心功能測(cè)定概述

1、心功能測(cè)定,南京醫(yī)科大學(xué) 生理學(xué)系朱國(guó)慶,獲得多項(xiàng)血液動(dòng)力學(xué)參數(shù) 判斷心臟功能狀態(tài) 研究心功能的調(diào)節(jié)機(jī)制 研究藥物對(duì)心功能的影響 探討心力衰竭的的發(fā)病機(jī)制 為診斷和防治心力衰竭提供依據(jù),測(cè)定心功能的意義,1.無(wú)創(chuàng)性方法： 心電機(jī)械圖、心阻抗圖、超聲心動(dòng)圖、放射性核素顯像、核磁共振成像2.有創(chuàng)性方法： 心室腔插管、心導(dǎo)管技術(shù),心功能的測(cè)定方法,1. 急性動(dòng)物實(shí)驗(yàn)：心室腔直接插管法2. 慢性動(dòng)物實(shí)驗(yàn)： 1)

2、 預(yù)先心室腔放置插管：導(dǎo)管易被血凝塊阻塞 2) 超聲心動(dòng)圖法：常用、無(wú)創(chuàng)、簡(jiǎn)便、昂貴,常用測(cè)定方法的選擇,心室腔直接插管測(cè)定心室腔壓力變化可用于大鼠、兔、狗等動(dòng)物 操作簡(jiǎn)便，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠 屬有創(chuàng)性心功能測(cè)定 常用于急性動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，也可用于慢性實(shí)驗(yàn),一、心室腔插管測(cè)定大鼠心功能,評(píng)價(jià)心功能的常用指標(biāo),左室收縮峰壓(LVSP)：左心室內(nèi)壓上升時(shí)所達(dá)到的最大值。心肌收縮力加強(qiáng)或前后負(fù)荷升高時(shí)LVSP增大。左室舒張末期壓(LVE

3、DP)：舒張末期左心室內(nèi)壓。如同時(shí)記錄心電圖，則心電圖R波起始點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的左心室壓力為L(zhǎng)VEDP，其數(shù)值與心室內(nèi)壓力最低值接近，或者以心室收縮開(kāi)始前心室壓力變化速率（dP/dt）為0時(shí)所對(duì)應(yīng)的左心室壓力為L(zhǎng)VEDP。左心室舒張功能不全或回心血量增加時(shí)LVEDP升高。左室LVDP發(fā)展壓(LVDP)： LVDP ＝LVSP－LVEDP。,評(píng)價(jià)心功能的常用指標(biāo),dP/dtmax(心室壓力最大變化速率)：反映心室壁張力的最大變

4、化速率單位是kPa/s或mmHg/s＋dP/dtmax:心室收縮時(shí)室內(nèi)壓最大上升速率，是評(píng)價(jià)心肌收縮性能的最常用指標(biāo)，對(duì)各種變力因素敏感，亦受到心率和前后負(fù)荷影響.－dP/dtmax:心室舒張時(shí)室內(nèi)壓最大下降速率，是反映心肌舒張功能的重要指標(biāo)。,評(píng)價(jià)心功能的常用指標(biāo),t-dP/dtmax：心室收縮開(kāi)始至室內(nèi)壓變化速率達(dá)最大值的時(shí)間。心肌收縮能力增強(qiáng)、心率加快和外周阻力降低引起t-dP/dtmax縮短。p-dP/dtmax：

5、室內(nèi)壓變化速率達(dá)最大值時(shí)心室內(nèi)壓力。動(dòng)脈血壓(ABP)和心率(HR)：包括收縮壓(SAP)、舒張壓(DAP)、平均動(dòng)脈壓(MAP)和脈壓(PP)，DAP下降程度超過(guò)SAP下降程度說(shuō)明血壓的下降主要是由外周阻力降低引起的。,評(píng)價(jià)心功能的常用指標(biāo),壓力-壓力變化速率環(huán)(P-dP/dt環(huán))：心力環(huán) (cardiac force loop, CFL) 將LVP和dP/dt的電信號(hào)分別輸入雙線示波器的X軸和Y軸獲得的環(huán)形圖，反映心動(dòng)周期中

