心脏组织学

心脏组织学篇1

一、心壁的结构特点

心壁由三层膜组成，从内向外依次是心内膜、心肌膜和心外膜（图2-2-5）。1.心内膜endocardium 位于心腔内面，从内向外可分为内皮、内皮下层和内膜下层。内皮与大血管根部的内皮相延续。内皮下层较薄，为细密的结缔组织。内膜下层由疏松结缔组织组成，内含血管、神经和心脏传导系的分支。

2.心肌膜 myocardium 主要由心肌纤维构成，其间有少许结缔组织和丰富的毛细血管。心肌纤维呈螺旋状排列，大致可分为内纵、中环与外斜三层。心房肌较薄，心室肌较厚，两者的肌纤维互不连续，分别附着在房室交界处的纤维环上。

3.心外膜epicardium 即浆膜心包的脏层，由间皮和薄层结缔组织组成。心外膜中含有血管、神经、淋巴管及脂肪组织等。

4.心瓣膜是心内膜突向心腔折叠而成的薄片状瓣膜，附于纤维环上，其表面衬贴一层内皮，内部为致密结缔组织。心瓣膜的作用是阻止血液逆流。

二、心脏的传导系统

心脏的传导系统由特殊心肌纤维组成，特殊心肌纤维可分为三类（图2-2-6）。1.起搏细胞pacemaker cell简称P细胞主要分布于窦房结，房室结内也有少量此类细胞，包埋在富有毛细血管的结缔组织中。P细胞较小，呈梭形或多边形，胞质内细胞器较少，无闰盘。它是心肌兴奋的起搏点，故名起搏细胞。

2.移行细胞transitional cell 主要存在于窦房结和房室结的周边及房室束。形态结构介于起搏细胞与心肌纤维之间，呈细长形，比心肌纤维短而细，胞质内含较多的肌原纤维。这种细胞起传导冲动的作用。

心脏组织学篇2

1 组织工程心脏瓣膜概念

组织工程(Tissue Engineering,TE)是近年来正在兴起的一门新学科,属于生物高技术范畴。TE一词最早是在1987年美国科学基金会在华盛顿举办的生物工程小组会上由美国化学工程师Robert Langer和外科医生Joseph.p.Vacanti提出[4],1988年正式定义为:应用生命科学与工程学的原理与技术,在正确认识哺乳动物的正常及病理两种状态下的组织结构与功能关系的基础上,研究、开发用于修复、维护、促进人体各种组织或器官损伤后的功能和形态的生物替代物的一门新兴学科。它涉及细胞生物学、分子生物学、化学、生物材料工程、临床等诸多领域,属于系统的多学科性研究范畴。TE的核心是建立由细胞和生物材料构成的三维空间复合体,其最大优点是可形成具有生命力的活体组织,对病损组织进行形态、结构和功能的重建并达到永久性替代和完美塑形。

组织工程心脏瓣膜(Tissue Engineering Heart Valve,TEHV)就是利用生命科学和TE技术,采用人工合成材料、同种或异种的脱细胞心脏瓣膜作为组织工程心脏瓣膜的支架,通过将体外扩增的患者自体活细胞种植在瓣膜支架上,细胞能够牢固黏附、生长,使其具有正常瓣膜组织的新陈代谢功能,最后应用于置换病变的瓣膜,在体发挥类似于正常瓣膜的功能。因此,组织工程心脏瓣膜不仅从功能上发挥正常瓣膜的功能,而且在结构上类似于正常瓣膜,同时由于具有活性,可在体内根据需要生长、修复、重构,并可抵御感染入侵[5]。目前,组织工程心脏瓣膜的研究包括组织细胞来源和种植、瓣膜支架材料、体外预适应和在体动物试验等方面的内容。

2 组织细胞来源和种植

种子细胞根据来源又可分为自体细胞、同种异体细胞和异种细胞。在组织工程中,由于种子细胞的来源不同会引发不同类型与程度的免疫排斥反应,因此选择合适的种植细胞是构建TEHV的关键之一[6]。

2.1 自体细胞

主要包括:a、血管内皮细胞;b、成纤维细胞和平滑肌细胞;c、骨髓基质干细胞。组织工程心脏瓣膜的种子细胞的选取现在主要集中在自体细胞,自体细胞最大的好处是可以避免由于异体、异种细胞植入后所引起的免疫排斥反应,从而减少瓣膜的退变。种子细胞最先采用的是血管内皮细胞,这是因为随着对内皮细胞研究的深入,发现内皮细胞具有很多功能,比如内分泌、抗凝血、抗感染的功能等等。但是随着研究的深入,有作者发现心脏瓣膜的细胞组成成分中不仅仅只有内皮细胞在发挥作用[7],成纤维细胞、平滑肌细胞等均参与心脏瓣膜基质成份的构建,如果仅采用单一的细胞成份,如内皮细胞,或平滑肌细胞/成纤维细胞等,有可能会对心脏瓣膜基质的构建产生不利影响。

由于对干细胞研究的不断深入,有作者提出骨髓间充质干细胞(mesenchymal stem cell,MSC)具有多向分化的潜能,在体内环境的作用下可以向多种细胞方向分化,所以可能可以满足心脏瓣膜各种细胞功能的需要[7]。Hoerstrup[7]将人骨髓干细胞种植在去细胞瓣膜支架上,在拟生态环境生物反应器中培养证明了它的可行性。新生组织显示了人类心脏瓣膜组织的形态学特点和机械特性。人骨髓干细胞表现出了肌成纤维细胞分化特性。Werner等[8]也证明MSCs可以分化诱导成为血管内皮细胞。Perry[9]应用骨髓间质干细胞作为种子细胞进行研究也获得了同样的结果。

但是并非自体细胞就是绝对合理的种子细胞选择,采用自体细胞作为组织工程心脏瓣膜种子细胞来源主要的问题有:(1)培养时间较长,一般为2~4周不等[7],有贻误病情的可能;(2)如果采用自体细胞作为种子细胞的来源,不可能进行批量生产;(3)以及采用自体细胞作为种子细胞来源会对机体本身造成一定的创伤[10],这些都将限制组织工程心脏瓣膜的临床应用。而且就骨髓基质干细胞而言,它是否能在体内向多种细胞分化,也还是一个有争议的问题。

