Chức năng tâm thu là gì? Các nghiên cứu khoa học liên quan
Chức năng tâm thu là khả năng co bóp của thất trái để đẩy máu vào động mạch chủ, đảm bảo cung lượng tim và tưới máu toàn thân với hiệu suất tối ưu. Phân suất tống máu (EF) là chỉ số quan trọng đánh giá chức năng tâm thu, thường được đo qua siêu âm tim, MRI hoặc MUGA phục vụ chẩn đoán và điều trị.
Giới thiệu về chức năng tâm thu
Chức năng tâm thu (systolic function) đề cập đến khả năng co bóp của thất trái nhằm đẩy máu vào hệ động mạch chủ, đảm bảo lượng máu cần thiết cho tưới máu toàn thân. Đây là chỉ số cốt lõi trong đánh giá hiệu suất làm việc của tim, phản ánh lực co cơ tim và hiệu quả cung lượng tim.
Quá trình tâm thu bắt đầu khi tín hiệu điện động lan truyền từ nút xoang nhĩ xuống thất, kích hoạt cơ tim co lại. Sự phối hợp nhịp nhàng giữa các sợi cơ cơ tim và áp lực ngoại vi quyết định lượng máu được tống đi trong mỗi chu kỳ tim.
Trong lâm sàng, sự đánh giá chức năng tâm thu giúp phân biệt các dạng bệnh lý tim mạch như suy tim tâm thu, bệnh cơ tim giãn và hậu quả của nhồi máu cơ tim. Thông tin chi tiết về định nghĩa và tầm quan trọng của chức năng tâm thu có thể tham khảo tại ESC Guidelines và AHA Heart Failure.
Cơ sở sinh lý của tâm thu
Tâm thu gồm hai pha chính: pha co cơ đẳng áp (isovolumetric contraction) và pha tống máu (ejection phase). Trong pha đầu, van hai lá và van động mạch chủ đóng kín, áp lực trong thất tăng nhanh nhưng thể tích không đổi. Khi áp lực thất trái vượt áp lực động mạch chủ, van động mạch chủ mở và bắt đầu pha tống máu.
Sức co bóp của cơ tim phụ thuộc vào ba yếu tố chính: preload (độ căng trước khi co), afterload (sức cản ngoại vi) và contractility (tính co bóp nội sinh). Theo định luật Frank–Starling, khi preload tăng, sợi cơ tim căng hơn, đồng thời lực co bóp tăng để bù đắp thể tích máu về tim.
- Preload: Thể tích cuối tâm trương (EDV) xác định độ căng ban đầu của sợi cơ.
- Afterload: Áp lực động mạch chủ và sức cản ngoại vi ảnh hưởng đến khối lượng công việc của thất trái.
- Contractility: Khả năng co bóp của cơ tim phụ thuộc vào nồng độ Ca2+ nội bào và tương tác actin–myosin.
Động lực học vùng vách thất trái và vận tốc tống máu của vòng van hai lá cũng phản ánh tính đồng bộ và khả năng truyền lực của cơ tim trong suốt pha tâm thu, là cơ sở cho các chỉ số strain và strain rate trong siêu âm mô đàn hồi.
Phương pháp đánh giá chức năng tâm thu
Echocardiography là phương pháp phổ biến nhất, bao gồm M-mode, 2D và Doppler. M-mode cho phép đo nhanh phân suất tống máu (EF) và vận tốc di chuyển vòng van hai lá (s′), trong khi Doppler và 2D giúp đánh giá thể tích thất trái, đường cong chuyển động và strain cơ tim.
Cardiac MRI cung cấp độ phân giải không gian cao để đo chính xác thể tích cuối tâm trương (EDV) và thể tích cuối tâm thu (ESV), xác định EF và phân bố mô sẹo sau nhồi máu. Đây được xem là tiêu chuẩn vàng cho đánh giá thể tích và chức năng tâm thu.
