早期心肌缺血状态下左心室扭转解旋、心腔内涡流特征研究

心肌缺血、梗死所致心肌收缩力受损除了降低局部心肌的收缩外，还直接影响心脏整体机械功能，并影响心腔内涡流的状态。心脏作为一个机械整体收缩、舒张的机制，即心肌扭转、解旋，以及其发挥泵功能的必要途径- - 心腔内涡流目前还了解甚少，无法检测这些功能的早期改变。本研究拟通过离体模型研究和在体超声研究获得心肌的扭转、解旋运动和心腔内血流的生理模式，并观察其在心肌缺血病理条件下的改变。首先，建立心腔内涡流的计算机数值仿真模型和物理模拟模型，观察不同机械状态下心腔内涡流的体积、位置和力度的改变；然后，分别观察冠心病动物模型和临床冠心病患者在心肌缺血及梗死状态下心脏扭转、解旋运动及心腔内涡流特征，并探讨二者之间的关系。本研究期望揭示心肌整体机械力学机制及心腔内涡流机制，寻找早期评价心脏机械功能受损的可能途径。

心肌缺血、梗死所致心肌收缩力受损除了降低局部心肌的收缩外，还直接影响心脏整体机械功能，并影响心腔内涡流的状态。对于心腔内涡流目前还了解甚少，无法检测这些功能的早期改变。本研究分为离体研究、动物实验研究和临床研究三个部分，研究心腔内血流的特征及与其相关的心肌力学特性。心室生物力学模型研究我们通过MRI图像建立了左心室的三维几何模型和流体动力学计算简化模型，对左心室内的血流流场进行了模拟计算和分析，发现心室射血过程，为一个顺时针旋转涡流区域渐变为顺时针和逆时针两个相反方向旋转的双涡流区域结构；在体循环物理模型研究中，我们在左心室腔内流场的体外物理模拟测试系统中检测左心室腔内流场3D 速度分布，发现心室模型中的流场在流出道位置类似的存在明显的反向旋转的双涡旋流结构；在动物实验中，通过建立犬心肌缺血模型，以涡流的的强度、流速矢量、状态和位置为观察指标，发现冠状动脉不同供血状态下心腔内血流涡流特征差异显著；在正常人左室扭转及解旋特征的研究中，发现正常人左室整体心肌扭转运动的方向从心尖看收缩期主要为逆时针方向扭转，在舒张期主要表现为顺时针方向扭转；左室收缩期最大扭转角度( Ptw )、收缩末扭转角度( AVCtw )、等容舒张末扭转角度( MVOtw )及解旋速度( PUV ) 与年龄呈正相关，而解旋率( UntwR ) 与年龄呈负相关；在心肌缺血状态下左心室腔内涡流特征研究中，通过对心肌缺血组（冠脉狭窄＞75%）n=56和对照组（无明显冠脉狭窄或＜75%）n=49例，发现超声心动图的VFM技术对于定量评估左室涡流的可行性较高，其中涡强(Q/S)可能成为诊断早期心肌缺血的新指标；我们也应用PIV技术为基础的Q-Flow血流超声成像评价心肌梗死患者左心室腔内血流，发现心肌梗死患者左心室腔内血流涡流强度低于正常人，Q-Flow技术可以用于评价左心室腔内血流的改变；在扩心病患者左心室涡流特征研究中，我们也应用VFM技术发现DCM 患者左室涡流的演变规律与正常状态大致相同，但涡流明显增大，舒张期涡流的涡强可能成为评价左心收缩功能的新指标；本研究初步揭示了心肌整体机械力学机制及心腔内涡流机制，心腔内涡流可能是早期评价心脏机械功能受损的有效指标。