犬左心室局部心肌構(gòu)筑和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)力學(xué)機(jī)制關(guān)聯(lián)性的超聲初步研究

傅 英，龍 濱，陸 景，李文華，李朝軍，李春梅，鄧 燕，莊 丁，羅安果，蘇 莉，尹立雪

(1.四川省犍為縣人民醫(yī)院功能科，四川 樂山 614400;2.四川省醫(yī)學(xué)科學(xué)院·四川省人民醫(yī)院超聲醫(yī)學(xué)研究所，超聲心臟電生理學(xué)與生物力學(xué)四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610072;3.解放軍452醫(yī)院特診科，四川 成都 610021;4.百勝(深圳)醫(yī)療設(shè)備有限公司，廣東 深圳 518057)

自1628年Harvey［1］首次描述左心室扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以來，左心室扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)在心臟力學(xué)研究中一直備受關(guān)注。目前已經(jīng)認(rèn)知:左心室扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與心動(dòng)周期各時(shí)相不同節(jié)段以及節(jié)段內(nèi)不同層次心肌構(gòu)造和電生理功能及其力學(xué)機(jī)制密切相關(guān);收縮期和舒張期左心室不同部位和不同跨壁層次旋轉(zhuǎn)的速度、方向各異，其解剖結(jié)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的有序差異是左心室實(shí)現(xiàn)其力學(xué)功能的根本保障。

既往對(duì)心臟旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的研究多著眼于低頻超聲條件下的不同水平或不同節(jié)段的心室壁旋轉(zhuǎn)或扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)［2～4］，也有在低頻超聲條件下對(duì)不同跨壁層次旋轉(zhuǎn)的研究［5］，但未有對(duì)同一層次不同部位心肌旋轉(zhuǎn)以及從心肌細(xì)微結(jié)構(gòu)上去認(rèn)識(shí)心肌旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)和評(píng)價(jià)心臟的局部功能;而既往對(duì)于心臟的解剖結(jié)構(gòu)的研究也多從一般解剖學(xué)和組織學(xué)的固定形態(tài)上去研究，缺乏活體觀察和“時(shí)域觀”特征，雖新近有CT及MIR新技術(shù)對(duì)心肌纖維排列情況進(jìn)行三維重建和虛擬構(gòu)建，但因幀頻過低而遺失較多信息。近年來發(fā)展起來的斑點(diǎn)跟蹤成像(Speckle-tracking imaging，STI)技術(shù)能定量測(cè)定心肌旋轉(zhuǎn)角度，無角度依賴性，幀頻可高達(dá)80幀/s，但傳統(tǒng)的STI技術(shù)局限在二維平面上，不能完全跟蹤斑點(diǎn)位置。而超聲速度向量成像(velocity vector imaging，VVI)技術(shù)利用像素的空間相干技術(shù)、特殊參照技術(shù)及專門的運(yùn)算軟件可以精確跟蹤斑點(diǎn)位置，不但可以量化心臟長(zhǎng)軸、徑向及圓周方向的運(yùn)動(dòng)，還可以測(cè)量心臟扭轉(zhuǎn)的方向和角度。因此本研究擬用高頻超聲、基于二維斑點(diǎn)跟蹤成像技術(shù)的速度向量成像技術(shù)和病理技術(shù)相結(jié)合，通過研究左心室前壁局部心肌的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，探討心肌構(gòu)筑的特點(diǎn)，也試圖探索一種在時(shí)域觀基礎(chǔ)上研究心肌構(gòu)筑的方法學(xué)，為超聲心臟疾病解剖學(xué)數(shù)學(xué)模型的建立提供基礎(chǔ)信息和數(shù)據(jù)。

1 資料與方法

1.1 一般資料 四川省醫(yī)學(xué)科學(xué)院·四川省人民醫(yī)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物研究所提供健康雌性beagle犬8只，體重11.5～14.8 kg［(13.75±2.08)kg］。分為收縮期組和舒張期組各4只。

