超声心动图在构建舒张性心力衰竭模型兔过程中的应用价值

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2015.40.005

摘要/Abstract

摘要：

背景：相关医学研究表明，与收缩性心力衰竭相比，单纯性舒张性心力衰竭的发病率更高。

目的：探讨超声心动图在兔单纯性舒张性心力衰竭动物模型监测中的应用价值。

方法：选取60只健康新西兰雄性兔，运用腹主动脉缩窄法建立压力负荷性心肌肥厚模型兔，并设假手术组作对照，对各组兔进行超声心动图监测和左心导管检查，对其左室舒张末压和松弛时间常数进行测定，以对单纯性舒张性心力衰竭的存在情况进行有效判断。

结果与结论：与假手术组相比，压力负荷性心肌肥厚模型兔建模前、建模后1，4，8周的主动脉瓣环径均明显变短(P < 0.05)；建模后8周模型兔心房收缩期逆向血流最大流速降低(P < 0.05)；建模后8周的左室干质量，左室干质量与体质量的比值、左室后壁厚度、收缩压、室间隔、左室收缩压和左室舒张末压水平均明显增高(P < 0.05)。结果证实，实验成功建立了单纯性舒张性心力衰竭模型兔，超声心动图可有效监测心肌肥厚时的左室收缩和舒张功能。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：肾移植；肝移植；移植；心脏移植；组织移植；皮肤移植；皮瓣移植；血管移植；器官移植；组织工程

关键词: 实验动物, 心肺及血管损伤动物模型, 超声心动图, 兔, 舒张性心力衰竭, 监测, 应用

Abstract:

BACKGROUND: Related medical researches have shown that the incidence of simple diastolic heart failure is higher than that of systolic heart failure.

OBJECTIVE: To investigate the application value of echocardiography in the monitoring of rabbit models of simple diastolic heart failure.

METHODS: Sixty healthy male New Zealand rabbits were included in this study. The pressure overload hypertrophy rabbit model was established by the method of abdominal aortic coarctation. Rabbits were randomly divided into surgical group and sham group. All rabbits were subjected to the echocardiography and left heart catheterization, the left ventricular end-diastolic pressure and relaxation time constants were measured to judge the presence of simple diastolic heart failure.

RESULTS AND CONCLUSION: Compared with the sham group, the aortic annular diameter was significantly reduced before surgery and at 1, 4, 8 weeks after surgery in the model group (P < 0.05); the peak of retrograde velocity at atrial contraction was decreased in the model rabbits at 8 weeks after surgery (P < 0.05); the left ventricle dry weight, ratio of left ventricle dry weight/body weight, left ventricular posterior wall thickness, systolic pressure, interventricular septum, left ventricle systolic pressure, and left ventricular end-diastolic pressure were obviously increased at 8 weeks after surgery (P < 0.05). Experimental findings indicate that rabbit models of simple diastolic heart failure are successfully established, and echocardiography can effectively monitor the left ventricular systolic and diastolic functions in cardiac hypertrophy.

中国组织工程研究杂志出版内容重点：肾移植；肝移植；移植；心脏移植；组织移植；皮肤移植；皮瓣移植；血管移植；器官移植；组织工程

Key words: Tissue Engineering, Echocardiography, Stress, Heart Failure, Diastolic

中图分类号:

R318

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图/表（结果） 2

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引言

相关医学研究表明，充血性心力衰竭患者表现为单纯性舒张性心力衰竭(diastolic heart failure，DHF)的占30%，而表现为收缩性心力衰竭(systolic heart failure，SHF)合并一定程度单纯性舒张性心力衰竭的混合型心衰的有60%，且通常情况下收缩性心力衰竭发生之前就有单纯性舒张性心力衰竭发生^[1]。和收缩性心力衰竭相比，单纯性舒张性心力衰竭的发病率更高^[2]。近年来，临床日益广泛地关注了单纯性舒张性心力衰竭，和收缩性心力衰竭相比，其具有不同的治疗和预后^[3]。针对此问题，实验建立单纯性舒张性心力衰竭动物模型。现阶段，相关医学学者已经将几种心肌肥厚及合并收缩功能改变的动物模型建立了起来，但是单纯性单纯性舒张性心力衰竭动物模型的建立还需要相关医学学者进行进一步的深入研究和探索^[4]。心脏对压力负荷的适应性反应表现为心肌肥厚，使心脏在收缩期对正常的心室壁应力进行有效维持和缩短的情况下促进做功能力的显著提升，但长期的压力负荷必然会损伤左室舒张功能，进而引发单纯性舒张性心力衰竭，最终导致收缩性心力衰竭的发生。现阶段，相关医学学者已经将几种心肌肥厚及合并收缩功能改变的动物模型建立了起来，但是单纯性单纯性舒张性心力衰竭动物模型的建立还需要相关医学学者进行进一步的深入研究和探索^[5-29]。运用腹主动脉缩窄法建立心肌肥厚动物模型，将腹主动脉缩窄范围确定下来是关键，如果具有过大的缩窄范围，则建模后极易发生收缩性心力衰竭；如果具有较小的缩窄范围，则短时间内不易形成心肌肥厚。针对此情况，建模前运用超声心动图对腹主动脉内径进行有效的测量，以确定缩窄范围。为了对其发生机制及防治方法进行有一个清晰的认识，实验对60只健康新西兰雄性兔的相关资料进行了统计分析，探讨了超声心动图在兔单纯性舒张性心力衰竭动物模型监测中的应用价值。中国组织工程研究杂志出版内容重点：肾移植；肝移植；移植；心脏移植；组织移植；皮肤移植；皮瓣移植；血管移植；器官移植；组织工程

