張 瑾，王 晶，童 鍇，周 肖，徐 勇，智 光

1解放軍總醫(yī)院 心內(nèi)科，北京 100853；2天津市第一中心醫(yī)院，天津 300192

擴(kuò)張型心肌病(dilated cardiomyopathy，DCM)是一種以心室擴(kuò)大伴收縮功能受損為特征的心肌病變，臨床表現(xiàn)為充血性心力衰竭，預(yù)后較差[1]。若能早期對高危人群做出預(yù)測，使其接受早期治療，預(yù)防心力衰竭的發(fā)生，可以達(dá)到改善預(yù)后的目的[2]。既往研究表明渦流這種流體動力學(xué)狀態(tài)與心臟功能之間存在密切的關(guān)系[3]。左室渦流的形成機(jī)制非常復(fù)雜，對維持正常的心室舒張充盈及收縮射血等血流動力學(xué)狀態(tài)發(fā)揮著重要作用，它的形態(tài)、大小、位置的改變均可能影響正常的心臟功能[4-6]。本研究擬運(yùn)用血流向量成像技術(shù)(vector flow mapping，VFM)評價(jià)DCM患者左心室渦流特征，從流體動力學(xué)角度探索臨床評價(jià)心功能的新方法。

資料和方法

1 研究對象 DCM組：2011年6-10月在解放軍總醫(yī)院就診的DCM患者，共22例。男12例，女10例，年齡13~68(41.25±17.86)歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：心臟明顯擴(kuò)大，根據(jù)美國紐約心臟協(xié)會(New York heart association，NYHA)標(biāo)準(zhǔn)劃分心功能III-IV級，左室射血分?jǐn)?shù)＜40%。排除標(biāo)準(zhǔn)：合并有高血壓、心臟瓣膜病、冠心病、肺心病和嚴(yán)重肝腎功能不全等疾病；超聲圖像顯示不滿意；不能配合檢查。對照組：2011年6-10月解放軍總醫(yī)院體檢健康志愿者40例，男22例，女18例，年齡21~75(47.51±12.17)歲。經(jīng)病史采集、體格檢查、心電圖、超聲心動圖檢查及實(shí)驗(yàn)室檢查等已排除高血壓、DCM、其他心肺疾病及嚴(yán)重肝腎功能不全者。排除標(biāo)準(zhǔn)為超聲圖像顯示不滿意及不能配合檢查。

2 方法 采用日本Aloka公司ProSound α10彩色多普勒超聲診斷儀，UST-52101超聲探頭，頻率1.88~5.00 MHz。圖像脫機(jī)分析采用2.0版DAS-RSI超聲工作站。囑患者左側(cè)臥位，平靜呼吸，并記錄心電信號。行常規(guī)超聲檢查，記錄左室內(nèi)徑及容積等基本參數(shù)，應(yīng)用Simpson's雙平面法測量左室射血分?jǐn)?shù)。而后行VFM檢查。選取能夠同時(shí)較好顯示左室流入道和流出道的心尖三腔切面作為觀測平面，在確保二維圖像清晰且彩色多普勒血流信號色彩飽和的基礎(chǔ)上，始終保持幀頻高于30幀/s。囑患者屏氣，由心電信號觸發(fā)記錄并存儲連續(xù)三個(gè)心動周期的動態(tài)圖像。將存儲的VFM圖像資料導(dǎo)入DAS-RSI工作站進(jìn)行脫機(jī)分析。進(jìn)入工作站VFM分析界面后，選取感興趣區(qū)，校正色彩混疊現(xiàn)象，進(jìn)行流線、渦流、向量等模式分析。觀察心動周期各時(shí)相左心室渦流的演變規(guī)律，以渦流的最大流量、半值面積、半徑及渦強(qiáng)等參數(shù)作為檢測指標(biāo)，比較DCM組與對照組之間左心室渦流特征的差異。3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 使用SPSS17.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行分析。計(jì)量資料以-x±s表達(dá)，進(jìn)行正態(tài)性及方差齊性檢驗(yàn)；滿足正態(tài)分布且方差齊時(shí)，組間比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)；若不滿足正態(tài)分布時(shí)，采用Mann -Whitney U秩和檢驗(yàn)。渦流參數(shù)與常規(guī)超聲指標(biāo)的相關(guān)性采用Spearman相關(guān)分析。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

