持續(xù)快速肺靜脈起搏對犬心房結(jié)構(gòu)及心電生理特性的影響

薛玉生,王 彬,趙子文,鄭強(qiáng)蓀

心房顫動(房顫)是臨床上最常見的心律失常之一,它增加致殘率和病死率。近年研究發(fā)現(xiàn)[1],肺靜脈在陣發(fā)性房顫的誘發(fā)和維持中起關(guān)鍵作用,而肺靜脈在持續(xù)性房顫中的作用目前還不明確。臨床研究發(fā)現(xiàn),心房面積的變化和肺靜脈及心房的電生理特性變化與持續(xù)性房顫的發(fā)生和維持有關(guān)。為了進(jìn)一步探討持續(xù)性房顫的發(fā)生機(jī)制,筆者通過快速起搏肺靜脈模擬肺靜脈在持續(xù)性房顫誘發(fā)中的臨床特點(diǎn),建立持續(xù)性房顫犬模型,對該模型進(jìn)行心房面積的測定和電生理標(biāo)測,試圖闡明持續(xù)性房顫發(fā)生和維持的機(jī)制。

1 材料和方法

1.1 模型建立方法 30只成年健康雜種犬(第四軍醫(yī)大學(xué)唐都醫(yī)院實(shí)驗(yàn)動物中心提供),雌雄不限,體質(zhì)量16～28 kg,隨機(jī)分為實(shí)驗(yàn)組和對照組。實(shí)驗(yàn)組15只犬,戊巴比妥鈉(30 mg/kg)腹腔注射麻醉后,連接體表心電圖,建立靜脈輸液通道,氣管插管,呼吸機(jī)輔助呼吸。在無菌條件下左側(cè)第 4肋間開胸,暴露左上肺靜脈與左心房連接處,在左上肺靜脈靠近左心房處放置自制環(huán)狀起搏電極。在左心房處的心包剪一小切口,左心房游離壁縫合含3對銀制標(biāo)測電極(電極間距5 mm)的硅膠條,連接自制脈沖發(fā)生器和64導(dǎo)電生理記錄儀(河南華南醫(yī)電公司),用刺激儀持續(xù)快速起搏肺靜脈,檢測肺靜脈電極放置位置是否準(zhǔn)確,記錄到穩(wěn)定的心電圖后,用含地塞米松和氨芐西林的沖洗液進(jìn)行胸腔沖洗后,逐層關(guān)胸,經(jīng)皮下隧道將肺靜脈起搏電極和左房標(biāo)測電極導(dǎo)線引至胸外,狀態(tài)穩(wěn)定后,連接脈沖發(fā)生器進(jìn)行肺靜脈持續(xù)起搏(20 Hz)。每隔3 d在動物清醒的狀態(tài)下進(jìn)行一次電生理檢測,檢查起搏閾值以及肺靜脈和心房的起搏情況和房顫的誘發(fā)情況,并對起搏參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)檢測到模型犬的房顫時間持續(xù)超過24 h后,停止刺激,進(jìn)行下一階段實(shí)驗(yàn)。對照組15只犬模型制作過程與實(shí)驗(yàn)組犬相同,在左上肺靜脈放置起搏電極后關(guān)閉胸腔,連接脈沖發(fā)生儀,但不進(jìn)行起搏刺激。

1.2 心房面積測定 實(shí)驗(yàn)組犬于起搏前及起搏后使用美國Acuson Sequoia512型彩色電腦超聲診斷儀測量左右心房面積(心尖四腔心切面)。

1.3 心外膜電生理標(biāo)測 實(shí)驗(yàn)組和對照組犬均采用戊巴比妥鈉(30 mg/kg)腹腔注射麻醉,連接體表心電圖,氣管插管,呼吸機(jī)輔助呼吸。胸骨正中開胸后制作心包吊籃,暴露心臟。用4-0無損傷縫合線將自制的2個硅膠電極片(均為6極)分別縫合在左心房游離壁(LA)和右心房游離壁(RA),4個硅膠電極片(均為 4極)分別縫合在左上肺靜脈(LSPV)、左下肺靜脈(LIPV)、右上肺靜脈(RSPV)和右下肺靜脈(RIPV),見圖1。

圖1 全心房心外膜標(biāo)測部位示意圖

1.4 心臟各部位的房顫周長(AFCL)和有效不應(yīng)期(ERP)測定 將電極片尾端導(dǎo)線與64道電生理記錄儀(河南華南醫(yī)電公司)連接,記錄各部位的心外膜電圖。實(shí)驗(yàn)組模型犬在持續(xù)性房顫維持過程中,隨機(jī)選取20 s的時間窗,然后通過64道電生理記錄儀的電子標(biāo)尺測量心外膜各標(biāo)測部位的AFCL;以房顫周期的 5%下限為房顫時的 ERP。對照組ERP的測定:采用心臟程序期前刺激法測量ERP,SlS2=8:1,SlS2以2 ms步長遞減,不能奪獲心房及肺靜脈的最長S1S2間期為ERP,測量3次取均值。起搏電壓為2倍閾值。

