背景和目的在急诊内科和心内科门诊常有许多病人因胸痛前来就诊,如何鉴别这些患者的胸痛是否由心肌缺血所致对于及时采取治疗干预有着重要的意义。心电图是判断胸痛是否为心肌缺血引起的最常用和最便捷的方法。如果心肌缺血时间较长导致心肌梗塞时,根据心电图的特征性改变和心肌酶学检查的结果即可确诊。但是,当心肌缺血时间较短(<30min)而未引起心肌坏死时虽然也能够导致心电图的改变,但是心电图的改变在心肌缺血缓解后的短时间内(一般在1min内)即可恢复。然而,在这类患者中,实际上很少有人能够在胸痛发作时就诊,大多数人通常是在胸痛缓解一到数个小时后才能到门诊就医。这时心电图、传统超声检查对于判断这些患者的胸痛是否为心肌缺血发作的价值不大。虽然冠脉造影在确定胸痛为心肌缺血引起的方面有很大的价值,但是冠脉造影毕竟是一种有创性的检查,而且还有可能导致多种并发症,因此,一般不作为常规的筛查方法。此外,由于人口的老龄化以及糖尿病的发病率增加,会使得患者心肌缺血的症状隐逸或者不典型,因为缺乏行之有效的筛查方法,所以容易导致延误诊断、漏诊或误诊。近些年,由于新的超声成像技术的问世和发展,心肌缺血后局部的心肌功能可以得到很好的评价,有望通过对局部心肌功能的分析实现胸痛的早期诊断。相对严重的急性心肌缺血会引起功能、代谢、电活动甚至是生物标志物水平等一系列的改变,在这些改变之中,心肌舒张和收缩功能的障碍出现较早,这种功能的异常在心肌血流灌注完全恢复或接近正常后的一段时间内仍会持续存在,其被称之为心肌顿抑。通过对心肌缺血后局部心肌功能障碍的评价以及对异常的局部心肌功能持续的情况进行观察也许不仅能为判断胸痛是否由心肌缺血所致提供依据,而且还能够为确定近期心肌缺血事件的发生提供检查的时间窗。有研究人员应用在组织多普勒技术基础上衍生而来的组织应变成像技术对心肌缺血后心肌收缩功能的变化进行研究,发现缺血后心肌收缩功能的改变能够作为识别缺血事件的依据。然而,组织多普勒技术和在其基础上发展的组织应变成像技术都对超声束的入射角度有很大依赖性,这在一定的程度上影响了其对功能评价结果的准确性和全面性。同时,有研究表明与心肌的收缩功能相比,心肌舒张功能的改变是心肌缺血更早期的信号,心肌舒张功能对缺血似乎更加敏感。目前,对于心肌缺血后再灌注时心肌的功能障碍,尤其是心肌舒张功能的障碍随时间的变化情况如何仍然不是很清楚。此外,关于引起心肌收缩和舒张功能顿抑的缺血损伤阂值似乎也仍未确定。因此,通过对心肌缺血后异常的局部心肌功能持续的过程进行研究,以期为实现心肌缺血记忆提供依据,这是一项颇具研究价值和实用意义的课题。此外,心肌缺血导致心肌顿抑时,局部心肌会发生一系列复杂的生物力学变化,精确的评价这些变化能够深化对顿抑心肌内在机制的认识,为防治心肌顿抑提供依据。以往人们已经认识到心肌功能的顿抑包括了收缩和舒张功能的顿抑。然而,心脏的运动功能除了收缩和舒张外还包括了扭转功能。心脏的肌层由心内膜下心肌、中层心肌以及心外膜下心肌组成,心内膜下心肌呈右手螺旋走形,中层心肌为环状纤维,心外膜下心肌为左手螺旋走形。心动周期中,由于内外膜下心肌两种不同走形的螺旋纤维的收缩就会导致心脏的扭转。心脏的扭转功能是心脏功能的重要组成部分。在心脏的收缩期,扭转运动能够促进心肌进一步收缩来增加心脏的射血量,而在舒张期,它可以通过弹性回缩帮助左心室充盈,因此,扭转功能对维持整体功能的正常有着重要的作用。组织标记的核磁共振技术是评价心脏扭转功能的“金标准”,但是核磁共振技术存在时间分辨率低、检查费用昂贵、不易进行床边检查以及数据分析过程的复杂和耗时等不足,限制了它在临床的广泛引用。超声心动图检查因操作简便、无创和可行床旁检查等特点在评价心脏扭转功能方面有着较好的潜在应用前景。以往人们已经应用组织多普勒和斑点示踪等超声技术对心肌梗塞后心脏扭转功能进行了广泛的研究,结果显示长时间严重的心肌缺血导致心肌梗塞时会引起整体和局部心肌扭转功能的减弱。然而,对于短暂性心肌缺血后再灌注导致心肌顿抑时局部心肌扭转功能的变化情况如何仍不清楚。速度向量成像技术(Velocity Vector Imaging, VVI)是在二维应变成像基础上发展起来的新型超声成像技术,它以斑点示踪为原理,结合斑点追踪、二尖瓣环的运动、组织-血流交界面的观察以及心动周期,并且能够克服组织多普勒技术对角度有依赖性的不足,能够准确、全面地评价各个方向上心脏整体和局部功能的变化情况。我们假设VVI能够作为评价短暂性心肌缺血后局部心肌功能障碍随时间变化的情况的方法,并对心肌缺血事件进行诊断。