超声斑点追踪技术评估兔胸部爆震伤后急性期左心功能

曾 欣，邓 旦*，梁诗敏，刘先梅，李 茜

(1.西南医科大学附属医院超声科，四川 泸州 646000; 2.成都军区总医院超声科， 四川 成都 610000)

在恐怖袭击、意外爆炸等灾害事故中，胸部损伤是其中主要外伤和死亡原因，其中46%的胸部损伤继发于爆震伤，40%继发于穿透性创伤，胸部损伤的模式已从穿透性创伤转变为爆炸性损伤[1]。胸部爆震伤伤势严重，病情复杂，伤后并发症多，是现代战伤研究的重点。本研究通过建立兔胸部爆震伤模型，通过常规超声心动图及超声斑点追踪技术分析胸部爆震伤对左心室功能和心肌应变的影响，为胸部爆震伤后早期评估左心室功能及心肌运动障碍提供一种准确、有效且便捷的途径。

1 材料与方法

1.1 动物分组与模型制备 健康新西兰兔50只，雌雄不限，体质量2.6～3.2 kg，平均(2.90±0.20)kg，购于成都木森林兔养殖繁育中心。将实验兔随机分为致伤组(n=45)和正常组(n=5)，将致伤组按爆震源与实验兔的不同距离(14 cm、10 cm、6 cm)随机分为A组(n=15)、B组(n=15)、C组(n=15)。经耳缘静脉注射氯胺酮(10 mg/kg体质量)麻醉实验兔，备皮，将其保定于特制致伤架，置于特定的半封闭爆破环境中，用瞬发电雷管按照相应距离爆炸。本研究遵从西南医科大学实验动物中心的实验动物伦理规定。

1.2 仪器与方法 采用Philips Epic7c彩色多普勒超声诊断仪，12S新生儿心脏专用探头，频率8.0～12.0 MHz。

采用单平面Simpson法于心尖四腔心切面测量左心室舒张末容积(end-diastolic volume, EDV)、收缩末容积(end-systolic volume, ESV)、射血分数(ejection fraction, EF)及左心室短轴缩短率(fractional shortening, FS)。连接心电图，分别于心尖四腔心、二腔心、左心室长轴存储3～5个心动周期二维图像，将图像传输至QLAB工作站进行脱机分析，于3个切面选取心内膜清晰的图像，收缩末期勾画心内膜边界，系统自动追踪ROI的回声斑点，将心尖部去除，按基底段、中间段、心尖段分别分析前壁、前间隔、侧壁、后壁、下壁、后间隔共18个节段，分析各相应节段的纵向应变(longitudinal strain, LS)，获取应变曲线，测量其收缩期纵向峰值应变，所有测值均取平均值。

1.3 病理检查 实验结束后，观察实验兔胸部皮肤、黏膜情况，再处死实验兔，迅速取出心脏，生理盐水冲洗，观察心脏损伤情况、有无黏膜出血点等，记录损伤位置及范围。再从左心室短轴分别沿心尖至心底部垂直于室间隔取心尖部、乳头肌水平及心底部的心肌组织制备薄片，行HE染色，光镜下观察心肌组织。

1.4 统计学分析 采用SPSS 17.0统计分析软件。计量资料以±s表示，采用单因素方差分析对各组间指标进行比较，两两比较采用LSD法。以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

A组和B组实验兔无立即死亡情况；C组爆震后2只实验兔立即死亡；不同组实验兔胸部均未见穿透性创伤，A组胸前区皮肤表皮完整，未见明显出血点；B组胸前区皮肤轻微损伤，部分有小片状黏膜出血；C组胸前区皮肤软组织损伤严重，黏膜多处损伤，部分胸前区皮肤形成破口。

2.1 常规超声心动图参数变化 A组的EF、FS与正常组比较差异无统计学意义(P均>0.05)，B、C组的EF、FS较正常组明显减低，差异有统计学意义 (P均<0.05)，B组的ESV、C组的EDV、ESV与正常组比较差异有统计学意义(P均<0.05)。C组的EF、FS、ESV较A组减低，差异有统计学意义(P均<0.05)，见表1。其中A组未见明显心包积液，仅8只实验兔出现二尖瓣轻度反流，B组3只出现少量心包积液，10只实验兔二、三尖瓣出现中度反流，5只实验兔二、三尖瓣出现轻—中度反流，C组中的11只实验兔可见心包积液，13只实验兔出现二、三尖瓣中—重度反流。

表1 各组EF、EDV、ESV和FS比较(±s)

表1 各组EF、EDV、ESV和FS比较(±s)

组别EDV(mm)ESV(mm)EF(%)FS(%)A组2.66±0.630.88±0.30#67.81±6.54#35.12±4.11#B组2.94±0.851.30±0.42*61.08±9.78*32.38±7.83*C组3.40±0.58*1.58±0.46*56.23±8.45*29.24±6.39*正常组2.35±0.620.72±0.2069.52±4.8237.82±3.41F值3.68711.5687.0183.025P值0.025<0.0010.0010.001

