應用CT評價急性肺栓塞對家兔心功能的影響*

阮麗波，李樹清，金會艷

右心功能障礙是急性肺栓塞(acute pulmonary embolism，APE)分類的基礎(chǔ)，是APE預后不良的重要因素之一［1］。目前核磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)被認為是右室功能評價的參考標準，但行MRI檢測有一定的禁忌癥，MRI完成1次心功能檢查需要較長時間(15～20 min)，且需要反復屏氣，這會導致部分患者不能耐受或者不同呼吸間的圖像錯層等，從而影響測量的準確性［2］。CT無創(chuàng)、便捷，已成為APE診斷重要手段。多層螺旋CT(multislice CT，MSCT)在APE診斷中的應用已經(jīng)比較成熟，但大多使用常規(guī)(即非心電門控)CT肺動脈造影(CT pulmonary angiography，CTPA)進行APE的診斷，應用心電門控CTPA評價APE引起的心功能改變國內(nèi)文獻不多。Guo等［3］的研究指出64排多層CT(64-section multi-detector row CT，64-MDCT)對右心功能的評價具有較高的準確性及可重復性。國外研究［4-5］證實心電門控CT可用于肺栓塞后左右心室容積、射血分數(shù)、心室內(nèi)徑的檢測。在國內(nèi)應用64-MDCT評價肺栓塞右心功能的研究不多。APE的發(fā)生具有不可預知性，在人體無法對APE前后心功能進行比較來闡明APE對心功能的影響，尤其是早期的影響，而APE死亡患者中約有一半的患者死于肺栓塞后1 h內(nèi)，因此明確APE后早期心功能的變化對于明確APE早期死亡的原因具有重要的意義。本研究通過復制家兔APE模型，應用心電門控CTPA，明確APE前后左右心功能及心室內(nèi)徑的變化，旨在揭示APE對心臟功能與結(jié)構(gòu)的影響及其可能機制。

材料和方法

1 材料

1.1 動物 健康日本大耳白兔7只，雌雄不限，體重2.2～2.6 kg，由昆明醫(yī)科大學動物室提供，生產(chǎn)許可證號為SCXK(滇)-20050008;動物使用許可證號為SYXK(滇)-20050004。

1.2 主要器材 SIEMENS 64排雙源CT，型號 SOMOTOM Definition，德國原裝進口，由云南省第一人民醫(yī)院提供;syngo CT 2008 Volume和View軟件，由云南省第一人民醫(yī)院雙源CT提供;RM6240系列多導生理信號采集處理系統(tǒng)，成都儀器廠生產(chǎn)。

2 方法

2.1 血栓的制備 耳緣靜脈抽血2 mL，注入無菌離心管內(nèi)，37℃恒溫箱內(nèi)靜置30 min，待其自凝后，放入70℃水浴箱中水浴10 min加固，取出血栓，制成直徑1.5～2.0 mm、長15～18 mm的栓子，稱重在52.5～70.7 mg之間。

2.2 手術(shù) 用3%戊巴比妥鈉1 mL/kg經(jīng)耳緣靜脈緩慢注射麻醉后將其仰臥固定于手術(shù)操作臺上，行氣管插管，鈍性分離右頸總靜脈及右頸總動脈，將自制的右心室導管(用5號輸液頭皮針剪去針頭，末端3 cm左右通過高溫處理彎成45°，用濃度125 kU/L肝素生理鹽水排空導管內(nèi)的空氣)一端與多導生理信號采集系統(tǒng)連接，另一端插入右心室，可見波幅較大的右心室波。將頸動脈導管(用5號輸液頭皮針剪去針頭，末端剪坡面，用濃度125 kU/L肝素生理鹽水排空導管內(nèi)的空氣)一端與多導生理信號采集系統(tǒng)連接，另一端插入右頸總動脈，可見動脈血壓波形。

2.3 行64排雙源心電門控CT掃描 將右心室導管退回右頸總靜脈，家兔仰臥位固定于木板上，左右肋骨下方各用眼科剪剪去直徑約2 cm兔毛，用脫毛液脫去絨毛，貼上3M心電圖電極板，連接心電圖，誘導出心電圖，采用80 kV電壓，80 mA的電流，以64×0.6 mm的層厚進行心電門控CT掃描，碘帕醇(iopamidol)以1∶1稀釋，按每公斤體重2 mL，以1 mL/s注射速率由右頸總靜脈注入。