1.2 儀器與方法 ①儀器:意大利百勝M(fèi)ylab90彩色多普勒超聲診斷儀;變頻高頻率線陣探頭(頻率4～13MHz);LEAD2000型多道電生理儀(成都錦江電子儀器廠);百勝X-strain圖像工作站(9.10)。IE902-C型麻醉呼吸機(jī)(北京瑞得伊格爾有限公司);XSZ-HS7攝影生物顯微鏡(重慶光學(xué)儀器廠); Power shot S5IS佳能數(shù)碼相機(jī)(中國(guó))。②動(dòng)物模型制備:常規(guī)術(shù)前準(zhǔn)備后，用氯胺酮(4～6 mg/kg)和芬太尼(0.001～0.002 mg/kg)聯(lián)合麻醉實(shí)驗(yàn)犬，實(shí)施犬氣管插管并連接呼吸機(jī)人工呼吸，調(diào)節(jié)通氣頻率和潮氣量至適宜，同步記錄體表心電圖，待比格犬麻醉后，沿胸骨左緣開胸，剪開心包制成心包吊籃，充分暴露左心室前壁，于左前降支分支——室間隔支和斜角支的分支點(diǎn)下方約1.5～2.0 cm處向心尖方向分H、M、L三水平，每一水平兩點(diǎn)(間隔約1.0 cm)，共六點(diǎn)(分別靠近室間隔和左心室側(cè)壁)，用“4#”手術(shù)縫線在心外膜打結(jié)做標(biāo)記(圖1a)。③超聲圖像采集:生理狀態(tài)使用高頻超聲探頭(頻率4～13 MHz)采集左心室前壁心外膜標(biāo)記處短軸切面(圖1b)連續(xù)三個(gè)心動(dòng)周期二維超聲灰階圖像存盤，以備脫機(jī)分析。④組織病理切片制備和顯微鏡下攝影:圖像采集完畢，用32.5%BaCl2和10%的KCl溶液處死實(shí)驗(yàn)犬，令其左室壁心肌分別停留于收縮末和舒張末狀態(tài)，取出心臟固定后分離左心室前壁，沿心外膜標(biāo)記處H、M、L三水平作組織切片及病理切片(H-E染色和Masson染色)，使用Canon-S5IS數(shù)碼相機(jī)連接于顯微鏡目鏡，在組織切片和病理切片上沿標(biāo)記點(diǎn)從右至左，鏡下觀察心外膜下心肌紋理走行及心肌細(xì)胞形態(tài)，并攝影。⑤圖像分析:在工作站上動(dòng)態(tài)回放二維超聲灰階圖像，觀察生理狀態(tài)下心動(dòng)周期內(nèi)各時(shí)相心外膜下心肌片層結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)情況;在組織切片及病理切片攝影圖片上觀察收縮末期或舒張末期心肌片層結(jié)構(gòu)及心肌纖維排列情況。⑥數(shù)據(jù)處理:脫機(jī)應(yīng)用X-strain工作站分析生理狀態(tài)下標(biāo)記點(diǎn)心外膜下心肌單心動(dòng)周期內(nèi)力學(xué)狀態(tài)，并使用EXCEL表導(dǎo)出旋轉(zhuǎn)位移(rotational displacement，RD)數(shù)據(jù)，采用線性插補(bǔ)法行心率標(biāo)化，將心動(dòng)周期分為100等分，選取0、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100時(shí)間點(diǎn)處左、右兩側(cè)標(biāo)記點(diǎn)旋轉(zhuǎn)位移進(jìn)行組間均數(shù)趨勢(shì)比較;將同一水平左右兩側(cè)標(biāo)記點(diǎn)處心外膜下心肌在同一時(shí)間點(diǎn)旋轉(zhuǎn)位移相減(左側(cè)-右側(cè))即得到左右兩側(cè)標(biāo)記點(diǎn)之間因反向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而構(gòu)成的扭轉(zhuǎn)角度，將不同水平的扭 轉(zhuǎn)角度進(jìn)行比較。

圖1 a.心包吊籃及左心室前壁局部心外膜掛線標(biāo)記;b.左心室前壁局部標(biāo)記點(diǎn)短軸切面 basal:基底，apical:心尖，LV:左心室，RV:右心室，mark:標(biāo)記，sub-end:心內(nèi)膜下層心肌，mid:中層心肌，sub-epi:心外膜下層心肌，sample point:力學(xué)分析布點(diǎn)

