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首页合作平台在线期刊中华现代临床医学杂志2005年第3卷第17期

心肌解剖结构再认识——心室肌带

来源:中华现代临床医学杂志
摘要:【摘要】在心肌解剖结构方面近些年研究有关心室肌带(ventricularmyocardialormuscleband,VMB)的工作较多。这些心室带研究除了心肌解剖以外,还涉及心肌收缩的顺序、心动周期、临床扩张性心肌病和慢性心衰等多方面。VMB从肺动脉根部呈螺旋形环绕一直绕至主动脉根部,形成两个螺旋分别称心底环(basalloop)和心尖......

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    【摘要】  在心肌解剖结构方面近些年研究有关心室肌带(ventricular myocardial or muscle band, VMB)的工作较多。这些心室带研究除了心肌解剖以外,还涉及心肌收缩的顺序、心动周期、临床扩张性心肌病和慢性心衰等多方面。VMB从肺动脉根部呈螺旋形环绕一直绕至主动脉根部,形成两个螺旋分别称心底环(basal loop)和心尖环(apical loop)。心室带赋予心肌解剖结构一个全新的观念,它不仅能够解释传统解剖不能解释的心脏快速充盈期充盈机制,而且还能为临床扩张性心肌病和慢性心衰的手术治疗提供理论依据。

  【关键词】  心肌;解剖结构;心室肌带
 
  1957年,Torrent-Guasp\[1\] 用手工操作代替器械解剖心脏时,发现了心脏的螺旋结构,并由此提出心室肌带(ventricular myocardial band,VMB)的概念。所谓VMB是指心室肌在解剖上呈一条纵形带状结构,它起自肺动脉后呈螺旋形环绕至主动脉,形成两个螺旋分别称心底环和心尖环。正确认识VMB具有重要的临床意义。

  1  VMB基本解剖

  1.1   展平结构  Torrent-Guasp曾将不同种类哺乳动物(包括人类)的心脏用水煮沸后进行解剖研究,结果发现展开的VMB呈单一的长条形带状结构,见图1。在其中点有一个反折,前一半(图1中a+b部)构成心底环,后一半(图1中c+d部)则构成心尖环。心底环由后室间沟再分为左侧(图1中b部)和右侧(图1中a部)两部分,它们分别构成左心室和右心室的自由壁。心尖环由后乳头肌再分为降部(图1中c部)和升部(图1中d部)两部分。整个VMB的肌纤维自身相互缠绕,与绳索的内在结构类似 \[2,3,4\],见图2。

  图1  心室肌带展平结构示意图 略

  图2  心底环和心尖环示意图 略

  1.2  三维结构  将VMB还原成立体结构,就构成两个肌肉环(如图2),即心底环和心尖环。心底环是一个水平方向的圆环,包绕左右心室外层;心底环末端移行为斜行的双螺旋结构构成心尖环,包括心尖环降部和升部。心尖环降部和升部肌纤维交叉呈“8”字形或“X”形结构。其在室间隔水平交叉的正常角度为90°左右\[2,3\]。

  2  VMB收缩顺序

  VMB依次从心底环右侧(图1中a部)—心底环左侧(图1中b部)—心尖环降部(图1中c部)—心尖环升部(图1中d部)收缩构成一个心动周期\[2,4\]。当其中一部分收缩时,另外三部分静止不动。心脏就像一个蠕动的管道逐段收缩。心肌通过蒲肯野系统按这种顺序来传导兴奋,精确收缩每节肌纤维\[5\]。

  3  按VMB解释心动周期

  用VMB解释心动周期过程最早由Roy和Adami\[4\]提出,到1970年被Armour和Randall\[4,6\]证实,后来由Flotats\[4,6\]开展的核医学研究也证实了这一点。

  3.1  横向变窄运动(射血前期,prejection phase)  类似等容期。从心底环右侧开始到心底环左侧呈水平(图1中a+b部)收缩,横向直径减小,心室变窄。

