肺動脈壓的檢測方法優化研究

盧志強，張艷軍，莊朋偉，張金保，徐利滿，孫鳳嬌(天津中醫藥大學，天津市中藥藥理重點實驗室，天津　300193)

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肺動脈壓的檢測方法優化研究

盧志強，張艷軍，莊朋偉，張金保，徐利滿，孫鳳嬌
(天津中醫藥大學，天津市中藥藥理重點實驗室，天津300193)

中國圖書分類號: R-332; R322.121; R331.37; R540. 46; R544

摘要:目的優化傳統大鼠右心導管術，建立一種快速、穩定、可靠的右心導管導引插管檢測肺動脈壓方法。方法選用90只♂wistar大鼠，對傳統右心導管插管法進行優化研究，比較PE50、PUⅠ、PUⅡ3種導管插管成功率以及平均時間，改良傳統大鼠右心導管術，并將改良后的右心導管導引插管法應用于肺動脈高壓實驗研究。結果PUⅠ導管明顯優于PE50及PUⅡ導管(P＜0. 05);右心導管導引插管法在插管成功率及插管時間上優于傳統右心直接插管法(P＜0. 05或者P＜0. 01);運用改良后右心導管導引插管法檢測的肺動脈高壓大鼠血流動力學相關指標，壓力波形規則，實驗數據可靠。結論經改良后的右心導管導引插管法檢測肺動脈壓具有成功率高、操作簡便快速等優點，在該領域研究中具有推廣應用價值。

關鍵詞:肺動脈，壓右心導管術;右心導管導引插管法;右心導管直接插管法;肺動脈高壓;血流動力學

網絡出版時間:2015－6－5 11:22網絡出版地址: http://www.cnki.net/kcms/detail/34.1086.R.20150605.1122.028.html

◇實驗方法學◇

張艷軍(1967－)，男，博士，教授，博士生導師，通訊作者，E-mail: zyjsunye@163.com;

莊朋偉(1982－)，男，博士，副教授，通訊作者，E-mail: zhuangpengwei@163.com

肺動脈高壓(PAH)是一高度惡性肺血管疾病，主要是由于各種原因引起的肺部血管阻塞，導致肺動脈壓力持久性增高、肺血管阻力進行性增加，限制肺動脈血流量，如果不及時治療，患者在確診后2～3年內死于難以控制的右心衰竭［1－2］。目前對于肺動脈高壓等肺血管疾病的診斷與評價存在多種方式，包括右心導管術、肺功能檢測、肺通氣灌注掃描、多普勒超聲心動圖、胸腔鏡肺活檢、胸部X線檢查以及化驗檢查等［3－5］。隨著醫療技術的發展，目前各種無創診斷技術不斷更新升級，但右心導管術仍然是金標準［6］。因右心導管術是唯一準確測定肺血管血流動力學狀態的方法，所以嚴格講，如無右心導管資料不能診斷PAH，WHO的PAH資料登記委員會就明確規定入選患者必須有右心導管資料。在實驗研究中，肺動脈高壓疾病模型的復制以及相關的評價手段越來越受重視，右心導管檢測肺動脈壓力成為相關實驗研究中重要環節。傳統的右心導管直接插管法是檢測肺動脈壓常用方法，但由于大鼠血管管徑較小，插管過程需要通過多個生理彎曲，難度較大，往往需要反復調整角度才能成功，費時而且成功率較小，對大鼠損傷較大［7］。本研究在傳統肺動脈壓檢測方法的基礎上，提出采用微導絲輔助導引的方法快速準確插管至肺動脈，嘗試進行對傳統肺動脈壓方法優化研究。

1　材料與方法

1.1實驗材料

1.1.1實驗藥品野百合堿(MCT，批號: GR-132-140225，南京廣潤生物制品有限公司)，以無水乙醇和生理鹽水(2∶8)混合液配成為1%的溶液備用;戊巴比妥鈉，白色粉末，含量≥99%，每瓶25 g，上海索萊寶生物科技有限公司分裝，用0. 9%生理鹽水配成3%的溶液;肝素鈉注射液，2 mL: 12500 U，河北常山生化藥業股份有限公司生產，臨用前用生理鹽水稀釋200 U/mL;無水乙醇，0. 9%氯化鈉注射液等。

