，Backer AE, Anderson RH. Pathology of congenital heart disease. London: Butterworths, 1981. 473～480
2，席思川，车东缓，张婉蓉.缺氧性肺动脉高压与肺泡内动脉构型重组.中国循环杂志，1995，10(5)：287
, 百拇医药
3，Rubin LJ. Primary pulmonary hypertension. N Engl J Med,1997,336:111
4，韩启德，文允镒，主编.血管生物学.北京：北京医科大学、中国协和医科大学联合出版社，1997.260
5，Fullerton DA, Michell MB, Jones DN, et al. Pulmonary vasomotor dysfunction is produced with chronically high pulmonary blood flow. J Thorac Cardiovasc Surg,1996,111:190
6，Wagenvoort CA. Symposium of world conference of open heart surgery. India: Bombay,1985. 53～54
(收稿日期：1999-09-10), 百拇医药