  3.2  纵向变短运动(射血期,jection phase)  心尖环降部(图1中c部)收缩,纵轴变短(如图3左)。心尖环降部收缩时,从心尖部观察,心底呈逆时针旋转,心尖呈顺时针旋转,心脏像毛巾一样被拧紧而造成心腔变小。由于心室肌的螺旋结构,降部收缩使心室肌纵方向缩短、室壁增厚而造成心腔变小。但从MRI上观察,心尖在此收缩期是逆时针方向旋转,而不是顺时针方向。这是由于心底逆时针旋转程度超过了心尖顺时针旋转程度的缘故。

  3.3  纵向变长运动(抽吸前期,presuction phase)  当心尖环降部(图1中c部)收缩时,心尖环升部(图1中d部)变长,形成“S”形。当心尖环升部收缩时,从心尖部观察,心底顺时针旋转,而心尖呈逆时针旋转。所以,无论是心尖环降部收缩还是心尖环升部收缩,在MRI等影像学上心尖部总是逆时针旋转。心尖环升部收缩肌肉本身会变短、变硬,但却使心室带纵轴变长。这是由于心尖环升部肌纤维收缩时方向和心尖环降部肌纤维收缩方向相反,使心室带纵轴变长,心室腔迅速增大,这就是所谓的快速充盈期(rapid filling phase)(图3右)。

  3.4  横向变宽运动(舒张期,drainage phase)  使室腔横向变宽最主要的因素可能是心尖环升部收缩造成的离心力。来自心尖环升部肌的异常肌纤维(从心尖向上止于房室瓣环和肺、主动脉环之间)收缩,也使室腔横向变宽。 

  图3  心尖环降部与升部收缩示意图 略

  4  VMB生理学意义

  关于心脏做功的经典解释是心脏射血由心室肌收缩使心室腔变窄,提高室内压力来开启主动脉瓣。但此传统观点不能解释当二尖瓣开放时心室从心房抽吸血液的现象。左室快速充盈(0.15s)在舒张期20%时间里占了50%舒张期流量,而这种快速充盈不能仅靠被动血流产生\[3\]。抽吸血液需要由肌肉收缩力实现。通过积极的肌肉收缩产生一个负压打开房室瓣充盈心室来使心室腔增大。但是,任何收缩都意味着收缩的肌肉直径或长度减小,而不符合心室腔增大。这个自相矛盾的问题可以通过VMB纵向变长运动的解释得以解决。即心室腔心尖环升部肌纤维收缩时,方向和心尖环降部肌纤维收缩时相反,使心底迅速上升\[7\],类似于蛇在准备攻击时,其椎旁肌肉收缩,其上身可从地面向上竖立(图4所示)。心脏在快速充盈期主要是VMB的心尖升部收缩所致\[8\],说明心脏舒张早期是一个主动的过程。

  图4  蛇竖立时与心尖环升部肌收缩时比较示意图 略

  图5  心尖环降部和升部肌纤维的方向正常(右)和不正常(左)略

  5  VMB临床意义

  按照VMB的解释,正常心室螺旋结构的心斜形肌纤维角度是保证心室正常射血和抽吸血的决定因素。当发生慢性心功能衰竭时,肌纤维的角度会明显发生改变, VMB的降部和升部肌纤维方向趋向水平\[9\],二者之间的角度变大(如图5左所示),使正常橄榄球形的心脏呈球形扩张\[5\]。因此,临床上外科治疗慢性心衰的目标应为将此扩大的角度矫正到正常或接近正常(如图5右)。多年来,临床上采用的左心室部分切除术治疗终末心衰,虽然理论上合理,但疗效不满意,可能是术后心尖和心底的肌纤维结扎在一起干扰心肌收缩顺序,抵消了手术的积极作用\[10\]。目前,一种基于VMB理论的左室重建术\[11~13\]已逐渐用于治疗心肌病和晚期心衰,其疗效尚在观察之中。

