Từ ngữ sức căng cơ tim hay biến dạng cơ tim được sử dụng trong tim mạch đầu tiên bởi tác giả Mirsky và Parmley [45]
- Biến dạng theo trục dọc
Biến dạng tâm thu theo trục dọc (longitudinal strain) của thất trái là sự ngắn lại theo trục dọc thất trái Sự ngắn lại theo trục dọc thể hiện hoạt động bơm máu thật sự, gọi là chức năng theo trục dọc Có mối liên quan mạnh mẽ giữa phân số tống máu và biến dạng theo trục dọc
Hình 1 3 Biến dạng trục dọc
(Nguồn Dandel và cộng sự [43])
- Biến dạng theo trục ngang hay theo chiều bán kính (radial strain): Là s ự mỏng đi và dày lên của thành tim Trong thì tâm thu thành thất dày lên, còn trong thì tâm trương thành thất mỏng đi Vì vậy, biến dạng theo chiều bán kính có giá trị dương
Hình 1 4 Biến dạng theo chiều bán kính
(Nguồn Dandel và cộng sự [43])
- Biến dạng theo chiều chu vi
Là sự co nhỏ và dãn ra của buồng thất Trong thời kỳ tâm thu buồng thất co nhỏ lại, trong thời kỳ tâm trương buồng thất dãn ra Biến dạng theo chiều chu vi có giá trị âm
Hình 1 5 Biến dạng theo chiều chu vi
(Nguồn Dandel và cộng sự [43])
- Biến dạng xoắn
Nhiều nghiên cứu thấy rằng cơ tim có cấu trúc rất phức tạp Các sợi cơ tim được sắp xếp và chạy theo các hướng khác nhau [16], [17] Lớp cơ nội tâm mạc có hướng xoắn sang phải 1 góc 600, lớp thượng tâm mạc hướng sang
trái 1 góc 600, các sợi ở lớp giữa chạy theo hướng vòng quanh chu vi Sự co bóp của các sợi thượng tâm mạc làm xoay mỏm ngược chiều kim đồng hồ và nền theo chiều kim đồng hồ Sự co bóp của các sợi nội tâm mạc làm mỏm và nền xoay theo chiều ngược lại Chính vì vậy khi co bóp, tim không chỉ co ngắn lại theo trục dọc và theo chiều chu vi, dày lên theo chiều bán kính, mà nó còn vận động xoắn vặn tạo nên lực đẩy tống máu của thất trái Vận động này được tưởng tượng giống như hành động “vắt khô quần áo ướt” Để tạo nên vận động xoắn thất trái, vùng nền và vùng mỏm tim sẽ vận động theo những chiều khác nhau trong các giai đoạn của chu chuyển tim [46], [47], [48]
Hình 1 6 Mô phỏng vận động xoắn và các lớp cơ tim
(Nguồn Nakatani và cộng sự [48])
Các giai đoạn vận động xoắn:
Giai đoạn co đẳng tích:
Hoạt động điện học của tim bắt đầu từ lớp nội mạc ở phần giữa và gần mỏm tim, rồi lan truyền theo hướng từ mỏm tới nền và từ nội mạc ra ngoại mạc Do đó, các lớp cơ nội mạc sẽ được khử cực trước, co ngắn lại Sự co ngắn của lớp nội mạc sẽ làm kéo căng các lớp thượng tâm mạc lúc này chưa bị khử cực Sự co ngắn của lớp nội tâm mạc và sự căng giãn của lớp thượng tâm mạc trong giai đoạn này sẽ làm cho mỏm tim quay theo chiều kim đồng hồ và nền tim
quay theo chiều ngược lại là ngược chiều kim đồng hồ Giai đoạn này diễn ra ngắn tương ứng với giai đoạn co đẳng tích Trên biểu đồ ta thấy đường biểu diễn vận động quay của mỏm có giá trị âm, vận động quay của nền có giá trị dương (tương ứng pha 1 trên đồ thị) [46]
Lớp ngoại Lớp nội mạc
mcj
Hình 1 7 Vận động xoắn của lớp ngoại mạc và nội mạc thời kỳ co đẳng tích
(Nguồn Sengupta và cộng sự [46])
Xoay của mỏm
Xoay của nền
Hình 1 8 Biểu đồ biểu diễn vận động xoắn của thất trái
(Nguồn Sengupta và cộng sự [46])
Giai đoạn tống máu:
Tiếp theo giai đoạn trên khi hoạt động điện lan truyền từ lớp nội tâm mạc ra lớp thượng tâm mạc sẽ gây co ngắn các sợi cơ thượng tâm mạc Lúc này các sợi