本研究的目的：1、应用VVI对不同时间的短暂性心肌缺血后再灌注时局部心肌收缩功能和舒张功能障碍随时间变化的情况进行评价,探讨VVI通过对心肌缺血后异常的局部功能的分析来寻找功能记忆证据的可行性,以期为实现心肌缺血记忆奠定研究基础。2、应用VVI对心肌顿抑时局部心肌扭转功能的情况进行评价,以便于我们更全面的了解心肌顿抑时心肌力学的变化情况,为更好地指导心肌顿抑的治疗提供依据。方法1、108只Wistar大鼠麻醉开胸,在肺动脉圆锥和左心耳交界处下方1-2mm处结扎冠状动脉前降支,通过调节冠状动脉阻断时间的长短造成不同缺血时间(缺血3、5、10和15 min)的心肌缺血后再灌注240 min,作为手术组,或者在开胸后仅在前降支下过线而不结扎,制作假手术组。手术组根据缺血时间的不同可分为缺血3 min组、缺血5 min组、缺血10 min组和缺血15 min组。分别行心电图监测缺血的表现；同时在冠脉阻断前、缺血时以及再灌注时(1-240min)时行超声心动图检查,在声学模式下取左室短轴乳头肌切面的二维图像用于VVI分析,测定缺血区和正常区心内膜下心肌圆周方向的收缩期峰值应变率(SRsys)和舒张期峰值应变率(SRdia);并应用心导管术测定相应时间点的左室内收缩压(LVSP)、左室舒张末压(LVEDP)、左室内压力上升最大速率(+dP/dtmax)以及左室内压力最大下降速率(-dP/dtmin)。此外,分别在心肌缺血时和再灌注1、60、120和240 min时处死大鼠,取心脏缺血区和正常区心内膜下心肌组织用于测定心肌组织内糖原的含量；在实验结束时取大鼠的心脏行氯化三苯基四氮唑(TTC)染色观察心肌存活的状况。2、12只Wistar大鼠被随机分为2组缺血时间不同(缺血10 min和缺血15mmin)的心肌缺血/再灌注组和假手术组,2组心肌缺血/再灌注组在不同时间的心肌缺血后再灌注240 min。动态监测大鼠心电图的表现；同时在心肌缺血前、缺血时以及再灌注时(1-240 min)时行超声心动图检查,在声学模式下取左室短轴乳头肌切面的二维图像用于VVI分析,测定大鼠LAD供血区心内膜下心肌圆周方向的收缩期峰值应变率(SRsys)和心肌的峰值旋转角度(Rot)；并在心肌缺血前、缺血时以及再灌注30 min时在相同的乳头肌平面进行心肌声学造影(MCE), MCE经尾静脉持续给予造影剂,采用间歇促发成像,测定大鼠LAD供血区心肌的血流量(标化的A·β值)。结果1、(1)TTC染色结果显示缺血3 min组、缺血5 min组、缺血10 min组以及缺血15min组的大鼠在心肌缺血/再灌注(MI/R)后并无明显的心肌坏死,表示我们制备的模型能够模拟临床上稳定型心绞痛(缺血3-5 mmin)和变异型心绞痛(缺血10-15 mmin)的情况。(2)心肌缺血/再灌注时血流动力学的变化情况。心肌缺血时,各个手术组的大鼠的心电图Ⅱ导联上的ST段会明显抬高；在心肌再灌注后,抬高的ST段能够很快地恢复到冠脉阻断前的水平。心肌缺血时,4个MI/R组的大鼠的LVSP、+dP/dtmax和-dP/dtmin与冠状动脉阻断前比较均明显减小(P<0.01),在再灌注1min时,LVSP、+dP/dtmax和-dP/dtmin即可迅速恢复(P>0.05)；与冠状动脉阻断前比较,心肌缺血时的LVEDP明显增加(P<0.05),在再灌注后,大鼠的LVEDP也能够迅速恢复至与冠状动脉阻断前的水平(P>0.05)。(3)心肌缺血/再灌注时局部心肌收缩功能的变化情况。在心肌缺血时,4个MI/R组的大鼠的缺血区心肌的SRsys较冠状动脉狭窄前的SRsys显著减小(P<0.001)。在心肌再灌注后,缺血3 min组和缺血5 min组的大鼠缺血区心肌的SRsys即可迅速恢复(P>0.05)；缺血10 min组的大鼠缺血区心肌的SRsys到120 min时才会恢复正常(P=0.634),而缺血15min组的大鼠缺血区心肌的SRsys直至再灌注240min后才恢复正常(P=0.755)。假手术组大鼠心肌的SRsys以及各个手术组大鼠的正常区心肌的SRsys在心肌缺血／再灌注的过程中并无明显变化(P>0.05)。(4)心肌缺血／再灌注时局部心肌舒张功能的变化情况。心肌缺血时,4个MI/R组的大鼠的缺血区心肌的SRdia较冠脉阻断前的SRdia明显降低(P<0.001)。