急進高原及習服后左心功能變化的超聲心動圖觀察

饒明月，覃軍，高旭濱，張繼航，余潔，劉曦，黃嵐

從平原急進高原或從高原進入更高海拔地區的早期，為了適應于高原低壓低氧的環境，機體代謝會發生急劇變化，心血管在這一適應性變化中發揮重要作用。在高原低壓低氧環境下，吸入氣體氧分壓低，隨之動脈氧分壓降低，刺激頸動脈化學感受器，心率迅速增加，組織對氧的需求在短時間內來不及調整，因此為了運送同等量的氧氣到組織，心輸出量增加，運送到組織的動脈血增多，以維持有效的攝氧量[1]。而每搏輸出量在到達高原的早期是增加還是減少目前尚無統一的認識，有研究報道到達高原地區的第1周每搏輸出量降低，之后趨于穩定[2-3]；也有研究發現急性缺氧后每搏輸出量保持不變，心輸出量增加[2,4]；然而Hanaoka等[5]報道低氧吸入后高原肺水腫抵抗者組每搏輸出量、心臟指數和射血分數較常氧條件下明顯增加；也有研究發現一旦習服，在安靜狀態和一定水平的運動時心輸出量回到平原水平[6]；由于心率升高，所以每搏輸出量減少[3]，也有報道習服后心率逐漸回到平原水平[7]。因此，要找到左心功能變化的規律并形成統一的認識需要進行大樣本的研究。本研究連續觀察了121名健康青年男性官兵急性暴露于高原環境及到達更高海拔地區習服后的左心功能變化。

1 資料與方法

1.1 研究對象 以成都駐軍某部進藏青年男性官兵作為受試對象。納入標準：①年齡18～45歲；②平原人群居住地海拔低于1000m。排除標準：①有心血管疾病、呼吸系統疾病、腫瘤、肝腎功能障礙、免疫系統疾病、精神系統疾病、活動期的感染或嚴重感冒其中之一者；②過去半年有高原暴露史(≥2500m)；③拒絕參與本研究的受試者。2012年6－8月期間，根據以上標準共納入121名青年男性官兵。本研究獲得受試對象知曉，并簽署知情同意書，且通過第三軍醫大學醫學倫理委員會批準。121名受試者急進高原前1周內及到達高原后未服用任何藥物。

1.2 檢測方法 前往高原前1周由研究人員向121名受試者解說癥狀分級、填表說明和注意事項后，受試者填寫統一、制式急性高原病流行病學調查表，內容主要包括基本資料和癥狀，并進行體格檢查和心臟彩超檢查。121名受試者在2d內分批由成都(平原，海拔500m)乘飛機(2.5h)到達拉薩(海拔3700m)，當日下午15:00到達，次日上午行體格檢查、癥狀量表填寫和心臟彩超檢查。所有受試者拉薩習服7d后，乘汽車到達羊八井(海拔4400m)，于到達4400m第7天和第50天進行心臟彩超復查。

受試者靜息狀態下取左側臥位，由熟練、固定的超聲科醫師使用Philip CX50便攜式彩色多普勒超聲診斷儀(探頭型號為S5-1，探頭頻率為2～4MHz)檢測心臟超聲指標。取胸骨旁左心長軸切面，M型超聲測量左室舒張末直徑(LVEDD)、左室收縮末直徑(LVESD)、心率(HR)，通過Teichholz's公式[8]計算左室射血分數(LVEF)、短軸縮短率(FS)、每搏輸出量(SV)、心輸出量(CO)、左室舒張末容積(EDV)、左室收縮末容積(ESV)，再用體表面積來計算每搏指數(SI)、心臟指數(CI)、左室舒張末容積指數(EDVI)。取心尖四腔心切面，測量心臟腔室大小，并用脈沖多普勒記錄二尖瓣口血流，測量E峰、A峰值，計算E/A比值。各項參數均分別測量3個連續心動周期，取其平均值。

1.3 統計學處理 采用SPSS 16.0軟件進行統計分析，計量資料用表示，滿足正態分布的重復測量數據采用重復測量方差分析，進一步兩兩比較采用LSD-t檢驗。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結 果

121名受試者年齡22.07±3.13(18～33)歲，身高171.27±4.63(161～188)cm，體重63.27±6.72(51～85)kg，體表面積1.70±0.11(1.51～2.03)m2。

