肝脏撞击伤致心脏间接损伤后左心室功能变化的实验研究

　　作者：吴晓岩，龚渭冰，王莎莎，李叶阔，朱贤胜，程琦，向定成 作者单位：南方医科大学南方医院超声科，广东 广州 510010

　　【摘要】 目的 探讨肝脏撞击伤对猪左心室功能的影响。方法 14只健康家猪随机分为撞击组(10只)和对照组(4只)。采用自制小型撞击器撞击组猪肝区，建立急性肝撞击伤动物模型。撞击前、撞击后即刻采用超声心动图评估左心室功能。剖杀实验动物，观察心脏大体损伤情况，取样浸泡，进行光镜和电镜检查。结果 撞击后即刻，8例左心室整体舒张和收缩功能较撞击前下降。对照组左心室功能无明显变化。大体标本显示撞击组8例发生不同程度的左心室心内膜下呈片状、点状出血，2例未见明显损伤。光镜下和电镜下可见心肌细胞发生不同程度的损伤。对照组未见明显异常改变。结论 肝脏撞击伤后导致心脏发生间接损伤，左心室收缩和舒张功能均下降，超声心动图检查能快速、准确评估心功能的变化，为临床救治提供有价值的信息。

　　【关键词】 肝损伤;撞击伤;心脏损伤;左心室;心功能

　　Experimental study on changes of left ventricular function after liver impact injury in pigs

　　WU Xiaoyan,GONG Weibing,WANG Shasha,et al.

　　(Department of Ultrasound,Nanfang Hospital,Southern Medical University,Guangzhou 510010,China)

　　Abstract: Objective To explore the effects of impact injury of liver on left ventricular function in pigs.Methods Fourteen pigs were randomly divided into the impact group(n=10) and the control group(n=4).Selfmade impactor was used to impact the pigs to make animal models with acute blunt hepatic trauma.Traditional echocardiography was performed to evaluate the changes of the left ventricular function before liver injury and instantly after the impact.Gross pathologic,microscopic and electron microscopic examination were performed to detect the changes of the injured hearts.Results In the impact group,left ventricular diastole function decreased in eight cases and left ventricular systolic function had no great change in all cases instantly after the impact. Lamellar and punctate hemorrhages under the left ventricle endocardium were found in all cases except two by gross pathologic examinations.Myocardial cell injuries were detected by the light microscope and electron microscope.There was no obvious change on left ventricular function and pathology in the control group.Conclusion The impact injury to liver often leads to the indirect injury of heart,which results in the injury of left ventricular function in pigs.Echocardiography can quickly and accurately detect the changes of left ventricular function, which can provide useful information for clinical remedy.

　　Key words:liver injury;impact injury;heart injury;left ventricular; heart function

　　肝脏撞击伤在创伤中较为常见，死亡率较高[1]。动物试验和临床研究证实，腹部撞击不仅可造成撞击部位脏器的急性创伤，还可造成心脏和其它重要脏器的间接损伤[2]。临床救治中往往重视肝脏的抢救，而忽视心脏间接损伤后所致的潜在危险。本研究旨在通过超声心动图评价肝脏撞击伤后心功能的变化，以期为临床救治肝脏撞击伤及其导致的间接性心脏损伤提供依据。

　　材料与方法

　　1 实验材料

　　健康家猪14只，雌雄不限，随机分为撞击组(10只)和对照组(4只)，两组体重分别为(40.23±3.34)kg和(41.45±4.18)kg。Vivid 7超声诊断仪(GE公司生产)，有源面阵探头，频率为1.5～4.0MHz，帧频>100帧/s。自制小型撞击器由射钉枪 (SDQ 307型，四川南山) 改装而成，撞击参数见文献报道[3]。肝损伤程度依照美国创伤外科学会1994年修订的标准进行分级[4]。

