心脏是人体的“永动机”,每天跳动约10万次,一生泵送血液超过1亿升。心脏的每一次收缩和舒张,都依赖一种关键的力学特性——应变弹性。
一.什么是心脏应变弹性?
心脏应变弹性是心肌在受力时发生形变(应变),并在外力解除后恢复原状的能力,就像拉橡皮筋:健康的心脏能像新橡皮筋一样拉伸后迅速回弹,而病变的心脏则像老化的橡皮筋,容易失去弹性。
二.为什么心脏需要弹性?
高效泵血:心脏收缩时,心肌通过弹性势能快速缩短,将血液挤出;舒张时弹性回弹帮助心室充盈,为下一次泵血做准备。
节能机制:弹性回弹减少能量消耗,避免心肌过度疲劳。
抗损伤缓冲:弹性好的心脏在高血压等负荷下,能通过形变分散压力,减少组织损伤。
三.谁在破坏心脏的“橡皮筋”?
心肌纤维化(如心梗后瘢痕):胶原蛋白过度沉积,心肌变“硬”,弹性下降。
高血压:长期高压使心肌代偿性增厚,弹性模量升高。
衰老:心肌细胞再生能力减弱,弹性蛋白流失,60岁后心脏弹性下降约30%。
炎症性疾病(如心肌炎):水肿和细胞浸润导致心肌暂时性僵硬。
四.超声下如何测量心脏弹性?
超声心动图斑点追踪技术(STE):通过追踪心肌斑点的运动,计算应变值和应变率。
心肌应变的评估
应变测量:STE通过追踪心肌组织的自然声学斑点,计算心肌在收缩和舒张过程中的形变,提供纵向、 圆周和径向的应变数据。
局部功能评估:能检测局部心肌功能异常,有助于早期发现心肌缺血、梗死等病变。
心肌弹性的评估
弹性成像:STE通过分析心肌应变率,间接评估心肌弹性,帮助判断心肌硬度变化。
纤维化检测:心肌纤维化会导致弹性下降,STE可辅助诊断相关疾病。
临床应用
冠心病:评估心肌缺血和梗死范围。
心力衰竭:监测心肌功能,评估治疗效果。心脏弹性下降导致充盈受阻,占心衰病例的50%。
心肌病:鉴别不同类型心肌病,评估病情进展。
化疗心脏毒性:某些药物(如蒽环类)会降低心肌应变,早期弹性变化早于EF值下降。
心肌淀粉样变:心肌被淀粉样蛋白浸润,弹性模量显著升高,被称为“草莓心”。
心脏再同步化治疗:优化起搏器设置,提高治疗效果。
左室前、侧壁基底段心肌缺血
心尖肥厚型心肌病
心肌淀粉样变患者:左心室基底段和中间段纵向应变(LS)减低(浅红色、浅蓝色),心尖IS保留(深红色),俗称“草莓心”
技术优势
无创性:无需注射造影剂或放射性物质。
高分辨率:提供高精度的应变和弹性数据。
全面评估:可同时评估心脏的整体和局部功能。
局限性
图像质量依赖:图像质量不佳时,追踪准确性下降。
操作者经验:需要熟练的操作者进行图像采集和分析。
心脏的应变弹性不仅是生物力学的奇迹,更是生命质量的“晴雨表”,而超声心动图斑点追踪技术(STE)则是这个“橡皮筋”的最好测量工具。