2.1 進入不同海拔高度左心腔室大小的變化 與平原500m比較，進入3700m 1d內LAD、ESV明顯降低(P＜0.05)，LVEDD、EDV、EDVI差異無統計學意義(P＞0.05)；進入4400m 7d時LAD、EDV、ESV、EDVI明顯降低(P＜0.05)，LVEDD差異無統計學意義(P＞0.05)；進入4400m 50d時LAD、LVEDD、EDV、ESV、EDVI均明顯降低(P＜0.05)。與進入3700m 1d相比較，進入4400m 7d時LAD、EDV、EDVI明顯降低(P＜0.05)，LVEDD、ESV差異無統計學意義(P＞0.05)，進入4400m 50d時LAD、LVEDD、EDV、EDVI明顯降低(P＜0.05)，ESV差異無統計學意義(P＞0.05)。與進入4400m 7d相比較，進入4400m 50d時LAD、LVEDD、EDV、EDVI明顯降低(P＜0.05)，ESV差異無統計學意義(P＞0.05，表1)。

2.2 進入不同海拔高度時左心功能的改變 與平原500m比較，進入3700m 1d內HR、LVEF、SV、SI、CO、CI明顯增高(P＜0.05)，E/A明顯降低(P＜0.05)，FS差異無統計學意義(P＞0.05)；進入4400m 7d時HR、LVEF、FS、CO、CI明顯增高(P＜0.05)，SV、SI、E/A差異無統計學意義(P＞0.05)；進入4400m 50d時HR、LVEF、CO、CI明顯增高(P＜0.05)，SV、SI明顯降低(P＜0.05)。與進入3700m 1d相比較，進入4400m 7d時FS明顯增高(P＜0.05)，SV、SI、CO、CI明顯降低(P＜0.05)，HR、LVEF、E/A差異無統計學意義(P＞0.05)；進入高原4400m 50d時LVEF、SV、SI、CO、CI明顯降低(P＜0.05)，HR差異無統計學意義(P＞0.05)。與進入高原7d相比較，進入高原4400m 50d時LVEF、SV、SI、CO、CI明顯降低(P＜0.05)，HR差異無統計學意義(P＞0.05，表2)。

表1 進入不同海拔高度左心腔大小的變化(±s，n=121)Tab.1Changes of the left heart chambers of subjects in different altitudes (±s, n=121)

表1 進入不同海拔高度左心腔大小的變化(±s，n=121)Tab.1Changes of the left heart chambers of subjects in different altitudes (±s, n=121)

(1)P＜0.05compared with 500m; (2)P＜0.05compared with 3700m; (3)P＜0.05compared with day 7in 4400m. LAD. Left atrial diameter;LVEDD. Left ventricular end-diastolic dimension; EDV. End-diastolic volume; ESV. End-systolic volume; EDVI. End-systolic volume index

Parameter 500m 3700m 4400m 7th day 50th day LAD (mm) 30.85±1.62 29.87±1.66(1) 29.36±1.69(1)(2) 26.22±2.38(1)(2)(3)LVEDD (mm) 46.43±3.36 46.31±2.02 45.95±1.68 42.15±2.88(1)(2)(3)EDV (ml) 102.86±16.90 101.44±12.26 97.06±9.57(1)(2) 90.30±17.66(1)(2)(3)ESV (ml) 38.38±9.60 33.71±6.33(1) 32.20±4.76(1) 32.16±9.41(1)EDVI (ml/m2) 60.51±9.50 59.73±7.38 57.17±5.99(1)(2) 53.21±10.64(1)(2)(3)

表2 進入不同海拔高度左心功能的變化(±s，n=121)Tab.2Changes of left heart function of subjects in different altitudes (±s, n=121)

表2 進入不同海拔高度左心功能的變化(±s，n=121)Tab.2Changes of left heart function of subjects in different altitudes (±s, n=121)

(1)P＜0.05compared with 500m; (2)P＜0.05compared with 3700m; (3)P＜0.05compared with day 7in 4400m. HR. Heart rate; LVEF. Left ventricular ejection fraction; FS. Fractional shortening; SV. Stroke volume; SI. Stroke volume index; CO. Cardiac output; CI. Cardiac index

