抗震救災官兵急性高原反應循環系統敏感超聲指標的篩選

沈麗群，姜海艷，劉愛玲，姚勝銀，王玉恒，陳 偉，王行新，屈娟娟，郭怡萍

抗震救災官兵急性高原反應循環系統敏感超聲指標的篩選

沈麗群，姜海艷，劉愛玲，姚勝銀，王玉恒，陳 偉，王行新，屈娟娟，郭怡萍

目的 探討抗震救災官兵急性高原反應（acute mountain sickness，AMS）發生的敏感超聲指標。方法急進高原前后，應用ALOKa公司ProSound α-10彩色多普勒超聲診斷儀對30名健康抗震救災官兵進行瞬時波強（wave intensity，WI）及相關超聲指標的檢測，對AMS發生與否進行統計學分析，建立適用于小樣本數據的支持向量機（support vecter machine，SVM）模型，采用留一法進行交叉驗證，篩選出與AMS發生密切相關的敏感指標組合，應用軟件包SPSS 18.0對各指標進行Spearman相關分析。結果 ①交叉驗證篩選出與AMS發生密切相關的敏感指標組合：舒張期心肌速度梯度（MVGD）、室壁中層徑向縮短率（mFs）、瞬時加速度波強（W1）、射血時間（1st-2nd）、舒張壓（Pmm）；②Spearman相關性結果顯示：AMS與W1成正相關（P<0.05），與mFs、MVGD、1st-2nd、Pmm無顯著線性相關性。結論 mFs、MVGD、1st-2nd、Pmin、W1是AMS發生的敏感指標。

急性高原反應；瞬時波強；支持向量機模型；抗震官兵

高原環境中許多不利因素作用于人體，如低氧、低溫、低濕、太陽輻射強和氣候多變等，但最關鍵的就是低氧對人體的損傷。平原人進入高原后，部分人群會出現包括頭痛、嘔吐、心慌、食欲減退等在內的一系列臨床癥候群，稱為急性高原反應（acute mountain sickness，AMS）。目前高原缺氧對人體機能的影響已引起醫學工作者的濃厚興趣和高度的關注，而對在低氧環境下抗震救災官兵心血管系統總體功能的評估國內外鮮有報道。瞬時波強（wave Intensity，WI）就是一項研究心血管系統血流動力學及心臟與血管相互關系的新技術[1]。在2010年4月青海玉樹突發7.1級地震搶險救災中，抗震救災官兵遇到的最大困難就是出現高原反應。筆者隨從方艙醫院奔赴玉樹災區，對30名健康抗震救災官兵進入高原前后WI及相關超聲指標進行檢測，對AMS發生與否進行統計學分析，探討AMS與各指標間的相關性。

1 資料與方法

1.1 研究對象 赴青海玉樹抗震救災官兵30名，男21名，女9名；年齡22～39歲，平均（29.16±5.2）歲。經病史、心電圖、超聲心動圖等檢查，排除高血壓、高血脂、糖尿病、心腦血管及呼吸道疾病，無肝、腎功能損害，均為平原居住者。分別在出發前及入高原7 d內進行檢測。

1.2 方法

1.2.1 一般資料檢查 所有受檢者均測量體表面積、收縮壓、舒張壓、左室射血分數(EF)、心排血量（CO）及心率（HR），結果見表1。

表1 30名搶險救災官兵進入高原前后相關檢測指標（±s）

表1 30名搶險救災官兵進入高原前后相關檢測指標（±s）

與進入前比較，*P<0.05，#P<0.01

檢測指標 進入前 進入后年齡（歲） 29.16±5.20 29.16±5.20心率（次/min） 67.33±8.42 73.50±9.73體表面積（m2) 1.74±0.10 1.74±0.10收縮壓（mmHg） 113.77±5.75 116.13±8.19舒張壓（mmHg） 76.87±6.04 81.33±4.47*LVEF（%） 66.41±6.14 67.23±6.01 FS（%） 36.99±4.70 37.08±5.01 E/A 1.73±0.72 1.58±0.91 Sd（mm） 0.71±0.09 0.76±0.09 MVGS2.53±0.99 2.26±0.88 Dd（mm） 0.71±0.08 0.78±0.09#MVGD-6.43±3.42 -3.30±2.43#COI 2.86±0.32 2.68±0.72#mFs 21.77±3.09 19.50±3.01*W1（mmHgm/s3） 10.53±4.21 9.21±4.22 W2（mmHgm/s3） 2.07±0.87 1.59±0.70 NA（mmHgm/s3） 41.67±17.17 41.62±20.38 R-1st（ms） 98.27±9.07 98.10±9.03 1st-2nd（ms） 268.33±15.29 255.93±31.78 PWV-WI（m/s） 3.69±0.53 4.73±1.25#

