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呼吸—心脏—血管耦联的超声研究

罗向红  
【摘要】: 目的: 探讨呼吸-心脏-血管之间的相互关系,尝试提出呼吸-心脏-血管耦联的概念。 方法: 运用自制的“曲率半径-弧长测量”和“心动周期标化”2个软件,结合二维斑点追踪成像(STI)、速度向量成像(VVI)和波强度分析(WI)3项超声影像新技术联合评价:呼吸、心脏和血管之间的相互关系。步骤如下: (1)“曲率半径-弧长测量”和“心动周期标化”软件可行性的验证实验。为进一步研究提供测量、分析工具。 (2)21例健康志愿者,于平静呼气和吸气2个时相,分别运用M型超声测量舒张末期左室内径,频谱多普勒法测量心脏各瓣膜口的血流速度,采用“曲率半径-弧长测量”软件测量室间隔运动幅度;并观察上述参数随不同呼吸时相的变化规律。研究呼吸与心功能之间的相互关系。 (3)在“心动周期标化软件”标化状态下,对15例健康志愿者采用VVI技术测量室间隔的环向应变收缩末期值;采用“曲率半径-弧长测量”软件分别测量室间隔舒张末期及收缩末期曲率半径、弧长并计算曲率半径和弧长的缩短率;环向应变与曲率半径和弧长的缩短率分别对照分析。探讨应变、弧长和曲率半径缩短率之间的关系,从“整体”及“局部”2个方面全面分析室间隔的变形运动。 (4)采用WI技术,对24例军校男性学员行冷加压试验,测量、计算加压前、后颈动脉内径最大值、最小值及内径变化率;测量WI固有参数W1和W2;推演出新参数平均波强度(MWI);并对冷加压前、后上述参数对比分析。探讨心脏与血管关系和反映二者关系的新参数- MWI的特点及应用价值。 (5)高血压患者组39例与对照组30例, WI技术检测的参数W1、W2和新参数MWI分别与心功能参数行相关分析。分析上述参数在高血压病中的特点,进一步探讨心功能与血管功能的相互关系。 (6)将561个研究对象按其年龄大小分成6个年龄组,分别行超声心动图检查,测量计算其心功能参数:Tei指数、E/A、e/a、E/e、EF;检测动脉僵硬度参数:心-踝速度指数(CAVI)和颈-股动脉脉搏波传播速度(CFPWV)。对不同年龄组行组间心功能参数和动脉僵硬度参数进行比较和相关分析。探讨心脏-血管相互关系在人群中的分布状态。 结果: (1)“曲率半径-弧长测量”软件可用于评价压力与半径之间的关系,软件对模拟心室测量示:弹性组织心室压力同心室曲率半径呈线性正相关趋势;水池深度变化对室间隔曲率半径的影响明显高于对左、右室游离壁的影响;模拟肺动脉高压,室间隔曲率半径随两心室腔内的压力变化,方向和大小都发生改变。“曲率半径-弧长测量”软件为评价呼吸与心脏形变提供工具,并进一步论证呼吸新理论。 (2)采用“心动周期标化”软件与手动的方法分别对相关参数行心动周期标化,两者具有高度的相关性。“心动周期标化”软件可准确、快速对参数行心动周期标化,便于分析心脏周期任意时间点心肌形变参数,为评价呼吸与心脏形变提供工具。 (3)二尖瓣血流E峰和主动脉血流速率在呼气相均高于吸气相;而三尖瓣E峰和肺动脉瓣血流速率则相反。M型超声测量室间隔随平静呼吸摆动幅度为(1.65±1.26)mm;吸气相室间隔曲率半径为(25.91±6.08 )mm,呼气相的室间隔曲率半径为(22.30±4.40)mm,两个时相的测值差异有统计学意义(P0.0001);曲率半径法测量室间隔随呼吸摆动幅度为(2.95±2.00)mm,较M型测量值,差异无统计学意义。 (4)舒张末期较收缩末期室间隔的弧长和曲率半径均明显增大,二者差异有统计学意义(P0.0001);室间隔弧长缩短率与VVI环向应变收缩末期值比较,二者差异无统计学意义(P= 0.123),且两者相关性r =0.840。 (5)WI分析法测量正常人右侧颈总动脉最大内径、最小内径在冷加压后均显著增宽,而内径变化幅度及内径变化百分率加压后却明显减小(P0.05)。冷加压后,颈总动脉W1均显著减低,MWI与W2却显著增加(P0.05)。MWI、W1和W2在ROC曲线下的面积分别为0.858、0.731和0.698。 (6)WI分析法测量高血压组右侧颈总动脉最大内径、最小内径较对照组均明显增宽,而内径变化幅度及内径变化百分率却较对照组显著减小(P0.05);高血压组与对照组比较W1差异无统计学意义(P=0.867),W2和MWI增加,且差异有统计学意义(P0.05~0.000);W2与快速充盈时间(RFT)和DTI-a明显相关(P0.05);MWI与快速充盈时间(RFT)、等容舒张时间(IRT)、DTI-s、DTI-a显著相关(P0.05)。 (7)561个研究对象的室间隔和左室后壁随年龄增加而增厚, Tei指数、E/A、e/a、E/e随年龄增加变化,趋势检验有显著性差异(P0.05);动脉僵硬参数CAVI和CFPWV随年龄增加而增大,动脉僵硬度增加。动脉僵硬参数CAVI和CFPWV与心脏Tei指数、E/A、e/a、E/e密切相关;控制年龄后偏相关分析后仅CAVI与Tei指数、CFPWV与E/A显著相关(P 0.001),余参数相关性均无统计学意义。 结论: 呼吸运动影响心脏舒张功能,主要通过室间隔摆动效应改变心室舒张末容积,间接影响心脏的收缩功能;血管功能主要调节心脏的收缩功能,当血管僵硬度增加时,心脏射血时间缩短,等容舒张时间延长,心脏结构发生重构,引起心脏舒张功能的改变,间接放大或缩小呼吸对舒张功能的调节,实现呼吸对心功能调节的反馈。呼吸、心脏、血管组成反馈环路,相互作用、相互影响,但在不同的疾病状态下,呼吸、心脏和血管对在反馈环路中权重存在不同。


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