6、任一瞬間LVP和dP/dt的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 Powerlab作為分析記錄系統(tǒng)時(shí)，把LVP作為X軸，dP/dt作為Y軸，直接對(duì)LVP信號(hào)進(jìn)行微分處理，選擇X-Y作圖即可獲得p-dP/dt環(huán)。,X軸上方為正，下方為負(fù)值，最高點(diǎn)(最大值)相當(dāng)于＋dP/dtmax，最低點(diǎn)(最小值)相當(dāng)于－dP/dtmax。 升支上dP/dt為0時(shí)對(duì)應(yīng)的LVP為L(zhǎng)VEDP，環(huán)的降支上dP/dt為0時(shí)對(duì)應(yīng)的LVP為L(zhǎng)VSP。 p-dP/dt環(huán)的面積增大

7、特別是X軸上方的面積增大提示心肌收縮性能增強(qiáng)。,麻醉大鼠心功能測(cè)定,麻醉、固定、氣管插管左心室插管：1.長(zhǎng)20 cm的PE-50導(dǎo)管，充滿(mǎn)含肝素的生理鹽水(40IU/ml)2.結(jié)扎右頸總動(dòng)脈遠(yuǎn)心端，在近心端用動(dòng)脈夾阻斷血流。3.頸總動(dòng)脈上剪一小斜口，將導(dǎo)管向心臟方向插入頸動(dòng)脈。4.松開(kāi)動(dòng)脈夾，將導(dǎo)管插入心室腔。5.插入深度在3-4 cm時(shí)，導(dǎo)管隨心臟搏動(dòng)而抖動(dòng)，表明已接近心室，應(yīng)減慢插進(jìn)速度，密切注意血壓波形變化。6.當(dāng)血

8、壓波幅突然增大數(shù)倍，且舒張末期壓力接近于0 時(shí)，表明導(dǎo)管已通過(guò)主動(dòng)脈瓣進(jìn)入左室腔內(nèi)。7.結(jié)扎固定插管,麻醉大鼠心功能測(cè)定,由于在主動(dòng)脈瓣開(kāi)放時(shí)導(dǎo)管較易插入心室腔，而大鼠心率較快（通常在300～400 次/分），每個(gè)心動(dòng)周期中主動(dòng)脈瓣開(kāi)放時(shí)間較短，所以導(dǎo)管在接近主動(dòng)脈瓣時(shí)，前后輕微快速抖動(dòng)導(dǎo)管有時(shí)可幫助導(dǎo)管進(jìn)入心室腔。如插管過(guò)程中，壓力波形突然減小或消失呈一直線，常為導(dǎo)管開(kāi)口抵在某處組織上，或?qū)Ч車(chē)?yán)重扭曲不暢，應(yīng)將導(dǎo)管向后稍退，至壓力

9、曲線恢復(fù)正常時(shí)在重新向心室腔方向插入。,正常麻醉雄性SD大鼠心功能（n＝14）,麻醉大鼠心功能測(cè)定的注意事項(xiàng),左心室插管選擇經(jīng)右側(cè)頸總動(dòng)脈途徑，較易插入心室腔內(nèi)。股動(dòng)脈插管和股靜脈插管放在同側(cè)以減少手術(shù)切口和便于操作；插管尖端不能太銳，否則不易進(jìn)入心室腔，甚至扎破血管壁；及時(shí)用含肝素的生理鹽水將流入導(dǎo)管內(nèi)的血液推回血管內(nèi)；由于血液的慣性，心室壓力的波動(dòng)幅度較實(shí)際值略大。將微型壓力傳感器（Millar Instruments）直接經(jīng)

