心功能測定概述

1、心功能測定,南京醫(yī)科大學(xué) 生理學(xué)系朱國慶,獲得多項血液動力學(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),測定心功能的意義,1.無創(chuàng)性方法： 心電機(jī)械圖、心阻抗圖、超聲心動圖、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),心功能的測定方法,1. 急性動物實驗：心室腔直接插管法2. 慢性動物實驗： 1)

2、 預(yù)先心室腔放置插管：導(dǎo)管易被血凝塊阻塞 2) 超聲心動圖法：常用、無創(chuàng)、簡便、昂貴,常用測定方法的選擇,心室腔直接插管測定心室腔壓力變化可用于大鼠、兔、狗等動物 操作簡便，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠 屬有創(chuàng)性心功能測定 常用于急性動物實驗，也可用于慢性實驗,一、心室腔插管測定大鼠心功能,評價心功能的常用指標(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。如同時記錄心電圖，則心電圖R波起始點所對應(yīng)的左心室壓力為LVEDP，其數(shù)值與心室內(nèi)壓力最低值接近，或者以心室收縮開始前心室壓力變化速率（dP/dt）為0時所對應(yīng)的左心室壓力為LVEDP。左心室舒張功能不全或回心血量增加時LVEDP升高。左室LVDP發(fā)展壓(LVDP)： LVDP ＝LVSP－LVEDP。,評價心功能的常用指標(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:心室收縮時室內(nèi)壓最大上升速率，是評價心肌收縮性能的最常用指標(biāo)，對各種變力因素敏感，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)。,評價心功能的常用指標(biāo),t-dP/dtmax：心室收縮開始至室內(nèi)壓變化速率達(dá)最大值的時間。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)最大值時心室內(nèi)壓力。動脈血壓(ABP)和心率(HR)：包括收縮壓(SAP)、舒張壓(DAP)、平均動脈壓(MAP)和脈壓(PP)，DAP下降程度超過SAP下降程度說明血壓的下降主要是由外周阻力降低引起的。,評價心功能的常用指標(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，反映心動周期中

6、任一瞬間LVP和dP/dt的對應(yīng)關(guān)系。 Powerlab作為分析記錄系統(tǒng)時，把LVP作為X軸，dP/dt作為Y軸，直接對LVP信號進(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(最大值)相當(dāng)于＋dP/dtmax，最低點(最小值)相當(dāng)于－dP/dtmax。 升支上dP/dt為0時對應(yīng)的LVP為LVEDP，環(huán)的降支上dP/dt為0時對應(yīng)的LVP為LVSP。 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)。,麻醉大鼠心功能測定,麻醉、固定、氣管插管左心室插管：1.長20 cm的PE-50導(dǎo)管，充滿含肝素的生理鹽水(40IU/ml)2.結(jié)扎右頸總動脈遠(yuǎn)心端，在近心端用動脈夾阻斷血流。3.頸總動脈上剪一小斜口，將導(dǎo)管向心臟方向插入頸動脈。4.松開動脈夾，將導(dǎo)管插入心室腔。5.插入深度在3-4 cm時，導(dǎo)管隨心臟搏動而抖動，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，表明導(dǎo)管已通過主動脈瓣進(jìn)入左室腔內(nèi)。7.結(jié)扎固定插管,麻醉大鼠心功能測定,由于在主動脈瓣開放時導(dǎo)管較易插入心室腔，而大鼠心率較快（通常在300～400 次/分），每個心動周期中主動脈瓣開放時間較短，所以導(dǎo)管在接近主動脈瓣時，前后輕微快速抖動導(dǎo)管有時可幫助導(dǎo)管進(jìn)入心室腔。如插管過程中，壓力波形突然減小或消失呈一直線，常為導(dǎo)管開口抵在某處組織上，或?qū)Ч車?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）,麻醉大鼠心功能測定的注意事項,左心室插管選擇經(jīng)右側(cè)頸總動脈途徑，較易插入心室腔內(nèi)。股動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，心室壓力的波動幅度較實際值略大。將微型壓力傳感器（Millar Instruments）直接經(jīng)