　　2 实验方法

　　2.1 动物模型制备 肌肉注射盐酸氯胺酮 (50 mg/kg) 麻醉实验猪，备皮，固定。经腹股沟分离股静脉，插入输液管并用三通管连接建立静脉注射通道;分离股动脉，插入动物血压计。撞击前静脉注入肝素1ml，将实验猪固定于撞击器支架下，将撞击器紧贴剑突下5～10 cm体表处，调节撞击距离为3～5cm，垂直撞击，建立肝脏撞击伤动物模型。

　　2.2 超声心动图检查 撞击前、撞击后即刻采用超声心动图测量左心室舒张末期容积(LVEDV)和收缩末期容积(LVESV)、舒张末期室间隔(IVSd )和左心室后壁(PWd)的厚度，计算射血分数(EF)和左心室短轴缩短率等指标。取心尖四腔切面，将脉冲多普勒取样容积置于二尖瓣口，取得舒张早期快速充盈峰值血流速度(E峰)和舒张晚期充盈峰值血流速度(A峰)，计算E/A。采用CDFI监测撞击前、后二尖瓣上舒张期是否存在返流。

　　2.3 病理检查 大体观察：测量结束后，剖杀猪，取出心脏，观察大体损伤情况。HE染色：分别在左心室流出道、左心室乳头肌、左心室前壁、侧壁、下壁的心肌组织取材，常规10%甲醛固定，HE染色，光镜观察。电镜检查：分别在左心室流出道、左心室乳头肌、左心室前壁、侧壁、下壁的心肌组织取材，大小为0.1 cm×0.1cm×0.1cm，将样本浸泡于2%的戊二醛溶液24小时，进行电镜检查。

　　3 统计学分析

　　采用SPSS 12.0统计软件对各项参数进行分析，所测数据以平均数±标准差(±s)表示，两两比较采用t检验，P<0.05为差异有显著性意义。

　　结果

　　1 左心室功能

　　1.1 左心室收缩功能 射血分数撞击前、后无明显变化。左心室舒张末容积和收缩末容积明显低于撞击前。舒张末室间隔和左心室后壁厚度明显高于撞击前(见表1)。对照组无显著差异。

　　1.2 左室舒张功能 撞击前，二尖瓣下舒张期血流峰值比E/A均>1。撞击后，6例E/A<1。撞击后E/A值明显低于撞击前。

　　1.3 二尖瓣血流 撞击后出现二尖瓣返流或返流加重共6例。

　　2 病理结果

　　2.1 大体观察 撞击组10例猪，8例发生不同程度的左心室心内膜下片状、点状出血(图1)。肝脏损伤级别I级0例、II级2例、III级4例、IV级4例、V级0例。

　　2.2 光镜 心肌细胞呈不同程度的水肿、变性、坏死，并可见散在的心肌纤维断裂(图2a)，部分心内膜破裂，心内膜下可见出血(图2b)，心肌血管扩张充血，毛细血管内红细胞淤滞，炎性细胞浸润。对照组未见明显异常改变。

　　2.3 电镜 可见部分肌丝断裂、融解，胶原纤维断裂(图3a)，部分心肌细胞核裸露(图3b)，核周围细胞器碎裂、融解，线粒体肿胀、嵴断裂、空泡化，糖原减少，毛细血管充血、扩张。

　　表1 肝撞击前、后左室功能各主要参数的变化(略)

　　图1 大体病理图(可见心内膜下点状和片状出血)(略)

　　a.箭头所示为部分心肌纤维断裂;b.心内膜片状、大块状出血，心内膜断裂

　　图2 光镜所见组织病理图(HE ×200)(略)

　　a.黑粗箭头所示为肌丝断裂，黑细箭头所示为线粒体肿胀，白细箭头所示为线粒体空泡变;b.黑箭头所示为心肌细胞核裸露

　　图3 透视电镜下图片(EM ×2500)(略)

　　讨论

　　近十几年来，肝脏撞击伤患者数量呈剧增趋势，所致心脏间接损伤的报道也逐年增多。心脏间接损伤后临床表现差异很大，轻者可无症状，重者可导致患者发生急性心力衰竭而死亡[3，4]。因此，早期准确评估心脏间接损伤后心功能的情况对及时有效地处理十分重要。

