超声心动图监测兔急性肺栓塞模型右心室功能与栓子大小的相关性

曾德才，吴棘，陈辉，车雪瑜，谭颖，张婷，苏春晓

广西医科大学第一附属医院超声科，广西南宁 530021；

急性肺栓塞是内源性或外源性栓子堵塞肺循环系统导致的病理生理综合征。急性肺栓塞是常见的心血管疾病，因其症状不典型，极易漏诊和误诊，病死率高[1]。美国心脏协会根据其临床表现及预后将肺栓塞分为大面积肺栓塞、次大面积肺栓塞和低风险性肺栓塞。血栓大小与栓塞面积密切相关，是影响肺栓塞危险分层及预后的重要因素。右心室功能障碍是肺栓塞预后不良的指标[2]。因此，本实验研究拟采用超声心动图监测兔急性肺栓塞模型右心室功能与栓子大小的相关性，为肺栓塞患者的临床管理及预后评估提供实验参考。

1 材料与方法

1.1 实验动物 健康新西兰兔33只，月龄3～4个月，由广西医科大学动物实验中心提供（合格证号：SCXK桂2014-0002），其中雌兔15只，雄兔18只，体重2.0～2.5 kg。采用随机数字表法分为大栓子组、小栓子组和对照组，每组11只。

1.2 自体血栓制备 经兔耳缘静脉采血 2 ml，快速注入直径分别为1 mm或2 mm的无菌聚乙烯管内，放入37℃水浴箱中静置40 min，取出血栓，制成大小分别为1 mm×1 mm×6 mm（小栓子）、2 mm×2 mm×6 mm（大栓子）的圆柱形血栓，用无菌生理盐水反复冲洗，悬浮于0.9%生理盐水中，备用。

1.3 动物模型建立 采用3%戊巴比妥钠（购自美国Sigma公司）按1 ml/kg剂量经兔耳缘静脉注射，麻醉后固定于实验台上，常规胸前区及右侧颈前区备皮，碘伏消毒右侧颈前区皮肤，手术钝性分离软组织，暴露右侧颈总静脉，近心端用血管夹阻断血流，待血管充盈后，行远心端结扎，楔形剪开颈静脉，插入6F三通管，采用2 ml肝素（100 U/ml）封管。实验组采用注射器通过三通管注入5 ml自体血栓（4条）与生理盐水的混合液，并快速尾注5 ml生理盐水；对照组注入10 ml生理盐水。同步超声心动图监测。造模成功后拔出三通管，结扎颈静脉近心端，缝合手术切口，碘伏消毒，无菌纱布包扎。

1.4 超声仪器 采用Philips iE33彩色多普勒超声诊断仪，配备S5-1探头，探头频率1.0～5.0 MHz。

1.5 图像采集 常规麻醉兔后，取左侧卧位或仰卧位，于血栓注入后1 h采用超声心动图观察栓塞组及对照组兔右心室形态及功能改变，并同步连接心电图，存储连续5个心动周期的图像。于心尖四腔观测量右心室舒张末期横径（right ventricular transverse diameter，RVTD）、左心室舒张末期横径（left ventricular transverse diameter，LVTD），计算舒张末期右心室与左心室横径比值（right/left ventricular enddiastolic diameter ratio，RV/LV）。采用描记法手动勾画出右心室舒张末期面积（right ventricular end-diastolic area，RVAd）、收缩末期面积（right ventricular end-systolic area，RVAs），并计算右心室面积变化率（right ventricular fractional area change，RVFAC）。将取样线置于三尖瓣环游离壁，调整声束方向，使声束平行于右心室游离壁长轴方向，用 M 型超声测量三尖瓣环收缩期位移（tricuspid annular plane systolic excursion，TAPSE），用组织多普勒超声测量游离壁侧三尖瓣环运动，并计算右心室心肌做功指数（right ventricular index of myocardial performance，Tei指数）、等容收缩加速度（isovolumic acceleration，IVA），见图1，每个指标测量3次，取平均值。