10、頸動(dòng)脈插入心室腔測(cè)定心室壓則可避免誤差，記錄的曲線失真度小，且操作方便，但價(jià)格昂貴。,清醒大鼠心功能測(cè)定,0.3%戊巴比妥鈉30 mg/kg (ip)；無(wú)菌操作,手術(shù)和插管方法同上；導(dǎo)管插好并結(jié)扎固定后，用含肝素的生理鹽水將流入導(dǎo)管內(nèi)的血液推回，用導(dǎo)管夾夾住導(dǎo)管末端，取下注射器，塞上不銹鋼針；導(dǎo)管經(jīng)皮下從背部皮膚切口引出，注意避免導(dǎo)管和血管的扭曲，頸部背側(cè)皮膚切口采用荷包縫合；術(shù)后注射青霉素。,清醒大鼠心功能測(cè)定,隔日用含肝素的

11、生理鹽水沖洗導(dǎo)管，以免血凝塊阻塞導(dǎo)管。實(shí)驗(yàn)時(shí)將心室導(dǎo)管和動(dòng)脈導(dǎo)管與壓力傳感器相連，通過(guò)記錄儀或生物信號(hào)分析處理系統(tǒng)即可記錄壓力曲線。在進(jìn)行慢性動(dòng)物實(shí)驗(yàn)需記錄心功能時(shí)，家兔、貓和狗采用大動(dòng)物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，操作要相對(duì)容易一些。,二、心電機(jī)械圖測(cè)定人體心功能,同步記錄： 心尖搏動(dòng)圖（apex-cardiogram, ACG） 頸動(dòng)脈搏動(dòng)圖（cardiotid pulse wave, CPT） 心音圖（phonocardiog

12、ram, PCG） 心電圖（electrocardiogram, ECG） 心阻抗圖(impedance cardiogram, ICG)簡(jiǎn)便易行、安全無(wú)損傷、可多次重復(fù),心尖搏動(dòng)圖（ apex-cardiogram, ACG）,當(dāng)心臟收縮時(shí)，心尖部向前方移動(dòng)而撞擊胸壁，產(chǎn)生低頻振動(dòng)，經(jīng)壓力傳感器轉(zhuǎn)變成電信號(hào)并進(jìn)行記錄。壓力傳感器放于心尖搏動(dòng)最強(qiáng)點(diǎn)，觀察平靜呼氣末屏氣時(shí)記錄的曲線。反映心臟收縮、舒張間期和收縮幅度變化情

13、況。,四個(gè)波：a、SW、RFW、SFW五個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)：C、E、P、O、F,心尖搏動(dòng)圖（ apex-cardiogram, ACG）,心房收縮波 (a波) 心室收縮波 (SW)快速充盈波 (RFW)緩慢充盈波 (SFW) C點(diǎn)：心房收縮完畢，心室收縮開(kāi)始。E點(diǎn)：心室收縮波的最高點(diǎn)，主動(dòng)脈瓣開(kāi)放，射血開(kāi)始。P點(diǎn)：SW下降支的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，快速和減慢射血期的交接點(diǎn)。O點(diǎn)：最低點(diǎn)，它表示二尖瓣最大開(kāi)放，心室充盈起點(diǎn)。F點(diǎn)：RFW和SFW

14、的分界點(diǎn)，快速和緩慢充盈期的交接點(diǎn)。,頸動(dòng)脈搏動(dòng)圖（ cardiotid pulse wave , CPT）,心動(dòng)周期中，動(dòng)脈內(nèi)的壓力的周期性波動(dòng)引起頸動(dòng)脈壁博動(dòng)，將壓力傳感器傳感器放置頸動(dòng)脈博動(dòng)處，就可進(jìn)行記錄。主要用于測(cè)定心臟收縮時(shí)間間期(STI)，還可了解心臟搏動(dòng)的節(jié)律、心率、射血速率及動(dòng)脈壁的彈性。,三個(gè)波(叩擊波、潮波和重搏波)和一個(gè)切跡組成。,頸動(dòng)脈搏動(dòng)圖（ cardiotid pulse wave , CPT）,叩擊波(