　　以往动物实验研究证实肝脏撞击伤不但会引起肝脏的病理生理改变，还会引起心脏、大血管的病理变化。研究发现在撞击载荷的作用下腹主动脉和腔静脉血管内压力显著增加，而增加的血管压力会通过血液传递导致心内膜和心肌微小血管破裂出血[5，6]。以上研究均表明，当腹部被撞击受伤时，虽然心脏受到胸廓的保护，但是撞击能量以血流压力波的形式在腹主动脉内由血液向远处传输，可引起心脏不同程度的机械损伤。病理检查结果证实，本组猪肝脏撞击后导致心脏发生间接损伤。大部分猪左心室心内膜下心肌出现点状和片状出血，心肌细胞发生不同程度的损伤，心肌间质发生水肿、充血、炎性细胞浸润等变化。电镜检查证实心肌细胞内线粒体发生水肿、空泡样变等损伤，使ATP合成受阻，不能给心脏的运动提供充足的能量。以上病理改变能对心功能产生不同程度的影响。

　　本组猪肝脏撞击后左心室心肌舒张功能明显降低。二尖瓣下舒张早期和晚期血流峰值的比值E/A是一项较敏感的评估左心室整体舒张功能的指标[7]。本组猪肝撞击伤后左心室舒张功能减低与心肌的损伤直接相关。心肌细胞及其内的细胞器结构和功能的完整是保证左心室舒张功能的基础，心肌细胞的损伤直接影响到心脏的舒张功能。本组猪肝撞击伤后，心肌细胞发生不同程度的损伤，严重的甚至导致心肌细胞的完全坏死，这必然会影响左心室心肌的舒张功能。舒张过程是一个主动耗能的过程，心肌细胞线粒体结构的完整对维持正常的心脏功能具有重要的意义。本研究肝脏发生撞击伤后心肌细胞内线粒体发生水肿、空泡样变等损伤，这会导致ATP合成受阻，使心脏能量供应发生障碍，从而导致左心室舒张功能减低。另外，肝撞击伤后，心肌间质发生的一系列变化使左心室心肌僵硬度增加、顺应性减低，这会引起左心室舒张功能降低。

　　本组猪肝撞击伤后左心室整体收缩功能较撞击前略有增加，但无统计学差异。射血分数能直接反映左心室的排空功能，最能代表左心室收缩功能的改变，是一项重要的评估左心室整体收缩功能的指标[8]。超声心动图能对左心室射血分数进行无创性准确计算。本组猪肝撞击伤后即刻超声心动图检查显示，左心室射血分数与撞击前无显著性差异。表明心肌细胞虽然发生一定程度的损伤，左心室整体收缩功能没有明显变化。其原因是本研究为急性实验，心脏发生急性间接损伤后，启动机体的应激机制，为了维持机体重要脏器的血供，机体紧急调动心脏的收缩功能贮备，使心脏维持正常的收缩功能。但是，由于乳头肌损伤、左心室收缩末容积减低，导致撞击后大部分心脏发生不同程度的二尖瓣反流。

　　本研究结果初步显示，肝脏撞击伤后导致心脏发生间接损伤，并引起相应的左心室功能的减低。经胸超声心动图能快速、准确地对肝脏撞击伤后心脏功能的变化进行无创性评估，能为临床救治肝脏撞击伤及其导致的间接性心脏损伤提供参考依据。

　　【参考文献】

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　　[3]李叶阔，周晓东，张军，等.超声造影评估闭合性肝损伤伴活动性出血的实验研究[J].中华超声影像学杂志，2005，8(14)：618-620.

　　[4]Moore EE,Cogbill TH,Jurkovich GJ,et al.Organ injury scaling: spleen and liver(1994 revision)[J].J Trauma，1995,38(3):323-324.

　　[5]安波，刘荫秋.腹部撞击伤时压力的传播及肝脏损伤的病理特点[J].中华创伤杂志，1995,11(4):221-223.

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　　[8]刘天虎，刘剑雄，肖守中，等.心脏储备指数和射血分数量化心功能分级的相关性研究[J].四川医学，2005，26(11)：1197-1198.