2.4 注入血栓 行CT后將右心導管插入右心室，可見波幅較大的右心室波，注入4個血栓，每個血栓相隔10 min，為防止血栓停留于右心室導管內(nèi)，每個血栓注入后注入生理鹽水2 mL，監(jiān)測注入血栓前后的右心室內(nèi)壓、血壓。

2.5 觀察1 h后，結(jié)扎右頸總動脈，右心導管退回至右頸總靜脈。分別于注血栓后2 h、4 h和8 h再次行64排雙源心電門控CT掃描。

2.6 CT掃描后，肝素化(每公斤體重1 mL的肝素鹽水)后放血處死動物，解剖肺組織，家兔的肺動脈分為:主肺動脈(main pulmonary artery，MPA)、左右下肺動脈干(pulmonary artery trunk in lower lobe，LPAT)、左右尖葉動脈(pointed lobe artery，PLA)、右肺心葉動脈(heart lobe artery，HA)、右肺中間葉動脈(middle lobe artery，MA)和左右膈葉動脈(diaphragmatic lobe artery，DA)，尋找血栓，確定血栓的位置，與CT結(jié)果進行對比。

2.7 根據(jù)心電周期，每個時點的圖像采用層厚0.4 mm、間隔0.4 mm分別重建出10% ～100%(間隔10%)10個期的圖像，應用Volume軟件先勾勒出左右心室的界限，然后計算出各期的左右心室的容積，采用最大值為舒張末期的容積，最小值為收縮末期的容積，舒張末容積減去收縮末容積為每搏輸出量，應用View軟件測量出收縮末期及舒張末期的左右心室短軸位的心室內(nèi)徑。

3 統(tǒng)計學處理

數(shù)據(jù)用均數(shù)±標準差(mean±SD)表示，采用SPSS 11.5統(tǒng)計軟件處理，APE前后各時點比較采用重復測量資料方差分析，組內(nèi)以LSD法行兩兩比較，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

結(jié) 果

1 APE后右室內(nèi)壓及動脈血壓的變化

APE時右心室收縮壓(right ventricular systolic pressure，RVSP)明顯升高，以APE即刻最明顯(P＜0.01)，隨后逐漸下降;右心室舒張壓(right ventricular diastolic pressure，RVDP)APE前后無明顯變化(P＞0.05)。APE時動脈收縮壓(systolic blood pressure，SBP)及舒張壓(diastolic blood pressure，DBP)明顯降低，直至APE后1 h仍低于栓塞前水平(P＜0.01)，見圖 1。

Figure 1.Changes of right ventricular pressure and blood pressure after APE.Mean±SD.n=7.＊＊P＜0.01 vs before APE.圖1 APE后右心室壓及血壓的改變

2 APE后肺動脈CT成像的改變

64排CT肺動脈成像的表現(xiàn):較大的動脈如左右MPA、左右LPAT、右肺HA和左右DA顯示為血管中心或偏心充盈缺損，其周圍或者一側(cè)可見造影劑通過;較小的動脈如左右PLA和右肺MA的血栓顯示為肺動脈無造影劑或肺動脈分支缺損;與解剖觀察相比較，64排CT肺動脈成像對于發(fā)現(xiàn)較大動脈血栓的準確率較高，可達100%，見圖2、表1。

3 APE后心室舒張及收縮末容積的變化

與APE前比較，栓塞后2 h、4 h及8 h各時點左心室舒張末期容積(left ventricular end-diastolic volume，LVEDV)明顯降低(P＜0.01)，左心室收縮末期容積(left ventricular end-systolic volume，LVESV)無明顯改變(P＞0.05)。與APE前比較，栓塞后各時點右心室舒張末容積(right ventricular end-diastolic volume，RVEDV)及收縮末容積(right ventricular end-systolic volume，RVESV)均明顯增加(P＜0.01)，見圖3、4;各時點左、右心室每搏輸出量(left ventricular stroke volume，LVSV;right ventricular stroke volume，RVSV)降低(P ＜0.05)，見圖5。