注：*：与正常组比较，P<0.05；#：与C组比较，P<0.05

2.2 超声斑点追踪技术检查参数结果 A组左心室前壁、前间隔及侧壁各节段的LS较正常组相应节段均降低(P均<0.05，图1A、1B)，而后壁、下壁及后间隔各节段与正常组比较差异无统计学意义(P均>0.05)，B、C组(图1C、1D)心肌各节段LS均低于正常组，差异有统计学意义(P均<0.05)；C组心肌各节段LS较A组相应节段降低(P均<0.05)，C组基底段和中间段的前壁、侧壁以及心尖段的侧壁的LS低于B组(P均<0.05)，A、B组心肌各节段LS差异无统计学意义(P均>0.05)。4组实验兔爆震后各节段的LS检查指标比较见表2～4。

2.3 病理检查 大体解剖：A组实验兔心脏未见明显出血点，未见明显心包积液；C组实验兔心脏可见大量广泛出血点及明显的心包积液，B组介于两组之间，心脏可见部分出血点及少量心包积液。镜下表现：正常组心肌纤维排列规整、致密，细胞形态结构清晰，细胞外间质较少，部分可见闰盘，胞质染色均匀(图2)；A组心肌细胞排列尚规整，心肌细胞轻微疏松、水肿，细胞间隙略增大，心肌间质纤维间可见少量红细胞(图3)；B组心肌细胞排列稍紊乱，细胞疏松、水肿，细胞间隙稍增大，心肌间质纤维间可见散在红细胞及少量的炎细胞浸润(图4)；C组爆震伤后的心肌纤维排列紊乱、部分变性、断裂，甚至溶解，失去正常结构，细胞间隙增大，部分肌束呈波纹状，心肌纤维间可见大量红细胞堆积及大量炎细胞浸润(图5)。

3 讨论

爆震伤是指爆炸后产生的高压引起周围介质(即空气、水、土、石头和钢等)从爆炸源向外快速移动并形成原始冲击波而对机体产生破坏，从而导致损伤，爆震伤有4种形式：初级损伤是其主要的损伤方式，由冲击波直接引起，二级、三级、四级分别是由爆炸物推动的破片、身体跌落和爆炸产生的火球、有毒气体等引起，故爆震伤也称冲击伤[2-3]。在胸部爆震伤中，心脏所占胸腔的容积较小，不是冲击波的敏感器官，胸部爆震时，即使心脏未被破片直接击中，由于冲击波直接作用心脏或压力波沿循环系统作用于心脏，均使心脏可能受到损伤。本实验主要研究爆震后冲击波所对实验兔心脏所造成的损伤，在制作致伤模型上，笔者结合既往研究[4-6]和预实验结果，将随机分组后的实验兔保定于特定的致伤架上，使用8#纸质瞬发电雷管按不同距离对实验兔进行致伤，建立不同程度的胸部爆震伤实验模型，结果发现距离爆震源越近，爆炸效应越大，损伤越重，可作为胸部爆震伤动物模型。

表2 胸部爆震伤后各组左心室基底段LS比较(±s)

表2 胸部爆震伤后各组左心室基底段LS比较(±s)

组别前间隔前壁侧壁后壁下壁后间隔A组-18.33±1.66*#-18.33±2.29*#-19.44±2.13*#-20.56±2.13#-21.44±1.42#-21.56±2.07#B组-17.13±1.81*-17.75±1.98*#-17.75±3.28*#-19.19±1.69*-19.50±3.59*-19.50±2.62*C组-15.88±2.03*-13.86±4.02*-12.13±3.36*-16.13±1.36*-16.71±4.96*-13.25±2.25*正常组-21.62±3.43-22.30±3.74-23.85±2.64-23.15±4.54-24.31±4.11-23.69±3.40F值10.30810.25528.8249.1456.98724.969P值<0.001<0.001<0.001<0.0010.001<0.001

注：*：与正常组比较，P<0.05，#：与C组比较，P<0.05

表3 胸部爆震伤后各组左心室中间段LS比较(±s)

表3 胸部爆震伤后各组左心室中间段LS比较(±s)

组别前间隔前壁侧壁后壁下壁后间隔A组-19.33±1.41*#-19.11±2.62*#-21.44±1.51*#-22.22±3.63#-23.28±1.86#-23.33±3.28#B组-18.88±3.40*-18.69±1.44*#-19.38±2.83*#-19.88±2.59*-20.38±2.88*-21.00±1.69*C组-17.88±4.79*-15.14±3.13*-14.25±3.11*-17.88±1.73*-18.14±4.49*-15.75±1.98*正常组-24.00±3.92-23.10±1.66-25.00±4.47-24.62±4.54-25.85±4.65-24.39±4.29F值6.35517.53817.5896.9147.54912.929P值0.002<0.001<0.0010.0010.001<0.001

注：*：与正常组比较，P<0.05；#：与C组比较，P<0.05

表4 胸部爆震伤后各组左心室心尖段LS比较(±s)

表4 胸部爆震伤后各组左心室心尖段LS比较(±s)

