丁戈琦 綜述 尹立雪 王志剛 審校

(1.重慶醫(yī)科大學(xué)超聲影像學(xué)研究所 重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院超聲科，重慶 400010;2.四川省醫(yī)學(xué)科學(xué)院 四川省人民醫(yī)院超聲醫(yī)學(xué)研究所，四川 成都 610072)

在心臟解剖功能完整評(píng)價(jià)基礎(chǔ)上的精確可視化心臟疾病藥物和非藥物治療是心血管病學(xué)的前沿研究方向。由于心臟復(fù)雜的生理和病理解剖結(jié)構(gòu)和功能表達(dá)，使心臟疾病的在體準(zhǔn)確可靠研究受到諸多限制。自1895 年Langendorff［1］創(chuàng)建體外心臟模型以來(lái)，進(jìn)行大量的動(dòng)物模型建立和相關(guān)實(shí)驗(yàn)，已在心臟電生理藥理以及解剖功能研究等方面取得了重要發(fā)現(xiàn)。與傳統(tǒng)的在體模型相比，大型哺乳動(dòng)物體外心臟工作模型在電生理、化學(xué)信號(hào)及藥理作用等方面具有近似人體心臟解剖結(jié)構(gòu)和功能以及不受外界系統(tǒng)性影響的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)?，F(xiàn)就大型哺乳動(dòng)物體外心臟工作模型在心臟疾病診療中的可視化應(yīng)用研究進(jìn)展綜述如下。

1 模型的建立

為了描述心臟在血液循環(huán)中扮演的重要作用，早在17 世紀(jì)英國(guó)醫(yī)生Harvey 就研究建立了簡(jiǎn)單的血液循環(huán)模型并發(fā)表《心血運(yùn)動(dòng)論》一書(shū)，創(chuàng)立“血液循環(huán)學(xué)說(shuō)”。長(zhǎng)期以來(lái)，為在體外模擬人體內(nèi)心臟循環(huán)系統(tǒng)，臨床醫(yī)生和研究者們進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究和建立了若干假設(shè)模型。1895 年Oscar Langendorff 報(bào)道利用Krebs—Henseleit 晶體灌注液經(jīng)主動(dòng)脈插管，灌注冠狀動(dòng)脈系統(tǒng)，成功地建立體外心臟模型。此后，Langendorff 模型又不斷地被改良并廣泛應(yīng)用于生理學(xué)、藥理學(xué)及病理學(xué)的實(shí)驗(yàn)研究。Heymann 使用來(lái)自另一動(dòng)物心臟提供的氧合血液灌注心臟。Shattock 等使用蠕動(dòng)泵建立了電反饋系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)恒壓與恒流灌流間簡(jiǎn)易快捷的相互轉(zhuǎn)換，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)灌流壓力與流量，并進(jìn)行按需調(diào)節(jié)。Gamble 等［2］在1970 年進(jìn)行了體外心臟血液灌流的嘗試，將大鼠麻醉后呼吸機(jī)通氣，行左頸動(dòng)脈與靜脈插管，頸動(dòng)脈中的血液流入一個(gè)橡膠袋中，使用反饋儀器保持袋中血容量恒定，再將橡膠袋中血液泵入另一體外心臟的主動(dòng)脈插管中，從冠狀動(dòng)脈系統(tǒng)流出的血液經(jīng)頸靜脈回到支持大鼠體內(nèi)。傳統(tǒng)的Langendorff 模型雖然可給心臟提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，使心肌保持跳動(dòng)，但由于實(shí)驗(yàn)中左心室是空收縮，心臟不能作功仍未能實(shí)現(xiàn)有效的心臟負(fù)荷，并不適用于模擬并研究在體心臟功能。

為了更接近于在體的生理狀況，1967 年，Neely等［3］報(bào)道體外心臟工作模型，即在體外循環(huán)裝置的輔助下，灌注液經(jīng)肺靜脈插管經(jīng)左心房流入左心室，左心室收縮時(shí)從主動(dòng)脈排出，此時(shí)左心室起著壓力-容量交換的作用，并且在心室舒張時(shí)使冠狀動(dòng)脈得到灌注(主動(dòng)脈順行灌注法)。四腔心工作模型能夠模擬在體生理心臟功能，在理解跳動(dòng)的心臟與現(xiàn)有和新興生物醫(yī)學(xué)治療之間動(dòng)態(tài)關(guān)系方面是一種很有價(jià)值的可視化技術(shù)平臺(tái)，由于該體外工作心臟模型更接近生理上的灌注方式和可靠的測(cè)定方法，現(xiàn)已被廣泛地應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)研究中。

