二维斑点追踪技术在脓毒血症心脏早期损伤中的应用

发布时间：2019-01-28 18:04

【摘要】：背景脓毒血症(sepsis)是由感染引起的全身性炎症反应综合征，是严重创(烧)伤、休克、外科手术的常见并发症，表现为全身炎症反应和自身免疫性失调所导致的细胞损伤及微循环障碍，进一步发展可导致严重脓毒症及脓毒性休克，进而引起多器官功能障碍综合征(MODS)。在脓毒血症中，心脏是最常受累的器官之一，临床上约有40%的脓毒症患者伴有不同程度的心肌损害，尤其在新生儿败血症中更易合并。合并多器官功能损害重要环节-心功能异常的患者，其病死率可由20%-30%显著增高至50%-70%。临床上脓毒血症的血流动力学发展存在两个阶段，高动力阶血流动力学通常表现为高排低阻，特点是心输出量正常或偏高，血压正常或偏低，此期若不进行积极输液、心肌保护等支持性治疗，就会进入因心肌收缩力降低导致的低动力阶段(感染后3天)-心输出量降低及顽固性低血压，导致死亡率显著升高。相关研究证实尽管在脓毒症/脓毒性休克早期心输出量大多表现为增加或正常，心肌功能却存在异常，并且早期发现心功能异常并及时的针对性治疗对于降低死亡率及减少医疗费用具有重要意义。新生儿败血症，是新生儿期常见的急重症，是指新生儿期病原菌侵入血循环，在血液中生长、繁殖，产生毒素，而造成全身各系统产生严重病变的急性感染性疾病，具有很高的发病率及死亡率。心肌损害是败血症常见的危急并发症之一，由于新生儿败血症早期心肌损害的临床表现极不典型，但却隐藏严重的后果，若不及时治疗侧会导致严重的心功能障碍及并发的器官组织灌注不足，而它们在新生儿败血症的转归中起着决定性作用，因此早期发现和及时的支持性治疗败血症导致的心功能障碍对于降低败血症发病率及死亡率至关重要。目前关于脓毒血症心功能不全的评估越来越受到重视，临床上通常采用超声心动图结合有创伤性心导管、肺动脉导管等手段来实时监测重症脓毒血症成人患者的血流动力学变化，检测指标如左室射血分数(LVEF)、左室缩短分数(LVFS)、心输出量(CO)、每搏输出量(SV)等容易受到前、后负荷的影响，而脓毒血症患者的房室容积及血管阻力变化比较明显，因此上述指标不够准确且仅能对心脏的泵血功能及部分心肌的内在功能进行评估，尚缺乏受心脏前后负荷影响小且能评估心肌内在功能障碍程度的监测手段。而在儿科NICU超声心动图因其无创性成为新生儿心功能评估的主要手段，但是败血症新生儿亚临床期，对于心脏的微小损伤，常规超声指标射血分数(LVEF)、LVFS等往往不敏感，且易受败血症新生儿心率、接受各种补液等对症治疗后前后负荷变化的影响，以此不能早期准确的评估败血症新生儿心肌功能的改变。超声二维斑点追踪显像技术(STI)作为一种新的超声影像技术，应用斑点追踪成像原理，在超声声像图中可以从任何方向逐帧追踪每个心动周期随心肌同步运动的斑点位移以及斑点间的相对运动，能获得心肌纵向、径向及圆周3个方向的形变，不仅能测量局部的心肌形变，还可以对整体的形变进行分析，相较于常规超声心动图，STI对心脏负荷、室腔的大小及心脏的几何构型依赖性较小，能够更准确的评估心肌的收缩性，且能够比常规超声心动图能更早期、更敏感地检测出各种心脏疾病亚临床期心肌功能的异常。目的： 1.探讨2D-STI在家兔脓毒血症模型心脏早期损伤中的应用价值 2.应用2D-STI评价败血症新生儿心脏功能，以期能早发现败血症心肌功能异常第一部分材料与方法 1.动物模型制作健康家兔36只，，雌雄不拘，重量2.25～2.35kg(第三军医大学大坪医院野战外科研究所实验动物中心提供)，随机分为实验组18只，对照组18只。两组兔分别行颈胸部脱毛，右侧颈静脉插管，便于抽血及补液。右侧股动脉插管用于监测平均动脉压(MAP)，气管插管连接呼吸机检测仪，检测呼吸频率。