Parameter 500m 3700m 4400m 7th day 50th day HR (/min) 63.32±10.79 78.93±12.29(1) 75.84±20.42(1) 75.33±12.73(1)LVEF (%) 62.96±5.72 66.85±3.04(1) 66.88±3.04(1) 64.57±6.45(1)(2)(3)FS (%) 35.19±3.93 36.08±3.35 37.27±2.40(1)(2) －SV (ml) 64.48±10.64 67.73±8.33(1) 64.85±6.49(2) 58.14±11.69(1)(2)(3)SI(ml/m2) 37.92±5.91 39.90±5.12(1) 38.23±4.30(2) 34.28±7.10(1)(2)(3)CO(L/min) 4.06±0.84 5.34±1.04(1) 4.83±0.97(1)(2) 4.33±0.90(1)(2)(3)CI(L/m2) 2.39±0.50 3.15±0.65(1) 2.85±0.60(1)(2) 2.55±0.54(1)(2)(3)E/A 1.98±0.61 1.76±0.51(1) 1.89±0.69 －

3 討 論

本研究通過對121名世居平原地區的健康青年男性官兵在急進高原后不同海拔地區不同時相左心功能的變化進行觀察、分析，初步掌握了其變化規律，試驗結果與國內外文獻報道存在部分差異，我們認為可能與種族、年齡段、海拔高度及操作方法的不同有一定關系。

本研究結果顯示，受試官兵急性高原暴露后，HR顯著增加，左心室收縮功能增強，LVEF、FS、SV增加，左室收縮末容積減小，左室舒張功能降低。有研究通過對HR變化的功率頻譜分析證實，進入高原地區后3d內，低氧刺激使交感神經活性增強而迷走神經活性降低[9]，直接導致了HR明顯增加。Naeije等[10]報道了24名受試對象急性吸入氧比例為12%的氧氣后，典型的反應是動脈氧分壓降到了40±1mmHg，CO增加了22%，這完全是由于HR增加了18%，SV沒有變化所造成的。CO的增加抵消了動脈血氧含量降低所導致的組織缺氧，因此運送到組織總的氧量與平原比較沒有顯著變化。郭鄭旻等[11]報道急性高原暴露后SV降低，這可能與檢測儀器有關。健康青年人低氧暴露18h后，左室充盈壓和等容舒張時間明顯改變，而收縮功能正常，表明低氧引起了輕微的舒張功能不全[12]。Allemann等[13]也提出了代償的左室舒張功能紊亂的概念，即在健康受試者中，增加的左房收縮功能完全代償了左室舒張功能不全。Holloway等[14]研究發現，低氧可引起心臟Pcr/ATP減少，并通過組織多普勒超聲技術觀察到左室舒張功能降低，低氧可導致左心室的高能磷酸代謝水平快速下降，心臟收縮和舒張均為高耗能過程，其中舒張期需把細胞內的Ca2+攝入肌質網中，比收縮過程更耗能，且心臟對缺氧十分敏感，故首先表現出來的是舒張功能紊亂。急性低氧暴露后心肌有氧代謝酶活性下降和無氧酵解酶活性上調都在缺氧中發揮重要作用，而如何提供足夠的能量，讓心肌收縮和舒張功能不受影響，未來的研究可能更多地從基因和藥物上著手。

然而，有研究報道心血管對低氧的反應是暫時的，幾天后CO即恢復到常氧條件下的基礎值或稍偏低[15]。本研究中，在海拔3700m習服7d后進入更高海拔(4400m)習服7d時CO有降低的趨勢，但經50d習服后仍高于平原的基礎值。在4400m習服50d后HR基本維持在一個穩定的水平，但仍顯著高于平原基礎值。本研究中受試者在4400m習服1周內SV并未降低，而是在1周以后才開始降低，習服50d后顯著低于平原水平。這與以往文獻報道基本一致，一旦習服，受試對象的CO恢復到平原基礎值，然而HR繼續增高，因此SV下降[4]。SV下降不是由于心肌收縮性降低引起的，而是由于左室舒張末容積減少，也就是前負荷的降低引起的，本研究也證實了左心室內徑和容積的減少，這也許是由于血漿體積減少引起的[16]。本研究中雖然習服50d后LVEF較急進高原時顯著降低，但仍顯著高于平原水平，而馮恩志等[17]報道在3700m習服50d后LVEF顯著低于平原水平，這可能與受試者的作業強度不同有關。

左心系統對高原環境的適應性調節與海拔高度、上升速度、高原習服時間和個體差異有關。本研究證實，急性高原暴露后HR、SV、CO顯著增加，隨著習服時間的延長，CO逐漸向平原水平接近，但習服50d后仍高于平原水平，而左心室容積減小，LVEF恢復到平原水平，靠HR的增加來彌補SV的不足，可見左心的適應性調節是一個精密而又復雜的過程，對這一過程的認識具有重要意義，如有適應性調節不良事件發生應早發現早治療，以充分保障進入高原地區人員的生命安全。

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