材料方法

1.1 造模动物从山东省齐鲁制药厂购买60只3月龄健康新西兰雄性兔，动物许可证号：国科发财字[1997]593号，体质量1.5-2.5 kg，平均(2.11±0.35) kg。

1.2 造模方法实验于2006年1月至2007年5月在解放军南京军区福州总医院第一附属医院完成。

单纯性舒张性心力衰竭模型的制备：实验随机将60只兔分为模型组40只和假手术组20只，并依据腹主动脉内径缩窄程度将模型组分为模型1组22只和模型2组18只，模型1组兔的缩窄程度为40%-50%，模型2组兔的缩窄程度在50%以上。对各组兔进行超声心动图检查，然后在12 h内给予其腹主动脉缩窄术^[8]。运用30 mg/kg，体积分数3%戊巴比妥钠进行麻醉，然后开腹，分离位于肾动脉分支处的腹主动脉，用丝线结扎游离腹主动脉处，减少腹主动脉内径40%-60%后将腹腔关闭。假手术组不进行丝线结扎，其他处理和模型组相同。手术之后给予各组兔静脉滴注青霉素，以对感染进行有效的预防。将标准颗粒饲料喂给各组动物，自由饮水，进行8周饲养。

1.3 超声心动图监测在建模前、腹主动脉缩窄建模后1，4，8周对各组图进行超声心动图监测，将兔取仰卧位，将其在手术台固定，将其腹前区和胸前区的毛剔除，将心电图Ⅱ导联联接起来进行超声心动图检查，检查过程中将探头频率调整为3-8 MHz，将其胸骨旁左室长轴切面清晰显示出来，对其舒张末期左室内径、左室射血分数、左室后壁厚度及室间隔进行测量。运用周围血管探头将其腹主动脉长轴切面显示出来，显示过程中将探头频率调整为4-10 MHz，然后对其内径进行测量。彩色多普勒引导下运用脉冲多普勒对二尖瓣血流频谱E峰及A峰最大流速进行测量，将E/A比值计算出来。同时对肺静脉血流频谱舒张期、收缩期及心房收缩期逆向血流最大流速进行测量，将收缩期/舒张期逆向血流最大流速比值计算出来。

1.4 心导管检查建模后8周对各组兔进行超声心动图检查，然后在2 h内对其进行心导管检查。

具体方法：运用体积分数3%戊巴比妥钠将兔麻醉，气管插管对左侧颈总动脉进行分离，经颈总动脉运用微型心导管将其向左室输送，将主动脉舒张压、收缩压、左室舒张末压、左室收缩压、左室压力最大升降速率(±LV dp/dt_max)详细记录下来。运用Weiss公式将左室松弛时间常数及左室收缩指数计算出来，和LV-dp/dt_max相对应的左室舒张压与LV-dp/dt_max的比值即为左室松弛时间常数(T值)，LV+dp/dt_max与相对应的左室收缩压的比值即为左室收缩指数。

测定完上述指标后开胸将心脏取出来，在盛有温度为 4 ℃的生理盐水烧杯中放置，将残血洗净，将脂肪组织、心房及右室去除，将左室及室间隔保留下来，用滤纸吸干称质量，同时对心肌肥厚程度进行定量，计算方法为左室干质量与体质量的比值。

