二維斑點(diǎn)追蹤技術(shù)評(píng)價(jià)低溫兔左室縱向功能

王冬妮 曹軍英 吳璐璐 王 怡 劉 芳 董英娜

東北地區(qū)及高海拔地區(qū)冬季嚴(yán)寒，夜晚溫度更低，在此地區(qū)野外巡邏、站崗的戰(zhàn)士長(zhǎng)時(shí)間暴露在低溫環(huán)境中，如果防護(hù)不當(dāng)會(huì)造成急性凍傷[1-2]，心臟也是受累器官之一。二維斑點(diǎn)追蹤顯像（two-dimensional speckle tracking imaging，2D-STI）是一種非侵入性技術(shù)，利用計(jì)算機(jī)追蹤二維超聲心動(dòng)圖心肌組織的聲學(xué)斑點(diǎn)來(lái)評(píng)估心肌功能受損，并且是一種敏感而可靠的跟蹤LV重塑的手段[3-4]。該技術(shù)無(wú)角度依賴性，能測(cè)量心臟長(zhǎng)軸和短軸不同形式運(yùn)動(dòng)的應(yīng)變。分層應(yīng)變技術(shù)是基于2D-STI技術(shù)發(fā)展而來(lái)的一種新技術(shù)，可以將左心室心肌分為心內(nèi)膜層心肌、中層心肌、心外膜層心肌3層，從而獲得左心室各切面的分層心肌應(yīng)變，能更加精準(zhǔn)、細(xì)致地評(píng)價(jià)左室心肌功能[5]。本研究將利用低溫兔模型，探討2D-STI評(píng)價(jià)低溫條件下左室縱向功能，并觀察心肌受損情況。

方 法

1.動(dòng)物模型

健康新西蘭兔30只，雌雄不限，體質(zhì)量3～3.5kg，北部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供，抽簽法隨機(jī)分成3組，對(duì)照組和A、B組，每組10只。對(duì)照組即置于室溫22～25℃，低溫A、B組分別置于-25℃環(huán)境下4小時(shí)、8小時(shí)。調(diào)節(jié)冷凍柜內(nèi)溫度為-25℃，模擬低溫環(huán)境。用8%硫化鋇脫去幼兔軀體及四肢體毛，穿定制仿軍大衣厚度連體外套，放入冷凍柜中，冷凍柜留有一定空隙，保證實(shí)驗(yàn)兔所需氧氣。

2.儀器與方法

選用GE Vivid 7彩色超聲顯像儀，10s探頭（10MHz），分別對(duì)對(duì)照組，低溫A、B組，腹腔注射戊巴比妥鈉（50mg/kg）麻醉，連接同步心電圖后，左側(cè)臥位。常規(guī)超聲心動(dòng)圖測(cè)量胸骨旁左心室長(zhǎng)軸切面收縮末期左心房?jī)?nèi)徑（left atrial endsystolic diameter，LAESd）、舒張末期左心室內(nèi)徑（left ventricular end-diastolic diameter，LVEDd）、 舒張末期室間隔厚度（inter ventricular septal enddiastolic thickness，IVSd）、 舒 張 末 期 左 心 室 后壁 厚 度（left ventricular posterior wall enddiastolic thickness，LVPWDd）； 雙 平 面 Simpson法測(cè)量左心室射血分?jǐn)?shù)（left ventricular ejection fraction，LVEF）。組織多普勒記錄二尖瓣環(huán)室間隔側(cè)運(yùn)動(dòng)頻譜，測(cè)量收縮期S波峰值速度（Sm）、舒張?jiān)缙贓波峰值速度（Em）、舒張晚期A波峰值速度（Am）。在二維灰階動(dòng)態(tài)圖像清楚顯示心臟的基礎(chǔ)上，于心尖部采集四腔心、三腔心、兩腔心二維動(dòng)態(tài)圖像，75～140幀/s，存5個(gè)心動(dòng)周期，于EchoPAC工作站脫機(jī)分析。選擇清晰圖像，進(jìn)入2D Strain分析界面，手動(dòng)勾畫(huà)心內(nèi)膜，調(diào)節(jié)內(nèi)外膜邊緣的曲線，使其與室壁厚度一致，以R波頂點(diǎn)為舒張末期、主動(dòng)脈關(guān)閉為收縮期末，以一R波頂點(diǎn)始，至下一R波頂點(diǎn)止為一心動(dòng)周期，記錄各切面3層心肌收縮期縱向應(yīng)變峰值SL值及基底段、中間段、心尖段及整體水平應(yīng)變峰值SL、收縮期應(yīng)變率峰值SrL S、舒張?jiān)缙趹?yīng)變率峰值SrL E、舒張晚期應(yīng)變率峰值SrL A（圖1）。

3.檢驗(yàn)指標(biāo)與組織學(xué)檢查

每組隨機(jī)選取5只兔子，檢查結(jié)束，行超聲引導(dǎo)下股靜脈抽血，檢驗(yàn)血清天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶（AST）、血清磷酸肌酸激酶（CK）、血清磷酸肌酸激酶同工酶（CKMB）、高敏肌鈣蛋白T（HS-TNT）。檢查及檢驗(yàn)結(jié)束，立即用10%氯化鉀10ml靜脈注射處死，取左室前乳頭肌及室壁心肌固定、脫水、包埋及切片，行HE染色。