连接同步心电图，读出心率值。实验组兔用微量泵沿耳缘静脉按0.42ml/min的速度缓慢持续推0.04mg/ml的LPS生理盐水溶液，LPS (内毒素，Sigma公司，型号：Escherichia.coli O111：B4，规格：100mg)按0.8mg/kg给药，对照组注射等量20ml/kg的生理盐水，2小时内注射完毕。 2.血清心肌损伤指标检测两组分别在LPS/生理盐水注入后2h、4h、6h、8h、12h经颈静脉抽取2ml的静脉血，放入肝素管中，放置冰箱，采用ASC-180型自动化学发光系统，检测血清中CK-MB、cTnT浓度。 3.心肌组织病理学检查注入LPS/生理盐水后各在6h、8h、12h时间点取血后随机选取6只动物处死，获取心脏标本，(1)TTC染色：取左心室短轴乳头肌横断处新鲜组织切薄片,行TTC溶液内。(2)HE染色：取材方法同TTC染色，制作石蜡切片，光镜下观察心肌组织病理学改变。(3) Tunel:取上述乳头肌切面部分心肌组织，采用UTP缺口末端标记技术检测心肌细胞凋亡情况，荧光显微镜对荧光标记的阳性细胞进行照相，比例尺是100um，Tunel阳性细胞的数量是每一高倍视野下绿色点的个数。 4．心功能的测定 ①:百胜mylab30彩色多普勒超声诊断仪，探头PA122，频率7.5MHz。分别在LPS/生理盐水注入后2h、4h、6h、8h、12h进行检测:(1)常规超声心动图指标：用Simpson法测得左室射血分数(LVEF)、心输出量(CO)，用M型超声测得缩短分数(LVFS)、其它指标还包括舒张末期前后径(LVDd)、收缩末期内径(LVDs)。②STI指标：左室长轴整体纵向峰值应变/应变率(Global Longitudinal Strain/Strain rate,GLS/GLSr)、左室短轴整体圆周峰值应变/应变率(Global Circumferential Strain/Strain rate, GCS/GCSr)、左室短轴整体径向峰值应变/应变率(Global Circumferential Strain/Strain rate,GRS/GRSr)。第二部分 1．资料与方法： 1.1研究对象：.2012年10月至2013年4月在第三军医大学大坪医院NICU(Neonatal Intensive Care Unit)收集足月败血症新生儿25例，产科收集足月正常健康新生儿25例。 1.2实验室检查败血症患儿及正常新生儿分别经头皮静脉抽取2ml的血样，采用ASC-180型自动化学发光系统，检测血清中CK、CK-MB的浓度。 1.3超声检查在败血症新生儿病例收治24h内行常规超声心动图及二维斑点追踪检查，仪器：百胜mylab30彩色多普勒超声诊断仪，探头PA122，频率7.5MHz。(1)常规超声心动图指标：用Simpson法测得左室射血分数(LVEF)、心输出量(CO)，用M型超声测得缩短分数(LVFS)。(2)STI指标：左室长轴整体纵向峰值应变/应变率(Global LongitudinalStrain/Strain rate,GLS/GLSr)、左室短轴整体圆周峰值应变/应变率(GlobalCircumferential Strain/Strain rate, GCS/GCSr)、左室短轴整体径向峰值应变/应变率(Global Circumferential Strain/Strain rate, GRS/GRSr)、左室整体径向位移(GlobalRadial Displacement,GRD)、左室整体径向速度(Global Radial Velocity,GRV)、左室整体旋转位移(Global Rotational Displacement, GRD)、左室整体旋转速度(Global RotationalVelocity,GRV)。