大鼠心肌功能障碍模型超声斑点追踪评价体系建立与应用

王美霞，薛红红

(1.西北大学附属神木市医院超声科，陕西 神木 719300;2.延安大学附属医院超声医学科，陕西 延安 716000)

由于各种因素的影响，心肌功能障碍在临床上的病例越来越多，由于其症状不明显，在临床上的诊断比较困难[1-2]。超声检查具有动态成像、可重复性好、操作简便、无创、实时等优点，可通过测量左室短轴缩短率(Fractional shortening，FS)、左心室射血分数(Ejection fraction，EF)评估左心室整体的收缩功能。不过传统超声存在主观性强等不足，特别可受到患者心肌顺应性及性别、心脏负荷改变、体质量指数多方面因素的影响，可能会使超声效果受到限制[3-4]。随着超声技术的发展，斑点追踪成像(Speckle tracking imaging，STI)技术得到了广泛应用，克服了角度依赖的限制，能够准确测量左心室各节段应变及应变率，能提供心脏局部运动更多有价值的信息，从而可敏感地评价心肌缺血程度[5]。并且当前斑点追踪成像技术能够量化左心室功能的变化，能够观察到心脏解剖结构变化，有可能更为早期的发现心肌功能的变化，可客观的评价心肌的力学功能情况[6-7]。本研究通过建立SD大鼠的盐酸阿霉素急性心脏中毒模型，探讨了大鼠心肌功能障碍模型的超声斑点追踪评价体系的建立与应用价值。

1 材料与方法

1.1 实验材料 清洁级3月龄成年SD雄性大鼠(购自北京华阜康生物科技股份有限公司，n=48)，体重285～305 g，饲养于本院实验动物中心。饲养条件：通风良好，环境整洁，温度25 ℃左右，相对湿度50%左右，昼夜颠倒，维持日照时间12 h，自由取食与饮水。阿霉素购自上海复旦张江生物医药股份有限公司(国药准字H20084432)，ES-100V3型动物超声设备购自北京永安吉信科技有限公司(探头频率10～12 MHz，配有后处理工作站)，7100型全自动生化仪分析购自日本日立公司，病理检测试剂盒购自武汉谷歌生物公司。

1.2 实验分组 48只大鼠随机平分为三组：正常组、阿霉素低剂量组、阿霉素高剂量组，在各个笼上贴好标记。阿霉素低剂量组、阿霉素高剂量组按12 mg/kg给予腹腔注射浓度为1 mg/ml、2 mg/ml的盐酸阿霉素溶液，正常组按6 ml/kg给予腹腔注射0.9%生理盐水。

1.3 超声检查 大鼠麻醉后固定为仰卧，获取左心室乳头肌水平短轴切面标准图像，采集并存储至少连续3 个以上心动周期的超声心动图图像。测定与记录大鼠的室间隔厚度(Interventricular septum thickness，IVS)、左房内径(Left atrium diameter，LA)、左心室后壁厚度(Left ventricular posterior wall thickness，LVPW)、左心室射血分数(Left ventricular ejection fraction，LVEF)等指标。然后启动超声斑点追踪技术，手动勾画心内膜后，调整感兴趣区宽度，测定左心室收缩期前壁与后壁的径向应变率。

1.4 血液生化指标检测 脊椎脱臼法处死大鼠，在下腔静脉取血1 ml左右，4 ℃放置30 min后，2000 r/min离心10 min，取上层血清，放于-20 ℃冰箱冻存。采用全自动生化仪检测血清心肌酶谱含量，包括羟丁酸脱氢酶(Hydroxybutyrate dehydrogenase，HBDH)、肌酸激酶(Creatine kinase，CK)、乳酸脱氢酶(Lactate dehydrogenase，LDH)等。

1.5 病理检查 剖开大鼠胸腔，暴露心脏行心脏逆行性灌注，取前壁心肌组织在4%多聚甲醛溶液中固定24 h，然后进行脱水、组织包埋、切片、病理染色与镜下观察，由病理科医生分析及判读。

1.6 统计学方法 采用SPSS 21.00统计学软件进行分析，计量资料均采用均数±标准差形式，两两对比为t检验，多组间对比为方差分析，相关性分析采用Pearson分析，检验水准α=0.05。

2 结 果

2.1 一般情况比较 正常组大鼠精神好，活动量正常，饮食情况无异常。阿霉素低剂量组和阿霉素高剂量组大鼠一定程度的精神萎靡，没有明显的掉毛现象，活动量稍减少，被毛蓬松，饮食情况尚正常。

2.2 三组常规超声指标比较 三组的IVS、LVEF、LVPW、LA等常规超声指标比较差异无统计学意义(均P>0.05)，见表1。

表1 三组常规超声指标比较(mm)

2.3 三组左心室收缩期超声斑点追踪参数比较 阿霉素低剂量组、阿霉素高剂量组的左心室收缩期前壁与后壁径向应变率都低于正常组(均P<0.05)，阿霉素高剂量组低于阿霉素低剂量组(P<0.05)，见表2。