Radionuclide Ventriculography (MUGA scan) sử dụng đồng vị phóng xạ gắn với hồng cầu để hình ảnh hóa thất trái trong suốt chu kỳ tim, tính toán EF với độ tái lập cao. Phương pháp này ít phụ thuộc vào hình thái tim và kỹ năng người vận hành.
| Phương pháp | Đo lường | Ưu điểm | Hạn chế |
|---|---|---|---|
| Echocardiography | EF, s′, Strain | Tiện lợi, không xâm lấn, chi phí thấp | Độ phân giải hạn chế, phụ thuộc người thao tác |
| Cardiac MRI | EF, EDV, ESV | Độ chính xác cao, hình ảnh rõ | Chi phí cao, không phổ biến rộng |
| Radionuclide | EF | Độ tái lập cao, ít phụ thuộc hình thái | Tia xạ, cần đồng vị phóng xạ |
Thông số đánh giá chức năng tâm thu
Phân suất tống máu (EF) là tỷ lệ phần trăm thể tích máu được tống ra từ thất trái trong mỗi chu kỳ tim:
\mathrm{EF} = \frac{\mathrm{SV}}{\mathrm{EDV}} \times 100\%\endscript>Trong đó:
- SV (Stroke Volume): Thể tích tống máu = EDV − ESV.
- EDV (End-Diastolic Volume): Thể tích cuối tâm trương.
- ESV (End-Systolic Volume): Thể tích cuối tâm thu.
Các chỉ số bổ trợ bao gồm:
- dP/dt: Tốc độ thay đổi áp lực thất trái, đánh giá lực co cơ cấp tốc.
- Strain và Strain Rate: Đo biến dạng và tốc độ biến dạng mô cơ tim, phản ánh đồng bộ co bóp.
- s′: Vận tốc di chuyển vòng van hai lá đo bằng Doppler mô (TDI).
Yếu tố ảnh hưởng đến chức năng tâm thu
Preload, hay thể tích cuối tâm trương (EDV), quyết định độ căng sợi cơ ban đầu trước khi co. Khi EDV tăng, sợi cơ tim căng hơn, lực co bóp (contractility) được tăng cường theo định luật Frank–Starling, giúp duy trì cung lượng tim ổn định trong giới hạn sinh lý.
Afterload, hay sức cản ngoại vi, thể hiện bằng huyết áp động mạch và sức cản mạch hệ thống. Sau khi tâm thu bắt đầu, thất trái phải thắng sức cản này để mở van động mạch chủ. Afterload tăng (ví dụ tăng huyết áp) làm tăng công việc của thất trái, có thể dẫn đến phì đại cơ tim và suy giảm chức năng theo thời gian.
Contractility là khả năng co bóp nội sinh của cơ tim, phụ thuộc vào nồng độ Ca2+ nội bào và tương tác actin–myosin. Rối loạn chức năng tiểu thể cơ (sarcomere), thiếu hụt calciotropic hormones hoặc tổn thương cơ tim (nhồi máu) đều làm giảm contractility, hạ EF và dẫn đến suy tim tâm thu.
- Tiền tải (Preload): EDV, thể tích máu về tim.
- Hậu tải (Afterload): Sức cản động mạch, huyết áp tâm thu.
- Co bóp (Contractility): Tính co cơ nội sinh, điều hòa thần kinh – thể dịch.
- Nhịp tim (Heart Rate): Tăng nhịp làm giảm thời gian tâm trương, ảnh hưởng preload và đổ đầy thất.
Vai trò lâm sàng của đánh giá chức năng tâm thu
Đánh giá EF và các thông số tâm thu là nền tảng trong chẩn đoán và phân loại suy tim, phân biệt giữa HF with reduced EF (HFrEF) và HF with preserved EF (HFpEF). EF <40% thường chỉ định HFrEF, hướng dẫn sử dụng thuốc ức chế men chuyển (ACEi), chẹn β (β-blocker) và kháng thụ thể mineralocorticoid theo ESC Guidelines.
Trong nhồi máu cơ tim cấp, giảm chức năng tâm thu khu trú giúp xác định vùng cơ tim hoại tử và đánh giá mức độ tổn thương. Cardiac MRI với late gadolinium enhancement cho phép đánh giá chi tiết vùng sẹo và tỉ lệ hồi phục chức năng sau tái thông mạch vành.
Theo ACC/AHA Guidelines, đánh giá tâm thu là cơ sở quyết định can thiệp cơ học (như cấy máy tái đồng bộ thất CRT) hoặc hỗ trợ tuần hoàn (LVAD) ở bệnh nhân suy tim nặng không đáp ứng thuốc.