2.2 同种异体细胞

目前同种异体细胞作为种子细胞来源的研究主要集中在脐带内皮细胞[11]和脐带血内皮祖细胞[12]等方面。脐带内皮细胞和脐带血内皮祖细胞最大的优势在于不会造成机体的损伤[11,16],而且可以构建细胞库[16],形成规模化生产,满足临床的需要。目前的研究表明,脐带内皮细胞培养技术要求低,并且该种细胞生长旺盛,容易在体外生长,并且种植在支架材料上能够行使内皮细胞的种种功能,因而是一种很有前途的细胞来源[11]。而脐带血内皮祖细胞的体外培养证明该种细胞可以稳定的表达内皮细胞的功能[12]。采用同种异体细胞最主要的顾虑在于种植以后可能引起免疫排斥造成瓣膜退变;或者患者需要服用免疫抑制药物,这就丧失了组织工程心脏瓣膜的优势。但是根据目前的研究证明干/祖细胞的同种异体移植甚至是异种移植也不会发生很强的免疫排斥,甚至异种之间进行干细胞移植也不需使用免疫抑制剂[13]。这就说明脐带血内皮祖细胞可能可以作为种子细胞的来源,并且可能不需使用免疫抑制剂。而且如果能够建立组织工程库细胞的话,脐带内皮细胞和脐带血内皮祖细胞就有可能成为供被采集者自身使用的自体细胞[16]。不过脐带血内皮祖细胞的体外培养存在培养条件要求较高,增殖缓慢等缺点[11],对这种细胞的研究还在进行当中。

2.3 异种细胞

采用异种细胞作为种子细胞具有来源广泛、成本低廉的优点,但也具有可引发强烈排斥反应的缺点。异种细胞进入受体体内会首先引发超急性排斥反应和延迟性异种移植排斥反应。超急性排斥反应在几分钟至数小时内可发生,是由人体内预存的一种天然抗体介导的补体激活反应,该抗体能识别异种细胞表面的α1,3-半乳糖苷酶(galactosidase,Gal)抗原。α1,3-半乳糖基转移酶(galactosyl transferase,GT)可以用来合成存在于除人和灵长类动物以外的几乎全部动物细胞表面的Gal表位,而人和灵长类动物体内则存在高效价的Gal表位特异的天然抗体。Phelps[14]等成功繁育出纯合的α1,3-GT基因敲除猪,这些猪并未因不表达Gal而使其生长和健康受到不利影响。α1,3-GT基因敲除猪的获得使得有希望克服超急性排斥反应和改善异种移植排斥反应过程。异种细胞与宿主MHC不同所引发的细胞免疫排斥反应也是异种细胞移植必须面对的问题。研究表明,用三维基质包埋的内皮细胞可因抑制MHCⅡ、辅助刺激因子和黏附分子而转变宿主的免疫反应。

2.4 种植条件

目前的种植条件有两种,一种是静态种植,另一种是动态种植。所谓静态种植,就是在培养瓶或培养皿中将细胞和支架材料混合培养,使细胞能种植于支架材料上,国内目前多采用这种方案[15]。这种方法培养条件要求低,易于操作。但是国内的文献并没有在体内原位植入后,在动脉血流冲刷下,细胞是否依然附着于支架材料上的报道。国外作者多采用动态种植[16],他们应用生物反应器,将支架材料固定于反应器中,并模拟人体动脉血流的流场,使细胞种植于支架材料上。这种方案对培养的条件要求较高,但是由于模拟了动脉的流场,所以细胞在支架材料上的粘附牢固。应该说,动态种植更有利于组织工程心脏瓣膜的体内植入。

为了能够使种子细胞顺利地种植在支架内,同时使新形成组织顺利地进行物质代谢,组织工程的支架材料必须具有一定的空间三维结构。其中材料孔隙率、孔隙的大小以及孔隙之间的相互贯通是组织工程血管支架材料最重要的指标。很多新技术应用到这一方面,如三维打印技术、电镀旋压技术、纳米技术等。近年,电镀旋压成型技术(electrospinning)的应用,为血管组织工程制造出了具有仿生三维微结构的支架。He[17]等应用电镀旋压技术制造的胶原-聚合物混合物poly(L-lactic acid)-co-poly(epsilon-caprolactone)纳米纤维材料,聚合物和胶原可以按不同比率相混合,其在形态学和化学结构上模拟了细胞外基质,在组织工程应用中有巨大潜力。近来,Hong H[18]等首次尝试利用骨髓间充质干细胞种植技术和电镀旋压成型技术构建杂交去细胞猪主动脉瓣膜支架取得了不错的效果。

3 瓣膜支架材料

研究表明,理想的支架材料应具有以下优点:[19](1)具有多孔性(highly porous)三维空间结构以利于细胞的生长和营养代谢。(2)良好的生物相容性(biocompatibility)和可控制的生物可降解性(biodegradation)以满足细胞/组织在体外和/或体内的生长。(3)材料表面适合细胞粘附、增殖和分化。(4)降解速率通常与新组织合成速率相适应,且能在新生瓣膜细胞生成之前提供足够的机械强度,承受快速血流所产生的张力和剪切力;(5)良好的材料-细胞界面:材料应能提供良好的材料-细胞界面,利于细胞粘附、生长,更重要的是能激活细胞特异基因表达,维持正常细胞表型表达。(6)易于消毒。目前,主要采用3类支架材料:(1)去细胞成份的生物瓣(同种或异种),如猪主动脉瓣或人肺动脉瓣等;(2)天然材料,如明胶、胶原、弹力蛋白、壳聚糖、纤维蛋白凝胶(fibringel)等;(3)可降解型高分子材料:Polyglycoliacid(PGA),Poly-4-hydroxybutyrate(P4HB),Polyhydroxyoctanoate(PHO),Polyhydroxyalkanoate(PHA)等。

3.1 脱细胞瓣膜支架材料

脱细胞同种或异种组织纤维支架由于完整保留了细胞生存的三维微环境,成为细胞黏附的良好平台,其机械性能也于原组织基本相同,因此脱细胞瓣膜支架的良好特性是任何人工合成材料支架无法比拟的[20]。

3.1.1 异种脱细胞瓣膜支架材料

将异种生物瓣(如猪肺动脉瓣)经过高渗液、低渗液、酶溶液及清洗液处理后,即可达到脱细胞的目的,并且能够完整保存异种瓣膜组织内免疫原性低的细胞外间质的组织结构,再经伽马射线照射消毒灭菌后,即可获得种植人体活细胞的异体生物瓣移植物的优质支架[21]。采用这种支架不仅消除了抗原性和免疫原性,而且保持了正常瓣膜的三维空间,其纤维网络结构有利于细胞种植和生长,并且有很好的抗张强度。由于异种生物瓣组织种存活的细胞是引起受体反映的主要因素,如果清除异体生物瓣组织种原有的细胞,在组织种重建具有活性的人体细胞,即可不易引发受体的免疫排斥反映;还可能存在某些复合生长因之,可诱导调节细胞的生长和分化等[22]。其不足之处是:异种瓣膜支架存在性能难以重现;具有一定的压缩性,再体内水解的过程种不能保持空间构型抗原性消除不确定;同时也会存在某些传染病隐患等[23]。

3.1.2 同种脱细胞瓣膜支架材料

是将同种瓣膜去细胞后再种植受体细胞,可有效抑制瓣膜的炎性和免疫反应,减慢钙化衰败过程,是支架构建的另一个方向[24]。同种瓣具有优良的抗血栓、抗感染性能及良好的血流动力学效果,且移植技术日趋成熟,使用方便,广泛应用于临床治疗先天性心脏病及瓣膜病。但同种瓣移植后远期易钙化毁损,再次移植率高。