在再灌注后,缺血3 min组的大鼠缺血区心肌的SRdia能够迅速恢复正常(P=0.733)；缺血5min组的大鼠缺血区心肌的SRdia在再灌注10 min时才恢复正常(P=0.326)；然而,缺血10 min组和缺血15 mmin组的大鼠缺血区心肌的SRdia直到再灌注240min时仍然小于冠脉阻断前的SRdia (P<0.001)。假手术组大鼠心肌的SRdia以及各个MI/R组大鼠的正常区心肌的SRdia在整个实验过程中也无明显改变(P>0.05)。(5)应变率图像显示心肌缺血时,4个手术组的大鼠缺血区的应变率收缩期的负向波和舒张期的正向波与正常区比较均降低。在心肌再灌注后,缺血3min组和缺血5 min组的大鼠缺血区心肌的负向波迅速恢复到与正常区的负向波相近的水平；而缺血10 min组和缺血15 min组的大鼠缺血区的负向波分别在再灌注120 min和240 min后才完全恢复。缺血3 min组的大鼠缺血区的正向波再灌注后也能够迅速恢复；缺血5 min组在再灌注10 min时才恢复正常；然而,缺血10 min组和缺血15 min组缺血区的正向波直到再灌注240min时仍然小于正常区心肌的正向波。(6)心肌缺血/再灌注时心肌内糖原含量的变化。缺血时,缺血3-5 min组和缺血10-15 min组的大鼠缺血区心内膜下心肌内糖原的含量分别减少至冠脉阻断前水平的81%(P=0.039)和64%(P<0.001)；在心肌再灌注240 min后,缺血3-5 min组和缺血10-15 min组缺血区心肌内糖原的含量可恢复到冠脉阻断前水平的90% (P=0.245)和69% (P<0.001)。2、(1)心肌缺血/再灌注时LAD供血区心肌血流量的变化情况。假手术组大鼠LAD供血区心肌标化的A·β值在心肌缺血/再灌注的过程中并无明显变化(P>0.05)。缺血10 min组和缺血15 min组的大鼠LAD供血区心肌在心肌缺血时标化的A·β值与心肌缺血前比较明显降低(P<0.01)；在心肌再灌注30 min时,缺血10 min组和缺血15 min组的大鼠LAD供血区心肌标化的A·β值已经恢复,与心肌缺血前LAD供血区心肌标化的A·β值比较无显著性差异(P>0.05)。(2)心肌顿抑时LAD供血区心肌收缩功能的变化情况。在心肌缺血时,缺血10 min组和缺血15mmin组大鼠LAD供血区心肌的SRsys与心肌缺血前的SRsys比较显著降低(P<0.01)。缺血10 min组的大鼠LAD供血区心肌的SRsys到再灌注120 mmin时会恢复心肌缺血前的水平(P=0.184),而缺血15 mmin组的大鼠LAD供血区心肌的SRsys直至再灌注240min后才恢复正常(P=0.914)。假手术组大鼠LAD供血区心肌的SRsys在心肌缺血／再灌注的过程中并无明显变化(P>0.05)。(3)心肌顿抑时LAD供血区心肌扭转功能的变化情况。左室短轴乳头肌平面心肌的扭转方向为从心尖往心底看呈顺时针方向旋转。假手术组大鼠LAD供血区心肌的Rot值在心肌缺血／再灌注的过程中并无明显变化(P>0.05)。缺血10 min组和缺血15 min组的大鼠LAD供血区心肌的Rot值与心肌缺血前的Rot值比较明显减小(P<0.01)。在再灌注后,缺血10 min组的大鼠LAD供血区心肌的Rot到再灌注60 min时才会恢复与心肌缺血前Rot的水平(P=0.964)；然而,缺血15min组的大鼠LAD供血区心肌的SRsys直至再灌注120 min后才恢复正常(P=0.736)。结论1、VVI能够用于评价大鼠在不同时间短暂性心肌缺血/再灌注时局部心肌功能异常的变化情况。2、10 min的心肌缺血足以导致局部心肌收缩功能的顿抑,并且通过VVI对局部心肌收缩功能的评价能够便捷的实现心肌缺血记忆。3、10-15 min的心肌缺血所致的舒张功能顿抑持续的时间长于收缩功能顿抑持续的时间。与局部心肌的收缩功能相比,局部心肌舒张功能的异常能够作为实现心肌缺血记忆的一个更好的指标,并为新近发生的心肌缺血事件提供—个更长的诊断时间窗。4.VVI的应变率图像能够同时地、直观地、定性和定量地显示心肌缺血后再灌注时局部舒缩功能随时间的变化情况。5、10 min的心肌缺血也可以诱发局部心肌扭转功能的顿抑,表明心肌功能的顿抑应同时包括了收缩、舒张以及扭转功能的顿抑。6、10-15 min的心肌缺血导致的局部心肌扭转功能的障碍可持续到再灌注后1-2 h,扭转功能的障碍也可以为诊断新近发生的心肌缺血事件提供一个有用的检测指标。