10、頸動脈插入心室腔測定心室壓則可避免誤差，記錄的曲線失真度小，且操作方便，但價格昂貴。,清醒大鼠心功能測定,0.3%戊巴比妥鈉30 mg/kg (ip)；無菌操作,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。實驗時將心室導(dǎo)管和動脈導(dǎo)管與壓力傳感器相連，通過記錄儀或生物信號分析處理系統(tǒng)即可記錄壓力曲線。在進(jìn)行慢性動物實驗需記錄心功能時，家兔、貓和狗采用大動物進(jìn)行實驗，操作要相對容易一些。,二、心電機(jī)械圖測定人體心功能,同步記錄： 心尖搏動圖（apex-cardiogram, ACG） 頸動脈搏動圖（cardiotid pulse wave, CPT） 心音圖（phonocardiog

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

13、況。,四個波：a、SW、RFW、SFW五個轉(zhuǎn)折點：C、E、P、O、F,心尖搏動圖（ 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：心房收縮完畢，心室收縮開始。E點：心室收縮波的最高點，主動脈瓣開放，射血開始。P點：SW下降支的轉(zhuǎn)折點，快速和減慢射血期的交接點。O點：最低點，它表示二尖瓣最大開放，心室充盈起點。F點：RFW和SFW

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

15、PW)：快速射血潮波(TW)：周圍血管張力大，彈性低，波幅也就高。重搏波切跡(DN)：主動脈瓣關(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脈瓣聽診區(qū)，將心音的振動轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏?，?jīng)放大后記錄。四個心音：S1、S2、S3和S4。S1和S2都有4個組成成分，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)械收縮時間（Q-S2）：心室除極開始至射血結(jié)束的時間，ECG的QRS波起點至PCG的S2A，心肌收縮力增強(qiáng)時Q-S2縮短。（2）電機(jī)械延遲時間 (Q-S1)

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

18、室瓣關(guān)閉到主動脈瓣開放的時間，＝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，ICT縮短。（6）射血前時間與左室射血時間的比值 (PEP/LVET)：>0.4，提示左心功能減退。（7）等容收縮時間與左室射血時間的比值 (ICT/LVET)：心功能減退時，比值增大。,心功能的分析和判斷,2. 心臟舒張功能（1）等容舒張時間（IRT）：從主動脈瓣關(guān)閉至二尖瓣開放之間的時間。即PCG上A

19、2至ACG上O點間距，>120 ms提示舒張功能減退。（2） 快速充盈時間 (RFT)：從ACG的O點至F點的間距，反映心室舒張早期的主動舒張功能。（3） 緩慢充盈時間 (SFT)：從ACG的F點至下一心動周期a波的起始點。（4） 心房收縮時間(AST)：從ACG的a波起始點至C點間距，AST延長提示心室順應(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點到O點的垂直距離為EO高度，在PCG的S2處作一水平線的垂線，該垂線與ACG曲線的交叉點為S， S點至O點間的垂直距離為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、多普勒超聲心動圖法測定心功能,1992年，Jones等開始使用，評價大鼠心功能和心

21、肌結(jié)構(gòu)，取得滿意效果。無創(chuàng)、簡便、重復(fù)、準(zhǔn)確、動態(tài)、可靠同時研究心臟的形態(tài)結(jié)構(gòu)和心功能,多普勒超聲心動圖,實驗常采用美國產(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。獲取胸骨旁左室長軸切面時，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，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軸切面上進(jìn)行。,三、多普勒超聲心動圖法測定心功能,測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個心動周期測量值的平均值作為最后的檢測數(shù)據(jù)。,將左室看作一個橢球體，假設(shè)左室長徑的長度為

23、短徑的兩倍，按文獻(xiàn)中公式計算下列指標(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