Rối loạn chức năng tâm thu
Suy giảm tâm thu (systolic dysfunction) đặc trưng bởi EF giảm, thất trái dãn nở và giảm khả năng co bóp. Nguyên nhân gồm:
- Bệnh mạch vành làm thiếu máu cục bộ cơ tim.
- Bệnh cơ tim giãn (dilated cardiomyopathy) tiên phát hoặc thứ phát.
- Tăng huyết áp lâu ngày gây phì đại thất trái và mất tính đàn hồi.
Ngược lại, HFpEF có EF ≥50% nhưng giảm chức năng giãn nở và đổ đầy thất. Bệnh nhân HFpEF thường có chứng tăng huyết áp, đái tháo đường và xơ vữa mạch, biểu hiện suy tim khi gắng sức do áp lực đổ đầy thất trái tăng cao.
Sự có mặt đồng thời của rối loạn tâm thu và tâm trương (mixed dysfunction) gặp trong bệnh cơ tim thiếu máu, viêm cơ tim và bệnh tim hậu hóa chất, làm phức tạp hóa chẩn đoán và điều trị.
Ứng dụng chẩn đoán và điều trị
EF và các chỉ số strain được sử dụng để theo dõi đáp ứng điều trị thuốc và can thiệp can thiệp. Tăng EF và cải thiện strain sau 3–6 tháng điều trị ACEi/ARB và β-blocker gợi ý tiên lượng tốt hơn.
Máy tái đồng bộ tim (CRT) được chỉ định khi EF ≤35%, QRS ≥150 ms và triệu chứng suy tim độ II–IV NYHA dù điều trị nội khoa đầy đủ. CRT giúp cải thiện đồng bộ co bóp, tăng EF trung bình 5–10% và giảm nhập viện suy tim.
Hỗ trợ thất trái (LVAD) là giải pháp cho bệnh nhân suy tim giai đoạn cuối không đáp ứng thuốc và không có chỉ định ghép tim ngay lập tức, giúp duy trì chức năng tâm thu nhân tạo và cải thiện chất lượng sống.
Xu hướng nghiên cứu và triển vọng
Sử dụng siêu âm 3D echocardiography và speckle-tracking echocardiography (STE) để định lượng strain toàn cầu giúp phát hiện suy giảm tâm thu sớm trước khi EF giảm. STE đo biến dạng dọc, ngang và xuyên thành, tăng độ nhạy chẩn đoán.
Ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI) trong phân tích hình ảnh siêu âm tim tự động nhận diện ranh giới buồng thất và tính toán EF, strain với độ chính xác cao và tốc độ vượt trội, giảm phụ thuộc vào kỹ năng người vận hành.
Sinh học phân tử cho thấy microRNA (như miR-1, miR-208) liên quan đến tổn thương cơ tim và rối loạn co bóp, mở ra hướng mới cho biomarker phát hiện sớm suy giảm tâm thu và cá thể hóa điều trị.
Tài liệu tham khảo
- Ponikowski, P., et al. (2016). 2016 ESC Guidelines for the diagnosis and treatment of acute and chronic heart failure. European Heart Journal, 37(27), 2129–2200. doi:10.1093/eurheartj/ehw128
- Yancy, C. W., et al. (2017). 2017 ACC/AHA/HFSA Focused Update of the 2013 ACCF/AHA Guideline for the Management of Heart Failure. Journal of the American College of Cardiology, 70(6), 776–803. doi:10.1016/j.jacc.2017.04.025
- Nagueh, S. F., et al. (2016). Recommendations for the Evaluation of Left Ventricular Diastolic Function by Echocardiography. Journal of the American Society of Echocardiography, 29(4), 277–314. doi:10.1016/j.echo.2016.01.011
- Lang, R. M., et al. (2015). Recommendations for cardiac chamber quantification by echocardiography in adults. European Heart Journal–Cardiovascular Imaging, 16(3), 233–270. doi:10.1093/ehjci/jev014
- Voigt, J.-U., et al. (2015). Definitions for a common standard for 2D speckle tracking echocardiography. European Heart Journal–Cardiovascular Imaging, 16(1), 1–11. doi:10.1093/ehjci/jeu184
Các bài báo, nghiên cứu, công bố khoa học về chủ đề chức năng tâm thu:
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 8