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 應(yīng)用SPSS 13.0統(tǒng)計(jì)軟件分析數(shù)據(jù)，所有進(jìn)入分析的定量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，由于本研究基于時(shí)域觀理念，即在心動(dòng)周期內(nèi)10個(gè)時(shí)間點(diǎn)對(duì)左右兩標(biāo)記點(diǎn)心外膜下心肌的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)觀察，屬于重復(fù)測(cè)量設(shè)計(jì)，因此對(duì)所得定量資料應(yīng)進(jìn)行球形檢驗(yàn)，檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05，當(dāng)P＞0.05時(shí)進(jìn)一步用單因素方差分析，P＜0.05時(shí)進(jìn)一步用多元方差分析，P＜0.05有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。在統(tǒng)計(jì)表上分析同一水平左右兩側(cè)標(biāo)記點(diǎn)處心外膜下心肌旋轉(zhuǎn)位移有無差異，在統(tǒng)計(jì)圖上對(duì)左右兩側(cè)標(biāo)記點(diǎn)心外膜下心肌旋轉(zhuǎn)位移均數(shù)趨勢(shì)進(jìn)行比較，以分析生理狀態(tài)下心外膜下心肌旋轉(zhuǎn)位移動(dòng)態(tài)變化過程，并同時(shí)分析不同水平左右兩標(biāo)點(diǎn)構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)位移的扭轉(zhuǎn)角度。

1.4 重復(fù)性檢驗(yàn) 從8例實(shí)驗(yàn)比格犬中隨機(jī)抽取4例，由另一名熟練操作者收集上述相關(guān)圖片及數(shù)據(jù)，對(duì)兩位不同操作者使用二維斑點(diǎn)跟蹤成像技術(shù)軟件分析所獲取旋轉(zhuǎn)位移參數(shù)進(jìn)行重復(fù)性評(píng)價(jià)采用Pearson或Spearman相關(guān)分析。

2 結(jié)果

由于心外膜掛線制作標(biāo)記，僅能標(biāo)記心外膜下心肌，不能同時(shí)對(duì)心內(nèi)膜下心肌和中層心肌標(biāo)記，因此受制作技術(shù)條件所限，顯微鏡下觀察時(shí)僅重點(diǎn)觀察心外膜下心肌;通過二維斑點(diǎn)跟蹤成像技術(shù)得到的旋轉(zhuǎn)位移實(shí)際上是標(biāo)記點(diǎn)處心肌圍繞左心室“假定中心軸”旋轉(zhuǎn)的角度幅度，而病理切片上所觀察到的心肌纖維或心肌片層結(jié)構(gòu)有向右或向左偏轉(zhuǎn)的角度實(shí)際上是在心肌纖維或心肌片層結(jié)構(gòu)在心動(dòng)周期中的自身旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)造成的;由于本次實(shí)驗(yàn)是以生理狀態(tài)為基礎(chǔ)狀態(tài)的序貫實(shí)驗(yàn)，受其他操作步驟影響，難免存在誤差，加之心肌纖維或心肌片層結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)不單是發(fā)生于某個(gè)平面，而是一個(gè)立體的、多維的運(yùn)動(dòng)，因此未對(duì)病理切片上所觀察到的心肌纖維或心肌片層結(jié)構(gòu)偏轉(zhuǎn)角度進(jìn)行測(cè)量。

