心功能测定

心功能测定,南京医科大学 生理学系朱国庆,获得多项血液动力学参数 判断心脏功能状态 研究心功能的调节机制 研究药物对心功能的影响 探讨心力衰竭的的发病机制 为诊断和防治心力衰竭提供依据,测定心功能的意义,1.无创性方法： 心电机械图、心阻抗图、超声心动图、放射性核素显像、核磁共振成像2.有创性方法： 心室腔插管、心导管技术,心功能的测定方法,1. 急性动物实验：心室腔直接插管法2. 慢性动物实验： 1) 预先心室腔放置插管：导管易被血凝块阻塞 2) 超声心动图法：常用、无创、简便、昂贵,常用测定方法的选择,心室腔直接插管测定心室腔压力变化可用于大鼠、兔、狗等动物 操作简便，数据准确可靠 属有创性心功能测定 常用于急性动物实验，也可用于慢性实验,一、心室腔插管测定大鼠心功能,评价心功能的常用指标,左室收缩峰压(LVSP)：左心室内压上升时所达到的最大值。心肌收缩力加强或前后负荷升高时LVSP增大。左室舒张末期压(LVEDP)：舒张末期左心室内压。如同时记录心电图，则心电图R波起始点所对应的左心室压力为LVEDP，其数值与心室内压力最低值接近，或者以心室收缩开始前心室压力变化速率（dP/dt）为0时所对应的左心室压力为LVEDP。左心室舒张功能不全或回心血量增加时LVEDP升高。左室LVDP发展压(LVDP)： LVDP LVSPLVEDP。,评价心功能的常用指标,dP/dtmax(心室压力最大变化速率)：反映心室壁张力的最大变化速率单位是kPa/s或mmHg/sdP/dtmax:心室收缩时室内压最大上升速率，是评价心肌收缩性能的最常用指标，对各种变力因素敏感，亦受到心率和前后负荷影响.dP/dtmax:心室舒张时室内压最大下降速率，是反映心肌舒张功能的重要指标。,评价心功能的常用指标,t-dP/dtmax：心室收缩开始至室内压变化速率达最大值的时间。心肌收缩能力增强、心率加快和外周阻力降低引起t-dP/dtmax缩短。p-dP/dtmax：室内压变化速率达最大值时心室内压力。动脉血压(ABP)和心率(HR)：包括收缩压(SAP)、舒张压(DAP)、平均动脉压(MAP)和脉压(PP)，DAP下降程度超过SAP下降程度说明血压的下降主要是由外周阻力降低引起的。,评价心功能的常用指标,压力-压力变化速率环(P-dP/dt环)：心力环 (cardiac force loop, CFL) 将LVP和dP/dt的电信号分别输入双线示波器的X轴和Y轴获得的环形图，反映心动周期中任一瞬间LVP和dP/dt的对应关系。 Powerlab作为分析记录系统时，把LVP作为X轴，dP/dt作为Y轴，直接对LVP信号进行微分处理，选择X-Y作图即可获得p-dP/dt环。,X轴上方为正，下方为负值，最高点(最大值)相当于dP/dtmax，最低点(最小值)相当于dP/dtmax。 升支上dP/dt为0时对应的LVP为LVEDP，环的降支上dP/dt为0时对应的LVP为LVSP。 p-dP/dt环的面积增大特别是X轴上方的面积增大提示心肌收缩性能增强。,麻醉大鼠心功能测定,麻醉、固定、气管插管左心室插管：1.长20 cm的PE-50导管，充满含肝素的生理盐水(40IU/ml)2.结扎右颈总动脉远心端，在近心端用动脉夹阻断血流。3.颈总动脉上剪一小斜口，将导管向心脏方向插入颈动脉。4.松开动脉夹，将导管插入心室腔。5.插入深度在3-4 cm时，导管随心脏搏动而抖动，表明已接近心室，应减慢插进速度，密切注意血压波形变化。6.当血压波幅突然增大数倍，且舒张末期压力接近于0 时，表明导管已通过主动脉瓣进入左室腔内。7.结扎固定插管,麻醉大鼠心功能测定,由于在主动脉瓣开放时导管较易插入心室腔，而大鼠心率较快（通常在300400 次/分），每个心动周期中主动脉瓣开放时间较短，所以导管在接近主动脉瓣时，前后轻微快速抖动导管有时可帮助导管进入心室腔。如插管过程中，压力波形突然减小或消失呈一直线，常为导管开口抵在某处组织上，或导管严重扭曲不畅，应将导管向后稍退，至压力曲线恢复正常时在重新向心室腔方向插入。