摘要：本文从冠心病的发病作为开端，对心脏心肌纤维的解剖基础理论的形成与发展过程作了历史性回顾，并阐述了心肌纤维的解剖理论与心脏几何形态与功能的内在联系，以及这些理论对左室重建术的发展演化现状的影响，并对左室重建术的未来发展方向作了前景展望。中国医学科学院阜外医院成人外科中心樊红光

关键词：左室重建术；螺旋心肌带；冠心病

在世界范围内，冠心病对人类健康已造成重大威胁。预计1990 年至2020 年，全世界冠心病死亡例数从630 万增至1100 万。在欧美等发达国家本病最为常见，是死亡率最高的病种，根据美国2007年最新的心脏病统计结果[1]，美国约有1600万人患冠心病，每年约有70 万新发急性心肌梗死患者，约有50 万患者复发心肌梗死，每年约50 余万人死于冠心病，占心脏病死亡数的50-75%。

在我国，过去30 年来，随着经济快速发展，人民生活水平不断提高，公民健康意识并没有得到相应的提高，不良的生活方式以及社会老龄化进程加速，冠心病的发病率和死亡率也急剧增加，已成为危害国人生命和健康的重大疾病。中国2006年心血管疾病报告中指出[2]，目前我国冠心病患者总数达1000 万，心肌梗死存活者200万，其中一半丧失劳动能力。

50%的室壁瘤形成于心肌梗死后48小时以内，其余发生于梗死后2周内。大范围梗死区收缩能力的丧失和周围心肌收缩能力的保存，造成梗死区的收缩期膨胀和变薄，根据Laplace定律，在恒定的心定压力下,梗死区弯曲曲线的半径的增大和室壁厚度的减少，两者都导致肌纤维张力的增加，并使梗死的心室壁进一步被拉长。在梗死后6-8周后肉芽组织逐渐被纤维组织所代替，失去心肌细胞导致室壁厚度下降，室壁瘤的晚期重塑过程中包括心室腔的扩大和心室几何形态的变化两个过程，这两个过程不是相互孤立而是相互联系相互影响的。这种重塑的过程随着病程的进展不断加重，这其中还包括了血流动力学以及内分泌水平的互相影响，当然还包括细胞和分子水平的过程，但最终的结果是心室几何形态由圆锥状形态变为接近球形。外科左室重建的目的就是重塑左室形态恢复左心室的功能[3]。左室的形态与功能是密不可分的，这是由心脏独特的心肌解剖结构所决定的。

一、心脏的肌纤维解剖结构

1628年，英国医生William Harvey发表了著名的《心血运动论》，从而奠定了心血管系统研究的理论基础，这一发现与勾股定理、微生物的存在、三大运动定律、物质结构、电流、物种进化、基因、热力学四大定律、光的波粒二象性并称为人类十大科学发现之一。但在当时，人们对心脏解剖本身的认识仍然不足，只知道它是一个会收缩的血泵。1663年，丹麦的解剖学家Nicolaus Steno心脏是一个肌性的器官。与他同时代的Richard Lower发现了心脏是由心肌纤维按照一定的方式相互缠结而成的。这一发现被以后的诸多学者证实，但是以此后的300多年的时间里，尽管人们提出了种种假说，但是这个心肌纤维之谜一直未能解开[4]。一直到了上个世纪下半叶，西班牙的医生Francisco Torrent-Guasp用了50年的时间解剖了一千多个不同物种的心脏，这个难题终于得到了解决[5]。最终他可以不用任何器械徒手解开心肌的螺旋状纤维（图1）。1973年，Torrent-Guasp发表了专著《心脏的肌肉》一书，书中阐明了心肌的螺旋状结构，提出了完整的螺旋心肌带（helical ventricular myocardial band, HVMB）理论。认为心脏是一条由心肌纤维经螺旋缠绕形成的心肌纤维所构成，这条心肌纤维起自肺动脉，止于主动脉，并形成两个环，称为基底环和心尖环。其中，基底环形成包绕右室及左室的横向外壁；心尖环分成降段和升段，降段延续于基底环并斜向下走行，至心尖后经反向螺旋缠绕后延续为升段并斜向上走行，共同形成8字型双螺旋结构，这就是心脏完成射血和充盈功能的基本结构[6]。