4.統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

結(jié) 果

1.常規(guī)超聲參數(shù)比較

與對(duì)照組比較，A組的HR差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01）；與對(duì)照組比較，B組的LAESd、LVEDd、Sm、Em、Am、HR差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01）；與對(duì)照組及A組比較，B組的LVEF差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01）（表1）。

2.二維應(yīng)變參數(shù)比較

三組的心肌SL值的由心內(nèi)膜至心外膜下心肌保持梯度遞減；與對(duì)照組相比，A組心內(nèi)膜下心肌LS值的減低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；B組3層心肌SL值的減低明顯，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01）；與A組比較，B組3層心肌SL值的絕對(duì)值減低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；與對(duì)照組相比，A組整體、心尖水平SL、SrL S、SrL E、SrL A、基底水平SrL A、中間水平SrL E、SrL A減低（P＜0.05）；B組基底段、中間段、心尖段及整體水平SL、SrL S、SrL E、SrL A均減低（P＜0.01）（表2，表3）。

表1 三組常規(guī)超聲參數(shù)、TDI、心率及心功能比較（）

表1 三組常規(guī)超聲參數(shù)、TDI、心率及心功能比較（）

與對(duì)照組相比，1）P＜0.05，2）P＜0.01；與 A 組相比，3）P＜0.05，4）P＜0.01。

項(xiàng)目 對(duì)照組（n=10） A組（n=10） B組（n=10）LAESd/mm 8.80±1.39 9.00±1.05 10.10±0.562)3）LVEDd/mm 12.80±1.39 13.40±1.17 14.30±1.052）IVSd/mm 2.00±0.00 2.10±0.31 2.30±0.48 LVPWDd/mm 2.00±0.00 2.10±0.31 2.30±0.48 LVEF/% 82.00±4.73 78.80±3.79 71.20±4.262）4）Sm/（cm/s） 4.83±0.59 4.43±0.68 3.80±1.102）Em/（cm/s） 6.26±1.13 6.06±1.07 5.03±1.362）Am/（cm/s） 8.28±1.24 7.98±1.03 6.90±1.522）HR 302.60±36.90 251.40±30.002） 221.10±23.232）3）

表2 三組室心肌各層SL值比較（%，）

表2 三組室心肌各層SL值比較（%，）

與對(duì)照組相比，1）P＜0.05，2）P＜0.01；與 A 組相比，3）P＜0.05，4）P＜0.01。

左室節(jié)段 對(duì)照組（n=10） A組（n=10） B組（n=10）心尖四腔水平心內(nèi)膜層 -28.80±2.78 -24.79±3.441) -18.15±3.872)4)心肌中層 -24.80±2.92 -22.72±3.22 -16.03±3.752)4)心外膜層 -20.94±3.82 -18.57±3.94 -14.53±4.772)3)心尖三腔心水平心內(nèi)膜層 -27.05±2.80 -23.57±3.391) -17.13±2.792)4)心肌中層 -22.62±2.27 -20.14±2.58 -15.93±3.472)4)心外膜層 -19.11±3.11 -16.65±3.09 -12.00±4.632)4)心尖兩腔心水平心內(nèi)膜層 -26.73±2.21 -22.15±3.102) -16.99±3.892)4)心肌中層 -21.87±1.97 -18.66±2.79 -14.49±5.112)3)心外膜層 -18.27±3.01 -15.93±3.46 -11.01±5.272)3)

與對(duì)照組相比，1）P＜0.05，2）P＜0.01；與 A 組相比，3）P＜0.05，4）P＜0.01。

表4 三組檢驗(yàn)參數(shù)比較（）

表4 三組檢驗(yàn)參數(shù)比較（）

與對(duì)照組相比，1)P＜0.01；與A組相比，2)P＜0.01。

項(xiàng)目 對(duì)照組（n=5） A組（n=5） B組（n=5）AST 106.27±3.46 132.14±2.991) 208.13±3.511)2)CK 1147.00±46.61 1614.20±100.691) 2155.00±117.751)2)CKMB 636.80±28.52 855.40±46.631) 1237.80±49.331)2)HS-TNT 0.01±0.00 0.12±0.021) 0.24±0.021)2)

圖1 A.對(duì)照組心尖三腔心切面左室分層心肌縱向應(yīng)變曲線圖。B.A組（低溫4h）心尖三腔心切面左室分層心肌縱向應(yīng)變曲線圖。C.B組（低溫8h）心尖三腔心切面左室分層心肌縱向應(yīng)變曲線圖。

圖2 A.對(duì)照組兔心肌病理圖片（×100）。B.A組（低溫4小時(shí)）兔心肌病理（×100）；C.B組（低溫8小時(shí)）兔心肌病理（×100）。

