大鼠心肌功能障礙模型超聲斑點追蹤評價體系建立與應用

王美霞，薛紅紅

(1.西北大學附屬神木市醫院超聲科，陜西 神木 719300;2.延安大學附屬醫院超聲醫學科，陜西 延安 716000)

由于各種因素的影響，心肌功能障礙在臨床上的病例越來越多，由于其癥狀不明顯，在臨床上的診斷比較困難[1-2]。超聲檢查具有動態成像、可重復性好、操作簡便、無創、實時等優點，可通過測量左室短軸縮短率(Fractional shortening，FS)、左心室射血分數(Ejection fraction，EF)評估左心室整體的收縮功能。不過傳統超聲存在主觀性強等不足，特別可受到患者心肌順應性及性別、心臟負荷改變、體質量指數多方面因素的影響，可能會使超聲效果受到限制[3-4]。隨著超聲技術的發展，斑點追蹤成像(Speckle tracking imaging，STI)技術得到了廣泛應用，克服了角度依賴的限制，能夠準確測量左心室各節段應變及應變率，能提供心臟局部運動更多有價值的信息，從而可敏感地評價心肌缺血程度[5]。并且當前斑點追蹤成像技術能夠量化左心室功能的變化，能夠觀察到心臟解剖結構變化，有可能更為早期的發現心肌功能的變化，可客觀的評價心肌的力學功能情況[6-7]。本研究通過建立SD大鼠的鹽酸阿霉素急性心臟中毒模型，探討了大鼠心肌功能障礙模型的超聲斑點追蹤評價體系的建立與應用價值。

1 材料與方法

1.1 實驗材料 清潔級3月齡成年SD雄性大鼠(購自北京華阜康生物科技股份有限公司，n=48)，體重285～305 g，飼養于本院實驗動物中心。飼養條件：通風良好，環境整潔，溫度25 ℃左右，相對濕度50%左右，晝夜顛倒，維持日照時間12 h，自由取食與飲水。阿霉素購自上海復旦張江生物醫藥股份有限公司(國藥準字H20084432)，ES-100V3型動物超聲設備購自北京永安吉信科技有限公司(探頭頻率10～12 MHz，配有后處理工作站)，7100型全自動生化儀分析購自日本日立公司，病理檢測試劑盒購自武漢谷歌生物公司。

1.2 實驗分組 48只大鼠隨機平分為三組：正常組、阿霉素低劑量組、阿霉素高劑量組，在各個籠上貼好標記。阿霉素低劑量組、阿霉素高劑量組按12 mg/kg給予腹腔注射濃度為1 mg/ml、2 mg/ml的鹽酸阿霉素溶液，正常組按6 ml/kg給予腹腔注射0.9%生理鹽水。

1.3 超聲檢查 大鼠麻醉后固定為仰臥，獲取左心室乳頭肌水平短軸切面標準圖像，采集并存儲至少連續3 個以上心動周期的超聲心動圖圖像。測定與記錄大鼠的室間隔厚度(Interventricular septum thickness，IVS)、左房內徑(Left atrium diameter，LA)、左心室后壁厚度(Left ventricular posterior wall thickness，LVPW)、左心室射血分數(Left ventricular ejection fraction，LVEF)等指標。然后啟動超聲斑點追蹤技術，手動勾畫心內膜后，調整感興趣區寬度，測定左心室收縮期前壁與后壁的徑向應變率。

1.4 血液生化指標檢測 脊椎脫臼法處死大鼠，在下腔靜脈取血1 ml左右，4 ℃放置30 min后，2000 r/min離心10 min，取上層血清，放于-20 ℃冰箱凍存。采用全自動生化儀檢測血清心肌酶譜含量，包括羥丁酸脫氫酶(Hydroxybutyrate dehydrogenase，HBDH)、肌酸激酶(Creatine kinase，CK)、乳酸脫氫酶(Lactate dehydrogenase，LDH)等。

1.5 病理檢查 剖開大鼠胸腔，暴露心臟行心臟逆行性灌注，取前壁心肌組織在4%多聚甲醛溶液中固定24 h，然后進行脫水、組織包埋、切片、病理染色與鏡下觀察，由病理科醫生分析及判讀。

1.6 統計學方法 采用SPSS 21.00統計學軟件進行分析，計量資料均采用均數±標準差形式，兩兩對比為t檢驗，多組間對比為方差分析，相關性分析采用Pearson分析，檢驗水準α=0.05。

2 結 果

2.1 一般情況比較 正常組大鼠精神好，活動量正常，飲食情況無異常。阿霉素低劑量組和阿霉素高劑量組大鼠一定程度的精神萎靡，沒有明顯的掉毛現象，活動量稍減少，被毛蓬松，飲食情況尚正常。

2.2 三組常規超聲指標比較 三組的IVS、LVEF、LVPW、LA等常規超聲指標比較差異無統計學意義(均P>0.05)，見表1。

表1 三組常規超聲指標比較(mm)