统计学方法采用SPSS13.0统计软件,所有计量资料均用x±s表示，两组间比较采用独立样本t检验进行统计学处理，应用Spearman相关性系数来分析指标之间的相关性，P 0.05为差异有统计学意义结果第一部分： 1.实验组家兔在LPS注入后2h，平均动脉压MAP开始下降(P＜0.05)，在LPS注入后6h，心率(HR)、呼吸(RR)开始增快(P＜0.05)，这些基本生命体征的变化均符合脓毒症高动力时期的特点。 2.实验前，脓毒血症组和正常对照组各项超声指标间无明显差异(P＞0.05)，LPS注入后2h，超声心动图检查发现，LVDd、LVDs有变小的趋势，但无统计学意义(P＞0.05)，LVEF、LVFS未见明显变化(P＞0.05)，而GLS/GLSr、GCS/GCSr较对照组明显减小(P＜0.05)，但GRS/GRSr变化不明显(P＞0.05)。LPS注入后6h、8h、12h，LVEF、LVFS明显降低(P＜0.05)，LVDd、LVDs增大(P＜0.05)，GLS/GLSr、GCS/GCSr、GRS/GRSr均明显减小(P＜0.05)，说明虽然在脓毒血症高动力阶段心输出量并未减少，但是心功能已存在异常，而STI能比常规超声心动图更早的发现心肌收缩功能的异常。 3.光镜见对照组兔心肌纤维结构规则，排列整齐，心肌间质及微血管未见明显异常。脓毒血症组兔可见心肌细胞排列紊乱、间距增宽伴嗜酸性颗粒样变性，间质水肿、血管充血出血、炎症细胞浸润等病理性改变,提示LPS注入后，心肌存在病理组织学损伤，可能是导致心功能下降的原因之一。 4.两组兔实验前血清CK-MB无明显差异，与对照组相比实验组兔血清肌钙蛋白(cTnT)在LPS注射2h即升高，并随着实验的进行进一步升高，提示内毒素(LPS)注入后2h即对心肌产生了损伤作用，并且随着实验的进行心肌损伤严重程度进一步加重相关性分析结果表明cTnT与STI指标之间有良好的相关性。 5.TTC染色心肌大体标本观察未见明显节段性缺血梗死心肌组织(正常心肌呈红色，梗死心肌呈灰白色)，说明脓毒血症早期LPS引起的是一种全身性的炎症反应，未发现存在冠状动脉节段性供血不足所导致的心肌梗死性损伤。 6.实验组兔在LPS注入后6h、8h、12h心肌细胞凋亡数量较正常对照组明显增多，说明LPS能够促使心肌细胞凋亡的发生，是心功能降低的原因之一。第二部分 1.败血症新生儿心肌损伤指标CK、CK-MB明显高于正常对照组(p＜0.05)，提示败血症新生儿心肌存在损伤。 2.败血症新生儿与正常对照组比较，常规超声指标LVEF、LVFS、CO并无明显差异。败血症组STI指标除了GRS、GRSr、GROD无明显变化外(P＜0.05)，GLS/GLSr、GCS/GCSr、GRAD、GRAV、GROV均明显低于对照组(p＜0.05)，说明STI能在败血症亚临床期发现心肌收缩功能的异常。结论 1．在脓毒症高动力阶段心输出量未见异常，但是心功能已存在异常，而STI指标GLS、GLSr、GCS、GCSr能较常规超声心动图更早的发现脓毒症血流动力学高动力阶段亚临床期心功能的异常，是一种准确、可靠、敏感的评估脓毒症心功能损伤的有效手段。 2．在新生儿败血症亚临床期STI能比常规超声心动图更早的发现败血症新生儿左心心肌功能异常，是一种准确、敏感的评估新生儿败血症心功能损伤的有效手段。
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【学位授予单位】：第三军医大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：R445.1;R459.7

【参考文献】