2.1 定性觀察結(jié)果 ①二維灰階超聲觀察:同一心動(dòng)周期同一水平左右兩標(biāo)記點(diǎn)處心肌片層結(jié)構(gòu)不僅繞著左心室中心點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，而且也在自轉(zhuǎn)，因此二維灰階超聲動(dòng)態(tài)觀察時(shí)，心肌片層結(jié)構(gòu)由短軸觀到長(zhǎng)軸觀不斷往復(fù)變化(圖2);H、M水平標(biāo)記點(diǎn)處，收縮期大部分呈長(zhǎng)軸觀，舒張期大部分呈短軸觀，大部分運(yùn)動(dòng)呈反向(圖3);靠近心尖L水平收縮期基本呈長(zhǎng)軸觀，左右側(cè)標(biāo)記點(diǎn)處大部分心肌片層結(jié)構(gòu)向右旋轉(zhuǎn)，只是旋轉(zhuǎn)幅度不同，且整個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)，右側(cè)向右旋轉(zhuǎn)幅度不如左側(cè)向右旋轉(zhuǎn)幅度;舒張期發(fā)生解旋，心肌片層結(jié)構(gòu)回旋，至舒張末期基本呈短軸觀，解旋過程中心肌片層結(jié)構(gòu)仍向右排列，且旋轉(zhuǎn)幅度較收縮期小。②組織病理切片觀察:收縮期組:心外膜下心肌增厚，心肌片層結(jié)構(gòu)內(nèi)心肌纖維多呈長(zhǎng)軸觀，H、M水平左右兩標(biāo)記點(diǎn)處心肌片層基本呈反向排列，右側(cè)大部分向左排列，左側(cè)大部分向右排列，L水平左右兩標(biāo)記點(diǎn)心肌片層排列方向較一致，多向右排列;舒張期組:心外膜下心肌變薄，H、M、L水平左右兩標(biāo)記點(diǎn)處心肌片層排列方向較一致，其內(nèi)心肌纖維多呈短軸觀(圖4)。③心外膜下心肌同一水平左右兩標(biāo)記點(diǎn)處單心動(dòng)周期組間旋轉(zhuǎn)位移均數(shù)趨勢(shì)觀察:H水平標(biāo)記點(diǎn)處收縮早期和舒張末期，右側(cè)呈順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，左側(cè)基本上呈逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)幅度極低;收縮中晚期和舒張?jiān)缰衅冢覀?cè)呈順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，左側(cè)呈逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，位移幅度逐漸加大，又逐漸減小，左右兩側(cè)最大值絕對(duì)值基本持平，但左側(cè)旋轉(zhuǎn)位移峰值位于收縮期，較右側(cè)提前，右側(cè)峰值位于舒張期;二者之間旋轉(zhuǎn)方向相反，形成力矩效應(yīng)。M水平標(biāo)記點(diǎn)處收縮早期，雙側(cè)均呈順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)幅度無明顯差異，舒張末期右側(cè)呈順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，左側(cè)基本上呈逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)幅度極低;收縮中晚期及舒張?jiān)缰衅谟覀?cè)呈順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，左側(cè)呈逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，位移幅度逐漸加大，又逐漸減小，右側(cè)旋轉(zhuǎn)位移絕對(duì)值明顯小于左側(cè)，且左側(cè)旋轉(zhuǎn)位移峰值位于收縮期，右側(cè)峰值位于舒張期，二者之間旋轉(zhuǎn)方向相反，形成力矩效應(yīng)。L水平標(biāo)記點(diǎn)處收縮中晚期及舒張?jiān)缰衅谧笥覂蓚?cè)均呈逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，左側(cè)旋轉(zhuǎn)位移絕對(duì)值大于右側(cè)，且左側(cè)旋轉(zhuǎn)位移峰值較右側(cè)提前，位于收縮期，右側(cè)峰值位于舒張?jiān)缙?。此外，右?cè)標(biāo)記點(diǎn)處L水平與H、M水平旋轉(zhuǎn)方向相反，也形成力矩效應(yīng)，左側(cè)標(biāo)記點(diǎn)處，三水平均呈逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，無力矩效應(yīng)(如圖5～7)。

圖2 短軸切面心外膜下心肌運(yùn)動(dòng)分析模式圖(a～d)

由于實(shí)驗(yàn)時(shí)，每一水平標(biāo)記點(diǎn)處探頭放置的位置和心肌片層結(jié)構(gòu)夾角不完全一致，因此初始位置也不能確定是屬于心動(dòng)周期的哪一個(gè)時(shí)相，在假定探頭位置不變和心肌只是在二維平面而非三維空間運(yùn)動(dòng)的情況下，簡(jiǎn)單說明所觀察到的現(xiàn)象。

圖3 a.M水平收縮中期;b.M水平舒張期。LV:左心室，M-marker1:右側(cè)標(biāo)記點(diǎn)，M-marker3:左側(cè)標(biāo)記點(diǎn)，sub-epi:心外膜下心肌，mid:中層心肌，sub-end:心內(nèi)膜下心肌。收縮期左右標(biāo)記點(diǎn)處:左心室心腔基本消失，三層心肌增厚，清楚顯示，心外膜下心肌片層結(jié)構(gòu)略呈長(zhǎng)軸觀，反向排列，右側(cè)向左偏轉(zhuǎn)，左側(cè)向右偏轉(zhuǎn)，如紅色圓圈處;舒張期左右標(biāo)記點(diǎn)處:左心室心腔可見，三層心肌稍變薄，清楚顯示，心外膜下心肌片層結(jié)構(gòu)略呈短軸觀，同向排列，右側(cè)向左偏轉(zhuǎn)，左側(cè)略向左偏轉(zhuǎn)，但偏轉(zhuǎn)幅度不大，如紅色圓圈處