2.3 三組左心室收縮期超聲斑點追蹤參數比較 阿霉素低劑量組、阿霉素高劑量組的左心室收縮期前壁與后壁徑向應變率都低于正常組(均P<0.05)，阿霉素高劑量組低于阿霉素低劑量組(P<0.05)，見表2。

2.4 三組血液生化指標比較 阿霉素低劑量組、阿霉素高劑量組的血清CK、LDH與HBDH水平都高于正常組(均P<0.05)，阿霉素高劑量組高于阿霉素低劑量組(P<0.05)，見表3。

表2 三組左心室收縮期超聲斑點追蹤參數比較(%)

表3 三組血液生化指標比較(U/L)

2.5 三組病理特征 正常組心肌細胞排列整齊、結構規則，心肌間質的纖維組織含量正常。阿霉素低劑量組、阿霉素高劑量組心肌細胞局灶性水腫，心肌細胞核萎縮、溶解，間隙增寬，心肌細胞空泡樣變心肌間質水腫。見圖1。

圖1 三組病理特征(HE染色，×40)

2.6 大鼠心肌功能障礙模型超聲斑點追蹤指標與血液生化指標相關性分析 在阿霉素低劑量組、阿霉素高劑量組32只大鼠中，Pearson分析顯示左心室收縮期前壁、后壁徑向應變率與CK、LDH、HBDH存在負相關性(均P<0.05)。見表4。

表4 大鼠心肌功能障礙模型超聲斑點追蹤指標與血液生化指標相關性分析(n=32)

3 討 論

心肌功能檢測是臨床上始終關注的熱點問題，隨著醫學技術的發展，超聲檢測得到了廣泛應用[8]。不過大鼠的體積比較小，心臟位于皮下的深度較淺，心臟體積也較小，常規超聲很難無法準確分辨其心臟的結構。本研究顯示三組的IVS、LVEF、LVPW、LA等常規超聲指標對比差異無統計學意義(均P>0.05)，表明大鼠心肌功能障礙模型在常規超聲上很難有明確改變。從機制上分析，常規超聲的探頭穿透力較弱，不能準確反映機體的心功能狀態[9]。

斑點追蹤技術是以應變及應變率顯像為基礎心肌運動定量分析的新技術，可以在完整的心動周期中連續追蹤每個斑點的運動軌跡，從而得到節段心肌組織在收縮和舒張過程中產生的變化情況[10]。本研究顯示阿霉素低劑量組、阿霉素高劑量組的左心室收縮期前壁與后壁徑向應變率都低于正常組(均P<0.05)，阿霉素高劑量組低于阿霉素低劑量組(P<0.05)，表明超聲斑點追蹤技術能有效判定大鼠心肌功能障礙情況。當前也有研究顯示，超聲斑點追蹤能獲得不同方向局部心肌的應變值，也跟蹤局部聲學斑點的運動軌跡，最大程度地避免了斑點丟失的問題，縮短了檢查時間，測得的左室整體應變具有更好的可重復性，提高了檢查質量[11]。

本研究顯示阿霉素低劑量組、阿霉素高劑量組的血清CK、LDH與HBDH水平都高于正常組(均P<0.05)，阿霉素高劑量組高于阿霉素低劑量組(P<0.05)。從機制上分析，LDH是一種存在于心肌、骨骼肌、腎臟的糖酵解酶，心肌損傷時可導致血清LDH升高，但是其升高較晚，持續時間較長[12]。CK主要存在于心肌和骨骼肌的胞漿和線粒體中，當心肌功能障礙時時，血清CK水平可快速升高，但其持續時間相對較短。血清HBDH水平能夠反應LDH 同工酶 的活性，在心肌損傷中具有很高的特異性。心肌功能障礙可導致大鼠心肌細胞的線粒體功能失衡，使得大鼠心肌細胞膜及線粒體膜受損，使得CK、LDH與HBDH水平升高[13]。但是血液生化指標分析對于標本的檢測時限要求比較高，同時CK、LDH與HBDH指標升高的時間不同，很難及時反映機體的心肌功能狀況[14]。

超聲斑點追蹤是一種不依賴于角度的評估左心室收縮功能的檢查方法，可有效反映左心室收縮期室壁各節段應變能力[15-16]。有研究表明左心室心肌由三層走形不一的心肌纖維構成，超聲斑點追蹤可反映三層心肌的形變差異，可對左心室肌壁進行分層應變分析，來反映三層心肌的收縮功能變化[17]。超聲斑點追蹤也能較客觀的評價局部心肌的形變，從而更敏感發現心臟局部的病理狀況[18-19]。本研究Pearson分析顯示大鼠心肌功能障礙模型的左心室收縮期前壁、后壁徑向應變率與CK、LDH、HBDH存在負相關性(均P<0.05)，表明超聲斑點追蹤技術能有效評價大鼠心肌功能障礙模型的心功能。特別是左心室收縮期前壁、后壁徑向應變率是反映心肌收縮力的非負荷依賴指標，可有效提供反映局部收縮功能的信息[20]。

綜上所述,超聲斑點追蹤技術能有效評價大鼠心肌功能障礙模型的心功能，左心室收縮期徑向應變率與血液心肌功能生化指標存在相關性。