超聲斑點追蹤技術評估兔胸部爆震傷后急性期左心功能

曾 欣，鄧 旦*，梁詩敏，劉先梅，李 茜

(1.西南醫科大學附屬醫院超聲科，四川 瀘州 646000; 2.成都軍區總醫院超聲科， 四川 成都 610000)

在恐怖襲擊、意外爆炸等災害事故中，胸部損傷是其中主要外傷和死亡原因，其中46%的胸部損傷繼發于爆震傷，40%繼發于穿透性創傷，胸部損傷的模式已從穿透性創傷轉變為爆炸性損傷[1]。胸部爆震傷傷勢嚴重，病情復雜，傷后并發癥多，是現代戰傷研究的重點。本研究通過建立兔胸部爆震傷模型，通過常規超聲心動圖及超聲斑點追蹤技術分析胸部爆震傷對左心室功能和心肌應變的影響，為胸部爆震傷后早期評估左心室功能及心肌運動障礙提供一種準確、有效且便捷的途徑。

1 材料與方法

1.1 動物分組與模型制備 健康新西蘭兔50只，雌雄不限，體質量2.6～3.2 kg，平均(2.90±0.20)kg，購于成都木森林兔養殖繁育中心。將實驗兔隨機分為致傷組(n=45)和正常組(n=5)，將致傷組按爆震源與實驗兔的不同距離(14 cm、10 cm、6 cm)隨機分為A組(n=15)、B組(n=15)、C組(n=15)。經耳緣靜脈注射氯胺酮(10 mg/kg體質量)麻醉實驗兔，備皮，將其保定于特制致傷架，置于特定的半封閉爆破環境中，用瞬發電雷管按照相應距離爆炸。本研究遵從西南醫科大學實驗動物中心的實驗動物倫理規定。

1.2 儀器與方法 采用Philips Epic7c彩色多普勒超聲診斷儀，12S新生兒心臟專用探頭，頻率8.0～12.0 MHz。

采用單平面Simpson法于心尖四腔心切面測量左心室舒張末容積(end-diastolic volume, EDV)、收縮末容積(end-systolic volume, ESV)、射血分數(ejection fraction, EF)及左心室短軸縮短率(fractional shortening, FS)。連接心電圖，分別于心尖四腔心、二腔心、左心室長軸存儲3～5個心動周期二維圖像，將圖像傳輸至QLAB工作站進行脫機分析，于3個切面選取心內膜清晰的圖像，收縮末期勾畫心內膜邊界，系統自動追蹤ROI的回聲斑點，將心尖部去除，按基底段、中間段、心尖段分別分析前壁、前間隔、側壁、后壁、下壁、后間隔共18個節段，分析各相應節段的縱向應變(longitudinal strain, LS)，獲取應變曲線，測量其收縮期縱向峰值應變，所有測值均取平均值。

1.3 病理檢查 實驗結束后，觀察實驗兔胸部皮膚、黏膜情況，再處死實驗兔，迅速取出心臟，生理鹽水沖洗，觀察心臟損傷情況、有無黏膜出血點等，記錄損傷位置及范圍。再從左心室短軸分別沿心尖至心底部垂直于室間隔取心尖部、乳頭肌水平及心底部的心肌組織制備薄片，行HE染色，光鏡下觀察心肌組織。

1.4 統計學分析 采用SPSS 17.0統計分析軟件。計量資料以±s表示，采用單因素方差分析對各組間指標進行比較，兩兩比較采用LSD法。以P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

A組和B組實驗兔無立即死亡情況；C組爆震后2只實驗兔立即死亡；不同組實驗兔胸部均未見穿透性創傷，A組胸前區皮膚表皮完整，未見明顯出血點；B組胸前區皮膚輕微損傷，部分有小片狀黏膜出血；C組胸前區皮膚軟組織損傷嚴重，黏膜多處損傷，部分胸前區皮膚形成破口。

2.1 常規超聲心動圖參數變化 A組的EF、FS與正常組比較差異無統計學意義(P均>0.05)，B、C組的EF、FS較正常組明顯減低，差異有統計學意義 (P均<0.05)，B組的ESV、C組的EDV、ESV與正常組比較差異有統計學意義(P均<0.05)。C組的EF、FS、ESV較A組減低，差異有統計學意義(P均<0.05)，見表1。其中A組未見明顯心包積液，僅8只實驗兔出現二尖瓣輕度反流，B組3只出現少量心包積液，10只實驗兔二、三尖瓣出現中度反流，5只實驗兔二、三尖瓣出現輕—中度反流，C組中的11只實驗兔可見心包積液，13只實驗兔出現二、三尖瓣中—重度反流。

表1 各組EF、EDV、ESV和FS比較(±s)

表1 各組EF、EDV、ESV和FS比較(±s)