1.5 主要观察指标腹主动脉缩窄建模后1，4，8周对各组图进行超声心动图监测，对兔舒张末期左室内径，左室射血分数，左室后壁厚度，室间隔，主动脉瓣环径，舒张期逆向血流最大流速，收缩期逆向血流最大流速，心房收缩期逆向血流最大流速等指标进行测量，以对左室舒张功能障碍程度进行有效判断。

1.6 统计学分析采用SPSS 20.0统计学软件进行数据分析，分别用分率或构成比和x(_)±s表示计数资料和计量资料，然后分别用χ²和t 检验进行组间数据差异比较，检验水准α=0.05。

讨论

3.1 舒张性心力衰竭模型兔概述相关医学研究表明，充血性心力衰竭患者表现为单纯性单纯性舒张性心力衰竭的有约30%，而表现为收缩性心力衰竭合并一定程度单纯性舒张性心力衰竭的混合型心衰的有约60%，且通常情况下收缩性心力衰竭发生之前就有单纯性舒张性心力衰竭发生。由于和收缩性心力衰竭相比，单纯性舒张性心力衰竭的发病率更高，因此国内外心脏病学界研究的一个焦点问题就是单纯性舒张性心力衰竭的防治，针对此问题，实验可以将单纯性舒张性心力衰竭动物模型建立起来。心脏对压力负荷的适应性反应表现为心肌肥厚，使心脏在收缩期对正常的心室壁应力进行有效维持和缩短的情况下促进做功能力的显著提升，但长期的压力负荷必然会损伤左室舒张功能，进而引发单纯性舒张性心力衰竭，最终导致收缩性心力衰竭的发生。现阶段，相关医学学者已经将几种心肌肥厚及合并收缩功能改变的动物模型建立了起来，但是单纯性单纯性舒张性心力衰竭动物模型的建立还需要相关医学学者进行进一步的深入研究和探索。 3.2 舒张性心力衰竭模型兔超声心动图的应用监测运用腹主动脉缩窄法将心肌肥厚动物模型建立了起来，将腹主动脉缩窄范围确定下来是术中关键，如果具有过大的缩窄范围，则建模后极易发生收缩性心力衰竭；如果具有较小的缩窄范围，则短时间内不易形成心肌肥厚。针对这一情况，建模前运用超声心动图对腹主动脉内径进行有效的测量，以激昂缩窄范围确定下来。实验结果表明，模型1组、模型2组和假手术组兔72 h围术期死亡率分别为9%，33%和0。建模后1-4周超声心动图检查发现模型2组存活兔具有一定程度的心包积液、左室扩大、左室射血分数减低为50%以内，从这里可以看出其发生了一定程度的收缩性心力衰竭，和单纯单纯性舒张性心力衰竭的诊断标准不相符，和其他相关医学学者的研究结果一致。左室舒张期分为四个阶段，具有松弛性和顺应性两个特性，因此具有较多的指标对心室舒张功能进行评价。LV dp/dt_max和T值属于心室松弛型的金指标，能够对心室舒张进行有效的反映。此外，心率也极小会影响到这两项指标。实验结果表明，模型1组兔建模前、建模后1，4，8周的主动脉瓣环径均明显比假手术组短；模型1组兔建模后4，8周的左室后壁厚度均明显比假手术组长；建模后8周的室间隔明显比假手术组长，E/A、心房收缩期逆向血流最大流速水平均明显比假手术组低，说明建模后8周兔左室舒张功能受到了严重的损伤，但是却具有正常的左室收缩功能。实验结果还表明，模型1组兔建模后8周的左室干质量明显比假手术组重，左室干质量与体质量的比值、收缩压、左室收缩压、左室舒张末压水平均明显比假手术组高；但是两组兔体质量、心率、主动脉舒张压、LV+dp/dt_max、收缩指数、LV-dp/dt_max和T值之间的差异均不显著，说明虽然后负荷显著增加且左室肥厚，但是模型1组兔仍然具有正常的左室收缩功能，但是具有显著异常的左室松弛性及僵硬度。总之，运用腹主动脉缩窄法能够成功建立起单纯性舒张性心力衰竭动物模型，从而将可靠地实验对象提供给临床对单纯性舒张性心力衰竭发病机制的研究工作。在此过程中，超声心动图在兔单纯性舒张性心力衰竭动物模型监测中具有较高的应用价值，能够将无创性手段提供给临床监测心肌肥厚时左室收缩和舒张功能的工作，值得推广。中国组织工程研究杂志出版内容重点：肾移植；肝移植；移植；心脏移植；组织移植；皮肤移植；皮瓣移植；血管移植；器官移植；组织工程