2.4 三组血液生化指标比较 阿霉素低剂量组、阿霉素高剂量组的血清CK、LDH与HBDH水平都高于正常组(均P<0.05)，阿霉素高剂量组高于阿霉素低剂量组(P<0.05)，见表3。

表2 三组左心室收缩期超声斑点追踪参数比较(%)

表3 三组血液生化指标比较(U/L)

2.5 三组病理特征 正常组心肌细胞排列整齐、结构规则，心肌间质的纤维组织含量正常。阿霉素低剂量组、阿霉素高剂量组心肌细胞局灶性水肿，心肌细胞核萎缩、溶解，间隙增宽，心肌细胞空泡样变心肌间质水肿。见图1。

图1 三组病理特征(HE染色，×40)

2.6 大鼠心肌功能障碍模型超声斑点追踪指标与血液生化指标相关性分析 在阿霉素低剂量组、阿霉素高剂量组32只大鼠中，Pearson分析显示左心室收缩期前壁、后壁径向应变率与CK、LDH、HBDH存在负相关性(均P<0.05)。见表4。

表4 大鼠心肌功能障碍模型超声斑点追踪指标与血液生化指标相关性分析(n=32)

3 讨 论

心肌功能检测是临床上始终关注的热点问题，随着医学技术的发展，超声检测得到了广泛应用[8]。不过大鼠的体积比较小，心脏位于皮下的深度较浅，心脏体积也较小，常规超声很难无法准确分辨其心脏的结构。本研究显示三组的IVS、LVEF、LVPW、LA等常规超声指标对比差异无统计学意义(均P>0.05)，表明大鼠心肌功能障碍模型在常规超声上很难有明确改变。从机制上分析，常规超声的探头穿透力较弱，不能准确反映机体的心功能状态[9]。

斑点追踪技术是以应变及应变率显像为基础心肌运动定量分析的新技术，可以在完整的心动周期中连续追踪每个斑点的运动轨迹，从而得到节段心肌组织在收缩和舒张过程中产生的变化情况[10]。本研究显示阿霉素低剂量组、阿霉素高剂量组的左心室收缩期前壁与后壁径向应变率都低于正常组(均P<0.05)，阿霉素高剂量组低于阿霉素低剂量组(P<0.05)，表明超声斑点追踪技术能有效判定大鼠心肌功能障碍情况。当前也有研究显示，超声斑点追踪能获得不同方向局部心肌的应变值，也跟踪局部声学斑点的运动轨迹，最大程度地避免了斑点丢失的问题，缩短了检查时间，测得的左室整体应变具有更好的可重复性，提高了检查质量[11]。

本研究显示阿霉素低剂量组、阿霉素高剂量组的血清CK、LDH与HBDH水平都高于正常组(均P<0.05)，阿霉素高剂量组高于阿霉素低剂量组(P<0.05)。从机制上分析，LDH是一种存在于心肌、骨骼肌、肾脏的糖酵解酶，心肌损伤时可导致血清LDH升高，但是其升高较晚，持续时间较长[12]。CK主要存在于心肌和骨骼肌的胞浆和线粒体中，当心肌功能障碍时时，血清CK水平可快速升高，但其持续时间相对较短。血清HBDH水平能够反应LDH 同工酶 的活性，在心肌损伤中具有很高的特异性。心肌功能障碍可导致大鼠心肌细胞的线粒体功能失衡，使得大鼠心肌细胞膜及线粒体膜受损，使得CK、LDH与HBDH水平升高[13]。但是血液生化指标分析对于标本的检测时限要求比较高，同时CK、LDH与HBDH指标升高的时间不同，很难及时反映机体的心肌功能状况[14]。

超声斑点追踪是一种不依赖于角度的评估左心室收缩功能的检查方法，可有效反映左心室收缩期室壁各节段应变能力[15-16]。有研究表明左心室心肌由三层走形不一的心肌纤维构成，超声斑点追踪可反映三层心肌的形变差异，可对左心室肌壁进行分层应变分析，来反映三层心肌的收缩功能变化[17]。超声斑点追踪也能较客观的评价局部心肌的形变，从而更敏感发现心脏局部的病理状况[18-19]。本研究Pearson分析显示大鼠心肌功能障碍模型的左心室收缩期前壁、后壁径向应变率与CK、LDH、HBDH存在负相关性(均P<0.05)，表明超声斑点追踪技术能有效评价大鼠心肌功能障碍模型的心功能。特别是左心室收缩期前壁、后壁径向应变率是反映心肌收缩力的非负荷依赖指标，可有效提供反映局部收缩功能的信息[20]。

综上所述,超声斑点追踪技术能有效评价大鼠心肌功能障碍模型的心功能，左心室收缩期径向应变率与血液心肌功能生化指标存在相关性。