組別EDV(mm)ESV(mm)EF(%)FS(%)A組2.66±0.630.88±0.30#67.81±6.54#35.12±4.11#B組2.94±0.851.30±0.42*61.08±9.78*32.38±7.83*C組3.40±0.58*1.58±0.46*56.23±8.45*29.24±6.39*正常組2.35±0.620.72±0.2069.52±4.8237.82±3.41F值3.68711.5687.0183.025P值0.025<0.0010.0010.001

注：*：與正常組比較，P<0.05；#：與C組比較，P<0.05

2.2 超聲斑點追蹤技術檢查參數結果 A組左心室前壁、前間隔及側壁各節段的LS較正常組相應節段均降低(P均<0.05，圖1A、1B)，而后壁、下壁及后間隔各節段與正常組比較差異無統計學意義(P均>0.05)，B、C組(圖1C、1D)心肌各節段LS均低于正常組，差異有統計學意義(P均<0.05)；C組心肌各節段LS較A組相應節段降低(P均<0.05)，C組基底段和中間段的前壁、側壁以及心尖段的側壁的LS低于B組(P均<0.05)，A、B組心肌各節段LS差異無統計學意義(P均>0.05)。4組實驗兔爆震后各節段的LS檢查指標比較見表2～4。

2.3 病理檢查 大體解剖：A組實驗兔心臟未見明顯出血點，未見明顯心包積液；C組實驗兔心臟可見大量廣泛出血點及明顯的心包積液，B組介于兩組之間，心臟可見部分出血點及少量心包積液。鏡下表現：正常組心肌纖維排列規整、致密，細胞形態結構清晰，細胞外間質較少，部分可見閏盤，胞質染色均勻(圖2)；A組心肌細胞排列尚規整，心肌細胞輕微疏松、水腫，細胞間隙略增大，心肌間質纖維間可見少量紅細胞(圖3)；B組心肌細胞排列稍紊亂，細胞疏松、水腫，細胞間隙稍增大，心肌間質纖維間可見散在紅細胞及少量的炎細胞浸潤(圖4)；C組爆震傷后的心肌纖維排列紊亂、部分變性、斷裂，甚至溶解，失去正常結構，細胞間隙增大，部分肌束呈波紋狀，心肌纖維間可見大量紅細胞堆積及大量炎細胞浸潤(圖5)。

3 討論

爆震傷是指爆炸后產生的高壓引起周圍介質(即空氣、水、土、石頭和鋼等)從爆炸源向外快速移動并形成原始沖擊波而對機體產生破壞，從而導致損傷，爆震傷有4種形式：初級損傷是其主要的損傷方式，由沖擊波直接引起，二級、三級、四級分別是由爆炸物推動的破片、身體跌落和爆炸產生的火球、有毒氣體等引起，故爆震傷也稱沖擊傷[2-3]。在胸部爆震傷中，心臟所占胸腔的容積較小，不是沖擊波的敏感器官，胸部爆震時，即使心臟未被破片直接擊中，由于沖擊波直接作用心臟或壓力波沿循環系統作用于心臟，均使心臟可能受到損傷。本實驗主要研究爆震后沖擊波所對實驗兔心臟所造成的損傷，在制作致傷模型上，筆者結合既往研究[4-6]和預實驗結果，將隨機分組后的實驗兔保定于特定的致傷架上，使用8#紙質瞬發電雷管按不同距離對實驗兔進行致傷，建立不同程度的胸部爆震傷實驗模型，結果發現距離爆震源越近，爆炸效應越大，損傷越重，可作為胸部爆震傷動物模型。

表2 胸部爆震傷后各組左心室基底段LS比較(±s)

表2 胸部爆震傷后各組左心室基底段LS比較(±s)

組別前間隔前壁側壁后壁下壁后間隔A組-18.33±1.66*#-18.33±2.29*#-19.44±2.13*#-20.56±2.13#-21.44±1.42#-21.56±2.07#B組-17.13±1.81*-17.75±1.98*#-17.75±3.28*#-19.19±1.69*-19.50±3.59*-19.50±2.62*C組-15.88±2.03*-13.86±4.02*-12.13±3.36*-16.13±1.36*-16.71±4.96*-13.25±2.25*正常組-21.62±3.43-22.30±3.74-23.85±2.64-23.15±4.54-24.31±4.11-23.69±3.40F值10.30810.25528.8249.1456.98724.969P值<0.001<0.001<0.001<0.0010.001<0.001

注：*：與正常組比較，P<0.05，#：與C組比較，P<0.05

表3 胸部爆震傷后各組左心室中間段LS比較(±s)

表3 胸部爆震傷后各組左心室中間段LS比較(±s)