1.2.2 WI檢查 應用日本ALOKA公司ProSound α-10彩色多普勒超聲診斷儀，配備頻率5～13 MHz血管超聲探頭。①血管取樣：檢查前受檢者需保持平靜，測量肱動脈血壓2次，受檢者保持平臥位和心電圖連接狀態，頭偏向對側，取頸總動脈竇下2.0 cm處為WI檢查部位（避開頸內靜脈）；②啟動WI功能0～20°調節Beam Steer（B）鍵，使頸總動脈前后壁顯示最清楚，在B/M模式下，啟動WI功能。將B模式取樣線上的2個取樣門分別置于血管前、后壁中外膜交界處，保證二維取樣門與血管壁垂直；M型Sweep Speed設置為200 mm/s，啟動WI血流顯示鍵，WI血流取樣門寬4 mm，0～20°調節Beam Steer（flow）鍵，聲束血流夾角≤60°；③采集圖像和數據：受檢者和操作者同時屏氣，按Select鍵采樣，描記的圖形≥6個，確認WI圖像描記符合要求后凍結，并存儲第一幅圖像；再測1次血壓，使用3次血壓的平均值，挑選5個以上連續波形存儲用于分析。

1.2.3 MVG檢查 受檢者取左側臥位，連接心電圖。所有檢查均在系統預置的“Cardio TDI”條件下進行。于胸骨旁左室長軸（或短軸）切面測量左室收縮末期內徑及舒張期末期內徑，用單平面Simpson's法計算LVEF、FS。于胸骨旁乳頭肌水平左室短軸觀，組織多普勒的Nyquist頻率極限設定為12～24 cm/s，使左室后壁感興趣區顯示滿意后，動態錄入，回放圖像，在該節段根據TDI曲線S峰頂端選為收縮期測量時相；根據E峰頂端選為舒張期測量時相；取樣點分別置于左室后壁心內膜下心肌與心外膜下心肌，并保持兩點連線盡可能垂直于左室后壁。儀器程序自動捕獲并顯示該時相瞬間收縮期心內膜速度（SVend）、心外膜速度（SVepi）、舒張期心內膜速度（DVend）、心外膜速度（DVepi）及連線上各點心肌運動的MVP。負值代表方向，取絕對值。另外，還可以同時獲得收縮期及舒張期心內膜下心肌與心外膜下心肌之間的距離，即兩點間心肌的厚度 （Sd及Dd）。利用公式：內膜下心肌速度（Vend）－外膜下心肌速度（Vepi）/厚度（d）計算收縮期MVG（MVGs）及舒張期MVG（MVGD）。

1.3 統計學方法 應用SPSS 18.0軟件進行統計分析。所有數據采用（±s）表示，因樣本較少，為尋找檢測指標與AMS發生與否之間的關系，建立具有良好泛化能力適用于小樣本數據的支持向量機（SVM）模型，采用留一法（leave one out）進行交叉驗證，篩選出與AMS發生密切相關的敏感指標組合，采用Spearman法對各指標與AMS間進行相關性分析。

2 結 果

2.1 建立支持向量機交叉檢驗對指標進行篩選建立支持向量機 （SVM），采用留一法進行交叉驗證，篩選出與AMS發生密切相關的敏感指標組合：舒張期心肌速度梯度（MVGD）、室壁中層徑向縮短率（mFs）、瞬時加速度波強（W1）、射血時間（1st-2nd）、舒張壓（Pmm）。

2.2 AMS與各指標間的相關性分析 Spearman相關分析顯示，AMS與W1成正相關 （P<0.05），與mFs、MVGD、1st-2nd、Pmm線性相關性不顯著，見表2。

3 討 論

常規超聲檢查可分別評估心臟和血管的功能，WI是一個新的血流動力學指標，它能提供心臟和動脈系統相互作用的工作狀況的信息，評估心血管系統的總體功能[1]。凡進抵海拔3 000 m以上地區進行的職業活動均為高原作業。近年來有研究表明，當人體由低海拔進入高原地區（3 000 m以上）時，人體即處于氧化脅迫狀態，平原人進入高原后勞動能力降低，這是對高原低氧環境習服不良在整體水平的表現，嚴重者可導致許多高原疾病的發生。本研究應用WI技術結合其它超聲檢測指標的結果顯示舒張期心肌速度梯度（MVGD）、室壁中層徑向縮短率（mFs）、瞬時加速度波強（W1）、射血時間（1st-2nd）、舒張壓（Pmin）是AMS發生的主要危險因素。

表2 AMS與敏感指標的相關性

正常人頸動脈的WI有2個正向波和1個負向波，分別為出現在收縮早期的W1波、收縮中期的負向波NA、收縮晚期的W2波。WI波形還可得出時間指數1st-2nd，1st-2nd指W1和W2兩頂點之間的距離，代表射血時間[2]。急性缺氧通過化學感受器反射刺激呼吸中樞，引起呼吸加強，心率加快，1st-2nd顯著縮短，外周阻力增加，心臟舒張期血液向外周流動速度減慢，心臟舒張末存留在動脈中的血量增多，Pmin升高。