鑒于小動(dòng)物如大鼠、兔子等體外心臟模型先前已多用在藥理、呼吸、晶體灌流效應(yīng)方面。國(guó)內(nèi)外一致在探索建立大型動(dòng)物如豬、犬、小牛等心臟模型，由于此類模型模擬的血流動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)，大小、肌肉系統(tǒng)、幾何形態(tài)和空間位置等方面與人體心臟的參數(shù)有更高的相似性，將具有更好的應(yīng)用前景。2000 年，Chinchoy等［4］選用解剖結(jié)構(gòu)和生理特點(diǎn)更接近于人類的家豬心臟，使用標(biāo)準(zhǔn)的胸外科手術(shù)法，將心臟體外取出安裝在體外循環(huán)裝置，使其可以在Langendorff 模式和四腔心工作(four-working chamber)模式間切換工作。該模型前負(fù)荷和后負(fù)荷阻力，血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)包括心排血量、dp/dt 最大速率及心率等均模擬在體生理?xiàng)l件下，實(shí)現(xiàn)在可控制的體外裝置條件下高穩(wěn)定性的心功能表現(xiàn)不少于6 h，在此期間有充足的時(shí)間用來(lái)進(jìn)行可視化的互動(dòng)性心臟病學(xué)研究。2005 年Hill 等［5］報(bào)告在以上裝置的基礎(chǔ)上加上動(dòng)脈順應(yīng)裝置，使用不適合移植的人體心臟進(jìn)行生理?xiàng)l件下的可視化研究，12個(gè)人類心臟在工作心模式下左室峰值壓力維持在21.5～75.8 mm Hg(1 mm Hg=0.133 3 kPa)，平均(42.7±19.9)mm Hg，同時(shí)進(jìn)行心臟內(nèi)的解剖結(jié)構(gòu)成像，提供了正常及病理狀態(tài)下心內(nèi)解剖結(jié)構(gòu)及生物醫(yī)學(xué)裝置與組織間的相互作用動(dòng)態(tài)關(guān)系評(píng)價(jià)。

2 模型的可視化應(yīng)用

在理解實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的心臟與現(xiàn)有、未來(lái)生物醫(yī)學(xué)診療之間的聯(lián)系方面，可視化心臟模型是一種有價(jià)值的技術(shù)平臺(tái)。如在認(rèn)識(shí)先天性心臟病、動(dòng)脈粥樣硬化、瓣膜疾病整個(gè)疾病的病理生理過(guò)程;開(kāi)展比較性的心臟功能解剖研究;記錄各種心律失常，電生理治療導(dǎo)致的特定電生理活動(dòng)信息;采用多種成像方法的解剖功能分析方面，可以實(shí)現(xiàn)心臟局部和整體系統(tǒng)性的可視化時(shí)空關(guān)聯(lián)關(guān)系評(píng)價(jià)，為臨床提供精確全面的診療信息。

2.1 心律失常電生理學(xué)可視化觀察

可視化心臟模型可清楚顯示不同結(jié)構(gòu)間的毗鄰關(guān)系和空間構(gòu)象，為心臟電激動(dòng)順序的顯示提供了有價(jià)值的實(shí)用模型，不僅提供了為心臟電生理機(jī)制可視化的研究方式，并且提供了相關(guān)的比較形態(tài)學(xué)參考。

記錄單一單相動(dòng)作電位探針或多電極陣列探針的接觸電極技術(shù)是通常用來(lái)觀察動(dòng)作電位分布的方法，盡管表面和電極的接觸可以折射出活化和復(fù)極化的傳播，但是在某些情況下，比如進(jìn)行除顫電擊后或者研究心律失常發(fā)生時(shí)復(fù)極化的時(shí)空形成時(shí)，通常解譯這一類數(shù)據(jù)十分復(fù)雜困難。此外，這些電極與組織生理上的接觸也會(huì)改變所觀察到組織的電生理特性。與此相反，非接觸的熒光光學(xué)標(biāo)測(cè)技術(shù)提供了一種特殊的方法來(lái)標(biāo)測(cè)動(dòng)作電位的活化波，它可以看做是連接細(xì)胞水平和器官生理系統(tǒng)的橋梁。使用這種高時(shí)空分辨率的標(biāo)測(cè)方法能夠可視化觀察在Langendorff灌注整個(gè)心臟模型的心肌動(dòng)作電位傳播，采用體外的組織活檢以及心肌細(xì)胞膜電位，有助于理解正常或患病心臟組織心律失常動(dòng)作電位波前傳播的機(jī)制。Shrivastav 等［6］設(shè)計(jì)并使用光學(xué)標(biāo)測(cè)系統(tǒng)來(lái)觀察體外灌注可視化模型心臟或組織的心肌電活動(dòng)，使用256個(gè)單元光電二極管陣列信號(hào)通道將電壓敏感染料(voltage-sensitive dyes，VSDs)隨灌流液灌注于體外心臟模型中(稱為染色)，用激勵(lì)光照射其表面，當(dāng)細(xì)胞膜電位受刺激而發(fā)生變化時(shí)，作為分子探針的染料同步出現(xiàn)熒光變化，利用光學(xué)濾光片，通過(guò)光學(xué)成像系統(tǒng)記錄心肌表面熒光的變化，將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)，送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)存貯、分析并用等時(shí)圖、等勢(shì)圖等圖像顯示，實(shí)現(xiàn)特定激動(dòng)類型心電活動(dòng)的可視化觀察。