图1 螺旋心肌带的结构示意图

由于个体的发育的过程是种系进化的重复，这种螺旋心肌带理论在种系进化过程也得到印证。人类胚胎在20天的时候的心脏类似在10亿年前出现的蠕虫类的原始心管结构，循环系统是一个管状结构，并无明确有心脏结构，动静脉系统无法区分。当发育到25天左右的时候，原始心脏结构出现，鳃形成，有明显的动静脉系统，这时相当于在4亿年前出现的鱼类的心脏形态。在生命的第30天的时候，背主动脉血管环形成，心房心室形成，但是左右房和左右室相互沟通，这相当于2亿年前出现的两栖类和爬行类的心脏结构。有胚胎的第50天，房室间隔完全闭合，这时的心脏结构与鸟类和哺乳类的心脏结构已完全相同，心脏的发育已完全结束。可以说，短短50天的个体心脏发育重复了种系进化的近10亿年的过程[7]（图2）。

图2 心脏的系统进化过程示意图

除此之外，螺旋心肌带结构还存在其它许多的证据，如组织学和影像学的证据，通过光镜和电镜对心室肌纤维走行和排列进行观察，可以看到心肌纤维并非同向排列，而是存在明显的差异的，室间隔部位的内外层心肌纤维呈近乎垂直交叉排列。用磁共振弥散张量成像技术对静态心脏标本进行成像，可以清晰地显示不同层次的心肌纤维走向的不同[4, 8]。早期运用充气心肌CT对比成像技术也取得了较强的证据（图3），该技术是用导管向主动脉内以600mmHg的压力注入气体，高压的气体合冠状动脉形成夹层，导致肌纤维扩张而沿着自然间隙分离，通过CT对比成像即可清楚地显示心肌纤维的走行[7]。

图3 气体对比CT心脏成像

二、HVMB与左心室功能

通过多门控扫描成像技术，已经证实心脏的收缩过程是从右心室开始，沿着基底环向左围绕左心室，沿下降支和上升支激动心尖环，心脏收缩，之后是心脏舒张过程。对心脏收缩舒张的传统认识是，心脏变窄时射血，心脏膨胀时充盈，其实并不然，在心动周期中，心脏最基本的形态变化应该是：变细，变短，变长，膨胀。这个过程与HVMB的顺序激动收缩有关：舒张期结束后，基底环首先开始收缩，紧缩两个心室，使心室变细，二尖瓣也变窄，是为等容收缩期；下一步是心尖环的降支开始收缩，升支也收缩，心脏变短，室壁变厚，射血开始。降支收缩结束，升支继续收缩，心脏变长，但容积不变，是为等积舒张期，接下来心室膨胀充盈，心脏舒张[9]（图4）。

图4 心动周期与HVMB的收缩

可见，心脏内部的双螺旋结构是其功能重要解剖学基础，不仅如此，心肌细胞内部动力结构肌球蛋白，肌纤蛋白，肌凝蛋白均为双螺旋结构。这种双螺旋结构是力与美的完美结合。这种神奇的结构在不仅在心脏内，而且在其它生物体、乃至大自然中的风暴，宇宙中的星云均可以见到这种特殊的结构形态。

三、左室的形态与功能

正常心脏的收缩与舒张所活动是与左心室心尖锥形结构是分不开的，这种结构可以保证最大程度的心室缩短和延长。心衰以后，左心室扩张并球形样变，心室的缩短和延长能力下也随之下降。

在正常状态下，心肌纤维的螺旋形结构是产生有效的射血和充盈的前提。众所周知，每个心肌纤维最多可以产生15 %的缩短率，但是在不同的肌纤维的排列角度下，相同的肌纤维缩短率产生不同的射血效率。心尖部的螺旋心肌纤维如果缩短15 %,可能产生60 %的射血分数。相反如果是位于基底袢的心肌纤维收缩15 %，则只能产生30 %的射血分数[6]。

在病理状态下，心肌发生重塑，心室形态由锥状形态渐渐变成球形，球形结构的结果是，心尖螺旋结构内的心肌纤维由倾斜变为水平状，也就是说心尖袢中的心肌纤维本来是交叉倾斜走行的，现在变成接近基底袢中心肌纤维的水平走行方向。本来心尖部心肌纤维可能产生60%射血分数的收缩现在只能产生30%的射血分数。可见，左室的形态与其内在心肌纤维的走行密切相关，当然也与心脏的功能也密切相关。如果用外科的方法逆转已球形化的左室，[10]使心室变成锥状，就可能恢复一部分的心脏功能，这就是外科左室重建的理论基础[3, 11-13]。

四、左室重建术的历史

左室壁瘤的早期治疗主要切除膨出的瘤壁，从而消除室壁的反向运动。但后来发现仅仅切除室壁瘤是不够的，心梗以后左室重塑的过程还包括左室容积增大的过程。研究发现，心梗以后，左室的容积与相对危险度呈正相关[14]。因此外科治疗目的并不但在要恢复左室的几何形态，还要进行左室减容。