2 結(jié) 果

2.1 模型的建立 在15只實(shí)驗(yàn)犬中,有11只完成實(shí)驗(yàn)。1只在術(shù)后拔氣管插管后發(fā)生誤吸死亡,1只術(shù)中肺靜脈破損出血過多死亡,2只術(shù)中出現(xiàn)室顫死亡。完成實(shí)驗(yàn)的11只犬在(28.2±3.0)d內(nèi)誘發(fā)出持續(xù)超過24 h的房顫。對照組犬均順利完成試驗(yàn)。2.2 心房面積的變化 和起搏前比較,起搏刺激后11只犬左、右房的面積均明顯擴(kuò)大,左房:(6.9±1.1)cm2vs(11.7±1.6)cm2(P＜0.001;右房:(4.3±0.8)cm2vs(7.0±1.2)cm2(P＜0.001)。2.3 心外膜電生理特性變化 實(shí)驗(yàn)組和對照組相比,實(shí)驗(yàn)組較對照組各部位的ERP明顯縮短(表1)。所有11只犬模型在持續(xù)性房顫維持過程中,全心房心外膜標(biāo)測均呈現(xiàn)一定的規(guī)律性(表1)。AFCL自PV至LA和RA依次延長。最短AFCL均位于PV,其中9只位于 LSPV,2只位于 RSPV。LA的AFCL長于PV的AFCL,但是兩者之間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。RA的AFCL最長,明顯長于LA和PV的AFCL。持續(xù)性房顫時,PV和心房各部位的ERP也顯示與AFCL類似的分布特點(diǎn),PV最短,LA次之,RA明顯長于PV和LA。

表1 犬各標(biāo)測部位的ERP和 AFCL以及肺靜脈隔離對其影響±s,ms)

表1 犬各標(biāo)測部位的ERP和 AFCL以及肺靜脈隔離對其影響±s,ms)

注:與對照組比較,*P＜0.01;與同組PV和LA比較,#P＜0.05

ERP AFCL標(biāo)測部位對照組(n=15) 實(shí)驗(yàn)組起搏后(n=11)實(shí)驗(yàn)組起搏后(n=11)LSPV 127.0±6.7 56.3±2.9* 80.6±5.5 LIPV 127±6 59±4*82±6 RSPV 138±7 65±4* 84±5 RLPV 134±8 62±4* 82±6 LA 144±9 67±4* 83±7 RA 140±7 88±4*# 102±9#

3 討 論

持續(xù)性房顫的發(fā)生和維持機(jī)制十分復(fù)雜,研究其發(fā)生機(jī)制對臨床診治有重要意義。本實(shí)驗(yàn)通過持續(xù)起搏肺靜脈制作持續(xù)性房顫模型,研究發(fā)現(xiàn)持續(xù)性房顫的心房面積較對照組明顯增大,ERP明顯縮短,ERP和AFCL存在明顯的梯度分布,證明心臟的組織重構(gòu)和電重構(gòu)在持續(xù)性房顫的發(fā)生和維持機(jī)制中起關(guān)鍵作用。

目前房顫的動物模型[2～4]主要集中在通過破壞心臟結(jié)構(gòu)以及快速起搏心房或者心室來制作房顫模型。近年來基礎(chǔ)研究和臨床研究發(fā)現(xiàn)[5,6],肺靜脈在房顫的誘發(fā)中起著關(guān)鍵作用,所以,模擬肺靜脈的異位電活動建立心房顫動的動物模型能更好模擬臨床上房顫的發(fā)生機(jī)制。本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是通過持續(xù)起搏肺靜脈來制作持續(xù)性房顫模型,很好的模擬了肺靜脈在房顫的誘發(fā)和維持中的作用。

本研究發(fā)現(xiàn)與起搏前相比,起搏后模型犬的左右心房面積顯著增大。有研究[3]報道,在犬的右心耳放置起搏電極,以400次/min的頻率快速起搏犬心房6周建立持續(xù)性房顫模型,研究發(fā)現(xiàn)起搏前后的心房面積至少增加了40%。刁鴻英等[7]通過實(shí)驗(yàn)用埋藏式高頻率心臟起搏器快速起搏心房8～10周,結(jié)果發(fā)現(xiàn)快速起搏后犬心房面積顯著增大。單兆亮等[6]通過慢性間斷快速刺激左心房2周建立山羊持續(xù)性房顫模型,房顫持續(xù)后心房面積明顯擴(kuò)大。這些研究均與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果相一致,進(jìn)一步說明長期肺靜脈異位電活動對心房結(jié)構(gòu)的影響,增大的心房可以容納更多的子波數(shù)目,增加心房的易損性,使房顫容易被誘發(fā)和維持。

本研究發(fā)現(xiàn),模型犬心臟不同部位的AFCL和ERP存在明顯的梯度關(guān)系,說明心房不同部位電重構(gòu)存在明顯差異,PV和左房電重構(gòu)程度大于右房,說明肺靜脈可能在房顫的發(fā)生和維持中起關(guān)鍵作用。王健等[8]發(fā)現(xiàn),在犬慢性快速心房起搏房顫模型中,心房不同部位的激動存在一個明顯的從高頻率激動到較低頻率激動的頻率梯度,與本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果相似。筆者既往研究也發(fā)現(xiàn)類似結(jié)果[9]。近年國外的大量研究[10～12]通過對持續(xù)性房顫進(jìn)行心房和肺靜脈的電生理標(biāo)測和射頻消融隔離治療,證明肺靜脈在持續(xù)性房顫的維持中起重要作用。

綜上所述,本模型通過持續(xù)快速刺激肺靜脈誘發(fā)持續(xù)性房顫,模擬肺靜脈在持續(xù)性房顫的誘發(fā)和維持中的作用,并通過對該模型的進(jìn)一步研究說明,心臟和肺靜脈的電重構(gòu)和組織重構(gòu)在持續(xù)性心房顫動的誘發(fā)和維持中起著關(guān)鍵作用,對臨床上進(jìn)行持續(xù)性房顫的射頻消融策略有重要的指導(dǎo)作用。

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