图1 等容收缩期加速度（IVA）计算方法。IVV：等容收缩期峰值速度；IVA：等容收缩加速度；t：等容收缩期加速时间

1.6 病理标本制作 数据采集结束后，用 10%氯化钾 5 ml经耳缘静脉快速注入处死兔，并迅速开胸取出肺组织，观察肺组织外观，于肺梗死区域取材，在10%甲醛溶液中固定72 h，常规石蜡包埋、切片、HE染色，光学显微镜下观察兔肺组织病理改变。

1.7 统计学方法 采用SPSS 17.0软件，符合正态分布的计量资料以±s表示，多组间比较采用单因素方差分析，两两比较采用LSD法，P＜0.05表示差异有统计学意义。采用Medcalc 15.2.2软件进行受试者工作特性（ROC）曲线分析。

2 结果

2.1 造模情况 实验组22只兔，麻醉意外死亡1只，3只兔血栓注入即刻因急性右心衰竭死亡，造模成功18只，其中小栓子组10只，大栓子组8只。实验观察期间，实验组与对照组均无兔死亡。

2.2 超声心动图检测结果 与对照组相比，肺栓塞组右心室形态及功能指标均有不同程度的改变，小栓子组 RVFAC和 IVA较对照组降低，差异有统计学意义，但RVTD、RV/LV比值、TAPSE及Tei指数与对照组比较，差异无统计学意义；大栓子组右心室明显增大，右心室功能显著降低，与对照组比较，差异均有统计学意义；大栓子组与小栓子组比较，RVTD、RVFAC、RV/LV比值、Tei指数、IVA差异均有统计学意义，但TAPSE与小栓子组比较，差异无统计学意义（表1）。在评价急性肺栓塞右心室形态及功能改变的指标中，RVFAC、Tei指数尽管特异度较高（90.9%、90.2%），但敏感度差（76.9%、72.7%），而RVTD、RV/LV及TAPSE敏感度和特异度均不高；IVA的截断值为8.15 m/s2时敏感度（94.4%）及特异度（81.8%）均较高，综合比较IVA对急性肺栓塞的诊断价值更高（表2）。

表1 急性肺栓塞兔右心室形态及功能指标比较（ ±s）

表1 急性肺栓塞兔右心室形态及功能指标比较（ ±s）

注：与对照组比较，*P＜0.05；与小栓子组比较，#P＜0.05。RVTD：右心室舒张末期横径；RV/LV：舒张末期右心室与左心室横径比值；RVFAC：右心室面积变化率；TAPSE：三尖瓣环收缩期位移；Tei指数：右心室心肌做功指数；IVA：等容收缩期加速度

分组动物数（只）RVTD（cm）RV/LV RVFAC（%）TAPSE（cm）Tei IVA（m/s2）对照组 11 0.79±0.13 0.76±0.08 54±5 0.57±0.04 0.40±0.08 8.81±0.91 10小栓子组0.84±0.09 0.84±0.07 49±6*0.53±0.04 0.44±0.06 7.28±1.33*大栓子组 8 1.05±0.15*# 0.94±0.13*# 42±4*# 0.49±0.05* 0.60±0.07*# 5.24±1.36*#F值11.28 8.53 24.59 5.96 19.76 20.40 P 值 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01

表2 急性肺栓塞兔右心室形态及功能指标的ROC曲线分析

2.3 肺组织病理结果 病理组织切片显微镜下观察大栓子多栓塞于肺叶动脉，栓塞局部肺泡组织萎缩，间质水肿；肺动脉内见形态规则的血栓，并见大量红细胞渗出。小栓子多栓塞于肺段动脉及更小的肺动脉，肺动脉内红细胞少量渗出（图2）。

3 讨论

图2 急性肺栓塞兔肺血管病理改变。肺叶动脉内见柱形血栓栓塞及大量红细胞渗出，肺栓塞局部可见肺泡组织萎陷（HE，×100，A）；肺细小动脉管腔内见血栓阻塞，管腔内未见明显红细胞渗出（HE，×400，B）

目前急性肺栓塞模型制备的方法较多，主要包括微粒体栓子、缝线线段、凝胶海绵和自体静脉血凝块等[3]。自体静脉血凝块栓塞仍是最常用的方法，其优点是能够模拟血栓脱落的病理生理过程。本研究结果显示，不同大小的自体血栓导致不同严重程度的肺栓塞，较大栓子易栓塞肺叶动脉，导致右心室后负荷急剧增加，右心室明显扩大，右心室收缩及舒张功能降低。较小栓子易栓塞肺段或亚段动脉，由于肺血管床有很好的代偿能力，栓塞面积较小时，右心室形态及功能改变不明显。吴颂红等[4]使用直径为1～2 mm、长度为4～5 mm的自体血栓制备兔急性肺栓塞模型，通过观察肺大体标本，发现栓子主要栓塞于肺叶动脉和段动脉，与本研究结果相符。

