急性心肌缺血左心室局部收縮功能的研究

劉會若 張瑞芳 滑少華 董 剛 高 珂 候蘇蕓 許建威 孫夢嬌

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急性心肌缺血左心室局部收縮功能的研究

劉會若 張瑞芳 滑少華 董 剛 高 珂 候蘇蕓 許建威 孫夢嬌

【摘要】目的 運用速度向量成像技術觀察健康雜種犬急性心肌缺血前、后左心室心內膜下肌的旋轉角度和徑向位移的變化，探討左心室心內膜下心肌局部收縮功能的變化。方法 9只雜種犬經開胸暴露心臟后，采集左心室不同的短軸二維動態灰階切面圖像，通過離線速度向量成像技術，觀察左心室心內膜下心肌16節段的旋轉角度及徑向位移的變化規律。結果 缺血前左心室同一室壁心內膜下心肌旋轉角度從基底水平節段至心尖水平節段依次增大，差異有統計學意義，缺血后，所有節段的旋轉角度均減低，原依次增大的規律性消失。同一室壁徑向位移，其乳頭肌水平節段、基底節段、心尖節段的兩兩之間相比，差異無統計學意義，缺血后，所有節段的徑向位移均較缺血前減低，曲線顯示向心性收縮未發生改變，達峰時間延遲。結論 速度向量成像是一種方便、無創地評價心臟的運動功能的技術，為急性心肌缺血早期治療提供可靠的定量測定工具。

【關鍵詞】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

心肌缺血在我國的患病率呈逐年上升的趨勢，已成為中老年人的常見病及多發病，在20～30歲的年輕人群中也出現心肌缺血的現象。如何快速、準確地評價左心室心肌局部功能是臨床有效治療的關鍵。

本研究運用速度向量成像技術定量測定急性心肌缺血左心室心肌局部收縮功能參數，初步探索急性心肌缺血狀態下心肌收縮功能的變化和規律。

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Siemens公司）；4V1c探頭，頻率2.5～4.0 MHz；二維動態灰階圖像幀頻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；分離冠狀動脈左前降支（LAD），在第一對角支以下分離出左前降支主干，為了防止室顫的發生，冠脈結扎分兩次完成，第一次用一硬質塑料管（較冠脈直徑稍粗）和LAD一起結扎；15 min后，用絲線直接結扎LAD，制成動物急性心肌缺血模型。

采集并儲存缺血前、后狀態下連續3個心動周期的左心室三個標準短軸切面（二尖瓣口水平切面、乳頭肌水平切面、心尖水平切面）的二維灰階動態圖像，在Research-Arena 2.0工作站分析。獲取左心室節段心內膜下心肌旋轉角度（RO）、徑向位移（RD）收縮期最大值，計算連續三個心動周期的平均值。

2　結果

所有犬缺血模型建立均成功。缺血前左心室心內膜下心肌共計144個節段，缺血后共計144個節段，所有節段均跟蹤滿意。

2.1左心室各室壁旋轉角度缺血前、后曲線

缺血前左心室在等容收縮期內，各室壁心尖段旋轉角度曲線顯示為正向曲線，呈逆時針旋轉運動，進入快速射血期后，曲線下降，旋轉角度負向值增加。在舒張期內，曲線下降至基線水平。各室壁基低段在等容收縮期內旋轉角度曲線呈小幅下降，進入快速射血期時相，曲線逐漸上升，在T波結束達最大值。在舒張期內，曲線逐漸下降。

缺血后左心室在收縮期內，其心內膜下心肌基底段、心尖段旋轉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，徑向位移的正向曲線反映室壁的向心收縮運動。負向曲線表示室壁變薄及向外伸展運動。缺血前左心室心內膜下心肌徑向位移在一個心動周期內呈單一的正向曲線，于收縮期末達最大值，在舒張期末恢復至基線水平。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峰時間延遲（圖2所示）。

3　討論

國外學者［1］首次描述左心室扭轉運動。目前共識：左心室扭轉運動與心動周期各時相不同節段以及節段內不同層次心肌構造和電生理功能及其力學機制密切相關。收縮期和舒張期左心室不同部位和不同跨壁層次旋轉的速度、方向各異，其解剖結構和旋轉運動的有序差異是左心室實現其力學功能的結構基礎。