心房顫動(dòng)是較常見(jiàn)的心律失常類型，由于組織結(jié)構(gòu)和電生理的重構(gòu)提供了維持這種致心律失常存在的基質(zhì)，其最典型的臨床特點(diǎn)就是持續(xù)長(zhǎng)期存在且不易治愈。電生理重構(gòu)致使心房有效不應(yīng)期縮短，因此維持了心律失常長(zhǎng)期存在或者限制了心房顫動(dòng)的終止。心房顫動(dòng)患者的左房和肺靜脈趨向于更大，這可能潛在加重心房顫動(dòng)。當(dāng)射頻消融恢復(fù)到竇性心律后，左房?jī)?nèi)徑減?。?］。心房顫動(dòng)持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短和重構(gòu)的階段，均可導(dǎo)致心律失?；颊咴谛呐K解剖結(jié)構(gòu)可能存在較大的變化。Rolfes 等［8］使用體外心臟模型建立的“可視化心臟圖書(shū)館”中患有心房顫動(dòng)捐獻(xiàn)者的心臟與正常對(duì)比，直接測(cè)量心房容積、肺靜脈周長(zhǎng)、左房壁厚度，結(jié)果顯示患有心房顫動(dòng)患者心臟明顯有更大的心房容積，同時(shí)與對(duì)照組相比有更大容積變化范圍;右側(cè)肺靜脈大于左側(cè)，左房壁厚度在心房顫動(dòng)患者和正常組相同，這種觀察到在患者大的變化對(duì)于醫(yī)生同時(shí)教學(xué)者和醫(yī)療裝置設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，使用灌流心臟我們可以繼續(xù)擴(kuò)大這些研究進(jìn)一步建立解剖數(shù)據(jù)庫(kù)，進(jìn)而與磁共振成像(MRI)、超聲、斷層成像(CT)進(jìn)行對(duì)比。

2.2 心臟起搏消融診療過(guò)程可視化監(jiān)控

目前在美國(guó)，每年有超過(guò)30 萬(wàn)例患者被植入心臟起搏電極［9］，然而無(wú)論是電極的設(shè)計(jì)者或是臨床醫(yī)生都不能可視化觀察不同電極設(shè)計(jì)和臨床方法所引起心臟電機(jī)械活動(dòng)表現(xiàn)的異常改變。Laske 等［10］通過(guò)利用體外工作心臟在各種控制的生理?xiàng)l件下，觀察評(píng)估了植入電極和它們與特定解剖結(jié)構(gòu)位點(diǎn)的相互作用特點(diǎn)，例如，起搏器、導(dǎo)線、電極、電極-組織接觸面構(gòu)成了總的阻抗，現(xiàn)有的顯像方法中，不能了解電極-組織接觸界面的情況;然而在此研究中，成功地將電極和心內(nèi)膜表面的相互作用與電生理變化相聯(lián)系起來(lái)，特別是電極與組織表面接觸的三種不同方式而引起起搏阻抗增大或減小的結(jié)果，提供了一種新的途徑來(lái)揭示發(fā)生在電極植入時(shí)原因不明的起搏阻抗變化［11］。

