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蒽环类药物是一大类广泛应用于临床的抗癌药物,其代表药物是阿霉素(adriamycin,ADM),它的最主要的毒副作用为心脏蓄积性毒性。该药致心脏损害特点为:早期表现心肌细胞水肿、空泡形成等可逆性心肌损伤,病变范围多呈局灶性,此时如采取干预措施可完全恢复,否则,继续用药可能进一步发展为不可逆性心肌细胞胶原沉积或纤维化,严重者可发展至扩张型心肌病甚至充血性心力衰竭,且一旦发生则进行性加重,目前尚无有效的治疗办法。因此,寻找能在临床心肌毒性症状之前甚至心肌发生不可逆性损伤之前及时检测到早期心肌病变的技术是国内外学者一直探讨的问题。
临床上常用常规超声心动图的左心室射血分数(left ventricular ejection fraction,LVEF)和短轴缩短率(left ventricular fractional shortening,LVFS)指标对心脏收缩功能进行简要评估,但LVEF和LVFS是心脏整体做功的结果,既不能反映心肌某节段的运动变化,也不能敏感地反映心功能轻度受损的征象。
近几年来在组织多普勒基础上发展起来的应变率成像技术,能反映局部心肌本身的变形速率,较准确地评估局部心肌的收缩及舒张功能。但由于该技术基于多普勒技术,易受到声束角度的影响,目前仅能反映左心室长轴方向的心肌舒缩功能。由于心肌运动包括纵向、径向及扭转运动,故该技术并不能全面分析心肌形变。
新近开发的速度向量成像技术(velocity vector imaging,ⅤⅥ)技术是在二维超声图像的基础上,应用像素的空间相干及追踪技术跟踪心肌内回声斑点的空间运动。其不仅克服了心脏整体移动和周围组织牵拉对心肌运动的影响,更重要的是不受多普勒超声角度的影响,从而能更准确评估局部心肌的各种运动,是一种直观、易于操作的新技术。在本实验前期研究中我们使用ⅤⅥ技术对阿霉素损伤心肌进行检测,发现当左心室壁部分节段的ⅤⅥ指标减低时,可提示心肌正由可逆性损伤向不可逆性损伤过渡,而此时LVEF、LVFS等指标尚未出现明显改变;当所有节段的指标及LVEF、LVFS等均出现不同程度减低时,提示心肌已到了不可逆性损伤的阶段,这与阿霉素致心脏毒性过程是由细胞水肿发展到细胞间质纤维化,由局部心肌功能受损向整体功能受损发展的过程相吻合。
正常心脏的机械收缩和舒张是协调有节律的,机械运动的同步性是实现其泵血功能的必要条件。心脏不同步运动即是心肌机械性不同步运动,其形式包括房室间、左右室间和左室内运动不同步,心室内不同步按发生时期又可分为收缩运动不同步和舒张运动不同步。当心肌存在一些病变时,可直接影响受损心肌收缩功能或出现房室传导或心室内传导延迟等电活动不同步,进而导致心脏机械不同步运动,重者使心脏泵血功能减低。国内外大量研究以及我们实验的前期研究中证实蒽环类药物的心脏蓄积性毒性作用可以影响心肌收缩和舒张功能,且局部心肌的功能改变的发生早于整体心功能改变,我们考虑蒽环类药物的心肌毒性同样可以导致心脏机械运动同步性的变化,而该变化很可能较ⅤⅥ局部心肌功能指标更敏感。
研究目的:
使用速度向量成像技术评价阿霉素致兔早期心肌损害左室收缩同步性的变化,并与心肌病理改变对照,探讨该无创性检测方法的应用价值。
资料与方法:
42只兔分成4组:A组10只,作为对照组,每周一次注射生理盐水2ml/kg,共8周;B组10只,每周一次注射阿霉素2mg/kg,注射2周;C组10只,同样方法给予阿霉素4周;D组12只,同样方法给予阿毒素8周。每组于停药后2周后在深麻醉状态下对兔进行常规超声心动图检测,获取心尖四腔心长轴切面、乳头肌水平短轴切面1~2个心动周期的动态图像,使用ⅤⅥ软件得到上述切面的心肌运动速度向量图及左室各节段速度、应变、应变率的变化曲线。长轴切面测量收缩期纵向速度达峰时间(Tvl)、纵向应变达峰时间(Tsl)和纵向应变率达峰时间(Tsrl),短轴切面测量收缩期径向速度达峰时间(Tvr)、环向应变达峰时间(Tsc)和环向应变率达峰时间(Tsrc)。以心动周期220ms对上述数据进行标准化,以排除个体心率差异的影响,获得标化后数据(Tvl’、Tsl’、Tsrl’、Tvr’、Tsc’、Tsrc’)。以左室各节段心肌收缩期速度、应变、应变率纵向、径向、环向达峰时间的标准差(Tvl’—SD、Tsl’—SD、Tsrl’—SD、Tvr’—SD、Tsc’—SD、Tsrc’—SD)及各切面任意两节段间达峰时间的最大差值(Tvl’—dif、Tsl’—dif、Tsrl’—dif、Tvr’—dif、Tsc’—dif、Tsrc’—dif)作为左室心肌在纵向、径向、环向上收缩不同步的指标。各个体超声检查后即刻处死,进行心肌病理学检查,了解心肌细胞受损情况及纤维化程度。
结果:
病理结果显示:A组心肌细胞及间质纤维未见异常,B组仅有细胞水肿等可逆性改变,C组有细胞水肿加重,并开始出现乳头肌纤维化及小灶性坏死等不可逆改变。D组心肌细胞水肿达到最重的Ⅳ度,乳头肌、心内膜下肌层均出现了大面积的纤维化,所有个体均出现了局灶性坏死。
常规超声心动图:常规超声心动图测值B组较A组无明显改变(P>0.05),C、D组LVEDD较A组增大(P<0.01或P<0.05),LVEF、LVFS等收缩功能指标较A、B组明显减低(P<0.01)。
达峰时间:经统计四组间心肌收缩速度、应变、应变率达峰时间差异无统计学意义(P>0.05)。
节段间比较:仅B组部分节段间达峰时间比较有统计学差异。
收缩不同步指标:B组所有收缩不同步指标测值均较A组显著增高(P<0.01或P<0.05),C、D组测值中Tvl’—SD、Tvl’—dif较B组有显著递增,余测值则较B组有不同程度地降低(部分测值P<0.05)。
结论:
1.阿霉素致兔早期心脏毒性的病理改变为心肌细胞水肿、空泡样变,而间质纤维化则随着阿霉素剂量的增加逐渐由乳头肌向心内膜下肌层发展,同时,上述病变由局灶性向弥漫性发展。
2.当心肌损害处于亚临床阶段(B组)时,已经检测出明显的收缩不同步,几乎与病理改变同时发生,而ⅤⅥ收缩功能指标、常规超声心动图心功能指标LVEF、LVFS及心脏形态指标LVEDD等均未见明显异常。
3.当心肌损害进一步发展(C、D组)时,ⅤⅥ收缩功能指标、常规超声心动图心功能指标出现明显改变,整体收缩功能已较前减低,病理改变亦较前加重,而收缩同步性却有所恢复。
综上所述,阿霉素致兔早期心脏损害可导致左心室纵向、径向、环向运动出现明显的收缩不同步现象,可以作为心功能受损的早期征象。速度向量成像技术可无创、有效地评价阿霉素致兔早期心脏损害左室收缩同步性的变化。