15、PW)：快速射血潮波(TW)：周?chē)軓埩Υ?，彈性低，波幅也就高。重搏波切跡(DN)：主動(dòng)脈瓣關(guān)閉的標(biāo)志。重博波(DW),心音圖（ phonocardiogram, PCG）,將心音傳感器放在二尖瓣或主動(dòng)脈瓣聽(tīng)診區(qū)，將心音的振動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏?，?jīng)放大后記錄。四個(gè)心音：S1、S2、S3和S4。S1和S2都有4個(gè)組成成分，以高頻、高振幅的第二成分最重要，S1的第二成分(S1M)代表二尖瓣關(guān)閉，S2的第二成分(S2A)代表主動(dòng)脈瓣關(guān)閉。

16、,心電圖（electrocardiogram, ECG）,選擇V1-V3或標(biāo)準(zhǔn)II中的任一導(dǎo)聯(lián)。反映心臟興奮的產(chǎn)生、傳導(dǎo)和恢復(fù)過(guò)程中的生物電變化。P波和QRS波分別代表心房和心室的興奮。P-R間期代表興奮傳到心室所需時(shí)間。,心功能的分析和判斷,1. 心臟收縮功能：（1）電機(jī)械收縮時(shí)間（Q-S2）：心室除極開(kāi)始至射血結(jié)束的時(shí)間，ECG的QRS波起點(diǎn)至PCG的S2A，心肌收縮力增強(qiáng)時(shí)Q-S2縮短。（2）電機(jī)械延遲時(shí)間 (Q-S1)

17、：心室除極開(kāi)始至收縮開(kāi)始的時(shí)間，ECG的QRS波起點(diǎn)至PCG的S1M，心肌收縮力減弱或二尖瓣狹窄時(shí)Q-S1延長(zhǎng)。,（3）左室射血時(shí)間 (LVET)：心室開(kāi)始射血至射血結(jié)束的時(shí)間。由CPT始點(diǎn)(U點(diǎn))至重搏波切跡最低點(diǎn)（DN），反映射血速度和搏出量的變化（4） 射血前時(shí)間 (PEP)：心室除極開(kāi)始至射血開(kāi)始的時(shí)間。自QRS波起點(diǎn)至ACG的E點(diǎn)，亦可由Q-S2減去LVET而求得，主要反映心室收縮速度。（5）等容收縮時(shí)間 (ICT)：指房

18、室瓣關(guān)閉到主動(dòng)脈瓣開(kāi)放的時(shí)間，＝PEP－Q-S1，反映左室內(nèi)壓上升速率（LV dP/dt）和心肌收縮力，心肌收縮力增強(qiáng)時(shí)，ICT縮短。（6）射血前時(shí)間與左室射血時(shí)間的比值 (PEP/LVET)：>0.4，提示左心功能減退。（7）等容收縮時(shí)間與左室射血時(shí)間的比值 (ICT/LVET)：心功能減退時(shí)，比值增大。,心功能的分析和判斷,2. 心臟舒張功能（1）等容舒張時(shí)間（IRT）：從主動(dòng)脈瓣關(guān)閉至二尖瓣開(kāi)放之間的時(shí)間。即PCG上A

19、2至ACG上O點(diǎn)間距，>120 ms提示舒張功能減退。（2） 快速充盈時(shí)間 (RFT)：從ACG的O點(diǎn)至F點(diǎn)的間距，反映心室舒張?jiān)缙诘闹鲃?dòng)舒張功能。（3） 緩慢充盈時(shí)間 (SFT)：從ACG的F點(diǎn)至下一心動(dòng)周期a波的起始點(diǎn)。（4） 心房收縮時(shí)間(AST)：從ACG的a波起始點(diǎn)至C點(diǎn)間距，AST延長(zhǎng)提示心室順應(yīng)性減退。（5） a/H百分比：ACG的a波高度與總波幅的百分比，因a波可因心房代償性收縮增強(qiáng)而增大，所以a/H百分比