近年來(lái)有證據(jù)表明長(zhǎng)期傳統(tǒng)的右心室心尖起搏會(huì)增加發(fā)病率和致死率［12］，為了確定更多生理性相似的起搏位點(diǎn)，研究者們觀察了心臟內(nèi)許多可供選擇的起搏位點(diǎn)的作用效果。截至目前，心臟起搏電極的功能和改變起搏位點(diǎn)的研究主要局限于熒光透視鏡的使用，再加上缺乏統(tǒng)一的解剖定義和命名以及不適當(dāng)?shù)墓ぞ吆蛡鬟f系統(tǒng)到達(dá)這些起搏位點(diǎn)，難以獲得客觀準(zhǔn)確的結(jié)果。由于在血液中直接的心腔內(nèi)可視化不可行，以至于仍需要準(zhǔn)確地找出特異的解剖位點(diǎn)與起搏所產(chǎn)生心電生理類型效果的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。應(yīng)用體外心臟工作模型，就能夠在直接的可視化下觀察各種起搏位點(diǎn)以及固定位點(diǎn)在心臟電生理和血流動(dòng)力學(xué)表現(xiàn)的效果，進(jìn)而優(yōu)化設(shè)計(jì)和傳遞植入電極，提高其工作有效性和持續(xù)性［13-14］，同時(shí)提供一種新的視野獲得所期望的最好的激動(dòng)類型。

心房顫動(dòng)病人心律的控制是消融治療的主要目標(biāo)。通過(guò)藥物來(lái)控制心律和心率很大地局限于藥物的致心律失常性及潛在毒副作用，雖然在非藥物治療方法尤其是心房顫動(dòng)消融和房室連接消融后起搏對(duì)心房顫動(dòng)治療有很大的進(jìn)步，然而因局限于不能達(dá)到適度的心率和潛在嚴(yán)重的并發(fā)癥其預(yù)后效果并不理想［15］。對(duì)于沒(méi)有心室內(nèi)傳導(dǎo)速率減慢，以及患有嚴(yán)重的左心功能失調(diào)包括難治的心房顫動(dòng)需進(jìn)行房室連結(jié)消融和植入電極來(lái)控制心率的病人，尋求最佳的消融起搏治療方案尤為重要?；诳梢暬呐K模型，Lu等［16］通過(guò)起搏房室結(jié)-希氏束周?chē)姆拷M織射頻消融體外后一小塊區(qū)域，建立了一種相當(dāng)于希氏束起搏實(shí)用的可行性方法。與常規(guī)的起搏位點(diǎn)相比，希氏束起搏［17］可以提供更接近于生理性的心室收縮順序，并且避免了越來(lái)越多右心室起搏公認(rèn)有害的方面以及可能提高對(duì)心房顫動(dòng)患者考慮需要房室連接消融和永久起搏的處理方法［12，18-19］。

由于希氏束幾何結(jié)構(gòu)位置很小，其解剖定位采用通常的X 射線和心內(nèi)電標(biāo)測(cè)具有一定的局限性，再加上起搏電極及其引導(dǎo)鞘管的固有缺陷，在技術(shù)上獲得該位置穩(wěn)定的起搏點(diǎn)和操作過(guò)程仍然較為困難，缺乏客觀的在體解剖定位評(píng)價(jià)技術(shù)和方法［20-21］。另一方面，精確有效的心臟微創(chuàng)介入診斷和治療不僅需要詳實(shí)可靠的解剖結(jié)構(gòu)信息，同時(shí)還需要可視化的以在體實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)同步方式呈現(xiàn)精確解剖結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)之上的與疾病過(guò)程相關(guān)聯(lián)的大量病理生理信息(如血流動(dòng)力學(xué)、血流及血流灌注、局部心肌和整體心腔功能、心肌電機(jī)械興奮等)。

家豬體外心臟工作模型可以提供與在體生理情況相似的環(huán)境并且可以同步實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)成像，在實(shí)現(xiàn)同時(shí)記錄電生理參數(shù)和解剖結(jié)構(gòu)位置可視化觀察評(píng)價(jià)等方面具有優(yōu)勢(shì)。Love 等［22］采用刺激希氏束穿越中央纖維體的下方獲得了與直接希氏束起搏和傳統(tǒng)起搏位點(diǎn)相比更佳的左室功能表現(xiàn)和系統(tǒng)有效性。在透明晶體灌流液中內(nèi)窺鏡可以始終定位電極的位置和提供精細(xì)的解剖標(biāo)測(cè)，體外心臟模型提供了一種探究室間隔區(qū)域起搏位點(diǎn)極富價(jià)值的可視化評(píng)估方法。

2.3 醫(yī)學(xué)裝置植入的可視化評(píng)價(jià)