3.1.3 脱细胞方法

去细胞基质是指采用一定的方法脱除组织中的细胞成分,而保留的以细胞外胶原等为主的纤维支架,该支架基本保持原有的三维结构和理化特性。目前脱细胞的方法包括化学、酶消化法和机械法。具体到心血管领域主要有单纯去垢剂法和去垢剂、酶消化法。去垢剂目前采用较多的为Triton X-100,十二烷基磺酸钠(SDS),和胆脂酸钠。去垢剂法首先用Triton X-100对组织进行处理后,再用SDS、Triton X-100或胆脂酸钠对组织进行脱细胞处理;而去垢剂、酶消化法去细胞包括3个基本步骤(1)将组织浸入含蛋白酶抑制剂的低渗液内;(2)含Triton X-100高渗盐溶液处理;(3)酶溶液消化处理[25]。单纯去垢剂法处理后的组织主要成分为胶原、弹性蛋白、纤维粘连素(fibronectin)及层粘连蛋白(laminin);去细胞基质的结构与正常组织非常相似。去垢剂、酶消化法处理后的组织主要成分为弹性蛋白、非可溶性胶原和紧密连接的糖性蛋白。Lifecell公司还发展了一种去垢剂和冻干法结合的去细胞方法[26]。在去垢剂和消化酶等的使用上有不同的观点。有学者认为SDS对瓣膜的胶原结构有损伤,而Booth等[27]应用十二烷基磺酸钠(SDS)-去氧胆酸钠(sodium deoxycholate)法脱细胞,其效果确切,未见残留细胞或细胞碎片,且组织学分析表明瓣膜的主要结构蛋白成分得以保留。石开虎等[28]对4种去细胞方法进行比较,结果表明去垢剂-酶消化法去细胞效果较好,去细胞完全,纤维支架保留完整,其后种植细胞生长也较好,而且可以控制。

目前,研究中主要应用的去细胞方法还是化学去垢剂-酶消化法。实验中一般均采用胰酶、SDS,乙二胺四乙酸(EDTA)、Triton X-100、RNA酶Ⅰ和DNA酶Ⅰ的去垢剂-酶消化法处理选取的瓣膜材料,但根据不同的材料,在处理过程中消化液浓度的选择和消化时间的控制应适当选择。

3.1.4 脱细胞在材料抗钙化中的作用

在典型的交叉连接处理过程中,虽然组织细胞破裂了,但细胞碎片仍然得以保留。这些细胞残存成分与组织早期的钙化结晶有关联。去垢剂法、酶消化法和超声法等几种方法可以脱除促使组织钙化的细胞成分和脂质。因此已被成功用于组织的去细胞化处理。电镜观察发现,组织经醚提取磷脂后再用戊二醛固定,其钙化程度较戊二醛直接固定组织明显减轻。因而可以推测脱磷脂可以减少羟磷灰石(钙化形成基础)沉积的位点。实验证明,利用氯仿或甲醇或SDS选择性的从牛心包脱除脂质,可以明显的减轻牛心包在兔体内的钙化程度。尽管钙化的机制没有完全清楚,但可以认为清除脂质和磷脂可以减轻移植组织的钙化程度。脱细胞处理(如去垢剂法)通常也同时将在钙化过程中起重要作用的蛋白多糖脱除。实验证明,对牛心包采用盐酸胍脱除蛋白多糖可以减轻钙化。但有实验表明,过多的脱除蛋白多糖可以增加钙化程度。Jorge-Herrero等[29]认为过强的脱除可导致某些紧密连接的蛋白多糖以及蛋白多糖和胶原之间的连接丧失,形成钙盐得以沉积的多孔基质。虽然有报道,在戊二醛固定组织中添加蛋白多糖可以减轻钙化,但蛋白多糖在钙化中的作用目前还不清楚。

3.1.5 脱细胞在减轻材料免疫反应中的作用

瓣膜组织中的细胞,尤其是内皮细胞表达的MHC-I和MHC-II是引起免疫反应的主要原因。去细胞化后,脱除了组织内的细胞,可以减轻或消除免疫反应。炎症反应不仅可导致组织的降解,同时也是组织钙化的又一个重要原因。有假设认为,去抗原性(如细胞表面蛋白)可以减弱体内受到的免疫攻击;因此,去细胞可以减弱甚至消除炎症反应。但是,去细胞后的细胞外基质仍然可能引起免疫反应。尽管不同种属间胶原的免疫原性实验室中可以测到,但胶原的差异很小,在临床中的实际意义很小。Kasimir MT[30]报道尽管各种去细胞方法的效果不尽相同,但都不能消除异种瓣膜的致血栓性和炎症反应。因此有人认为,尽管去细胞化可以去除组织的主要免疫原性,但是无法完全消除炎症反应。有报道称,异种去细胞基质移植后的炎症反应与重塑有关,而与排斥反应无关。

3.2 天然材料

天然可降解高分子材料多由正常组织细胞外的高分子合成,本身包含许多生物信息,能够提供细胞所需的信号。天然材料与细胞亲和性强,能为细胞的生长、增殖、分化及功能发挥提供近似体内的发生发育的细胞外基质支架条件,能使细胞聚集成组织,控制组织结构,调节细胞表型。植入体内时无或只有极低的免疫排斥反应,而且构建的组织工程瓣膜具有良好的顺应性,是组织工程心脏瓣膜支架材料发展的一个重要方向。该类材料包括胶原、明胶、甲壳素、海藻酸盐、氨基葡聚糖和脂质体等。Flanagan[31]等人用纤维蛋白制作心脏瓣膜支架,在自制的生物动态反应器中进行动态培养,发现该支架材料在低压动态环境下能增加细胞黏附和取向。天然材料的另外一种使用方式是凝胶。近年来,对多种天然水凝胶材料,如将胶原蛋白,纤维素和壳聚糖几种材料混合起来形成各种支架材料,这类支架材料也可作为载体成为可注射型支架。这类材料在注射的状态下具有可流动性(溶胶),注射入体内后经过物理和化学变化后形成具有一定形状和机械强度的支架(凝胶)。Flanagan[32]等用胶原蛋白(collagen)和葡萄糖氨聚糖(glycosaminoglycan)的水凝胶材料作为冠状瓣膜(mitralvalve)体外培养支架材料,通过研究发现这种材料是适合瓣膜体外培养的。