1.1.2實驗器材powerlab八導電生理記錄儀(ML870，ADInstruments Pty Ltd，Australia); PE50導管(SCI BB31695-PE/3，規格0. 58×0. 99;美國健康醫療儀器國際公司); PUⅠ導管(SCI BB520-40，規格: 0. 635×1. 02;美國健康醫療儀器國際公司); PUⅡ導管(SCI BB520-33，規格: 0. 550×0. 838;美國健康醫療儀器國際公司); Y型止血閥及微導絲(中山市普利斯微創介入醫療有限公司);三通開關;無菌手術包(手術剪刀、眼科剪、眼科鑷、動脈夾、紗布、醫用棉球、縫針和縫線等)。

1.1.3實驗動物90只♂Wistar大鼠(200～220 g)SPF級，購于中國醫學科學院實驗動物研究所，許可證號: SCXK(京)2009－0004.

1.2方法

1.2.1實驗分組及PAH模型大鼠復制將90大鼠適應性飼養1周后，隨機分為6組(n =15):(1)PE50組，(2)PUⅠ組，(3)PUⅡ組，(4)PUⅠ改良插管組，(5)PAH組，(6)對照組。其中1－4組適應性飼養后即用于肺動脈壓檢測方法優化實驗，PAH組單次60 mg·kg－1腹腔注射野百合堿造模，對照組注射相同劑量的生理鹽水，造模3周后，第5、6組用于肺動脈高壓血流動力學檢測實驗。

1.2.2肺動脈壓檢測導管的制備與選擇取長度20 cm的3種不同硬度的導管及長度5 cm外徑0. 45 mm的細軟鐵絲，按照文獻參考方法［8］，將鐵絲穿入導管內，制備成直徑為5 mm的圓圈，置入60℃的溫水中10 min，然后迅速置入冰水中，使之快速冷卻成型，取出鐵絲，用直尺標記好刻度，修剪導管，制備弧度為(120°－140°)、圓弧長度1 cm、半徑0. 5 cm左右的右心導管。

將第1－3組大鼠以戊巴比妥鈉45 mg·kg－1腹腔麻醉，仰臥固定于實驗臺上，剪去頸部鼠毛后用碘酊消毒手術部位皮膚。取上述3種不同硬度的導管，采用傳統右心導管直接插管法檢測肺動脈壓［9－10］，將導管從右頸外靜脈插入，經過右心室到肺動脈，再反復調整插管，20 min內反復插管多次不入者記為失敗。分析比較3種導管插管手術的單次插管成功率、多次插管成功率以及插管成功平均時間。

1.2.3肺動脈壓檢測方法優化比較右心導管直接插管法:15只大鼠腹腔麻醉后，使用PUⅠ導管按照傳統方法插管，方法及結果同“1. 2. 2”。

右心導管導引插管法:將制備好的PUⅠ導管與7號針頭連接，針頭的尾端依次接連Y型止血閥以及三通開關(Fig 1 A)。在三通開關的側口端連接肝素針管，注入肝素生理鹽水，排走導管及所有接頭處氣泡，然后將微導絲從止血閥口插入導管(插入深度以距導管前段2 mm為宜)，插入導絲后的導管彎曲部分變為平直(Fig 1B)。取PUⅠ改良插管組大鼠以戊巴比妥鈉45 mg·kg－1腹腔麻醉，仰臥固定于實驗臺上，剪去頸部鼠毛后用碘酊消毒手術部位皮膚，縱向切開頸部皮膚，分離右頸外靜脈約1. 5 cm，結扎遠心端，用動脈夾夾住血管近心端，從遠心端用自制的鉤針刺穿并挑起頸靜脈，插入導管。用縫線結扎血管壁于導管上，松緊以切口不漏血且導管能自由出入為度。導管中充滿含0.03%肝素的生理鹽水，并與壓力傳感器連接，通過powerlab八導生理記錄儀進行記錄，密切觀察powerlab軟件窗口上所示壓力波形的變化。將導管緩慢插入上腔靜脈，插入時注意導管與血管的走向一致，插入1. 5 cm左右到達上腔靜脈與腋靜脈匯合處，調整導管角度，將導管插入1 cm左右至右心房，此時開始出現微弱的壓力波形(如Fig 3中RA波段)，繼續將導管插入1～2 cm左右便可進入右心室(如Fig 2A)，血壓波谷降至0 mmHg附近，具有明顯舒張期而頂峰呈鈍頭雙峰波形(如Fig 3中RV波段)時即表明導管口己通過三尖瓣進入右心室腔內，記錄右心室壓力曲線。撥出微導絲，導管恢復自然彎曲弧度(如Fig 2B)，停留片刻后，再將導管在右心室血流的作用下送入1～2 cm，便可順流進入肺動脈(如Fig 2C)，當出現典型動脈壓波形(如Fig 3中PA段，舒張壓明顯升高，波幅變小)時，將導管稍微拉出1～2 mm，固定導管，通過壓力傳感器采集肺動脈壓力數據。