心臟內(nèi)醫(yī)學(xué)裝置的發(fā)展往往受制于不能可視化觀察裝置與內(nèi)部解剖結(jié)構(gòu)之間的作用關(guān)系，這對(duì)需要不斷優(yōu)化裝置的設(shè)計(jì)者和臨床醫(yī)生帶來(lái)很大困難。醫(yī)療裝置的臨床前期評(píng)估的主要目標(biāo)是從體外研究中獲取數(shù)據(jù)用以支撐其安全性和有效性。通常醫(yī)療裝置的生理性評(píng)估包括了極其復(fù)雜的測(cè)試，然而傳統(tǒng)的體外測(cè)試程序一般都是在脫離心臟復(fù)雜和動(dòng)態(tài)的生理環(huán)境之外完成的。體外心臟工作模型則提供了一種可視化的評(píng)價(jià)方法來(lái)彌補(bǔ)這一空白。

通常電極的取出定義為取出超過(guò)1 年的植入起搏電極或電復(fù)律除顫儀及移除其需要特殊的取出工具。當(dāng)要取出一個(gè)電極時(shí)首先需要考慮的是其風(fēng)險(xiǎn)度和可供選擇的方法，常用來(lái)取出長(zhǎng)期植入電極的方法包括:激光導(dǎo)管系統(tǒng)、射頻導(dǎo)管、機(jī)械切割導(dǎo)管和直接牽引的方法，可視化心臟模型則能夠用來(lái)觀察這些取出電極方法內(nèi)部和外部的過(guò)程。Quill 等［23］在晶體液灌注體外心臟中插入心腔內(nèi)窺鏡，分別采用鞘激光系統(tǒng)，合并雙鎢電極分割鞘、機(jī)械鞘、直接牽引的方式取出長(zhǎng)期植入的心內(nèi)電極。各種方法獲得的圖像實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地可視化展現(xiàn)了電極的取出過(guò)程，以及加強(qiáng)了對(duì)包裹電極與心臟血管及心臟本身之間關(guān)系的理解，這有助于提高電極取出的安全性和可行性，除此之外，對(duì)許多想學(xué)習(xí)這些方法但是獲得經(jīng)驗(yàn)困難的醫(yī)生和實(shí)習(xí)生臨床實(shí)踐操作也大有幫助。

基于可視化心臟模型可以獲得接近在正常的血流動(dòng)力學(xué)條件下植入裝置的內(nèi)部和外部圖像，這些圖像可以用來(lái)評(píng)估傳遞導(dǎo)管的過(guò)程、氣囊的展開(kāi)、支架及組織瓣膜。尤其是工程師和研究者們可以評(píng)估經(jīng)導(dǎo)管裝置設(shè)計(jì)的許多方面，比如傳遞導(dǎo)管、展開(kāi)支架的長(zhǎng)度、支架的形狀、相對(duì)的瓣膜附著及裝置與組織結(jié)構(gòu)間的相互作用。如經(jīng)導(dǎo)管瓣膜置換術(shù)具有減少手術(shù)治療引起發(fā)病率的潛力，并且擴(kuò)大了無(wú)需外科手術(shù)的或者認(rèn)為有高危因素拒絕手術(shù)的患者瓣膜置換的指征。Laizzo 等［24］使用體外心臟工作模型評(píng)估在肺動(dòng)脈瓣、主動(dòng)脈瓣和二尖瓣經(jīng)導(dǎo)管瓣膜修復(fù)和置換并與原始心功能表現(xiàn)進(jìn)行比較，可視化的測(cè)試新發(fā)展的人工瓣膜的可靠性、耐久性、生物相容性及其他參數(shù)。

可視化觀察經(jīng)導(dǎo)管肺動(dòng)脈瓣的傳遞提供一種新的見(jiàn)解在設(shè)計(jì)肺動(dòng)脈中瓣小葉位置來(lái)適應(yīng)在此位置的低壓力梯度。在人體心臟主動(dòng)脈根部經(jīng)導(dǎo)管主動(dòng)脈瓣的置換突出了支架與主動(dòng)脈瓣葉、二尖瓣相互作用，闡釋了為了避免與二尖瓣前葉相互作用以及對(duì)心臟傳導(dǎo)系統(tǒng)過(guò)多的壓力，準(zhǔn)確的支架大小與定位的重要性［25］。瓣膜心臟病是主要導(dǎo)致法洛四聯(lián)癥術(shù)后病人發(fā)病率與致死率的原因［26］，由于法洛四聯(lián)癥的病理過(guò)程在右心室流出道顯示出很大的變化程度，針對(duì)這些病理過(guò)程的擇期手術(shù)則需要適應(yīng)這種解剖形態(tài)變化，因此在術(shù)前需要廣泛的在體和體外測(cè)試。例如，研究者們?cè)诩邑i體內(nèi)心臟模仿建立縮窄肺動(dòng)脈瓣并擴(kuò)張右心室流出道模型，建立成功后再將心臟體外取出放在體外灌流裝置，用以分析和可視化觀察在這種解剖結(jié)構(gòu)發(fā)生改變后的裝置與組織間的相互作用［27］。截至目前，可視化心臟的方法被廣泛用來(lái)發(fā)展經(jīng)皮緣對(duì)緣二尖瓣的修復(fù)裝置，為了證實(shí)這項(xiàng)技術(shù)和決定是否在緣對(duì)緣修復(fù)后發(fā)生二尖瓣狹窄，研究者們用體外家豬心臟在可視指導(dǎo)下切斷二尖瓣后葉P2 區(qū)一個(gè)支柱腱索后成功建立上述手術(shù)模型，該模型用來(lái)測(cè)試決定經(jīng)皮治療裝置在捕獲脫垂瓣葉和恢復(fù)瓣膜功能的有效性。