3.3 人工合成可降解高分子材料

最初应用人工合成聚乙醇酸(polyglycolicacid,PGA)、聚乳酸(polylacticacid,PLA)或二者共聚物(copolymer PLGA)。这类材料具有良好的组织相容性、生物可降解性和吸收性,但材料厚而硬,强度和可屈性不够。聚乙醇酸结晶度高,是线性脂肪族聚酯化合物,易于吸收降解,细胞易附着,但存聚乙醇酸缺乏结构的稳定性,在组织培养的过程中不能抵抗平滑肌细胞产生的收缩力,降解速率快,很难维持预先设计的形态。聚乳酸相对于聚乙醇酸具有疏水性大、结晶性低、降解速率慢的特点。因此将聚乙醇酸和聚乳酸按一定的比例混合,以更好的控制降解速率和保持预先设计的形态。研究发现将聚乳酸/聚L-乳酸和聚乙醇酸按照一定的比例混合可以更好的控制降解速率和保持预设形态。心脏瓣膜组织工程中常用90%的聚乙醇酸和10%的聚乳酸混合,作为心脏瓣膜支架材料。Breuer等[33]在该材料上种植自体同源的成纤细胞和内皮细胞后,移植到小羊心脏内,替代肺动脉取得成功。也有研究者将几种聚合物的均聚物、共聚物和混合物作为支架材料。

虽然人工合成材料的强度、降解速度、微结构和渗透性均可在生产过程中进行控制,人工合成降解材料构建TEHV动物实验虽然取得了一定进展,但人工合成材料缺乏细胞外基质中的生物信号和功能基团,与种子细胞的黏附性较差;而且,在材料降解过程中,会产生一些酸性物质,对局部会产生一定的影响;此外,寻找理想的聚合物仍是一大难题,聚合物的免疫原性、细胞毒性、炎症反应很难避免。聚合支架的重要参数包括孔隙率、厚度、降解率和形状正在寻找。

3.4 其他支架材料

高分子材料可以提供一个稳定的力学环境且易成型,而天然生物材料中一些氨基酸残基序列如精氨酸甘氨酸天冬氨酸(RGD)、精氨酸谷氨酰氨天冬氨酸缬氨酸(REDV)等,可以被细胞膜的整合素受体识别,参与细胞分裂,加快细胞的分化,因此可以增加细胞亲和性。2004年,有多个学者报道将天然去细胞猪主动脉瓣结合人工可降解材料,或将人工可降解材料与天然材料相结合构建瓣膜支架[34]。这类混合型支架既有良好的生物相容性,易于细胞的黏附及生长,又具有与人体瓣膜相匹配的三维构型及完整的细胞外基质,能更好满足体内血流环境的力学要求。最近,Schaefermeier PK[35]等利用计算机技术设计了一种构建组织工程瓣膜三维支架的新方法:用X线扫描人的主动脉瓣,在计算机上重建三维模型,按照这个模型生产出新的硅树脂瓣膜,通过试验,这种新的瓣膜在高度、长度、内径上和同种瓣膜相比仅仅有3-4%的差异,显示了很好的效果。这种基于患者自身特殊性构建的组织工程瓣膜支架或许是未来组织工程瓣膜发展的一个方向。

4 体外预适应

生物反应器是一种可严格监控、培养环境可精细调节、操作条件可控的细胞

生物、生化培养装置。它是构建组织工程瓣膜有力的工具,既可为体外组织工程种子细胞的生长提供理想的环境,也可以为体外构建组织工程组织和器官提供模拟体内生理条件的三维环境。研究发现[36],体外构建的组织工程瓣膜在逐渐经过模拟体内血流的生物反应器后,其功能和生物学特性均有明显改善,再行在体动物实验后的结果表明其瓣膜结构和细胞生物学特性要明显优于未经体外预适应的组织工程瓣膜。一些专门设计的反应器如脉动反应器提供了最接近体内环境的条件,使在此条件下构建的心脏瓣膜、血管机械性能远胜于静态培养!Hoertrup SP等[37]将骨髓间充质干细胞在体外增殖到一定数量后接种到三尖瓣支架上,分别置入脉动生物反应器和普通培养皿中培养,结果脉动生物反应器中培养的三尖瓣组织结构与机械性能接近人体三尖瓣,而静态培养的三尖瓣组织结构松散,生物性能远不如前者。最近,有报道[38]新型生物反应器的研制,能够提供瓣膜以脉动力学环境,模拟体内环境。该装置采用体外循环转子泵提供动力源,可达到正常心排量,并能够精确调节流量,方便计算出瓣膜所承受的切应力大小.随着生物反应器不断发展和完善,生物反应器将不仅仅是细胞、组织的培养容器,而是向着成为真正意义上能培育出生命的装置发展。生物反应器的进一步完善也必将会促进组织工程的发展。

5 构建TEHV的动物实验研究

5.1 人工合成降解材料构建TEHV动物实验

目前组织工程心脏瓣膜的应用大多局限于实验阶段,主要以大型动物实验如犬、羊等为主。最早的动物实验由1995年Shin’oka等完成[39],他们在PGA/PGLA支架上种植了羊颈、股动脉肌纤维母细胞和内皮细胞后,将其移植于羊肺动脉瓣观察11周,结果显示组织工程心脏瓣膜植入动物体内后是有生物活性的。人工合成降解材料构建TEHV动物实验虽然取得了一定进展,但寻找理想的聚合物仍是一大难题。聚合物的免疫原性、细胞毒性、炎症反应很难避免。基于降解材料构建的TEHV目前仍有许多无法克服的困难,许多科研机构采用脱细胞的生物源性支架构建TEHV用于动物实验,甚至初步应用于临床。

5.2 异种脱细胞瓣膜构建TEHV动物实验

Bader等[40]取猪主动脉瓣脱细胞处理,将冠状动脉旁路移植术中分离的人大隐静脉内皮细胞种植在支架上。病理检验可见脱细胞猪主动脉瓣膜胶原纤维保存完好,3日后内皮细胞融合为单层;人内皮细胞标志CD31染色阳性,体外研究已证明了用脱细胞猪主动脉瓣构建TEHV的可行性。此后他们用此法构建TEHV,在羊体内进行了实验,肺动脉置换1个月后超声检查瓣膜活动良好。

也有学者取猪肺动脉瓣脱细胞处理后构建TEHV。Dohmen等[41]将猪的肺动脉瓣取下,于无菌条件下化学法脱细胞,将获取的羊内皮细胞种植在瓣膜上,7日后替换绵羊的肺动脉瓣。分别于术后7日、3、6个月检查,瓣膜功能良好,无坠生物、血肿形成,瓣叶无撕裂、穿孔、变形、返流、变硬。病理检查及电镜示瓣叶表面内皮细胞完整,有成纤维细胞长入基质。X线和原子吸收光谱检测瓣叶钙化情况,瓣叶只在缝合线的两边有轻度的钙化。