Figure 2.CT imaging of pulmonary embolism.A:filling defect of lower lobe pulmonary artery in transverse section;B:filling defect of lower lobe pulmonary artery in multiplanar reformation(MPR);C:filling defect of lower lobe pulmonary artery in MPR;D:pulmonary artery in CT imaging of volume rendering.圖2 肺動脈栓塞的CT成像

表1 APE后CT成像發(fā)現(xiàn)肺動脈血栓與解剖結(jié)果的比較Table 1.Comparison of CT imaging and anatomic result for detecting pulmonary lung artery thrombus after APE

Figure 3.Changes of ventricular volume and diameter after APE.A:end-diastolic volume of left ventricle was larger than that of right ventricle before APE;B:end-diastolic volume of right ventricle was larger than that of left ventricle after APE;C:end-systolic diameter of left ventricle was larger than that of right ventricle before APE;D:end systolic diameter of right ventricle was larger than that of left ventricle after APE.圖3 APE后左右心室的容積及內(nèi)徑的變化

Figure 4.Changes of ventricular volume after APE.Mean±SD.n=7.*P ＜0.05，＊＊P ＜0.01 vs before APE.圖4 APE后心室容積的變化

4 APE后心室收縮末及舒張末內(nèi)徑變化

Figure 5.Changes of stoke volume after APE.Mean±SD.n=7.*P ＜0.05，＊＊P ＜0.01 vs before APE.圖5 APE后心搏出量的變化

與APE前比較，栓塞后2 h、4 h及8 h各時點左心室舒張末期的內(nèi)徑(left ventricular end-diastolic diameter，LVEDD)縮小(P＜0.05)，但左室收縮末期內(nèi)徑(left ventricular end-systolic diameter，LVESD)無顯著差異(P＞0.05)。APE后各時點右心室收縮末期內(nèi) 徑 (rightventricularend-systolic diameter，RVESD)及舒張末期內(nèi)徑(right ventricular end-diastolic diameter，RVEDD)明顯增加(P ＜0.01)，見圖 3、6。

Figure 6.Changes of ventricular diameter after APE.Mean±SD.n=7.*P ＜0.05，＊＊P ＜0.01 vs before APE.圖6 APE后心室內(nèi)徑的變化

討 論

肺動脈栓塞(pulmonary embolism，PE)是一種常見的心血管疾病，是許多疾病的嚴重并發(fā)癥，嚴重危害著人類的健康，具有較高的發(fā)病率及死亡率，致死性PE死亡患者中大約33%死于發(fā)病后1 h內(nèi)，80%患者死于發(fā)病后2 h［6］，明確高危肺栓塞的早期病理生理改變，分析高危肺栓塞早期死亡的可能原因，是降低高危肺栓塞早期死亡率的關(guān)鍵所在。

臨床上通常將肺灌注顯像顯示50%以上的肺無灌注或栓塞≥2個肺葉動脈者，稱為大面積 PE。2008年歐洲心臟病協(xié)會(European Society of Cardiology，ESC)肺栓塞的新指南將合并休克或低血壓的肺栓塞分為高危PE，本研究中于APE即刻開始RVSP明顯升高、血壓明顯下降，至APE后1 h RVSP仍明顯高于APE前，收縮壓仍持續(xù)低于90 mmHg，解剖及肺CT均證實為大面積的肺栓塞(栓塞≥2個肺葉動脈)，因此可以很好地模擬大面積(高危)肺栓塞的病理生理改變。

APE時當肺動脈被阻塞到一定程度后，可導致肺動脈壓力及肺血管阻力增加，隨肺循環(huán)阻力的增加，可出現(xiàn)右心功能不全，急性心功能不全是APE早期死亡的重要原因之一，APE對左心功能的影響一直未引起人們足夠重視，其實早在40年代就有學者根據(jù)心電圖及組織病理學資料提出APE可引起左心室收縮及舒張功能的下降，但目前未見對APE前后左右心功能早期變化進行系統(tǒng)研究的相關(guān)報道。