1955 年, Likoff 和Bailey 用侧壁钳施行了首例闭合性左心室室壁瘤切除术[15]。三年以后，Cooley 在首次在体外循环下行首例LVA 切除和线性修补术, 该术式至今仍然被采用,称之为标准线性缝合手术，或称为三明治缝合法[16]。1980 年Hutchins[17]发现了左心室功能的改善与心室段曲度增加的关系,由于这一概念的引进,1985 年Jatene[18]和Dor[19]先后提出了左室几何重建的新概念，认为进行左室重建的同时，还要同期进行左室减容。此后，左室重建术的手术方式上又有多次改良[20, 21]，直到今天，手术技术上的改进仍在不断继续，如阜外医院[22-24]、Cleveland[25-27]等医疗中心提出的无补片心内膜环缩术，可以在简化外科技术的同时，保持良好的左室形态。有学者以心脏螺旋心肌带理论为基础，提出新的术式前室间隔旷置术（SAVE术），又叫Pacopexy术（为纪念螺旋心肌带理论的创始人Paco Torrent-Guasp而命名），该术式的特点是手术后可以更好地保持左室锥状形态，理论上讲，能恢复心肌纤维的排列角度，从而可以提高心肌纤维的收缩效率[28]，但术后临床结果有待于进一步评估。

诚然，左室重建术发展到今天，已经取得了较好的手术效果，无论是术后的室壁应力下降[29]，还是心梗边缘区凋亡减少[30]，细胞间质重塑[31]，还是临床结果的进展，如手术死亡率明显下降，患者远期生存率明显改善[32-34]。但在一起基本问题仍存在争议：（1）STICH研究所引发的左室重建术是否必需的问题[35]；（2）何种术式是最佳术式的问题[36]；（3）哪部分病变心肌失功需要旷置或切除的问题[10]；（4）左室减容至多少才最佳[32]。（5）左室重建术是否需要用补片的问题[37, 38]；（6）手术适应证的选择问题。这些问题之所以至今仍没有一个令人满意的答案，是因为临床研究的混杂因素太多，如左室重建术中所同时存在的冠脉病变程度及其再血管化程度问题，不同药物治疗，不同的遗传背景，不同的手术技术等。

五、左室重建术的展望

虽然左室重建术目前仍面临许许多多的问题，但相信随着医学的科技的进步，这些问题总会得到解决的。新的设计更为合理，并且严格执行的临床试验会不断涌现。新的技术也会不断被发明。左室重建术在未来的发展方向可能并不拘泥于上述的一些争论，也可能在新的方向上产生突破性的进展。有三个方向应该是最有发展前景的：

第一，左室重建术与心肌再生结合的治疗。用外科手术切除坏死的瘢痕组织，重新恢复左室形态，修复受损的瓣膜功能，清除心室内血栓，然后用细胞生物学或分子生物学的方法促进残余心肌的再生，恢复维持心脏收缩所需要的有效工作心肌数量。最近有学者用测量心肌细胞内DNA的C14含量的方法有力地证实了心肌细胞并非完全是终末分化细胞，而是在出生后不断更新的[39]，该发现为这个治疗方向提供了很大的理论支持。

第二，左室重建术与内科治疗紧密结合，也可以称为杂交技术。外科左室重建术虽然切除了病变心肌，重建了左室形态，但是由于心肌坏死所导致的心肌纤维带内部的电生理异常并没有解决，另外由于有效工作心肌数量的绝对减少，室壁应力异常也不会因为外科手术而完全恢复，这就导致了重建术后左室的残余心肌的收缩仍存在不同步性，心律失常，收缩效率低下。这就要求我们同时进行电学的同步化治疗和用射频消融术治疗心律失常，使残余的心肌更加有效率的工作，从而产生最佳的治疗效果。

第三，左室重建术在非缺血性心肌病中的应用。Batista手术是较早用于治疗非缺血性心肌病的左室减容术式，但是由于其手术的理论基础只是Laplace定律，手术的理念也只是进行左室减容，降低室壁张力，降低心肌耗氧。而没有考虑到心脏心肌纤维的螺旋状结构基础，因而未能取得较好的临床结果。新的外科技术应该是以Laplace定律和HVMB理论作为理论基础，即要考虑到左室减容，又要考虑到心肌纤维的走向的恢复，使心肌的收缩效率最佳化。之前已有人将SAVE术式用于非缺血性扩张性心肌病的治疗，并取得较好的近期结果[40, 41]，但是远期结果有待进一步的评价，同时该技术仍有进一步改良提高的空间。

本文图片均引自Francisco Torrent-Guausp的个人纪念网站：https://www.torrent-guasp.com，经其子Francisco Torrent Jr.同意使用

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