国内方宁涛等[42]采用人脐带血分离出的内皮祖细胞在去细胞猪主动脉瓣膜上体外进行培养,发现该细胞能够在支架上分化为内皮细胞。

5.3 同种脱细胞瓣膜构建TEHV动物实验

2000年,Gudtav等[43]报道他们将羊的同种肺动脉带瓣管道经脱细胞处理后种植以羊的肌成纤维细胞和内皮细胞,再移植回该羊体内,3个月后,瓣膜的功能良好,表面有再细胞化及细胞基质的形成。不过从临床的角度来看,同种瓣膜的来源较少,同时会涉及复杂的伦理问题,都会限制其应用前景。Akatov等[44]

利用组织工程方法对同种瓣进行改造,方法是在体外用患者自身组织培育并提取的成纤维细胞和内皮细胞先后植入同种瓣,结果表明成纤维细胞已长入了同种瓣组织中,认为此法能延长同种瓣移植后的寿命。但这种方法的主要问题在于支架本身抗原性不能完全消除,置入体内后支架不能降解,且无生长性,儿童换瓣仍受到限制。

5.4 其他方法构建TEHV的动物实验

正如上所述,体外构建TEHV需要体外生物反应器才能使种植的细胞具有循环内的内皮细胞形态和功能。但是,体外生物反应器毕竟不能完全模拟体内的血液循环特点,并且瓣膜容易受到二次污染。再加上工序复杂,难以在临床上广泛推广。有许多研究者一直在致力于采用其他的方法构建TEHV。比如:心脏瓣膜支架直接移植到受体体内,在真正的血流环境下重建TEHV;也有的研究者采用其他的方法,比如对心脏瓣膜支架材料进行一定的预处理,使心脏瓣膜支架具有更好的组织相容性、机械强度,从而改善瓣膜支架特性,加速瓣膜在体内的组织重塑。

1995年Wilson等[45]率先采用去垢剂、核酶法对猪半月瓣进行了脱细胞处理,并移植于狗的肺动脉瓣区,进行观察。结果显示:(1)去细胞成分是完全的,基质的三维结构保持正常;(2)1个月后瓣膜及周围动脉壁无炎症反应;(3)瓣根部有多角形细胞植入;(4)瓣膜表面内皮化;(5)动脉壁部分细胞化。O'Brien[46]等人报道,他们将脱细胞的猪主动脉支架直接移入肺动脉瓣区,150 d后瓣膜支架有成纤维细胞长入和新的基质形成。Iwai S等[47]采用新的脱细胞方法制作脱细胞猪主动脉瓣膜支架,体外不种植细胞,直接埋置到鼠的皮下60天后发现受体细胞长入、瓣膜结构完整、钙化轻微,之后把这种主动脉瓣膜移植到犬的肺动脉位置。观察6个月,发现瓣膜完整,未见反流现象,未见明显钙化。Hayashida K等[48]采用新的方法体内构建心脏瓣膜管道,首先在体外构建心脏瓣膜支架模具,然后埋置到大鼠皮下,移植一段时间后取出心脏瓣膜管道,此时模具已经被受体细胞及纤维包裹,分离模具和纤维组织得到体内构建的心脏瓣膜管道。经体外测试其功能良好,细胞和纤维比例合适,具有活性。国内学者吴松、刘应龙等[49]采用杂交办法,以脱细胞猪主动脉瓣作为支架,用可降解聚合材料3-羟基丁酸与3-羟基己酸共聚酯(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate,PHBHHx)涂层,构建新型复合组织工程瓣膜,再植入到绵羊肺动脉区。18周后,发现这种杂交瓣膜保持了自然瓣形态,抗拉强度显著提高;瓣膜柔软,表面光滑无血栓;免疫荧光染色检测,瓣膜新生内膜中内皮细胞呈CD31阳性反应,沿瓣表面连续排列,间质细胞呈现单克隆鼠抗人平滑肌actin(SMA)阳性反应;复合组织工程瓣膜钙含量明显低于脱细胞猪主动脉瓣。显示出复合组织工程瓣膜具有自然瓣膜的三维形态结构,良好的生物力学特性、生物相容性和细胞引导性。

6 临床应用

在临床应用方面具有开创意义的是Dohmen等[50]将体外构建的组织工程心脏瓣膜植入施行Ross手术患者的肺动脉瓣,他们采用经胸超声,磁共振和多层螺旋CT于术后3、6、12个月后随访,证实,肺动脉瓣位的组织工程心脏瓣膜仅有少许中心性返流,而且返流程度并未因时间延长而加重;一年后的随访经CT证实,该组织工程心脏瓣膜无钙化,功能良好。虽然Dohmen等采用的是同种瓣作为支架材料,并且植入部位是压力相对较低的肺动脉瓣,但是,这次临床应用的成功还是让大家看到了组织工程心脏瓣膜进入临床的曙光。

P.Simon等[51]在临床给4例儿童用去细胞猪主动脉和肺动脉带瓣管道Synergraft TM(500型和700型)(Cryolife Inc.,USA)行Ross术和右室流出道重建,结果却与前面学者的动物实验截然不同,4例儿童分别在术后2天、7天、6周和1年全部死亡,死亡原因是早期瓣膜穿孔破裂和晚期瓣膜褪变衰败所致的心源性猝死,对这种去细胞而又没有再细胞化的生物移植物做解剖学、组织学和细胞学检查发现:在管道外有纤维素鞘形成并向管内延伸导致吻合口严重狭窄;早期是严重而强烈的非特异性炎症反应,晚期有淋巴细胞反应和钙盐沉积;4例移植物上均没有自体细胞生长。研究者发现Synergraft TM在移植前存在去细胞不完全和钙盐沉积,建议应停用此产品,需要进一步改进。这表明去细胞组织工程瓣膜的研究距离临床应用还有一定的距离。

7 问题与展望

组织工程心脏瓣膜的研究方兴未艾,前景广阔。目前,存在的问题主要有以下几个方面:(1)人工可降解材料的性能不足以在现阶段应用于临床,还需要材料工作者共同能够努力;(2)去细胞异种生物瓣膜的支架制备方法不统一,有待进一步规范化;(3)种子细胞的旋转等基础研究尚待进一步的深入,以期建立理想的种子细胞库;(4)设计的各种生物反应器距离人体内血流动力学要求差距较大;体外构建的方法需进一步改进,这样构建的组织工程心脏瓣膜可以大规模应用于主动脉位置。

心脏杂音≠心脏病篇3

心脏杂音一般可以分为两类：一类是生理性或功能性杂音，也称为无害性杂音，多出现在心脏收缩的时候；另一类是病理性或器质性杂音，可出现在心脏收缩或舒张的时候。杂音按其响度又可分为6级或4级，1级最轻度。

生理性杂音的特点是声音轻而柔和，一般表现为2级以下的收缩期杂音。它的出现并不一定表示心脏有病，而是心肌收缩力增强，血流速度增快的结果。一般来说本人没有什么感觉，不用治疗，也不必介意。多发生于正常青年人，也见于发热、贫血、情绪激动、运动后及甲亢的患者。