组别前间隔前壁侧壁后壁下壁后间隔A组-22.11±2.32*#-22.33±1.73*#-22.44±1.94*#-23.11±3.69#-23.33±1.50#-24.44±2.60#B组-21.06±1.32*-21.25±2.19*-20.88±2.10*#-21.63±3.16*-22.88±1.36*-22.88±1.36*C组-18.63±2.26*-19.86±4.14*-17.63±3.50*-18.63±1.77*-19.14±3.76*-16.38±1.38*正常组-27.46±4.33-25.90±4.36-25.46±3.95-25.69±3.54-26.62±5.69-26.62±2.90F值16.0945.33610.8568.3845.71124.627P值<0.0010.005<0.001<0.0010.003<0.001

注：*：与正常组比较，P<0.05；#：与C组比较，P<0.05

图1 四腔心各节段LS A.正常组； B.A组; C.B组; D.C组 图2 正常组心肌组织表现 镜下见心肌纤维排列规整、致密，细胞形态结构清晰，胞质染色均匀(HE,×200) 图3 A组病理图 镜下见心肌细胞排列尚规整，细胞轻微水肿，细胞间隙略增大(HE,×200) 图4 B组病理图 镜下见心肌间质纤维间散在红细胞及少量的炎性细胞浸润(HE,×400) 图5 C组病理图 镜下见心肌组织，心肌纤维间可见大量红细胞堆积(HE,×200)

传统超声心动图可快速、清晰、直观地显示心肌损伤节段性室壁运动异常，但评价实验兔心肌异常运动的敏感度均较低。本研究常规超声心动图结果显示，A组的EF、FS与正常组差异无统计学意义(P>0.05)，B、C组EF、FS均低于正常组，差异有统计学意义(P<0.05)，提示在中重度爆震伤后，左心室可表现为EF降低，对于轻度爆震伤，仅有部分节段运动障碍，心脏其余节段尚可代偿时，整体EF下降不明显，因此，EF对评估早期轻度收缩功能障碍并不敏感[7]。

二维超声斑点追踪技术是从心肌应变角度评价局部及整体心肌收缩功能的方法，可从心脏纵向、径向及圆周方向的应变反映心肌的运动情况，结果更客观[8-10]。有学者[11-12]认为LS作为评估心力衰竭患者的心脏收缩情况的一个独立预测参数，是反映心脏收缩功能的重要早期指标。在左心室整体功能正常时，左心室长轴心内膜下局部LS可提供心肌功能的急性期变化信息，而超声斑点追踪技术可检测心肌的局部功能变化，且左心室长轴运动功能较短轴更为敏感[13]。因此，本研究采用左心室LS指标评价局部爆震伤后实验兔左心室的功能。本研究中B、C组实验兔所有节段LS均低于正常组，可见中重度胸部爆震伤后心肌运动存在异常；C组心肌所有节段均低于A组，其前壁、侧壁部分节段LS低于B组，提示重度爆震伤较轻、中度爆震伤的心肌损伤更为严重，以前壁、侧壁明显；A组实验兔EF与正常组无明显差异时，该组心肌前壁、前间隔及侧壁的LS较正常组减低，提示该区域心肌运动已出现障碍，可能因实验兔在胸部爆震伤时心脏损伤多位于冠状动脉左前降支附近，致该区域心肌易发生运动减弱、微血管功能障碍等改变。

本研究的局限性：超声斑点追踪要求有清晰的二维图像，特别是胸部爆震后，部分实验兔出现气胸、肺水肿等情况，测量准确性会受到一定的限制；取样点描绘心肌的位置与选取的时相存在一定的人为误差；选取的样本量较少，有待扩大样本量进一步研究。

综上所述，超声斑点追踪技术可有效地评估胸部爆震伤后心肌节段损伤，即使在心脏整体功能尚可代偿时，也可反映心肌部分节段运动障碍，相比传统超声心动图可更早、更敏感地反映心肌节段的异常运动和心肌功能的急性期变化。

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书讯

由南昌大学第一附属医院龚洪翰教授主编，徐克、冯晓源、郭启勇三位教授任主审、戴建平教授作序的《县级医院影像科医生手册》已由人民卫生出版社出版并在全国发行。这本手册是人民卫生出版社组织编写的《全国县级医院系列实用手册》大型系列丛书之一，本书的编者除港澳台地区外，覆盖全国32个省市，读者对象主要为县级医院影像科医生，以常见病和多发病为主，突出基本理论、基本知识和基本技能；全书采用导图、流程图、示意图及表格式、条目式编写，且以病变的影像征象入手去分析病灶，鉴别病变，着重传授看片的技巧和征象分析的思路，因此适用于各个层次的影像科医生。本手册为口袋书，但其内容全面，涵盖了本专业的各个系统，构思新颖、内容丰富,指导性和实用性强。同时，手册收集了一些与影像诊断相关常用的解剖数值及临床检验的生化指标、常见的影像学“病征”和诊断用计算“公式”。因此，既可作为日常工作的手头书，又可作为平时学习的参考书。

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