,正常麻醉雄性SD大鼠心功能（n14）,麻醉大鼠心功能测定的注意事项,左心室插管选择经右侧颈总动脉途径，较易插入心室腔内。股动脉插管和股静脉插管放在同侧以减少手术切口和便于操作；插管尖端不能太锐，否则不易进入心室腔，甚至扎破血管壁；及时用含肝素的生理盐水将流入导管内的血液推回血管内；由于血液的惯性，心室压力的波动幅度较实际值略大。将微型压力传感器（Millar Instruments）直接经颈动脉插入心室腔测定心室压则可避免误差，记录的曲线失真度小，且操作方便，但价格昂贵。,清醒大鼠心功能测定,0.3%戊巴比妥钠30 mg/kg (ip)；无菌操作,手术和插管方法同上；导管插好并结扎固定后，用含肝素的生理盐水将流入导管内的血液推回，用导管夹夹住导管末端，取下注射器，塞上不锈钢针；导管经皮下从背部皮肤切口引出，注意避免导管和血管的扭曲，颈部背侧皮肤切口采用荷包缝合；术后注射青霉素。,清醒大鼠心功能测定,隔日用含肝素的生理盐水冲洗导管，以免血凝块阻塞导管。实验时将心室导管和动脉导管与压力传感器相连，通过记录仪或生物信号分析处理系统即可记录压力曲线。在进行慢性动物实验需记录心功能时，家兔、猫和狗采用大动物进行实验，操作要相对容易一些。,二、心电机械图测定人体心功能,同步记录： 心尖搏动图（apex-cardiogram, ACG） 颈动脉搏动图（cardiotid pulse wave, CPT） 心音图（phonocardiogram, PCG） 心电图（electrocardiogram, ECG） 心阻抗图(impedance cardiogram, ICG)简便易行、安全无损伤、可多次重复,心尖搏动图（ apex-cardiogram, ACG）,当心脏收缩时，心尖部向前方移动而撞击胸壁，产生低频振动，经压力传感器转变成电信号并进行记录。压力传感器放于心尖搏动最强点，观察平静呼气末屏气时记录的曲线。反映心脏收缩、舒张间期和收缩幅度变化情况。,四个波：a、SW、RFW、SFW五个转折点：C、E、P、O、F,心尖搏动图（ apex-cardiogram, ACG）,心房收缩波 (a波) 心室收缩波 (SW)快速充盈波 (RFW)缓慢充盈波 (SFW) C点：心房收缩完毕，心室收缩开始。E点：心室收缩波的最高点，主动脉瓣开放，射血开始。P点：SW下降支的转折点，快速和减慢射血期的交接点。O点：最低点，它表示二尖瓣最大开放，心室充盈起点。F点：RFW和SFW的分界点，快速和缓慢充盈期的交接点。,颈动脉搏动图（ cardiotid pulse wave , CPT）,心动周期中，动脉内的压力的周期性波动引起颈动脉壁博动，将压力传感器传感器放置颈动脉博动处，就可进行记录。主要用于测定心脏收缩时间间期(STI)，还可了解心脏搏动的节律、心率、射血速率及动脉壁的弹性。,三个波(叩击波、潮波和重搏波)和一个切迹组成。,颈动脉搏动图（ cardiotid pulse wave , CPT）,叩击波(PW)：快速射血潮波(TW)：周围血管张力大，弹性低，波幅也就高。重搏波切迹(DN)：主动脉瓣关闭的标志。重博波(DW),心音图（ phonocardiogram, PCG）,将心音传感器放在二尖瓣或主动脉瓣听诊区，将心音的振动转变为电流，经放大后记录。四个心音：S1、S2、S3和S4。S1和S2都有4个组成成分，以高频、高振幅的第二成分最重要，S1的第二成分(S1M)代表二尖瓣关闭，S2的第二成分(S2A)代表主动脉瓣关闭。,心电图（electrocardiogram, ECG）,选择V1-V3或标准II中的任一导联。反映心脏兴奋的产生、传导和恢复过程中的生物电变化。P波和QRS波分别代表心房和心室的兴奋。P-R间期代表兴奋传到心室所需时间。,心功能的分析和判断,1. 心脏收缩功能：（1）电机械收缩时间（Q-S2）：心室除极开始至射血结束的时间，ECG的QRS波起点至PCG的S2A，心肌收缩力增强时Q-S2缩短。