病理性杂音的特点是声音响亮而粗糙，大多是在2级以上。手掌按在胸壁上还可感到像猫喘气时那种胸壁震颤，这种感觉在医学上称为“猫喘”或“震颤”。它的出现是心脏有器质性疾病的可靠诊斷依据。应根据其病因及症状，进行恰当的治疗。这类杂音多见于风湿性心脏病，如为二尖瓣关闭不全，在心尖区可出现像吹风一样的声音；如为二尖瓣狭窄，在心尖区可出现像雷鸣一样或滚筒样的声音。不少有病理性杂音的人，在劳累或活动后可有胸闷、气急、心慌等感觉，应及时给予药物治疗，必要时可进行手术。

因此，当您知道自己心脏有杂音时，首先，应请医生明确这种杂音是生理性还是病理性的，是收缩期还是舒缓期的。若为生理性的收缩期杂音，则心脏不一定有病，可不必紧张，也不需治疗。

心脏教案篇4

知识目标

1．通过观察使学生理解动脉、静脉、毛细血管的结构特点和功能特点。2．通过对心脏的观察，使学生掌握心脏的位置和结构的基本知识。3．使学生知道心率和心输出量的基本知识。

4．使学生知道体育锻炼对心脏的影响以及饮酒对心脏和血管的有害影响。

能力目标

1．通过学生用显微镜观察小鱼尾鳍内的血液流动，分组对猪心脏（或羊心脏）的观察和描述，培养学生的实验能力、观察能力、表达能力及分析能力。

2．通过学生对三种血管的比较，培养学生的概括、归纳的思维能力。通过学习心率及心输出量，使学生会测自己的心率及心输出量，从而会分析自己心脏的工作状况，培养学生理论联系实际的实践能力。

情感目标

1．通过学习毛细血管及心脏的结构特点与功能，使学生树立结构与功能相适应的生物学观点。

2．通过学习使学生热爱体育锻炼，并养成不酗酒的好习惯。在分组活动中，使学生学会相互协作。

教学建议

教材分析

血管是体内物质运输的管道系统，心脏是血液循环的动力器官，关于这部分内容，是本章的重点之一。毛细血管的结构与功能相适应的特点，心脏观察的分组实验的指导与组织，心脏的结构是本节的重点，心脏的瓣膜的开放方向与血流方向的关系是本节的难点。按照从感性到理性的认识规律，做好三个实验：用显微镜观察小鱼尾鳍内的血液流动，观察哺乳动物猪或羊心脏的结构，用不带针头的注射器依次向上腔静脉、下腔静脉和肺静脉内注水，观察水从何处流出？让学生通过观察实验获得感性知识，再结合挂图和模型的讲解来突破重点和难点。

教法建议

关于血管部分：

结合课上用显微镜观察小鱼尾鳍内的血液流动的分组实验及三种血管的挂图，加深对三种血管的管壁的结构和血管内血流速度的识记效果。在指导学生实验观察时，最好提出明确具体的观察内容，使观察有的放矢，以培养学生的观察能力，可设计如下：

观察内容： 1．观察红细胞通过血管的情况及血流速度

2．注意向前方流的血管流速快，还是向后方流的血管流速快？（鱼头朝向正前方）

3．看中间的横血管：流速快还是慢？细胞是单排走还是好几排一块走？

4．观察血流有没有方向性？是从流速快的血管→横血管→流速慢的血管，还是从流速慢的血管→ 横血管→流速快的血管？

思考：

1．红细胞单行通过的是什么血管？ 2．毛细血管的血流速度如何？ 3．血液流动的方向性如何？

讲述三种血管时：

首先讲清楚三种血管的基本概念，指出血管的名称是根据它输送血液的方向来确定的；其次让学生摸一摸自己的颈部或腕部动脉和搏动，看一看手臂上的“青筋”（就是静脉）等，使学生对动、静脉有感性认识；在讲述毛细血管时，要抓住它的生理功能与其结构特点相互适应的关系进行教学，如围绕毛细血管是管内血液和管外组织细胞之间进行物质交换的场所这一点，讲授毛细血管的特点（量多、分布广、管细、壁薄、血流速度慢），并指出这些特点有利于物质交换。这样，使学生对毛细血管的特点容易明白，不致死记硬背，而且有助于对结构与功能相适应的理解。

关于心脏部分：

结合课上观察哺乳动物心脏结构的演示实验及心脏的挂图、模型，由感性认识入手加强对心脏四个腔、各腔的结构特点及各腔相连的血管名称的识记效果。有条件的学校最好把此演示实验改为学生分组实验，采用边讲边观察的方式进行教学，有利于培养学生的多种能力。在指导学生实验观察时，按先观察外形，再观察内部结构的顺序进行观察，并且列出观察提纲：1.如何分清心脏的前后左右？如何分清心房和心室的位置？2.捏一捏室间沟两侧的软硬，比较左右心壁的厚薄。3.掀开心壁，验证心壁的厚薄，观察心脏的四个腔是如何相通的？4．观察与心脏四腔相连的血管的名称。使观察明确具体，以培养学生的观察能力，观察时布置讨论的问题：如观察心房和心室之间的房室瓣及动脉管基部的动脉瓣，数一数有几个，想一想它有什么作用？让学生边观察边讨论，以培养学生的思维能力，最好要求画图记录观察结果，以培养学生的绘图能力，有条件的学校，观察完后，安排学生上讲台前用实物投影仪展示自己的观察结果，以培养学生的表达能力。对瓣膜的作用可用一个演示实验——用不带针头的注射器依次向上腔静脉、下腔静脉和肺静脉内注水，观察水从何处流出来突破。在心脏结构的解剖观察的基础上，最后让学生边总结边用表格的方式归纳如下，以培养学生的分析、概括能力。

心脏的结构和功能

结构名称

位置或连接关系

功能

心

包

膜

心脏外面

保护心脏

内

腔

心房

左心房

肺静脉

推动血液循环流动

右心房

上、下腔静脉

心室

左心室

主动脉

右心室

肺动脉

瓣

膜

房室瓣

心房和心室间

防止血液倒流

动脉瓣

心室和动脉间

联系日常生活实际来学习心率、心输出量、心脏的锻炼和保健等知识。

如可让（转载自本网http://，请保留此标记。）每个学生用听诊器测出自己的心率，然后计算全班同学的平均心率。比较运动员和普通人的心脏工作情况来讲述体育锻炼对心脏的影响。

本节内容较多，建议用三课时。

教学设计示例

第一课时血管

新课的引入：

人体内物质的运输主要是由血液来完成的。血液在人体哪些部位流动？怎样流动？流动的动力是什么？生：血液是在心脏和血管构成的封闭的管道中流动的。流动的动力来自心脏的搏动。

