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编号:10287141
超声评价冬眠心肌再灌注前后心功能变化的实验研究
http://www.100md.com 《中华超声影像学杂志》 1998年第3期
     作者:梁沅 钱蕴秋 张俊 张华 张兴凯

    单位:710032 第四军医大学西京医院超声科

    关键词:两维超声心动图;冬眠心肌;左心功能;心肌缺血

    中华超声影像学杂志/980314

    摘 要 本实验成功地建立犬短期冬眠心肌模型。 超声评价左室收缩功能。结果显示, 在冠脉狭窄后局部心功能明显降低(P值<0.001), 狭窄期间相对稳定在低水平范围, 再灌注后心功能出现改善, 以ΔT%为例, 再灌注后120 min时, 恢复到狭窄前的71%。 动态心功能曲线呈降低-平台-回升的规律。 这一事实说明, 冬眠心肌收缩功能变化与冠脉血流量直接相关, 并在血流恢复后早期恢复。

    Evaluation of Ultrasonography on pre-and-post Reperfusion Left Ventricular Function in Dogs with Myocardium Hibernating Liang Yuan, Qian Yunqiu, Zhang Jun, et al. Department of Ultrasonography, Xijing Hospital, Fourth Military Medical University, 710032
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    Abstract A model of dogs with short-term myocardium hibernating was successfully established in this study. The result of left ventricular function being evaluated with echocardiography showed that left pre-ischemia (P<0.001) after five minutes of coronary stenosis, but it remained at a low level during ischemia. With the return of coronary flow, ventricular constrictive function improved. The ΔT% increased to 71% of basic wall thickness in comparison with pre-stenosis after two hours of reperfusion. A curve of decline-stabilization-recovery was shown through the dynamic observation of regional left ventricular constrictive function, which would suggest that the change of constrictive function had close connection with CBF and it would recover soon after the early recovery of CBF, a good inverse correlation is noted between CBF and constrictive function and recovery appeared at early.
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    Key words two-dimensional echocardiography myocardium hibernating left ventricular function myocardium ischemia

    冬眠心肌是慢性低灌注心肌伴随代谢改变、 作功降低并在足够的血流恢复之后心功能出现恢复的可逆性改变。 临床研究注意到, 缺血性心脏病发病过程中广泛存在冬眠心肌的现象。 本文成功地建立了犬短期冬眠心肌模型, 用超声评价左室收缩功能变化, 目的在于进一步了解冬眠心肌再灌注前后心功能改变特征, 阐明缺血和心功能障碍的关系, 为缺血性心脏病的诊断与治疗提供实验依据。

    资 料 与 方 法

    一、 动物模型

    14只成年健康杂种犬, 雌雄不拘, 体重14~23kg, 巴比妥钠(30 mg/kg)静脉麻醉后开胸, 悬吊心包床, 分离冠状动脉左前降支(LAD)第一分支下血管, 放置电磁流量计(日本MF-27), 其后放置微米缩窄器(自制)。 实验中调节微米缩窄器模拟冠状动脉重度狭窄(CBF减少70±1%)。 经冠脉狭窄远端小动脉插管, 测小动脉压(DCP), 经右侧颈动脉插管至左室测左室压(LVP)、 左室压力最大上升/下降速度(±dp/dtmax)等, 经右侧股动脉插管至主动脉测平均动脉压(MAP), 同侧股静脉建立输液通道, 以上压力、 流量和心电信号均由多导生理记录仪同步记录。
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    二、 冠状静脉取血

    在LAD第一分支处分离伴行冠状静脉, 行冠状静脉-右心房回流术, 连接三通器控制采集静脉血样。 不采血样时, 冠状静脉血可以保持正常回流入右心房。

    三、 超声心动图

    使用日本东芝SSA-220型超声诊断仪, 探头频率5.0 MHz, 直接放于犬心脏表面扫查, 录像记录狭窄前、 狭窄后5、15、30、60、120、180 min及再灌注后5、10、15、30、60、120 min左心室二尖瓣口水平、 高位乳头肌水平、 低位乳头肌水平、 心尖水平各短轴图像, 同时将M型取样线置于室间隔与左室前壁连接处11~1点位置, 观察室壁运动。 随后将探头移至心尖处显示心尖二腔或四腔切面。 左室局部收缩功能测定使用SQ-9300(西安深秦电子公司)超声心动图计算机图像分析仪, 以室间隔与左室游离壁后联合为起点(该点定义为0),计算机根据内设固定轴法, 自动沿顺时针方向以每15°为一节段, 将左室短轴划分为24个节段。 分别测定局部面积变化率(ΔA%)、 局部轴长变化率(ΔH%)、 局部室壁增厚率(ΔT%)。 整体收缩功能采用改良Simpsons法观察每分搏出量(CO)、 每搏搏出量(SV)、 射血分数(EF)等。
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    四、 电镜观察心肌超微结构