（2）电机械延迟时间 (Q-S1)：心室除极开始至收缩开始的时间，ECG的QRS波起点至PCG的S1M，心肌收缩力减弱或二尖瓣狭窄时Q-S1延长。,（3）左室射血时间 (LVET)：心室开始射血至射血结束的时间。由CPT始点(U点)至重搏波切迹最低点（DN），反映射血速度和搏出量的变化（4） 射血前时间 (PEP)：心室除极开始至射血开始的时间。自QRS波起点至ACG的E点，亦可由Q-S2减去LVET而求得，主要反映心室收缩速度。（5）等容收缩时间 (ICT)：指房室瓣关闭到主动脉瓣开放的时间，PEPQ-S1，反映左室内压上升速率（LV dP/dt）和心肌收缩力，心肌收缩力增强时，ICT缩短。（6）射血前时间与左室射血时间的比值 (PEP/LVET)：0.4，提示左心功能减退。（7）等容收缩时间与左室射血时间的比值 (ICT/LVET)：心功能减退时，比值增大。,心功能的分析和判断,2. 心脏舒张功能（1）等容舒张时间（IRT）：从主动脉瓣关闭至二尖瓣开放之间的时间。即PCG上A2至ACG上O点间距，120 ms提示舒张功能减退。（2） 快速充盈时间 (RFT)：从ACG的O点至F点的间距，反映心室舒张早期的主动舒张功能。（3） 缓慢充盈时间 (SFT)：从ACG的F点至下一心动周期a波的起始点。（4） 心房收缩时间(AST)：从ACG的a波起始点至C点间距，AST延长提示心室顺应性减退。（5） a/H百分比：ACG的a波高度与总波幅的百分比，因a波可因心房代偿性收缩增强而增大，所以a/H百分比反映心室舒张末期压和心室的顺应性。,（8）射血分数 (EF)：代表着左室作功的效率。ACG中E点到O点的垂直距离为EO高度，在PCG的S2处作一水平线的垂线，该垂线与ACG曲线的交叉点为S， S点至O点间的垂直距离为SO高度，设EO高度代表心室舒张末期腔径，SO高度代表心室收缩末期腔径，则EF( EO3SO3 / EO3 )100。,三、多普勒超声心动图法测定心功能,1992年，Jones等开始使用，评价大鼠心功能和心肌结构，取得满意效果。无创、简便、重复、准确、动态、可靠同时研究心脏的形态结构和心功能,多普勒超声心动图,实验常采用美国产HP SONOS 2500超声仪或HP SONOS 5500彩色多普勒超声仪，探头频率选用7.5 MHz或12 MHz。大鼠麻醉后向左侧倾斜30仰卧位固定。获取胸骨旁左室长轴切面时，探头示标朝向头部并与胸骨中线成10 20角；在获取乳头肌水平短轴切面时，探头示标朝向左侧并与胸骨中线成70 80角。二尖瓣和左室流出道血流脉冲多普勒频谱检查在胸骨旁左室长轴切面上进行。,三、多普勒超声心动图法测定心功能,测定左室舒张末期和左室收缩末期的室间隔厚度(LVSd和LVSs)、左室后壁厚度(LVPWd和LVPWs)、左室前壁厚度(LVANd和LVANs)和左室内径(LVDd和LVDs)，左室内径通常以短径表示。通常以连续5个心动周期测量值的平均值作为最后的检测数据。,将左室看作一个椭球体，假设左室长径的长度为短径的两倍，按文献中公式计算下列指标：左室舒张末容积(LVEDV)及其指数(EDVI)、左室收缩末容积(LVESV)及其指数(ESVI)、左室心肌质量(LVM)及其指数(LVMI)、每搏输出量(SV)及其指数(SVI)、射血分数(EF)与短轴收缩率(FS) 。 (Pawlush 等，1993；Litwin等，1994）还可选用心房充盈速度、心室充盈速度、左室流出道血流速度和左室重量等指标。,Echocardiographic data 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 = interventricular septal thickness in diastole; IVSs = interventricular septal thickness in systole; LVPWd = left ventr