板书：第二节

师：血管从粗到细，就像城市的道路一样，人体内的全部血管连接起来全长可达10万公里。回忆初一学过的知识，血管分为哪几种？

生：动脉、静脉、毛细血管。

师：请同学们摸一摸自己的颈部、腕部有跳动感的部位，跳动的器官是什么？有什么规律？

学生摸后回答。

师：再看手背上的“青筋”，它是什么？

生：观察后回答。

师：你摸到跳动的部位是动脉，手背上的“青筋”是静脉，连接动脉和静脉的是毛细血管。

出示三种血管的挂图：让学生观察挂图并结合书本讨论以下问题：

1、动脉和静脉是如何定义的？

2、动脉、静脉内血液流动的方向如何？

3、从挂图上分析比较三种血管管壁的厚度、管腔的大小有何不同？

在学生通过小组讨论并发言后，老师有针对性地对学生回答的内容予以补充和修正。

老师进一步依据挂图，为学生具体讲述动脉管壁和静脉管壁的特点：

(1)动脉管壁一般可分为外、中、内三层，其中层主要是弹性纤维和平滑肌，使血管具有弹性和收缩性。大的动脉中层厚，弹性纤维多，故弹性大。

(2)静脉的管壁相对较薄，弹性较小。

提问：动脉、静脉管壁弹性大小不同与血流方向有什么关系？动脉、静脉的分布有何不同？举一至两个你知道的血管的例子。

设疑：一般说：“水往低处流”，那么，下肢静脉的血液如何往上走流回心脏呢？

教书出示挂图（或让学生看书第29页图VI-26），使学生了解在四肢的静脉的内表面有一些瓣膜，叫静脉瓣。

让学生讨论：四肢的静脉瓣有什么作用？教师讲解：

肌肉收缩，压挤静脉，（静脉壁很薄，易被压挤，）这时，两个静脉瓣之间的血液被分成两部分，上部的血液冲开静脉瓣继续往上流，下部的血液由于重力下降时，静脉瓣关闭，而停留在血管内；肌肉舒张，压力降低，下段的血压高，冲开静脉瓣，血液向前流动，这保证血液送回心脏方向，而不会倒流。

教师可演示模型来加深学生对静脉瓣防止血液倒流的认识。

教师提问：毛细血管是一种什么样的血管？为什么叫它毛细血管？

学生回答：它是连通最小的动脉和静脉之间的血管。

老师根据挂图讲述毛细血管的结构特点：：

（1）

毛细血管极细，内径仅有8~10微米，（2）

管壁极薄，仅有一层上皮细胞。

但毛细血管数量大，分布广，一个70公斤的人，把他的毛细血管首尾连接起来，可以绕地球转一圈。

提问引起学生探索：

根据三种血管的结构特点和定义，你推断血液在三种血管内的血流速度怎样？在血管内血流方向应该是什么样？

学生回答：

血流速度：动脉管内血流的速度快，静脉管内的血流速度慢，毛细血管内血流的速度最慢；血流方向是：由动脉→ 毛细血管 → 静脉。

教师提供实验材料——无色素的小鱼供学生观察尾鳍的血流情况以验证自己的判断。

实验：观察小鱼尾鳍的血流现象

方法步骤：

1用浸湿的棉花将小鱼的鳃盖和躯干包裹起来，露出尾部将小鱼侧放在培养皿中，尾鳍平贴在培养皿底面（鱼头朝正前方）3 将培养皿放在载物台上，用低倍镜观察血液流动情况

观察内容：

1．观察红细胞通过血管的情况及血流速度

2．注意向前方流的血管流速快，还是向后方流的血管流速快？（鱼头朝向正前方）3．看中间的横血管：流速快还是慢？细胞是单排走还是好几排一块走？

4．观察血流有没有方向性？是从流速快的血管→横血管→流速慢的血管，还是从流速慢的血管→横血管→流速快的血管？思考：

1．红细胞单行通过的是什么血管？

2．毛细血管的血流速度如何？

3．血液流动的方向性如何？

注意：保持小鱼鳃部的湿润；使尾鳍平贴在培养皿上；保持载物台与镜头的清洁。

反馈学生观察的结果。并让学生根据这三种血管的结构特点分析：血液的营养在哪里最适于交给组织细胞，为什么？

学生回答：

在毛细血管处，因为毛细血管壁极薄，管内血液流动速度最慢，而且全身除了表皮外，各处细胞的周围都有毛细血管的分布。

教师补充：

毛细血管有这些特点，所以它是血液与细胞进行物质交换的场所。而动脉和静脉主要是运送血液。

反馈：老师出示投影片，让学生将三种血管进行比较：

血管名称

动脉

静脉

毛细血管

概念

分布

管壁特点

管腔大小

血流速度

什么是心脏早搏篇5

心脏早搏属于心律失常中的一种类型，它只是一种症状，还不是一种独立的疾病，

若频发出现，不要惊慌，可先行动态心电图检查，以分清早搏的类型，再决定是否要治疗。心脏早搏可分为室上性和室性早搏两大类。室上性早搏可见于正常人，体内因素(如发热、情绪激动)或体外因素(如饮酒、吸烟等)均可诱发室上性早搏。心源性因素中常见的有二尖瓣病变、心肌炎、心肌缺血、心衰及洋地黄药物中毒等。

心脏组织学篇6

关键词：尿毒症,组织多普勒,Tei指数,心功能,超声心动图

尿毒症性心肌病是指慢性肾功能不全晚期出现的心肌病变, 其为尿毒症患者死亡的主要原因。早期检测尿毒症患者心脏功能损害非常重要, 国内外学者通过二维超声心动图 (2D) 对其进行了广泛研究[1,2]。我们以前的研究将脉冲多普勒Tei指数及声学密度应用于定量评价心肌损害程度取得较好的临床效果[3,4]。随着组织多普勒成像 (tissue Doppler imaging, TDI) 技术的出现, 研究发现组织多普勒Tei指数 (TDI-Tei) 评价心功能不受心室几何形态、二维图像质量、血压及心率等影响的优点。对于TDI-Tei与尿毒症心脏功能之间的关系鲜见报道。本文即利用组织多普勒Tei指数评价尿毒症患者左室功能, 试图观察尿毒症患者心脏功能与TDI-Tei间的关系。

1 资料与方法

注:a:P<0.05;b:P<0.01;c:P<0.001

注:a:P<0.05;b:P<0.01;c:P<0.0001

1.1 研究对象

病例组 (U组) :本院血液透析中心长期行血液透析的尿毒症患者76例, 其中男39例, 女37例, 年龄21～80岁, 平均 (53.26±9.37) 岁, 病程1～20年 (平均8.1年) 。对照组 (C组) :经病史、体格检查、心电图、超声心动图及相关检查均无异常之体检人员25例。男13例, 女11例, 年龄23～76岁, 平均 (52.46±10.19) 岁。两组间性别、年龄无统计学差异。