  6  现状及展望

  VMB是一种基于研究观察的关于心肌解剖的新式理念,和传统解剖相比,VMB更能很好地解释心脏的功能。关于VMB的基础研究目前已经比较成熟。VMB成功解释了快速充盈期的生理机制是其对生理学的重要贡献。其在临床上手术治疗心肌病和心衰的指导意义已经被认识,基于VMB的外科技术已经应用于临床,Donato等报道此技术对前降支透壁心梗患者的5年生存率有良好的效果\[14\]。通过缩减心室,使扩大的心室腔接近正常,使术后心功能改善,但临床可能出现室性心律失常\[15\]。随着对VMB研究进一步深入,相关的临床心室成形手术将进一步成熟。

  【参考文献】

  1  Buckberg GD. The structure and function of the healthy helical and failing spherical heart. Overview: The ventricular band and its surgical implications. Semin Thorac Cardiovasc Surg, 2001, 13(4): 299.

  2  Buckberg GD, Clemente C, Cox JL,et al. The structure and function of the helical heart and its uttress wrapping Ⅳ Concepts of dynamic function from the normal macroscopic helical structure. Semin Thorac Cardiovasc Surg, 2001, 13(4): 342-357.

  3  Buckberg GD. The structure and function of the healthy helical and its buttress wrapping Ⅱ Interface between unfolded myocardial band and evolution of primitive heart. Semin Thorac Cardiovasc Surg, 2001,13(4):320-322.

  4  Torrent-Guasp F,Buckberg GD, Clemente C, et al. The structure and function of the healthy helical and its buttress wrapping I The normal macroscopic structure of the heart. Semin Thorac Cardiovasc Surg,2001,13(4): 301-319.

  5  Coghlan HC, Coghlan AR, Buckberg GD et al. The structure and function of the healthy helical and its buttress wrapping Ⅲ The electric spiral of the heart: The hypothesis of the anisotropic conducting matrix. Semin Thorac Cardiovasc Surg, 2001, 13(4):333-341.

  6  Armour JA, Randall WC. Electrical and mechanical activity of the papillary muscle. Am J Physiol, 1970,218:1710-1717.

  7  Buckberg GD. Basic science review: The helix and the heart. J Thorac Cardiovasc Surg, 2002,124(5):863-883.

  8  Torrent-Guasp F, Kocica MJ, Corno A. Systolic ventricular filling. Eur J Cardiothorac Surg, 2004,25(3):376-386.

  9  Buckberg GD,Coghlan HC, Torrent-Guasp F. The structure and function of the healthy helical and its buttress wrappingⅤAnatomic and physiologic considerations in the healthy and failing heart. Semin Thorac Cardiovasc Surg, 2001,13(4):358-385.

  10  Torrent-Guasp F, Ballester M, Buckberg GD. Spatial orientation of the ventricular muscle band: physiologic contribution and surgical implications. J Thorac Cardiovasc Surg, 2001,122(2):389-392.

  11  Buckberg GD,Coghlan HC, Torrent-Guasp F. The structure and function of the healthy helical and its buttress wrapping Ⅵ Geometric concepts of heart failure and use for structural correction. Semin Thorac Cardiovasc Surg, 2001,13(4):386-401.

  12  Vincent D, Marisa DD, Sabatier M. Left ventricular circular patch plasty repair: A 17-year experience. Semin Thorac Cardiovasc Surg, 2001,13(4):435-447.

  13  Athanasuleas CL, Buckberg GD,Menicanti L,et al. Optimizing ventricular shape in anterior restoeration. Semin Thorac Cardiovasc Surg, 2001,13(4):459-467.

  14  Donato MD, Toso A, Maioli M. Intermediate survive and predictors of death after surgical ventricular restruction. Semin Thorac Cardiovasc Surg, 2001,13(4):468-475.

  15  Donato MD,Sabatier M, Vincent D. Surgical ventricular restoration in patients with postinfarction coronary artery disease: Effectiveness on spontaneous and inducible ventricular tachycardia. Semin Thorac Cardiovasc Surg, 2001,13(4):480-485.

  作者单位: 100000 北京,首都医科大学附属北京安贞医院心脏外科

  (编辑:建  伟)

作者: 郑居兵屈正 2005-9-23
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