圖4 a.收縮期心外膜下心肌，右側(cè):Masson染色×40;b.收縮期心外膜下心肌，左側(cè):Masson染色 ×40。收縮期左右兩側(cè)標(biāo)記點(diǎn)處心外膜下心肌片層排列:右側(cè)向左偏轉(zhuǎn)，左側(cè)向右偏轉(zhuǎn);c.舒張期心外膜下心肌，右側(cè):Masson染色×40;d.舒張期心外膜下心肌，左側(cè):Masson染色×40。舒張期左右兩側(cè)標(biāo)記點(diǎn)處心外膜下心肌片層排列:右側(cè)略向左偏轉(zhuǎn)，左側(cè)略向右偏轉(zhuǎn)

圖5 a.H水平:收縮早期和舒張末期，右側(cè)呈順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，左側(cè)呈逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，幅度極低;收縮中晚期和舒張?jiān)缰衅?，右?cè)呈順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，左側(cè)呈逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，位移幅度逐漸加大，又逐漸減小，左右兩側(cè)最大值絕對(duì)值基本持平，但左側(cè)旋轉(zhuǎn)位移峰值位于收縮期，較右側(cè)提前，右側(cè)峰值位于舒張期。;b.M水平:收縮早期，雙側(cè)均呈順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)幅度無明顯差異，舒張末期右側(cè)呈順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，左側(cè)基本上呈逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，但幅度極低;收縮中晚期及舒張?jiān)缰衅谟覀?cè)呈順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，左側(cè)呈逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，位移幅度逐漸加大，又逐漸減小;左側(cè)旋轉(zhuǎn)位移峰值位于收縮期，較右側(cè)提前，右側(cè)位移峰值位于舒張期，絕對(duì)值小于左側(cè);c.L水平:收縮中晚期及舒張?jiān)缰衅谧笥覂蓚?cè)呈逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，左側(cè)旋轉(zhuǎn)位移絕對(duì)值大于右側(cè)，且左側(cè)旋轉(zhuǎn)位移峰值較右側(cè)提前，位于收縮期，右側(cè)峰值位于收縮末期。心外膜下心肌左右兩側(cè)標(biāo)記點(diǎn)旋轉(zhuǎn)位移均數(shù)趨勢(shì)曲線圖(曲線藍(lán)色為右側(cè)標(biāo)記點(diǎn)，綠色為左側(cè)標(biāo)記點(diǎn))

圖6 a.右側(cè)標(biāo)記點(diǎn)，H、M水平心外膜下心肌呈順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，H水平心肌旋轉(zhuǎn)位移峰值絕對(duì)值最大，峰值均位于舒張期，L水平呈逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，峰值位于收縮末期，三水平心動(dòng)周期始末均為順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，且幅度較低;b.左側(cè)標(biāo)記點(diǎn)，H、M水平心外膜下心肌呈逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，H水平心肌旋轉(zhuǎn)位移峰值絕對(duì)值最小，M水平居中，L水平最大，H水平和L水平峰值位于收縮末期，M水平峰值位于舒張?jiān)缙?。心外膜下心肌三水平旋轉(zhuǎn)位移均數(shù)趨勢(shì)曲線圖(藍(lán)色曲線:H水平，綠色曲線:M水平，棕色曲線:L水平)

圖7 不同水平左右兩側(cè)標(biāo)記點(diǎn)處心肌旋轉(zhuǎn)位移所形成的扭轉(zhuǎn)角度均數(shù)趨勢(shì)曲線比較。藍(lán)色曲線為H水平，綠色曲線為M水平，棕色曲線為L(zhǎng)水平，每一水平左右兩側(cè)標(biāo)記點(diǎn)處心外膜下心肌之間構(gòu)成的扭轉(zhuǎn)角度均為正值，M水平較大，扭轉(zhuǎn)角度峰值在舒張?jiān)缙?，H水平和L水平相差不大，扭轉(zhuǎn)角度峰值在收縮晚期