組別前間隔前壁側壁后壁下壁后間隔A組-19.33±1.41*#-19.11±2.62*#-21.44±1.51*#-22.22±3.63#-23.28±1.86#-23.33±3.28#B組-18.88±3.40*-18.69±1.44*#-19.38±2.83*#-19.88±2.59*-20.38±2.88*-21.00±1.69*C組-17.88±4.79*-15.14±3.13*-14.25±3.11*-17.88±1.73*-18.14±4.49*-15.75±1.98*正常組-24.00±3.92-23.10±1.66-25.00±4.47-24.62±4.54-25.85±4.65-24.39±4.29F值6.35517.53817.5896.9147.54912.929P值0.002<0.001<0.0010.0010.001<0.001

注：*：與正常組比較，P<0.05；#：與C組比較，P<0.05

表4 胸部爆震傷后各組左心室心尖段LS比較(±s)

表4 胸部爆震傷后各組左心室心尖段LS比較(±s)

組別前間隔前壁側壁后壁下壁后間隔A組-22.11±2.32*#-22.33±1.73*#-22.44±1.94*#-23.11±3.69#-23.33±1.50#-24.44±2.60#B組-21.06±1.32*-21.25±2.19*-20.88±2.10*#-21.63±3.16*-22.88±1.36*-22.88±1.36*C組-18.63±2.26*-19.86±4.14*-17.63±3.50*-18.63±1.77*-19.14±3.76*-16.38±1.38*正常組-27.46±4.33-25.90±4.36-25.46±3.95-25.69±3.54-26.62±5.69-26.62±2.90F值16.0945.33610.8568.3845.71124.627P值<0.0010.005<0.001<0.0010.003<0.001

注：*：與正常組比較，P<0.05；#：與C組比較，P<0.05

圖1 四腔心各節段LS A.正常組； B.A組; C.B組; D.C組 圖2 正常組心肌組織表現 鏡下見心肌纖維排列規整、致密，細胞形態結構清晰，胞質染色均勻(HE,×200) 圖3 A組病理圖 鏡下見心肌細胞排列尚規整，細胞輕微水腫，細胞間隙略增大(HE,×200) 圖4 B組病理圖 鏡下見心肌間質纖維間散在紅細胞及少量的炎性細胞浸潤(HE,×400) 圖5 C組病理圖 鏡下見心肌組織，心肌纖維間可見大量紅細胞堆積(HE,×200)

傳統超聲心動圖可快速、清晰、直觀地顯示心肌損傷節段性室壁運動異常，但評價實驗兔心肌異常運動的敏感度均較低。本研究常規超聲心動圖結果顯示，A組的EF、FS與正常組差異無統計學意義(P>0.05)，B、C組EF、FS均低于正常組，差異有統計學意義(P<0.05)，提示在中重度爆震傷后，左心室可表現為EF降低，對于輕度爆震傷，僅有部分節段運動障礙，心臟其余節段尚可代償時，整體EF下降不明顯，因此，EF對評估早期輕度收縮功能障礙并不敏感[7]。

二維超聲斑點追蹤技術是從心肌應變角度評價局部及整體心肌收縮功能的方法，可從心臟縱向、徑向及圓周方向的應變反映心肌的運動情況，結果更客觀[8-10]。有學者[11-12]認為LS作為評估心力衰竭患者的心臟收縮情況的一個獨立預測參數，是反映心臟收縮功能的重要早期指標。在左心室整體功能正常時，左心室長軸心內膜下局部LS可提供心肌功能的急性期變化信息，而超聲斑點追蹤技術可檢測心肌的局部功能變化，且左心室長軸運動功能較短軸更為敏感[13]。因此，本研究采用左心室LS指標評價局部爆震傷后實驗兔左心室的功能。本研究中B、C組實驗兔所有節段LS均低于正常組，可見中重度胸部爆震傷后心肌運動存在異常；C組心肌所有節段均低于A組，其前壁、側壁部分節段LS低于B組，提示重度爆震傷較輕、中度爆震傷的心肌損傷更為嚴重，以前壁、側壁明顯；A組實驗兔EF與正常組無明顯差異時，該組心肌前壁、前間隔及側壁的LS較正常組減低，提示該區域心肌運動已出現障礙，可能因實驗兔在胸部爆震傷時心臟損傷多位于冠狀動脈左前降支附近，致該區域心肌易發生運動減弱、微血管功能障礙等改變。

本研究的局限性：超聲斑點追蹤要求有清晰的二維圖像，特別是胸部爆震后，部分實驗兔出現氣胸、肺水腫等情況，測量準確性會受到一定的限制；取樣點描繪心肌的位置與選取的時相存在一定的人為誤差；選取的樣本量較少，有待擴大樣本量進一步研究。

綜上所述，超聲斑點追蹤技術可有效地評估胸部爆震傷后心肌節段損傷，即使在心臟整體功能尚可代償時，也可反映心肌部分節段運動障礙，相比傳統超聲心動圖可更早、更敏感地反映心肌節段的異常運動和心肌功能的急性期變化。

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書訊

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