1 兩組一般資料及超聲參數(shù)比較 兩組一般資料差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。超聲參數(shù)DCM組左室射血分?jǐn)?shù)顯著減低(P＜0.01)，左室內(nèi)徑及容量明顯增大(P＜0.01)，跨二尖瓣舒張?jiān)缙谘鞣逯邓俣菶及E/A比值有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P＜0.05)，見表1。2 DCM患者心動周期各時(shí)相左心室渦流演變規(guī)律

兩組左心室渦流的演變規(guī)律大致相同，但DCM組形態(tài)和位置變化更多。兩組等容舒張期左室均未出現(xiàn)明顯渦流；舒張?jiān)缙?，二尖瓣開放后左室快速充盈，血流主要以層流形式從左房迅速沖入左室，在二尖瓣瓣葉附近出現(xiàn)小渦流，主要以二尖瓣前葉為主；舒張中期，即減慢充盈期，左室內(nèi)形成一個(gè)持續(xù)的較大渦流，橫向位置在左室中軸偏向流出道側(cè)，縱向位置位于左室中上部，DCM組渦流位置更靠近心尖；左房收縮進(jìn)入舒張晚期，血流再次以層流方式?jīng)_入左室，渦流位置仍以二尖瓣前葉下方為主，DCM組渦流位置更靠近心尖，形態(tài)不規(guī)則，有時(shí)可能出現(xiàn)多個(gè)渦流套疊的現(xiàn)象；等容收縮期，二尖瓣關(guān)閉，左室內(nèi)形成一個(gè)布滿整個(gè)室腔的大渦流，DCM組渦流更加不規(guī)則；主動脈瓣開放進(jìn)入射血期，左室內(nèi)渦流逐漸消散，由心尖流向左室流出道的層流代替，見圖1。

3 兩組渦流各參數(shù)比較 舒張中期渦流較明顯，且位置相對固定，故本研究選取舒張中期渦流進(jìn)行定量評估，同時(shí)進(jìn)行組間比較。相較于對照組，DCM組左室渦流的最大流量增大(P＜0.05)，半值面積及半徑明顯增大(P＜0.01)，而渦流的渦強(qiáng)顯著減小(P＜0.01)(圖2，表2)。將渦強(qiáng)與左室射血分?jǐn)?shù)進(jìn)行相關(guān)性分析，r=0.417，P=0.000，渦強(qiáng)與左室射血分?jǐn)?shù)呈正相關(guān)，見圖3。

表1 兩組一般資料及超聲參數(shù)比較結(jié)果Tab. 1 General data and ultrasonographic parameters in two groups

表2 兩組渦流參數(shù)比較Tab. 2 Vortex flow parameters in two groups

圖1 心動周期各時(shí)相左心室渦流圖A-F分別為DCM組等容舒張期、舒張?jiān)缙?、中期、晚期、等容收縮期、射血期；G-L分別為對照組等容舒張期、舒張?jiān)缙?、中期、晚期、等容收縮期、射血期Fig. 1 Left ventricle vortex flow at different phases of cardiac cycle A-F: represent isovolumic relaxation period, early diastole, mid-diastole, end-diastole, isovolumetric contraction period, ejection time in DCM group; G-L: represent isovolumic relaxation period, early diastole, mid-diastole, end-diastole, isovolumetric contraction period,ejection time in control group

圖2 VFM測量渦流參數(shù)示意圖A： DCM組渦流參數(shù)； B：對照組渦流參數(shù)Fig. 2 Vortex flow parameters in study group (A) and control group (B)

圖3 渦強(qiáng)及左室射血分?jǐn)?shù)的相關(guān)性分析(r=0.417， P=0.000)Fig. 3 Correlation between Qmax/S and LVEF(r=0.417， P=0.000)

討 論

以往為了實(shí)現(xiàn)心臟功能的精確評估，研究者們在心肌力學(xué)狀態(tài)及房室壁的整體、局部運(yùn)動狀態(tài)方面做了大量研究，并獲得了豐富的研究成果[7-9]。近年來，心血管腔內(nèi)血流動力學(xué)狀態(tài)，尤其是對左心室渦流狀態(tài)的研究成為熱點(diǎn)。當(dāng)心血管疾病發(fā)生時(shí)，非正常的渦流形成，改變血流動力學(xué)狀態(tài)，會影響心臟的正常功能，尤其是左室功能[10-11]。