cơ lớp nội tâm mạc và thượng tâm mạc đều co ngắn lại, nhưng do bán kính của lớp thượng tâm mạc lớn hơn bán kính của lớp nội tâm mạc nên mô men động học của lớp thượng tâm mạc sẽ lớn hơn lớp nội tâm mạc chính vì vậy các sợi cơ lớp thượng tâm mạc sẽ quyết định hướng quay của phần nền và mỏm, làm cho phần nền quay theo chiều kim đồng hồ và mỏm sẽ quay theo chiều ngược chiều kim đồng hồ Trên đường biểu diễn đồ thị ta thấy đường đồ thị quay của mỏm tim có giá trị dương và nền tim có giá trị âm (tương ứng pha 2) Dưới tác động lực của mô men này sẽ làm cho lớp thượng tâm mạc co bóp theo hướng ban đầu của nó, lớp cơ ở giữa sẽ co ngắn lại theo chiều chu vi, lớp nội tâm mạc co ngắn lại và hướng về buồng thất trái, làm cho nền tim bị kéo về phía mỏm [46]
Hình 1 9 Vận động xoắn của lớp nội mạc và ngoại mạc giai đoạn tống máu
(Nguồn Sengupta và cộng sự [46], Omar và cộng sự [49])
Giai đoạn giãn đẳng tích:
Do vận động xoắn tạo ra dự trữ năng lượng trong các sợi cơ, năng lượng này sẽ được giải phóng trong thời kỳ tháo xoắn Sự tháo xoắn thất trái xảy ra trong giai đoạn giãn đẳng tích và đầu thời kỳ tâm trương Các sợi cơ nội tâm mạc gần mỏm dãn ra và tháo xoắn làm mỏm vận động cùng chiều kim đồng hồ, trong khi đó các sợi cơ nội tâm mạc vùng nền vẫn tiếp tục co ngắn [46]
Hình 1 10 Vận động xoắn của lớp nội mạc và ngoại mạc giai đoạn giãn đẳng tích (Nguồn Sengupta và cộng sự [46])
Giai đoạn đầu tâm trương:
Các sợi nội tâm mạc và thượng tâm mạc tiếp tục được giãn ra Các sợi cơ lớp thượng tâm mạc giãn ra theo hướng từ nền đến mỏm, các sợi cơ lớp nội tâm mạc giãn ra từ mỏm tới nền [46]
Hình 1 11 Vận động tháo xoắn của lớp nội mạc và ngoại mạc giai đoạn đầu tâm trương (Nguồn Sengupta và cộng sự [46])
Các thông số đánh giá các biến dạng xoắn [49]:
+ Đỉnh độ xoay của mỏm (Peak apical rotation): Là đỉnh độ xoay của mỏm trong thời kỳ tâm thu xung quanh trục ngắn theo chiều ngược chiều kim
đồng hồ khi nhìn từ mỏm Đơn vị là độ (°)
+ Tốc độ xoay của mỏm (Apical rotation rate): Là đỉnh tốc độ xoay của mỏm theo chiều ngược chiều kim đồng hồ trong thời kỳ tâm thu Đơn vị là (°/s)
+ Đỉnh độ xoay của nền (Peak basal rotation): là đỉnh độ xoay của nền trong thời kỳ tâm thu xung quanh trục ngắn ngược chiều kim đồng hồ khi nhìn từ mỏm Đơn vị là độ (°)
+ Tốc độc xoay của nền (Basal rotation rate): Là đỉnh tốc độ xoay của nền theo chiều cùng chiều kim đồng hồ trong thời kỳ tâm thu Đơn vị là (°/s)
+ Góc xoay của thất trái (Twist): Là sự khác biệt về góc xoay của nền và mỏm thất trái khi nhìn từ mỏm Đơn vị là độ (°)
+ Tốc độ xoay của thất trái (Twist rate): là sự khác biệt về tốc độ xoay của nền và tốc độ xoay của mỏm Đơn vị là (°/s)
+ Độ xoắn của thất trái (Torsion): Là sự khác biệt về góc xoay của nền và mỏm thất trái chia cho chiều dài thất trái giữa mỏm và nền Đơn vị đo là (°/cm)
Hình 1 12 Góc xoay của mỏm, nền, góc xoay của thất trái
(Nguồn Russel và cộng sự [50])
+ Độ tháo xoắn thất trái (untwist): Là sự khác biệt độ tháo xoắn của nền và mỏm khi nhìn từ mỏm Đơn vị đo là độ (°)
nền và mỏm Đơn vị đo là (°/s)
Vai trò của vận động xoắn thất trái:
Trong thì tâm thu, khi cơ tim ngắn lại theo trục dọc thì sẽ dày lên theo trục ngang (theo bề dày) do định luật bảo toàn khối lượng Tuy nhiên, thành thất trái dày lên không phải chỉ đơn giản do sự rút ngắn của tế bào cơ tim mà còn có sự góp mặt của các nhóm tế bào cơ bắt chéo khác Thực vậy, trong thì tâm thu sợi cơ tim ngắn lại khoảng 15- 20%, nếu phân số tống máu chỉ đơn giản do sự rút ngắn của sợi cơ tim thì phân số tống máu sẽ là 15- 20% trong khi phân số tống máu ở người bình thường thật sự là 60-70% Điều này có sự góp mặt của biến dạng xoắn [47], [48] Sự xoắn của thất trái trong thời kỳ tâm thu xảy ra đồng thời với sự ngắn lại theo trục dọc và dày lên theo trục ngang Sự xoắn hỗ trợ cho tống máu thất trái [48] Trong thì tâm trương, sự tháo xoắn xảy ra trước sự kéo dài và giãn nở của tâm thất Sự tháo xoắn giúp cho thư giãn và đổ đầy thất [48] Gần 50% đến 70% của sự tháo xoắn xảy ra trong giai đoạn thư giãn đồng thể tích, phần còn lại được hoàn tất trong thời kỳ đổ đầy đầu tâm trương
Các yếu tố ảnh hưởng đến vận động xoắn:
- Tuổi: Giá trị của vận động xoắn thấp nhất ở tuổi sơ sinh, tăng dần đến trưởng thành [51] Thời kỳ sơ sinh, mỏm và nền quay ngược chiều kim đồng hồ trong thời kỳ tâm thu Sự quay của nền thay đổi hướng dần và đến tuổi trưởng thành thì quay cùng chiều kim đồng hồ, kết quả này là do sự thay đổi dần hướng của các kiến trúc các sợi cơ tim Từ tuổi trưởng thành, vận động xoắn tiếp tục tăng dần và cao nhất ở lứa tuổi già nhưng tháo xoắn giảm dần và kéo dài, lý do là do sự suy giảm chức năng lớp nội mạc tăng dần theo tuổi, từ đó làm giảm động lực đối kháng với lớp ngoại tâm mạc là lớp chi phối vận động quay của thất trái [52]
- Tiền gánh và hậu gánh: Tăng tiền gánh làm tăng vận động xoắn và tháo xoắn Tăng hậu gánh làm giảm vận động xoắn và tháo xoắn [53]
- Gắng sức: Khi gắng sức sẽ tăng co bóp cơ tim do đó tăng vận động xoắn và tháo xoắn [54]
- Cấu trúc cơ tim bất thường: Bệnh cơ tim giãn làm tăng tính cầu hóa thất trái, giãn mỏm và mất kiến trúc xiên của các sợi cơ mỏm làm giảm vận động xoắn của thất trái [55] Trong bệnh cơ tim phì đại, tăng chênh lệch bán kính lớp nội tâm mạc và ngoại tâm mạc, hơn nữa do sự phì đại cơ tim gây thiếu máu lớp nội tâm mạc và rối loạn chức năng lớp nội tâm mạc nên vận động xoắn tăng, nhưng tháo xoắn giảm
- Ảnh hưởng rối loạn chức năng co cơ: vận động xoắn của thất trái có thể thay đổi khi có những bất thường trong cấu trúc ở mức vĩ mô của cơ tim Trong sự biểu hiện của các yếu tố nguy cơ tim mạch: đái tháo đường, tăng huyết áp, tăng mỡ màu, béo phì…có thể gây tăng sản xuất colagen biến dạng, xơ hóa cơ tim, hoặc thiếu máu vi mạch, tạo nên rối loạn chức năng lớp nội tâm mạc thất trái [56] Trong khi chức năng thất trái vẫn được duy trì, những sự suy chức năng ở mức nội tâm mạc sẽ làm giảm co bóp thất trái theo trục dọc, tuy nhiên vận động xoắn vẫn bảo tồn hoặc thậm chí tăng do không còn pha co đối lập ở lớp nội tâm mạc gây ra Như vậy, vận động xoắn có thể đáp ứng như cơ chế bù trừ, mặc dù co bóp trục dọc đã bị ảnh hưởng Tuy nhiên, tháo xoắn thì luôn giảm ở những bệnh nhân này, điều đó giải thích tiến trình rối loạn chức năng tâm trương Tốc độ tháo xoắn liên quan đến thư giãn thất trái nhưng cũng bị ảnh hưởng bởi khả năng hồi phục lại của thất trái và tình trạng tải Khả năng hồi phục thất trái được tạo ra bởi co bóp thất trái trong thời kỳ tâm thu Do đó, những thay đổi của tốc độ tháo xoắn có thể xảy ra khi có những thay đổi về chức năng tâm thu thất trái hơn là những thay đổi trong thư giãn thất trái đơn
độc Hơn nữa, sự giảm chức năng thất trái liên quan tới giảm xoắn và tháo xoắn, báo hiệu sự suy giảm chức năng cơ tim và mất bù của thất trái [57]