國內(nèi)應用心電門控CTPA評價APE引起的心功能改變文獻不多，Guo等［3］的研究指出64-MDCT對右心功能的評價具有較高的準確性及可重復性，我們通過心電門控CTPA來評估APE前后左右心室容積、內(nèi)徑及每搏輸出量變化，發(fā)現(xiàn)APE后右心室收縮末及舒張末的容積及右心室內(nèi)徑明顯大于APE前，左右心室SV明顯減少，說明APE后出現(xiàn)了心功能不全及右心室明顯擴大，但2 h后維持相對的穩(wěn)定狀態(tài)，這可能是APE 2 h內(nèi)死亡率高的原因之一。

APE導致心功能不全的原因考慮與下列因素有關(guān):(1)血栓阻塞肺動脈導致的“截留”效應是PE肺動脈高壓及肺循環(huán)阻力增加的始動因數(shù)，是APE導致右心功能不全的主要原因之一。(2)心肌缺血、缺氧:隨著右心輸出量下降，右室前負荷明顯增加，右心室擴張，室壁張力增大，心肌做功及氧耗增加，右側(cè)冠脈灌注壓差下降，心肌灌注減少，右室心肌急性缺血缺氧損害進一步使右室功能失代償。譚焱等［7］證實右冠狀動脈血流量隨栓塞面積增大而下降更為明顯。栓子的機械性堵塞減少了有效肺毛細血管床面積、肺間質(zhì)和肺泡內(nèi)滲出及炎性細胞的侵潤導致彌散功能的損傷，通氣/血流比例失調(diào)等因素導致低氧血癥，APE后低氧血癥進一步加重心肌缺血、缺氧。(3)心室運動的不協(xié)調(diào):Sugiura等［8］的研究發(fā)現(xiàn)急性肺栓塞后右心室超負荷可導致右心室心肌收縮運動的不協(xié)調(diào)，從而導致右心室收縮功能受損，隨右心室超負荷的好轉(zhuǎn)，右心室運動的不協(xié)調(diào)可以好轉(zhuǎn)。Takamura等［9］的研究發(fā)現(xiàn):急性肺栓塞導致急性右心室超負荷(acute right ventricular pressure overload，RVPO)，可引起左心室收縮的運動不協(xié)調(diào)，從而導致左心功能受損及左心室的幾何形態(tài)的改變。(4)左心充盈減少:Marcus等［10］的研究指出:肺動脈高壓導致右心室的收縮期間延長，從而導致右心室比左心室收縮時間延遲，左心室充盈減少，左心室舒張末的容積及心搏量減少，延遲的時間與左心室舒張末的容積及心搏量減少成反比。肺栓塞右心室壓力和容積負荷增加可導致室間隔左移、左室順應性減低，可減少左室充盈量和每搏輸出量［11］，進而減少心輸出量，并可能導致體循環(huán)低血壓。這些又將通過減少冠脈血流，使心功能進一步受損。本研究發(fā)現(xiàn)肺栓塞后右心室輸出量減少，左心室的舒張末容積明顯減少，左心室輸出量減少及低血壓，右心室明顯擴大，左心室舒張末的內(nèi)徑減小，考慮可能與左心室順應性減低及室間隔左移有關(guān)，與文獻報道基本相符。

右心功能不全或右心衰竭反映了急性肺栓塞血流動力學變化程度，是整個病理生理改變過程的樞紐，與肺栓塞的嚴重程度相關(guān)［12］，是評估急性肺栓塞危險程度和預后的重要指標，右心功能不全是急性肺動脈栓塞預后不良的重要因素之一，Henzler等［5］應用CTA測量右左室短軸內(nèi)徑比值、心臟四腔顯示面右左室內(nèi)徑及右左室的容積比，結(jié)果顯示這3項指標均與栓塞部位(中央型、周圍型及無栓塞)明顯相關(guān)，受試者工作特征(receiver operating characteris-tic，ROC)分析指出右左室的容積比對于區(qū)分中央型、周圍型及無栓塞有更高的價值，右左室的容積比對于肺栓塞的危險分層更有意義。RVEDD/LVEDD＞1與住院死亡率相關(guān)，是短期不良預后的有效預測指標［13］，本研究發(fā)現(xiàn)注血栓前 RVEDD/LVEDD ＜1，而注血栓后明顯＞1，為RVEDD/LVEDD＞1是短期不良預后的有效預測指標提供了實驗依據(jù)。

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