既往研究對心動周期各時(shí)相渦流產(chǎn)生的機(jī)制及發(fā)揮的作用進(jìn)行了闡述。舒張?jiān)缙?，?jīng)二尖瓣口的高速血流與周圍相對靜止的血流之間形成剪切力使血流發(fā)生回轉(zhuǎn)最終形成渦流[5]。舒張中期，流至心尖處的血流發(fā)生轉(zhuǎn)向，與流入道的血流之間形成了較多的對流，形成二尖瓣前葉附近的大渦流[4,12]。舒張晚期，左房開始收縮使得血流再次高速射入左室，產(chǎn)生剪切力而形成渦流。與此結(jié)果一致，本研究發(fā)現(xiàn)DCM組與對照組左心室渦流均自舒張?jiān)缙陂_始出現(xiàn)，并存在于整個(gè)舒張期，主要分布于二尖瓣前葉下方。渦流是流體能量儲存和傳遞的主要方式，在舒張期時(shí)，渦流將左室流入血流的部分動能轉(zhuǎn)化為勢能形式貯存起來，為收縮期射血儲備能量，并將流入左室的血流通過旋轉(zhuǎn)運(yùn)動導(dǎo)向流出道的方向[13]。在收縮期，除了儲備能量及血流重定向之外還利用渦流的離心力推動二尖瓣瓣葉靠攏關(guān)閉[12,14-15]。此期的渦流并非即刻消散，其主要作用是維持二尖瓣的關(guān)閉狀態(tài)[14,16]。

一項(xiàng)應(yīng)用MRI的血流動力學(xué)研究顯示左室內(nèi)渦流反映了心室的結(jié)構(gòu)和功能，不正常的渦流反映了左室功能減退時(shí)潛在欠佳的血流動力學(xué)狀態(tài)[10,17]。DCM患者由于心肌細(xì)胞不同程度變性、壞死、纖維化，肌原纖維排列紊亂，心腔不規(guī)則擴(kuò)大，收縮運(yùn)動不協(xié)調(diào)，使得心腔內(nèi)形成不穩(wěn)定的血流動力學(xué)狀態(tài)，左室內(nèi)出現(xiàn)形態(tài)不規(guī)則的渦流。本研究中，DCM患者舒張中期渦流的流量及大小明顯增大，是由于左心室不規(guī)則擴(kuò)大，收縮功能明顯受損，使得左室內(nèi)殘留的血流增多，血流之間相互作用更強(qiáng)烈而造成的[18]。渦流的這一變化反映了心功能明顯受損的DCM患者左心室內(nèi)血流動力學(xué)狀態(tài)已發(fā)生了明顯的變化，提示用左心室渦流的量化評估來評價(jià)心臟功能成為可能。

正常狀態(tài)下，左室渦流可以將能量傳遞過程中的損耗減至最低，從而使舒張期血流動力學(xué)以及收縮期血流的射血效率達(dá)到最優(yōu)[19]。當(dāng)左心室渦流形成出現(xiàn)明顯異常時(shí)會導(dǎo)致左室收縮功能下降[20]。DCM患者舒張期左心室渦流的流量及大小明顯增大，但事實(shí)上為收縮期射血儲備能量的能力已經(jīng)減小。渦強(qiáng)可以用來反映渦流儲存動能的能力。它是指渦流最大流量與半值面積的比值，與壓強(qiáng)的概念類似，能夠反映單位面積內(nèi)渦流流量做功的大小。本研究發(fā)現(xiàn)舒張中期渦流的渦強(qiáng)在DCM組中明顯小于對照組，且渦強(qiáng)與左室射血分?jǐn)?shù)呈良好的正相關(guān)性(r=0.417，P=0.000)，提示渦強(qiáng)可能成為評價(jià)左心收縮功能的新指標(biāo)。

本研究樣本量較小，渦強(qiáng)作為定量評估渦流的新參數(shù)尚需要大樣本量的研究進(jìn)一步評價(jià)。VFM技術(shù)本身也存在局限性，僅從二維觀測平面分析血流流場獲得虛擬三維血流信息，不能真正全面反映復(fù)雜的三維心血管系統(tǒng)的血流流場。我們期待，隨著超聲及電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷革新，VFM技術(shù)可以更加精準(zhǔn)和全面地評價(jià)真實(shí)三維血流流場。

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