2.2 定量觀察結(jié)果 ①心外膜下心肌同一水平同一時(shí)刻點(diǎn)上左右兩側(cè)標(biāo)記點(diǎn)處旋轉(zhuǎn)位移比較:在收縮早期和舒張末期均呈順時(shí)針旋轉(zhuǎn)或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)，在收縮中晚期及舒張?jiān)缰衅贖、M水平標(biāo)記點(diǎn)處右側(cè)呈順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，左側(cè)呈逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.01或 P＜0.05);L水平左右兩側(cè)均呈逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，但左側(cè)旋轉(zhuǎn)位移幅度大于右側(cè)，收縮中期差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.01或P＜0.05)，余心動(dòng)周期時(shí)相差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)，見表1。②心外膜下心肌左右兩側(cè)標(biāo)記點(diǎn)旋轉(zhuǎn)位移所構(gòu)成的扭轉(zhuǎn)角度三水平之間比較，相比H、L水平，M水平最大，H水平和L水平相差不大，三者之間差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)，見表2。③重復(fù)性檢驗(yàn):從8例實(shí)驗(yàn)比格犬中隨機(jī)抽取4例動(dòng)態(tài)二維超聲灰階圖像，兩位操作者使用二維斑點(diǎn)跟蹤成像軟件分析所得旋轉(zhuǎn)位移參數(shù)進(jìn)行Pearson相關(guān)分析，兩操作者所得旋轉(zhuǎn)位移參數(shù)具有較強(qiáng)的相關(guān)性(r＞0.6，P＜0.05)，見表3。

表1 三水平左右兩標(biāo)記點(diǎn)處心外膜下層心肌旋轉(zhuǎn)位移兩兩比較 (°)

表2 不同水平心外膜下心肌左右兩側(cè)標(biāo)記點(diǎn)旋轉(zhuǎn)位移所構(gòu)成的扭轉(zhuǎn)角度比較 (°)

表3 兩位操作者測(cè)量H水平心外膜下心肌旋轉(zhuǎn)位移相關(guān)分析

3 討論

左心室扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是指在一個(gè)完整心動(dòng)周期中的不同瞬間，左心室壁相鄰節(jié)段間存在的局部或基底部與心尖部之間的整體旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)速度的差異，這種旋轉(zhuǎn)差異導(dǎo)致了心室壁的扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)［1，6］，并最終導(dǎo)致左心室腔幾何形狀與內(nèi)徑的變化。既往關(guān)于左心室扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的研究主要是從心肌的跨壁層次和心室壁節(jié)段區(qū)域差異上來研究，未能對(duì)同一水平同一層次的不同區(qū)域之間的差異進(jìn)行研究，也未能對(duì)同一心動(dòng)周期不同時(shí)相及每個(gè)時(shí)相中構(gòu)成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的收縮和伸展成分及其關(guān)系的角度來研究。本研究采用高頻超聲、基于二維斑點(diǎn)跟蹤成像技術(shù)的速度向量成像技術(shù)和病理技術(shù)相結(jié)合，通過研究左心室前壁局部心肌的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從心肌構(gòu)筑基礎(chǔ)和時(shí)域變化上深入認(rèn)識(shí)心臟的收縮和舒張功能。

3.1 同一水平同一層次的不同區(qū)域之間心肌旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的差異 本研究對(duì)比格犬左心室前壁做marker，定點(diǎn)觀察和分析局部的心肌運(yùn)動(dòng)，通過斑點(diǎn)跟蹤成像技術(shù)軟件分析導(dǎo)出旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)力學(xué)參數(shù)，通過相關(guān)統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件尋找運(yùn)動(dòng)規(guī)律，反推其隨心動(dòng)周期規(guī)律運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，再結(jié)合病理技術(shù)尋找病理依據(jù)。結(jié)果顯示，同一水平同一層次的不同區(qū)域之間心肌旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是有差異的，盡管本實(shí)驗(yàn)中在左心室前壁同一水平兩標(biāo)記點(diǎn)相距僅1.0 cm，但其旋轉(zhuǎn)位移方向相反，靠近室間隔一側(cè)的心肌呈順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，靠近左心室側(cè)壁的心肌呈逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，往心尖方向，右側(cè)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)趨勢(shì)減弱，逐漸轉(zhuǎn)為逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，這種差異性在收縮中晚期及舒張?jiān)缰衅谳^為顯著，方向相反的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)在一定程度上形成力矩效應(yīng)，有助于心臟的泵血功能。連續(xù)觀察多個(gè)心動(dòng)周期，發(fā)現(xiàn)其運(yùn)動(dòng)軌跡曲線呈“反向螺旋”狀，而在病理切片也證實(shí)Marker處心外膜下層心肌在收縮期呈反向排列，左側(cè)向右，右側(cè)向左;在二維超聲動(dòng)態(tài)圖像上也顯示了這一情況。聯(lián)系心室肌帶理論［7］、心肌纖維排列理論［8］以及心肌薄片理論［9］，可以看出心室肌帶升段與降段的反向螺旋狀排列、心肌薄片間相互成角的反向螺旋狀的滑動(dòng)或心肌纖維反向螺旋狀排列，是心室心肌推動(dòng)血液在循環(huán)系統(tǒng)中運(yùn)行的重要力學(xué)解剖構(gòu)造基礎(chǔ)，有助于維持左心室機(jī)械功能的穩(wěn)定性和最大程度地降低能耗，這與其他力學(xué)系統(tǒng)中的螺旋推進(jìn)運(yùn)動(dòng)機(jī)制非常相似［10］。如若從微觀角度，分析心肌肌絲的滑動(dòng)，肌鈣蛋白和肌動(dòng)蛋白的運(yùn)動(dòng)也存在這一“反向螺旋”現(xiàn)象(圖8)