3.檢驗(yàn)參數(shù)比較

與對(duì)照組相比，低溫A、B組的AST、CK、CK-MB、HS-TNT均增高，且低溫B組增高明顯，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01）；與A組相比，B組的AST、CK、CK-MB、HS-TNT均增高，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01）（表4）。

4病理結(jié)果比較

對(duì)照組：心肌纖維排列規(guī)則，胞漿粉染，核膜完整，細(xì)胞間隙正常；A組：心肌纖維間隙增寬，心肌細(xì)胞輕度變性，局部可見(jiàn)中性粒細(xì)胞聚集；B組：心肌纖維斷裂，心肌細(xì)胞崩解，胞核溶解，染色質(zhì)淡染，心肌間隙可見(jiàn)大量中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)（圖2）。

討 論

心肌雖然是一個(gè)整體，但心肌纖維的走行和分層并不一致，左心室是由三層心肌纖維構(gòu)成，心內(nèi)膜、外膜下心肌是螺旋形的縱行肌纖維，中層心肌是環(huán)形肌纖維。以往研究左室心肌是將三層心肌作為一個(gè)整體進(jìn)行分析的，然而不同疾病不同時(shí)期對(duì)心肌的損害程度是不一致的，因此將三層心肌分別研究將更有利于疾病的診斷，Huang等[6]也利用分層應(yīng)變?cè)u(píng)價(jià)兔急性冠脈綜合征左室縱向功能。心臟有縱向、圓周、徑向及扭轉(zhuǎn)4種運(yùn)動(dòng)形式。由于心肌纖維在圓周方向的曲率半徑比縱向小，在心臟收縮時(shí)承受的壓力較低，故發(fā)生心功能異常晚于縱向纖維[7]?？v向運(yùn)動(dòng)是心室最基本的運(yùn)動(dòng)，主要取決于心內(nèi)膜下縱形肌纖維收縮，其應(yīng)變值反映了室壁運(yùn)動(dòng)伸長(zhǎng)與縮短的程度，最易受缺血和間質(zhì)纖維化影響，是反映心肌受損的最敏感指標(biāo)[8-9]。

心臟的主要功能是為肝、腦等組織器官提供充足的血流量，提供氧和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)并帶走代謝最終產(chǎn)物，維持細(xì)胞正常代謝及功能。既往利用超聲心動(dòng)圖評(píng)價(jià)低溫心功損害時(shí)，常采用LVEF、二尖瓣口E/A比值及TDI頻譜峰值等指標(biāo)。本研究中，與對(duì)照組相比低溫B組LVEF值、Sm、Em、Am，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01），說(shuō)明低溫時(shí)間延長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致左室收縮功能減低，這與Filseth等研究結(jié)果一致[10]，而低溫A組均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＞0.05）。

低溫可直接或反射性地引起皮膚血管收縮，交感神經(jīng)系統(tǒng)的興奮和兒茶酚胺釋放，引起全身外周血管阻力明顯升高，并導(dǎo)致心腔內(nèi)壓力升高，同時(shí)使血液黏滯度增加，前、后負(fù)荷增加[11-12]。另一方面，低溫環(huán)境暴露時(shí)間越長(zhǎng)，細(xì)胞內(nèi)活性氧（ROS）越多，過(guò)高水平的ROS誘導(dǎo)細(xì)胞氧化應(yīng)激，導(dǎo)致細(xì)胞損傷，并由此損害心肌細(xì)胞線粒體生物能，機(jī)體的下丘腦 -垂體 -甲狀腺 - 腎上腺軸發(fā)生活化，誘導(dǎo)心肌細(xì)胞凋亡，最終出現(xiàn)整體心肌功能減低[13]。

本研究中，A組較對(duì)照組心內(nèi)膜下的心肌SL值減低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，與對(duì)照組相比，A組整體、心尖水平SL、SrL S、SrL E、SrL A、基底水平SrL A、中間水平SrL E、SrL A均減低（P＜0.05），說(shuō)明在低溫?fù)p害的初期，心肌收縮功能已經(jīng)受損，且心內(nèi)膜下心肌最先受損，至于低溫A組LVEF與對(duì)照組差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），可能是由于LVEF本就受前、后負(fù)荷及心率的影響，再者由于心肌的代償運(yùn)動(dòng)。B組較對(duì)照組及A組各層心肌SL值比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），三組的心肌SL值由心內(nèi)膜至心外膜下心肌保持梯度遞減，且心內(nèi)膜降低最大，說(shuō)明隨著低溫時(shí)間的延長(zhǎng)，心內(nèi)膜層心肌最先受損，然后3層心肌均受累，縱向應(yīng)變峰值延后、減低，曲線低平，這都與病理和檢驗(yàn)結(jié)果相一致。

綜上所述，本文應(yīng)用2D-STI技術(shù)能夠準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)低溫環(huán)境下左室壁心肌縱向運(yùn)動(dòng)情況，可以盡早發(fā)現(xiàn)左室縱向功能減低及病變受累程度，指導(dǎo)臨床醫(yī)師及時(shí)進(jìn)行干預(yù)治療，對(duì)臨床診斷及治療具有重要意義。