Skulstad等［2］研究表明多普勒應變參數能客觀反映心肌本身的生物力學特性。與其它檢查手段（如：CT、PET等）相比，該技術可無創、快速、直觀地對局部心肌功能進行定量評估等優點。但是，多普勒技術固有的角度依賴性不能夠全面地評價心肌功能。近年來發展起來的超聲速度向量成像（velocity vector imaging，VVI）技術利用像素的空間相干技術、特殊參照技術及專門的運算軟件可以精確跟蹤斑點位置，不但可以量化心臟長軸、徑向及圓周方向的運動，還可以測量心臟扭轉的方向和角度。

圖1　左心室各室壁旋轉角度缺血前、后曲線圖

Legrice等［3］提出心肌薄片是心肌進行力學做功的基本單位。心肌薄片的伸長、增厚、長軸徑向剪切力及層間滑動是收縮期室壁增厚的重要力學機制。Dou等［4］研究發現正常人心肌交互纖維薄片所受的切應力、薄片的拉長以及薄片的增厚是室壁增厚的主要原因。而左心室在收縮過程中，乳頭肌段與基底段周向方向上發生的收縮縮短產生剪切力，使乳頭肌段心肌在徑向方向發生收縮，心肌增厚，產生徑向位移。本研究顯示收縮期內，缺血前左心室心內膜下心肌徑向位移在一個心動周期內呈單一的正向曲線，于收縮期末達最大值，在舒張期末恢復至基線水平。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，達峰時間延遲，說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動不一致。原因為室壁瘤多數發生在心尖部，在左心室長軸切面方能顯示，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段。

圖2:左心室乳頭肌中段徑向位移曲線缺血前、后對比圖

心肌收縮時，兩個相鄰心肌薄片［5］間進行多方位的滑動，薄片本身沒有發生縮短與增厚，而心肌薄片排列具有各向異性，因而心肌收縮運動是復雜的、多方位的。本研究顯示缺血前左心室各室壁基底段呈順時針旋轉運動，進入快速射血期后，曲線下降，旋轉角度負向值增加，于舒張期末，曲線下降至基線水平。心尖段在等容收縮期內旋轉角度曲線呈小幅下降，進入快速射血期時相，曲線迅速上升，T波結束達最大值。在舒張期內，曲線逐漸下降，說明該心肌進入解旋狀態。因此，在等容收縮期內，左心室整體表現為基底段順時針旋轉、心尖段逆時針旋轉，在快速射血時相和減慢射血時相則表現為基底段逆時針旋轉、心尖段順時針旋轉的扭轉運動，這與國內外學者［6］研究結果一致。收縮過程節段心肌纖維薄片重排可使其旋轉角度增加，結果使舒張期從左心室流入道流入的血流方向發生逆轉流向左心室流出道，導致左心室腔幾何形狀與內徑的變化，維持心臟有效泵血與做功。

本研究的多重比較結果也顯示左心室心內膜下心肌心尖水平室間隔的旋轉角度大于側壁旋轉角度（P ＜0.05）、前壁的旋轉角度也大于側壁、后壁及下壁的旋轉角度。心室肌帶理論［6］及心肌纖維排列理論［7］認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，是心室心肌推動血液在循環系統中運行的重要力學解剖構造基礎。收縮期內左心室前壁及室間隔心尖段旋轉角度的增加有助于推動左心室流出道內血液向前流動，射入主動脈，完成心臟射血做功。冠狀動脈左前降支結扎后，左心室在收縮期內，各室壁基底段、心尖段旋轉角度均較缺血前下降。個別節段旋轉角度曲線呈正向曲線，說明該節段心肌呈反常運動，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的心肌纖維方向與有活力的心肌區的纖維方向有較大的角度偏差［8］。

綜上所述，速度向量成像技術是能夠無創地評價心臟的運動功能，為急性心肌缺血早期治療提供可靠的定量工具，具有簡便、費用低等優點。本研究的局限性在于樣本量較小及未同時與其它可視化技術進行對照分析。

參考文獻

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【中圖分類號】R363

【文獻標識碼】A

【文章編號】1674-9316（2016）08-0166-03

doi:10.3969/j.issn.1674-9316.2016.08.114

作者單位:鄭州大學第一附屬醫院超聲科，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】