2.4 多種成像方法的可視化綜合應(yīng)用——比較影像學(xué)

各種臨床上使用的成像方法如超聲心動(dòng)圖、CT、心臟MRI 被應(yīng)用在可視化心臟模型上，多種顯像方法細(xì)節(jié)性評(píng)價(jià)心臟解剖結(jié)構(gòu)，這對(duì)于理解人類心臟有或無(wú)病理情況下高度的變化性十分重要。此外，這些信息可以提供哪一種顯像方法能夠準(zhǔn)確地顯示經(jīng)導(dǎo)管放置醫(yī)療設(shè)置可視化過(guò)程。應(yīng)用捐獻(xiàn)遺體心臟或大型哺乳動(dòng)物心臟建立成的體外心臟的方法，模擬獲得性或先天性結(jié)構(gòu)心臟疾病患者，這些解剖結(jié)構(gòu)信息、裝置與組織之間的相互作用信息對(duì)于尋求使用更多無(wú)創(chuàng)心臟修復(fù)方案來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。

如在患有先天性心臟病的成年人中，大約20%是房間隔缺損，在治療這種左向右分流缺損中常用方法包括經(jīng)導(dǎo)管的封堵術(shù)或心胸外科的修復(fù)。對(duì)于臨床醫(yī)生來(lái)說(shuō)，清楚了解缺損位置解剖的細(xì)微差別至關(guān)重要，這不僅能夠給病人提供最優(yōu)化的治療方案并且可以喚起對(duì)潛在不易被觀察到的房間隔缺損類型的注意。Eggen 等［28］使用發(fā)現(xiàn)有房間隔缺損存在人的體外灌注心臟，綜合應(yīng)用各種成像方法以及內(nèi)鏡視頻提供清晰的房間隔缺損3D 重建解剖功能結(jié)構(gòu)信息，提高了臨床醫(yī)生考慮治療可供選擇的最優(yōu)方案。使用晶體灌流液復(fù)跳的人體心臟可以收集獨(dú)特的人體心臟工作圖像，更為重要的是可以建立免費(fèi)的“人類心臟解剖圖譜”作為公共教育的用途，圖譜提供在解剖、生理和各種成像方法的免費(fèi)教育教程。例如，在體外復(fù)跳過(guò)程中呈現(xiàn)包括電極、導(dǎo)管、瓣膜、瓣環(huán)成形術(shù)和支架等裝置的作用，同時(shí)擁有血管、血流、組織結(jié)構(gòu)等比較性的超聲心動(dòng)圖、CT 及MRI 的三維重建模型，以及心臟解剖結(jié)構(gòu)及動(dòng)態(tài)功能影像。

心臟MRI 在評(píng)估心肌運(yùn)動(dòng)的機(jī)械不同步方面有許多優(yōu)點(diǎn):(1)能夠量化透壁周?chē)膽?yīng)變心肌瘢痕負(fù)擔(dān)和分布;(2)圖像的獲得獨(dú)立于操作技巧，不依賴于技術(shù)問(wèn)題，結(jié)果的重復(fù)性和準(zhǔn)確性高;(3)更重要的是，心肌標(biāo)志可以用來(lái)量化心臟起搏后機(jī)械運(yùn)動(dòng)的不同步性。然而，截至目前植入電極患者仍然是MRI 檢查的禁忌證，臨床上運(yùn)用MRI 來(lái)評(píng)估心臟起搏后機(jī)械運(yùn)動(dòng)的不同步的報(bào)道極少。Michael 等［29］通過(guò)利用不適合捐獻(xiàn)條件的人體心臟建立起體外四腔心工作模型，進(jìn)行右心室起搏后在1.5 T 核磁共振下進(jìn)行顯像，觀察四腔心切面、短軸切面標(biāo)記跟蹤室壁運(yùn)動(dòng)和心肌應(yīng)變率，研究結(jié)果顯示在右心室尖起搏后左心室激動(dòng)類型表現(xiàn)出心室內(nèi)的不同步性，進(jìn)一步深化了起搏位點(diǎn)與心肌收縮之間相互關(guān)系的認(rèn)識(shí)。通過(guò)利用體外心臟工作平臺(tái)來(lái)改進(jìn)MRI 顯像技術(shù)和兼容起搏系統(tǒng)發(fā)展，未來(lái)可以期待MRI 成為用來(lái)優(yōu)化心臟再同步化治療和選擇性起搏位點(diǎn)的候選成像方法。