3.2 三水平心外膜下心肌左右兩側(cè)標(biāo)記點(diǎn)旋轉(zhuǎn)位移所構(gòu)成的扭轉(zhuǎn)角度的差異 既往研究心臟的扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)多從心室的短軸水平進(jìn)行，發(fā)現(xiàn)心室基底水平呈順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，心尖水平呈逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，乳頭肌水平旋轉(zhuǎn)位移不定，但幅度較前面二者低，因此主要探討基底水平和心尖水平的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，發(fā)現(xiàn)二者位移相反，力矩效應(yīng)，構(gòu)成扭轉(zhuǎn)角度;或者研究各層次心肌之間的跨壁旋轉(zhuǎn)位移，發(fā)現(xiàn)二者相反，形成力矩效應(yīng)，構(gòu)成扭轉(zhuǎn)角度。有研究發(fā)現(xiàn)左心室壁心內(nèi)膜下心肌收縮期最大旋轉(zhuǎn)角大于心外膜下心?。?，10～12］，這與現(xiàn)有的左心室室壁旋轉(zhuǎn)與扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)力學(xué)機(jī)制理論提出的左室壁外層心肌相對(duì)于內(nèi)層心肌的機(jī)械效益占優(yōu)勢(shì)并控制內(nèi)層心肌運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)［13～15］相矛盾。同時(shí)也有研究認(rèn)為左心室舒張期解旋主要基于心內(nèi)膜下心肌相對(duì)較大的勢(shì)能儲(chǔ)備，因?yàn)樵谑湛s期左心室壁內(nèi)層心肌的肌小節(jié)比外層心肌變得更短(0.20 μm＜0.48 μm)，勢(shì)能儲(chǔ)備相對(duì)更大［16］。本研究中對(duì)三水平心外膜下心肌左右兩側(cè)標(biāo)記點(diǎn)旋轉(zhuǎn)位移進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)左右兩側(cè)標(biāo)記點(diǎn)處旋轉(zhuǎn)位移相反，形成力矩效應(yīng)，構(gòu)成扭轉(zhuǎn)角度，分水平研究，M水平在三水平心外膜下心肌的扭轉(zhuǎn)角度最大，可能與M水平和左心室中心點(diǎn)［17］接近同一水平有關(guān)。