20、反映心室舒張末期壓和心室的順應(yīng)性。,（8）射血分?jǐn)?shù) (EF)：代表著左室作功的效率。ACG中E點(diǎn)到O點(diǎn)的垂直距離為EO高度，在PCG的S2處作一水平線的垂線，該垂線與ACG曲線的交叉點(diǎn)為S， S點(diǎn)至O點(diǎn)間的垂直距離為SO高度，設(shè)EO高度代表心室舒張末期腔徑，SO高度代表心室收縮末期腔徑，則EF＝( EO3－SO3 / EO3 )×100％。,三、多普勒超聲心動(dòng)圖法測(cè)定心功能,1992年，Jones等開(kāi)始使用，評(píng)價(jià)大鼠心功能和心

21、肌結(jié)構(gòu)，取得滿(mǎn)意效果。無(wú)創(chuàng)、簡(jiǎn)便、重復(fù)、準(zhǔn)確、動(dòng)態(tài)、可靠同時(shí)研究心臟的形態(tài)結(jié)構(gòu)和心功能,多普勒超聲心動(dòng)圖,實(shí)驗(yàn)常采用美國(guó)產(chǎn)HP SONOS 2500超聲儀或HP SONOS 5500彩色多普勒超聲儀，探頭頻率選用7.5 MHz或12 MHz。大鼠麻醉后向左側(cè)傾斜30°仰臥位固定。獲取胸骨旁左室長(zhǎng)軸切面時(shí)，探頭示標(biāo)朝向頭部并與胸骨中線成10 ~20°角；在獲取乳頭肌水平短軸切面時(shí)，探頭示標(biāo)朝向左側(cè)并與胸骨中線

22、成70 ~80°角。二尖瓣和左室流出道血流脈沖多普勒頻譜檢查在胸骨旁左室長(zhǎng)軸切面上進(jìn)行。,三、多普勒超聲心動(dòng)圖法測(cè)定心功能,測(cè)定左室舒張末期和左室收縮末期的室間隔厚度(LVSd和LVSs)、左室后壁厚度(LVPWd和LVPWs)、左室前壁厚度(LVANd和LVANs)和左室內(nèi)徑(LVDd和LVDs)，左室內(nèi)徑通常以短徑表示。通常以連續(xù)5個(gè)心動(dòng)周期測(cè)量值的平均值作為最后的檢測(cè)數(shù)據(jù)。,將左室看作一個(gè)橢球體，假設(shè)左室長(zhǎng)徑的長(zhǎng)度為

23、短徑的兩倍，按文獻(xiàn)中公式計(jì)算下列指標(biāo)：左室舒張末容積(LVEDV)及其指數(shù)(EDVI)、左室收縮末容積(LVESV)及其指數(shù)(ESVI)、左室心肌質(zhì)量(LVM)及其指數(shù)(LVMI)、每搏輸出量(SV)及其指數(shù)(SVI)、射血分?jǐn)?shù)(EF)與短軸收縮率(FS) 。 (Pawlush 等，1993；Litwin等，1994）還可選用心房充盈速度、心室充盈速度、左室流出道血流速度和左室重量等指標(biāo)。,Echocardiographic dat

24、a of the left ventricle,LVEDD = left ventricular end-diastolic diameter; LVESD = left ventricular end-systolic diameter; LVEDV = left ventricular end-diastolic volume; LVESV = left ventricular end-systolic volume; IVSd =

25、 interventricular septal thickness in diastole; IVSs = interventricular septal thickness in systole; LVPWd = left ventricular posterior wall thickness in diastole; LVPWs = left ventricular posterior wall thickness in sys