3 展望

臨床上在心血管疾病的診療當(dāng)中，超聲心動(dòng)圖發(fā)揮著重要的作用，超聲心動(dòng)圖顯像技術(shù)在經(jīng)歷了50 余年的發(fā)展之后，已經(jīng)由心臟解剖結(jié)構(gòu)和血流的觀察評(píng)價(jià)階段進(jìn)展到了在精確解剖結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上的心臟功能的量化評(píng)價(jià)階段。

基于體外心臟可視化模型能夠?yàn)槌曅膭?dòng)圖精確顯示功能解剖，以及新技術(shù)的研究應(yīng)用搭建新的平臺(tái)，人體心血管系統(tǒng)是一個(gè)系統(tǒng)性多構(gòu)件參與的整合系統(tǒng)，單純觀察某一個(gè)系統(tǒng)構(gòu)件的解剖與功能難以準(zhǔn)確全面地反映和客觀評(píng)價(jià)臨床上多種疾病的心功能狀態(tài)?；诖四Ｐ头椒梢员阌诙喾N超聲可視化技術(shù)如基于彩色多普勒血流成像的血流向量標(biāo)測(cè)技術(shù)、心肌聲學(xué)造影、心腔內(nèi)超聲及高強(qiáng)度聚焦超聲等的綜合應(yīng)用，為臨床提供心腔內(nèi)流體動(dòng)力學(xué)、心臟電生理學(xué)及心肌力學(xué)等準(zhǔn)確可靠的診斷信息，構(gòu)建系統(tǒng)性心腔內(nèi)血流的流體力學(xué)狀態(tài)及其與心室壁心肌機(jī)械力學(xué)狀態(tài)、心臟電生理學(xué)狀態(tài)的可視化時(shí)空關(guān)聯(lián)關(guān)系，將有助于了解正常和疾病狀態(tài)下的心臟病理生理功能變化的全部過(guò)程，為心臟功能的全面精確評(píng)價(jià)開(kāi)創(chuàng)全新的學(xué)科領(lǐng)域，為心臟疾病的類型和嚴(yán)重程度評(píng)價(jià)以及治療效果監(jiān)測(cè)提供可靠的診療信息，從而達(dá)到更精確有效地干預(yù)治療及生理性治療的目的。

［1］Langendorff O.Untersuchungen am Uberlebenden Saugethierherzen.Investigations on the surviving mammalian heart［J］.Pflugers Arch Gesamte Physiol Menschen Tiere，1895，61:291-332.

［2］Gamble WJ，Conn PA，Kumar AE，et al.Myocardial oxygen consumption of blood-perfused，isolated，supported，rat heart［J］.Am J Physiol，1970，219(3):604-612.

［3］Neely JR，Liebermeister H，Battersby EJ，et al.Effect of pressure development on oxygen consumption by isolated rat heart［J］.Am J Physiol，1967，212:804-814.

［4］Chinchoy E，Soule CL，Houlton AJ，et al.Isolated four chamber working swine heart model［J］.Ann Thorac Surg，2000，70:1607-1614.

［5］Hill AJ，Laske TG，Coles JA，et al.In vitro studies of human hearts［J］.Ann Thorac Surg，2005，79:168-177.

［6］Shrivastav M，Ghai MB，Singal A，et al.The design and use of an optical mapping system for the study of intracardiac electrical signaling［J］.Indian Pacing Electrophysiol J，2012，12 (4):138-151.

［7］Beukema WP，Elvan A，Sie HT，et al.Successful radiofrequency ablation in patients with previous atrial fibrillation results in a significant decrease in left atrial size［J］.Circulation，2005，112:2089-2095.

［8］Rolfes CD，Howard SA，Goff RP，et al.Cardiac remodeling as a consequence of atrial fibrillation:an anatomical study of perfusion-fixed human heart specimens［J］.J Geriatr Cardiol，2011，8(3):141-146.