1.2 检查与分析方法

采用美国HP Sonos5500型彩色多普勒超声诊断仪, 探头采用融合影像之S4探头, 其发射频率可在2～4MHz间调节。常规进行二维超声心动图及多普勒超声心动图检查, 并通过SVHS高清晰录像带进行录像, 以备脱机测量分析。分别测量左心房内径 (LA) 、舒张期室间隔厚度 (IVSd) 、左室内径 (LVd) 、左室后壁厚度 (LVPWd) 及收缩期室间隔厚度 (IVSs) 、左室内径 (LVs) 和左室后壁厚度 (LVPWs) 。并依此计算出左室质量 (LVmass) 。同时测量左室射血分数 (LVEF) 、短轴缩短率 (FS) 、心搏指数 (SI) 、心率 (HR) 。利用脉冲多普勒 (Pulse-Doppler, PW) 技术测量二尖瓣E峰、A峰峰值速度, 计算E/A比值。并利用PW技术测量Tei指数 (PW-Tei) 图像的采集方法按照以前方法进行[3]。组织多普勒Tei指数检测方法:获取心尖四腔切面、心尖二腔切面, 尽可能使声束平行于室壁长轴, 以便获取沿心尖长轴方向运动的最大测值。分别显示二尖瓣环后间隔位点、左室侧壁位点、左室前壁位点和下壁位点, 记录并计算出各位点的Tei指数, Tei指数按照公式Tei指数= (a-b) /b (a:二尖瓣关闭至下一次二尖瓣开放的时间;b:主动脉射血时间) 进行计算。取4个位点测值的均值作为左室整体指标测值。

1.3 统计方法

各参数以均数±标准差 (χ—±s) 表示, 统计方法采用非配对t检验, 以P<0.05为有统计学显著性差异。

2 结果

二维超声心动图各项测值如表1所示, 尿毒症组与正常对照组相比LA、LVd、LVs均有非常显著扩大, IVSd、IVSs、LVPWs、LVPWd显著增厚, LVmass显著增重。心脏功能各项参数测值方面, 尿毒症患者与正常对照组相比表示左心收缩功能的传统指标如EF、FS显著降低, SI及HR均有显著升高。而表示舒张功能的指标如A峰与正常组相比亦有非常显著升高, 但E峰、E/A比值与正常组相比则无统计学差异 (表2) 。而反映左心室综合缩舒功能的PW-Tei及TDI-Tei指数则较正常对照组有非常显著差异。

3 讨论

尿毒症患者心肌损害非常常见, 多中心临床研究发现, 15%尿毒症透析患者有冠状动脉供血不足的表现, 19%伴有心绞痛、31%有心力衰竭、7%和8%伴有心律失常和周围血管病变。而通过超声心动图检查发现心脏损害的发生率更高。15%患者的收缩功能异常, 32%有左心室扩张, 17%具有左室肥厚。文献报道多认为尿毒症患者由于其贫血、高血压、冠状动脉粥样硬化、电解质紊乱、异常的钙磷代谢、尿毒症时血液中的各种毒素等都对促进和加重心肌损害有一定作用[3]。尿毒症患者心脏的形态与心室功能改变多见, 由于心肌肥厚、心肌脂肪样退行性变、心肌坏死等原因常导致充血性心力衰竭;而左心室舒张功能损害则出现在收缩功能损害之前, 最早检测到的心功能障碍可能是舒张功能。尿毒症时的高容量负荷、高外周阻力、心肌肥厚、血浆肾素-血管紧张素-醛固酮系统活动增强均可损害左心室舒张功能。所以及时准确地检测到尿毒症患者心脏收缩与舒张功能的异常对于临床工作就非常有意义。

1995年, 日本学者Chuwa Tei提出了一个评价心脏收缩与舒张功能的多普勒超声心动图新指标-Tei指数[5], 将其定义为等容收缩时间与等容舒张时间之和除以射血时间。随着组织多普勒成像技术的出现, 有学者将组织多普勒技术与Tei指数相结合形成TDI-Tei指数评价心功能, 发现TDI-Tei指数具有不受心室几何形态、二维图像质量、心脏前后负荷、血压及心率等影响的优点[6]。

本临床研究发现, 尿毒症患者较正常人左房、左心室内径明显扩大, 室间隔、左室后壁厚度明显增厚, 左室心肌质量明显增加。说明尿毒症患者由于高血压、心肌纤维化、心肌缺血、尿毒症毒素刺激等因素导致心脏结构重塑。本研究对尿毒症患者心脏异常的发现与文献报道一致[2]。超声心动图是检测尿毒症患者心肌肥厚的较好指标。对于心脏功能评估, 本研究发现尿毒症患者较正常人EF、FS显著降低, SI、HR、A峰均有显著升高, 但E峰、E/A比值与正常组相比则无统计学差异。而反映左心室综合缩舒功能的PW-Tei及TDI-Tei指数则较正常对照组有非常显著差异。众所周知, 二尖瓣血流频谱作为一种无创性检查评价心室舒张功能已广泛应用于临床, 但易受较多因素如心室松弛速度和程度、心房及心室的顺应性、左房压等因素的影响。而且随着舒张功能减低, 左心房及左心室充盈压不断升高, 使舒张期二尖瓣口多普勒血流频谱趋于正常, 这种现象称为“舒张功能假性正常化”, 从而影响了二尖瓣血流频谱在心脏功能评价中的作用。而TDI的研究对象是心肌松弛指标, 其对心脏几何形态、前后负荷、心率相对不敏感[6]。从本研究结果也可以看出, 由于尿毒症患者心脏受损程度不一, 所以部分病例二尖瓣血流频谱具有较大的诊断价值, 但是对于那些心脏功能严重受损的患者, 即存在二尖瓣血流频谱假性正常化现象, 从而导致E峰、E/A比值无显著性差异的结果发生。而PW-TEI及TDI-TEI则无此现象发生, 在尿毒症组与正常对照组间均具有非常显著差异, 在临床应用上优于二尖瓣血流频谱。

总而言之, Tei指数的测量简便易行, 不依赖于几何模型或容积的测量, 不受血压、心率和年龄的影响, 无创伤、敏感性高、重复性好, 是综合评价心脏的整体功能良好指标。

参考文献

[1]Bhandari AK, Nanda NC.Myocardial texture characterization by two-dimensional echocardiography[J].Am J Cardiol, 1983, 51 (5) :817-825.

[2]张元林, 高云华.尿毒症性心脏损害的超声心动图研究[J].中国超声医学杂志, 1998, 14 (3) :31-34.

[3]史春志, 杨欣, 冯义柏.声学密度定量技术用于尿毒症心肌损害分型的研究[J].心脏杂志, 2006, 18 (2) :211-212.

[4]史春志, 李东野, 王晓萍, 等.尿毒症性心肌病的超声心动图异常表现及心功能评价[J].中国超声诊断杂志, 2003, 4 (8) :580-582.

[5]Tei C, Nishimura RA, Seward JB, et al.Noninvasive Doppler derived myocardial performance index:correlation with simultaneous measurements of cardiac catheterization measurements[J].J Am Soc Echocardiogyr, 1997, 10 (2) :169-178.