對左心室收縮功能的評價，國內外傳統的常用指標是左室射血分數（LVEF）、左心室短軸縮短率（Fs），但它們均受二維圖像質量、心臟前后負荷以及操作者經驗等因素的影響，而WI是通過采集心動周期內動脈壓力和流速的變化速率計算得出的，因此能更為準確地評價心肌收縮性[3]。WI作為一項新技術已引起超聲工作者的高度關注，在眾多WI相關指標中，W1是由射血早期從左心室向外周傳導的前向壓縮波導致動脈內血流加速和壓力升高而產生，可反映左室的收縮功能[4]。近年來也有學者研究發現mFs從生理學上也能更準確地評價心肌收縮性，因為引起室壁徑向收縮的環行纖維分布在心室壁內外膜間的中層壁上[5]。與EF、Fs相比，MI能夠避免EF、Fs等指標的缺陷，不受心臟前、后負荷的影響，更符合生理機制。

對左心室舒張功能的評價，常規采用二尖瓣血流舒張早期峰值流速與舒張晚期峰值流速的比值（E/A），但其受心臟整體運動的影響。有研究表明MVG用于定量分析局部室壁運動，不受心臟整體運動的影響，可準確反映左室局部收縮及舒張功能，定量評價左室整體功能，而且不受前負荷的影響[6]，根據心內膜下心肌速度和心外膜下心肌速度之差與室壁厚度的比值可得出收縮期心肌速度梯度（MVGS）及MVGD。

本文結果顯示，MVGD、mFs、W1與急進高原后AMS發生有關，分析其原因可能為缺氧環境可以使心肌有氧代謝降低。許多研究表明線粒體損傷可能是細胞缺氧能力代謝障礙的中心環節。缺氧環境下機體產生大量自由基，對生物大分子具有毒性反應，主要表現為脂質過氧化作用，導致膜結構異常，功能障礙。線粒體受到自由基損傷后膜流動性降低，導致功能和膜內酶活性的下降，膜磷脂降解，影響細胞色素C氧化酶及ATP合成酶的活性，可使ATP合成減少，誘發一系列危害細胞的級聯反應。心肌缺氧可降低心肌的舒縮能力，嚴重時可導致心肌變性、壞死。這表明急性缺氧導致左室收縮功能減低，本研究反映左室心肌收縮功能的指標mFs、W1均減低，但EF無明顯改變，MVGD減低，E/A無明顯改變，說明mFs、W1、MVGD是評價高原低氧環境下左室舒縮功能敏感指標。

本研究對AMS的相關因素進行了初步探索，但因樣本量有限，只能采用適用于小樣本數據的支持向量機（SVM）模型，常規統計學方法難以奏效，因此建立更為準確可靠的AMS預測模型，尚需擴大樣本量進行進一步探討。

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[2011-09-23收稿，2011-10-19修回]

[本文編輯：韓仲琪 王慶法]

Screening the sensitive ultrasound indicators related to acute mountain sickness of anti-seismic soldier

SHEN Li-qui,JIANG Hai-yan,LIU Ai-ling,et al.Special Clinics Division,the 153rd Central Hospital of Jinan Military Region,Zhengzou,Henan,450042,China

ObjectiveTo investigate the sensitive ultrasound indicators related to acute mountain sickness of anti-seismic soldiers.MethodsBefore and after acutely exposuring to plateau，the indexes related to Wave Intensity technology and ultrasound diagnosis of 30 healthy anti-seismic soldiers were detected by Prosound α10 color Doppler ultrasonography manufactured by ALOKa company，whether or not AMS occurred was statistically analysed，established support Vecter Machine model and used leave-one out for cross-examination to screen the combination of sensitive indicators closely related to acute mountain sickness.Then every sensitive indicator was analysed by Sperman relevant analysis with statistical package SPSS 18.0.Results1)Combination of sensitive indicators was screened by cross-examination:myocardial velocity gradient in the diastolic period（MVGD）, midwall fractional shortening(mFs),instantaneous accelerating wave intensity(W1),the time of transient accelerating wave intensity and transient deceleration wave intensity(1st-2nd),diastolic pressure(Pmm).2)Sperman relevant results:AMS was positively correlated with W1，but the relationship between AMS and mFs,MVGD,1st-2nd,Pmm didn’t have statistical significance.ConclusionmFs,MVGD,1st-2nd,Pmm,W1 are senstive indicators of AMS.

Acute mountain sickness；Wave Intensity technology；Support Vecter Machine；Anti-seismic soldiers

book=682,ebook=98

R594.3

A

450042河南鄭州，153醫院醫務處（沈麗群），特檢科（姜海艷，劉愛玲，姚勝銀，王玉恒，陳偉，王行新，屈娟娟，郭怡萍）