右心室功能障碍是急性肺栓塞风险评估和预后的重要影响因素[5-6]。急性肺栓塞导致肺血管阻塞，肺动脉压力升高，继而导致右心室后负荷增加。右心室通过Frank-Starling机制进行代偿，同时，神经内分泌系统的激活进一步增强右心室收缩力，共同维持右心室排血量。但右心室对压力负荷的代偿能力有限，随着肺动脉压力增大，右心室失代偿，右心室扩大及心肌损害，最后导致右心衰竭。超声心动图作为一种常规的肺栓塞检查手段，特别是对于右心室形态及功能的评估具有重要意义[7]。因超声心动图对肺栓塞直接征象的显示有一定的局限性，特别是栓塞于细小分支的肺动脉，既往研究主要采用超声心动图观察右心房室及肺动脉的形态改变，从而间接提示肺栓塞的可能性[8]。既往研究表明，RV/LV与急性肺栓塞的严重程度有关，右心室明显扩大时，室间隔向左心室偏移，呈“D”字征，RV/LV比例增加[9]。由于肺血管床具有较好的代偿能力，对于肺段或亚段栓塞所致的右心室形态改变不明显，同时，右心室形态结构复杂，常规二维超声不能早期、准确反映右心室功能改变[10]。既往研究结果证实 TAPSE反映游离壁整体长轴运动，对急性肺动脉栓塞的危险分层及预后评估具有重要价值。但TAPSE易受角度影响，代表右心室基底段水平游离壁心肌长轴方向的位移，不能反映整体的右心室功能[11]。Mcconnell等[12]研究表明，急性肺栓塞患者右心室心尖段径向运动正常，而主要表现为右心室游离壁基底段及中间段功能失常，尤以右心室游离壁中间段为著。因此TAPSE对急性肺栓塞患者的右心室整体收缩功能的评估价值有限[13]。组织多普勒成像是通过定量分析心肌组织运动而评价心室功能的一种新技术[14]。王静等[15]采用组织多普勒的Tei指数评估急性肺栓塞的右心室整体功能，发现Tei指数可以早期、敏感地反映右心室整体功能，但是合并房颤时，Tei指数对右心室功能的评估价值有限，同时Tei指数易受到右心室前、后负荷的影响。IVA是定义等容收缩期心肌峰值速度与等容加速时间的比值，是用于评价右心室功能的新指标，不受压力负荷和容量负荷的影响，重复性较好，既往研究已证实IVA与右心室功能障碍密切相关，特别适用于右心室功能急剧改变的评估[16]。

本研究中肺栓塞组RVTD、RV/LV、右心室Tei指数较对照组均有不同程度升高，TAPSE较对照组降低，但小栓子组较对照组差异无统计学意义，可能原因是对于栓塞于肺段的小面积肺栓塞，右心室形态及功能改变不明显。采用ROC曲线比较IVA和其他右心室形态、功能指标，发现IVA能敏感地反映右心室功能改变，对于不同程度的肺栓塞右心室功能评估具有重要的临床意义。

栓子的大小和量与栓塞面积密切相关，是影响肺栓塞严重程度及预后的重要因素，笔者仅讨论了栓子大小对右心室功能的影响，拟在后续实验中继续探索栓子量对右心室功能的影响。右心室形态结构复杂，尽管 IVA对右心室功能的评估具有一定优势，但仍需结合多个指标进行综合分析。同时，IVA易受心率影响，不同心率下其测值可能存在差异。

总之，栓子大小是影响肺栓塞严重程度的重要因素。超声心动图对于肺栓塞右心室形态及功能的评估具有重要意义。IVA是一种新的评估指标，能敏感地反映右心室功能改变，可作为临床无创评价肺栓塞患者右心室功能的指标，为临床早期诊断及干预治疗提供新的依据。

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