圖8 “反向螺旋”現(xiàn)象

3.3 心動(dòng)周期不同時(shí)相收縮成分與伸展成分的關(guān)系 國(guó)外最新研究發(fā)現(xiàn)，等容收縮期最早期的收縮活動(dòng)發(fā)生在前壁心內(nèi)膜下的心肌，心內(nèi)膜下心肌纖維(呈右手螺旋排列)的縮短同時(shí)伴隨心外膜下層心肌纖維(即左手螺旋排列)的伸展［18，19］。在正常的等容期力學(xué)中，心肌縮短和伸展產(chǎn)生的形變是相互協(xié)調(diào)的，也就是說一個(gè)方向的縮短必定伴隨垂直方向的伸展［18］。在本研究中發(fā)現(xiàn)，其實(shí)不光是心肌層次之間出現(xiàn)這一相反的力學(xué)現(xiàn)象，即便是同一層次心肌之間，不同區(qū)域的心肌也存在這種“拮抗”的現(xiàn)象，從理論上來推導(dǎo)，距離越遠(yuǎn)，這種拮抗越明顯，這需要進(jìn)一步研究和病理證實(shí)。這種“拮抗”現(xiàn)象其實(shí)也基本上持續(xù)整個(gè)心動(dòng)周期，以收縮中晚期和舒張中晚期明顯。本研究發(fā)現(xiàn)，左側(cè)標(biāo)記點(diǎn)處心肌呈逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)位移隨心動(dòng)周期逐漸增大，逐漸減小，峰值在收縮期，而右側(cè)標(biāo)記點(diǎn)處心肌呈順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)位移隨心動(dòng)周期逐漸增大，逐漸減小，峰值在舒張期;在收縮期靠近室間隔一側(cè)的心肌拮抗左側(cè)壁的心肌向右的運(yùn)動(dòng)，而在舒張期，左側(cè)壁的心肌拮抗室間隔一側(cè)的心肌向左運(yùn)動(dòng)，也就是說，室間隔一側(cè)的心肌在左心室舒張期解旋中占據(jù)優(yōu)勢(shì)力學(xué)效應(yīng)，而左心室側(cè)壁的心肌在左心室收縮期旋轉(zhuǎn)中占據(jù)優(yōu)勢(shì)力學(xué)效應(yīng)。據(jù)此我們可以得出在整個(gè)心動(dòng)周期中，心臟同時(shí)存在收縮和伸展成分，二者相互協(xié)調(diào)，允許心肌對(duì)收縮所產(chǎn)生的力度和隨之產(chǎn)生的收縮活動(dòng)時(shí)限進(jìn)行調(diào)節(jié)，并隨著心動(dòng)周期的往復(fù)變化，心肌薄片或心肌纖維發(fā)生規(guī)律的再定向和重排［20，21］。這一點(diǎn)與骨骼的運(yùn)動(dòng)很相似，幾乎每一種骨骼運(yùn)動(dòng)都是由一組伸肌和一組屈肌協(xié)調(diào)完成。

3.4 本研究的優(yōu)勢(shì)與存在的局限性 本研究的優(yōu)勢(shì)在于針對(duì)心外膜下心肌在不同水平旋轉(zhuǎn)位移進(jìn)行研究，并使用重復(fù)測(cè)量設(shè)計(jì)，對(duì)局部心肌位移的時(shí)空變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)觀察，結(jié)合病理技術(shù)對(duì)所得出的結(jié)論進(jìn)行證實(shí)。不足之處是:①實(shí)驗(yàn)時(shí)未進(jìn)行心導(dǎo)管監(jiān)測(cè)左心室的壓力變化，因?yàn)樾那坏男螒B(tài)及心肌纖維的排列與所承受的力學(xué)狀態(tài)密切相關(guān);②研究對(duì)象是比格犬，因此與其他物種之間也許會(huì)存在差異，所以該結(jié)論還有待于在不同的物種之間進(jìn)行研究比較證實(shí);③即便是在純種的比格犬中心臟的結(jié)構(gòu)也有可能存在變異，因此尚需大樣本進(jìn)一步證實(shí)本研究結(jié)論;④由于是探索性研究，只對(duì)局部室壁的心外膜下心肌作標(biāo)記進(jìn)行研究，雖然能夠從軟件分析中得到中層心肌和心內(nèi)膜下心肌的旋轉(zhuǎn)位移參數(shù)，但是由于在制作病理切片的過程中對(duì)中層心肌和心內(nèi)膜下心肌制作標(biāo)記點(diǎn)失敗而不能從病理上得到證實(shí)，未能反映整體心肌構(gòu)筑狀況，后續(xù)研究一方面應(yīng)該解決中層心肌和心內(nèi)膜下心肌標(biāo)記點(diǎn)的制作方法，另一方面應(yīng)盡量與左心室三個(gè)短軸水平聯(lián)合起來研究，逐步認(rèn)識(shí)心肌的構(gòu)筑。心臟的結(jié)構(gòu)和功能極其精細(xì)復(fù)雜，因此還需深入研究心肌的構(gòu)筑以及與心臟傳導(dǎo)系統(tǒng)、血管系統(tǒng)是怎樣有機(jī)結(jié)合，這樣才能對(duì)心臟的收縮和舒張功能進(jìn)行準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)。

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