心肌运动与心肌纤维排列方向关系的超声研究

Myocardial fiber disarray has been considered to be a principal and characteristic pathological feature in many myocardial diseases. The myocardial fiber disarray is correlated with cardiac function and prognosis of patients. Therefore, a research into myocardial fiber orientation will be of significant value for early diagnosis and prognosis prediction of related diseases, and will also help us to understand their pathophysiological mechanism. We will measure strains of every left ventricular segment by real-time three-dimensional speckle tracking echocardiography in animal models and patients with hypertrophic cardiomyopathy, then calculate the angles between main strain vector and every standard plane for each myocardial segment, this will permit us to identify the real movement direction of the myocardial segment in three-dimensional space. Myocardial fiber orientation will be studied by pathological examination and MRI, and compared with the results acquired by three-dimensional speckle tracking echocardiography, thus evaluate the correlation of myocardial main strain vector direction and myocardial fiber orientation, to which no similar research has been reported before. Our research will provide experimental evident for evaluation of myocardial fiber orientation by real-time three-dimensional speckle tracking echocardiography, and has potential value for clinical application.

心肌纤维排列方向紊乱是某些心肌疾病的主要特征性病理表现，其排列紊乱程度与心脏功能及患者预后密切相关。因此，研究心肌纤维排列方向对疾病的早期诊断、预后判断以及阐明疾病的病理生理机制有重要的意义。我们将在肥厚型心肌病动物模型和患者中，通过实时三维超声斑点追踪技术测量心脏左心室心肌节段在各个方向上的应变并由此计算左室心肌节段总应变矢量与各平面间的角度，以确定心肌节段在三维立体空间中的真实运动方向。将斑点追踪技术所获得结果与病理学及磁共振成像所获取的有关心肌纤维排列方向的结果进行比较分析，探讨心肌总应变矢量方向与心肌纤维排列方向的关系，这在国内外尚无同类报道。本研究将为应用实时三维超声斑点追踪技术检测心肌纤维排列方向提供实验依据，具有潜在的临床应用价值。

本研究成功建立了升主动脉缩窄心肌肥厚动物模型，完成了术前和术后超声心动图图像的采集和二维超声心动图斑点追踪分析，动态观察心肌肥厚组和对照组实验动物心脏各项功能参数和收缩期应变的变化特点；采用二维超声心动图斑点追踪技术测量对照组和心肌肥厚组左心室心肌节段在各个方向上的应变，并由此计算左室心肌节段总应变矢量大小及其与各平面间的角度，研究其在心肌肥厚发展过程中的变化过程；进行心肌组织病理学检查，比较心肌肥厚组与对照组心肌组织病理学参数的特点，并阐明组织病理学参数与超声心动图参数和收缩期应变参数的相关性。.研究发现，在心肌肥厚的发展过程中，传统超声心动图参数难以发现左室收缩功能异常，而应用斑点追踪技术分析心肌收缩期应变可以在心肌肥厚早期发现心肌收缩力的减低，其中心肌纵向应变最早出现减低，径向应变晚期出现减低，而圆周向应变始终保持正常或升高。心肌肥厚早期，心肌总应变矢量大小无明显变化，但指向方向更趋于水平，体现了左室在后负荷增高时的代偿机制。通过组织病理学研究发现，肥厚心肌的心肌间质纤维化面积、心肌细胞排列紊乱面积较对照组更加广泛，并与心肌收缩期应变大小具有相关性：心肌间质纤维化面积与左室收缩期纵向应变及径向应变具有相关性，相关系数分别为0.662 （p <0.001）、-0.456（p =0.008）；心肌细胞紊乱面积与左室收缩期纵向应变及径向应变具有相关性，相关系数分别为0.619（p <0.001）、-0.456（p =0.008）。.通过研究，明确了心肌受到后负荷增高的影响后各项心功能参数及心肌应变参数的动态变化过程，对后负荷增大时心肌功能变化机制进行了阐述。同时，应用超声心动图斑点追踪技术所获取的左室心肌节段收缩期应变参数与心肌纤维排列紊乱和心肌间质纤维化的关系，为应用超声心动图斑点追踪技术定量评估心肌细胞排列紊乱和间质纤维化提供实验依据，具有潜在的临床应用价值，为无创性评估心肌细胞排列紊乱和间质纤维化提供了可能性。