    分别取不同时间点左心室缺血区和非缺血区心肌, 固定、 脱水、 包埋、 切片、 染色, 在JEM-2000型电子显微镜下观察并拍照。

    五、 统计方法

    实验结果以均数±标准差(x±s)表示。 以狭窄前测值为基础对照值, 将缺血区与非缺血区、 冠脉狭窄前后以及再灌注前后各时间点测值进行配对t检验。

    结 果

    一、 血流动力学指标

    反映左室收缩性能的指标+dp/dtmax、 LVSP分别在冠脉狭窄后30 min和60 min时明显降低(P值<0.05)。 反映左室舒张性能的指标-dp/dtmax、 LVDP在冠脉狭窄后15 min明显降低(P值<0.05), 说明冬眠心肌形成过程中, 舒张性能改变较收缩性能改变出现为早。 实验期间心率、 血压无明显变化。
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    二、 心肌氧耗等指标

    冠脉狭窄后5 min观察, 心肌氧耗量等代谢指标明显异常。 冠脉狭窄期间氧耗量减少呈持续, 乳酸含量在30 min内急剧增高, 而后逐渐下降, pH值降低、 PCO2增高, 均于1小时内恢复到狭窄前水平。

    二、 电镜结果

    无心肌坏死。 狭窄后180 min观察, 缺血区心肌线粒体肿胀, 有空泡形成, 糖元颗粒减少, 再灌注后120 min基本恢复。

    四、 左室收缩功能

    冠脉狭窄后5 min观察, 局部心功能明显降低(P值<0.001), 在狭窄期间相对稳定在低水平范围(P值>0.05), 再灌注后出现恢复。 再灌注后120 min时ΔA%恢复到窄前的89%、 ΔH%恢复到窄前的91%、 ΔT%恢复到窄前的71%(表1)。 缺血区动态心功能变化曲线呈降低-平台-回升的规律, 而非缺血区在冠脉狭窄前后无明显变化(图1)。 整体心功能改变显示了同样的规律(表2)。
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    表1 冬眠局部心肌心功能指标的变化 (±S)

    ΔA%

    ΔH%

    ΔT%

    狭窄前

    56.8±4.5

    34.2±3.4

    41.6±4.7

    狭窄后5min

    26.3±6.5*

    14.5±3.6*
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    17.1±3.5*

    30min

    27.0±6.9#

    14.6±3.4#

    18.4±3.5#

    60min

    28.4±6.3#

    14.0±4.1#

    19.0±4.0#

    120min
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    26.5±7.1#

    12.4±3.5#

    19.3±4.0#

    180min

    27.0±7.4#

    14.5±3.8#

    18.2±4.0#

    再灌注5min

    37.8±6.7

    25.7±3.9
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    23.5±4.2

    60min

    40.1±5.7

    26.4±3.6

    26.0±3.3

    120min

    49.8±6.1△△

    30.6±4.0△△

    30.3±5.0

    注 与狭窄前比较 *P值<0.001, 狭窄期间与前一时间点比较# P值>0.05, 与狭窄期间比较Δ P值<0.05, ΔΔ P值<0.01;狭窄后15 min、再灌注后10、15、30 min,测量结果与前后时间点比较变化甚微, 故省略, 以下类同表2 狭窄-再灌注期间整体心功能的变化 (±s)
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    再灌注

    狭窄前

    狭窄后180 min

    60 min

    120 min

    SV(ml)

    13.8±3.3

    11.2±4.8*

    12.1±3.8*

    12.9±3.0*

    CO(L)

, 百拇医药     2.7±0.2

    2.1±0.3*

    2.4±0.2*

    2.5±0.2#

    EF(%)

    56.8±4.5

    43.6±3.9**

    49.3±2.9*

    50.9±3.6*

    FS(%)

    30.7±3.8
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    27.6±4.3*

    28.8±3.1*

    29.4±3.7#

    EDV(ml)

    24.6±1.5

    25.8±1.9*

    25.5±1.6#

    24.9±1.5#

    ESV(ml)

    10.8±1.3
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    14.3±1.1***

    13.1±1.5***

    12.2±1.6**

    注 与狭窄前相比,*P值<0.05,**P值<0.01,***P值<0.001,#P值>0.05;再灌注后5、10、15、30 min测量结果与狭窄后180 min比较,变化不明显

    图1 缺血区与非缺血区冠脉狭窄前后及再灌注前后ΔT%比率的变化

    对冠脉狭窄后335个室壁运动异常节段的分析结果显示, 运动减低占86%(288/335), 不运动占10%(34/335), 轻度矛盾运动占4%(13/335), 再灌注后完全恢复正常为56%, 部分恢复为44%, 不运动和轻度矛盾运动消失(图2)。
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    图2 冠脉狭窄期间及冠脉狭窄解除后室壁运动异常的分析运动减低(搏幅<3 mm), 不运动(搏幅0~1 mm), 轻度矛盾运动(搏幅-1~-2 mm)