［9］Ellenbogen KA，Kay GN，Wilkoff BL.Clinical Cardiac Pacing［R］.Philadelphia PA:W.B.Saunders Co.，2011:Xvi.

［10］Laske TG，Skadsberg ND，Iaizzo PA.A novel ex vivo heart model for the assessment of cardiac pacing systems［J］.J Biomech Eng，2005，127(6):894-898.

［11］Danilovic D，Ohm OJ.Pacing impedance variability in tined steroid eluting leads［J］.Pacing Clin Electrophysiol，1998，21(7):1356-1363.

［12］Wilkoff BL，Cook JR，Epstein AE，et al.Dual-chamber pacing or ventricular backup pacing in patients with an implantable defibrillator:the dual chamber and VVI implantable defibrillator(DAVID)trial［J］.JAMA，2002，288(24):3115-3123.

［13］Buckingham TA.Right ventricular outflow tract pacing［J］.Pacing Clin Electrophysiol，1997，20(5 Pt 1):1237-1241.

［14］Schwaab B，F(xiàn)r?hlig G，Alexander C，et al.Influence of right ventricular stimulation site on left ventricular function in atrial synchronous ventricular pacing［J］.J Am Coll Cardiol，1999，33(2):317-323.

［15］Fuster V，Rydén LE，Asinger RW，et al.ACC/AHA/ESC Guidelines for the Management of Patients With Atrial Fibrillation:Executive Summary A Report of the American College of Cardiology/American Heart Association Task Force on Practice Guidelines and the European Society of Cardiology Committee for Practice Guidelines and Policy Conferences (Committee to Develop Guidelines for the Management of Patients With Atrial Fibrillation)Developed in Collaboration With the North American Society of Pacing and Electrophysiology［J］.Circulation，2001，104(17):2118-2150.

［16］Lü F，Iaizzo PA，Benditt DG，et al.Isolated atrial segment pacing:an alternative to his bundle pacing after atrioventricular junctional ablation［J］.J Am Coll Cardiol，2007，49(13):1443-1449.

［17］Deshmukh P，Casavant D，Romanyshyn M，et al.Permanent，direct His-bundle pacing:a novel approach to cardiac pacing in patients with normal His-Purkinje activation［J］.Circulation，2012，101:869 -877.

［18］Lü F，Wrobleski D，Groh W，et al.Multi-site ventricular pacing increases cardiac output compared with right ventricular apical pacing in dogs with congestive heart failure［J］.J Cardiovasc Electrophysiol，1999，10:935-946.

［19］Deshmukh P，Casavant DA，Romanyshyn M，et al.Permanent，direct His-bundle pacing:a novel approach to cardiac pacing in patients with normal His-Purkinje activation［J］.Circulation，2000，101:869-877.

［20］Scheinman MM，Saxon L.Long-term His-bundle pacing and cardiac function［J］.Circulation，2000，101:836-837.

［21］Laske TG，Skadsberg ND，Hill AJ，et al.Excitation of the intrinsic conduction system through his and intraventricular septal pacing［J］.Pacing Clin Electrophysiol，2006，29(4):397-405.

［22］Love CJ，Ahlberg SE，Hiniduma-Lokuqe P，et al.Novel visualization of intracardiac pacing lead extractions:methodologies performed within isolated canine hearts［J］.J Interv Card Electrophysiol，2009，24(1):27-31.

［23］Quill JL，Laske TG，Hill AJ，et al.Images in cardiovascular medicine.Direct visualization of a transcatheter pulmonary valve implantation within the visible heart:a glimpse into the future［J］.Circulation，2007，116(22):e548.

［24］Iaizzo PA，Hill AJ，Laske TG.Cardiac device testing enhanced by simultaneous imaging modalities:the Visible Heart，fluoroscopy，and echocardiography［J］.Expert Rev Med Devices，2008，5:51-58.

［25］Wren C，O'Sullivan J.Survival with congenital heart disease and need for follow up in adult life［J］.Br Med J，2001，85:438-443.

［26］Bateman MG，Quill JL，Iaizzo PA，et al.Induction of right ventricular outflow tract dilation and pulmonary valve insufficiency in a porcine model［J］.Int J Cardiovasc Imaging，2011，27:1223-1234.

［27］Howard SA，Quill JL，Eggen MD，et al.Novel imaging of atrial septal defects in isolated human hearts［J］.J Cardiovasc Transl Res，2013，6(2):218-220.

［28］Eggen MD，Bateman MG，Rolfes CD，et al.MRI assessment of pacing induced ventricular dyssynchrony in an isolated human heart［J］.J Magn Reson Imaging，2010，31(2):466-469.