    讨 论

    一、 低灌注心肌的心功能改变

    有实验证明, 冠脉血流量减少>40%情况下, 几乎在心肌缺血的同时,超声即可检出室壁运动异常[1,2]。 本文未进行关于重度冠脉狭窄与局部心功能异常出现时间的观察, 冠脉狭窄后的动态心功能变化结果显示, 在狭窄后5min心功能已有明显降低(P值<0.001), 在狭窄期间整体和局部收缩功能相对稳定在低水平范围(P值>0.05), 再灌注后出现恢复。 虽然再灌注后心功能指标仍较狭窄前为低,但与冠脉狭窄期间比较, 有明显改善(P值<0.01)。 动态心功能变化曲线呈降低-平台-回升的规律。 伴随冠脉流量的减少, 心肌氧耗量减少并呈持续, 乳酸含量急剧增高, pH降低, PCO2增高, 而后随心肌对低血流适应的调节逐渐恢复。 说明了心肌在低灌注时, 降低做功, 减少氧耗, 在低水平维持心肌代谢、 保持结构完整的调整机制[3]。 从某种意义上说, 为解释缺血性心脏病伴有长时间室壁运动异常在血管重建术后病情得以好转的原因提供了实验依据。
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    二、 可逆性心功能障碍

    在本实验中, 对335个室壁运动异常节段的异常程度进行了分析。 室壁运动异常的形式有运动减低、 不运动和轻度矛盾运动。 出现矛盾运动可能与局部心肌失去收缩力而被动性伸展有关[4]。 再灌注后56%(187/335)完全恢复正常, 44%(149/335)部分恢复, 不运动和矛盾运动消失。 室壁运动完全恢复正常的比率在运动减低的节段中为60%(174/288), 在不运动和矛盾运动的节段中为28%(13/47), 说明心肌收缩力恢复的程度与缺血的严重程度有关。 以ΔT%的观察结果为例, 当冠脉血流恢复5 min时, ΔT%恢复到窄前的57%, 当血流恢复120 min时, 恢复达71%。 这一事实说明, 冬眠心肌具有收缩功能的贮备, 它的功能低下与冠脉血流直接相关, 并在血流恢复后早期出现恢复。 本实验结果进一步证实了可逆性收缩功能障碍是冬眠心肌的特征。 根据这一特征, 通过给予正性肌力药物多巴酚丁胺或调节血流再分布的药物潘生丁时, 可激发收缩功能储备, 使收缩功能障碍但具有存活性的心肌运动增强, 室壁增厚, 而坏死心肌则无此反应, 借此可以对冬眠心肌与坏死心肌进行鉴别[5]。 同时, 认识冬眠心肌心功能异常的可逆性, 对缺血性心脏病治疗方案的选择以及愈后判断有十分重要的指导意义。
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    三、 超声检测方法的临床意义

    比较血流动力学指标和代谢指标以及超声心动图指标可以看出, 超声观察左室收缩功能降低较血流动力学指标出现为早, 在冠脉狭窄期间除心肌氧耗量减少并持续外, 其它所测代谢指标虽较敏感, 但随心肌对低血流适应的调节, 有逐渐恢复的趋势。 超声显示节段性室壁运动异常与冠脉血流直接相关, 与心肌灌注呈平行关系, 在临床应用中方便、 易行、 敏感性高、 短期内易于重复, 因此, 超声评价可逆性收缩功能异常, 是检测冬眠心肌重要的观察指标。 有研究表明, 对于存活性心肌的判断, 两维超声心动图与SPECT诊断价值相当[6]。超声检测技术适合我国现状, 安全、 简便、 易于推广, 随着超声技术的发展,在冠心病的诊断方面, 将提供更深入可靠的诊断性信息。

    尽管本研究关于冬眠心肌的心功能变化资料限制于短期实验研究, 但了解冬眠心肌的心功能变化规律, 对于临床识别可能通过血管重建术受益的病人, 提高冠心病患者的生存率有十分重要的意义。
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    参 考 文 献

    1Afridi I, Kleiman NS, Raizner AE, et al. Dobutamine echocardiography in myocardial hibernation. Circulation, 1995,91(3)∶663.

    2Heusch G. The relationship between regional blood flow and contractile function in normal, ischemic, and reperfused myocardium. Basic Res Cardiol, 1991,86(3)∶192.

    3Fedel FA, Gnwirt Z, Capone RJ, et al. Metabolic response to prolonged reduction of myocardial blood flow distal to a severe coronary artery stenosis. Circulation, 1988,78∶729.
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    4Iwasaki K, Ktai T, Tanignchi G, et al. Improvement of left ventricular aneurysm after myocardial infarction: report of three cases. Clin Cardiol, 1991,14(4)∶335.

    5Marwich TH, Nemec JJ, Lafont A, et al. Prodiction of postexercise fluorine-18 deoxyglucose positron emission tomography of improvement in exercise capacity after revascularization. Am J Cordiol, 1992,69∶854.

    6Marzull P. Value of feat thallium-201/technetium-99m-sestamib scans and dobutamine echocardiography for detecting myocardial viability. Am J Cardiol, 1993,71∶166.

    (收稿 1996-08-12 修回 1997-10-28), http://www.100md.com