記錄每只大鼠插管成功所需時間、各組單次插管成功率、20 min內插管成功率，通過powerlab八生理記錄儀采集并記錄右心室及肺動脈壓力曲線(采樣率2000Hz)。

1.2.4右心導管導引插管法檢測PAH大鼠右心及肺動脈血流動力學指標將肺動脈高壓組與對照組大鼠以戊巴比妥鈉45 mg·kg－1腹腔麻醉后，采用改良后的右心導管導引插管法檢測右心室血流動力學相關指標(HR、RVSP、RVEDP、±dp/dtmax)以及肺動脈壓相關指標(PASP、PADP)，記錄導管進入右心房、右心室及肺動脈的壓力波形。

Fig 1　Conduit connection diagram1: PUCatheter; 2: Needles; 3: Y-type hemostasis valve; 4: 3-way stop cock;5: Micro-guidewire.

Fig 2　Schematic view of the sequential steps that lead to pulmonary arterial catheterization

A: Placement of themicro-guidewire catheter in the right ventricle via the right jugular vein.B: Pull out of the micro-guidewire.C: Placement of the catheter by advancing it across the pulmonary valve intothe pulmonary artery.

1.3統計學處理實驗數據利用統計軟件SPSS 16. 0進行統計分析，計量資料用±s表示，采用兩獨立樣本t檢驗，計數資料采用卡方檢驗。

2　結果

2.1導管的優化選擇結果導管的材質對于大鼠右心插管至關重要，直接影響插管的成功率以及速度。本研究選擇了包括常用的PE50導管在內的3種不同硬度的導管(硬度: PE50＞PUⅠ＞PUⅡ)，通過傳統右心插管法分析比較3種導管插管單次插管成功率、20 min內插管成功率、插管成功時間，其結果見Tab 1。結果顯示，中等硬度的PUⅠ導管單次插管成功率以及20 min內總成功率明顯高于傳統PE50導管以及硬度更小的PUⅡ導管(P＜0. 05)，插管成功所需時間明顯小于PE50組(P＜0. 05)。此外在插管過程中，由于硬度過大，PE50導管出現2只大鼠插管后導致心臟被刺破

Tab 1　Results of right heart catheterization by 3 different catheter(±s，n =15)

Tab 1　Results of right heart catheterization by 3 different catheter(±s，n =15)

Tipe　Success rateSuccess rateAverage time(Single test)(20 min)/min PE50　13.33%　53.33%　12.69±8.33 PUⅠ　46.67%*　73.33%#　6.38±4.06*PUⅡ20.00%　33.33%　7.18±3.46*P＜0.05 vs PE50 group;#P＜0.05 vs PUⅡgroup.

而異常死亡現象，PUⅠ導管材質硬度適中，未出現大鼠異常死亡現象。實驗結果表明，PUⅠ導管在大鼠右心插管手術中具有明顯優勢。

2.2肺動脈壓檢測方法優化結果傳統方法與改良方法在插管速度與成功率上對比結果見Tab 2。實驗結果顯示，與傳統的直接插管方法比較，經過改良后的導引插管法能明顯提高單次插管成功率、20 min內總成功率以及明顯縮短插管時間(P＜0. 05或P＜0. 01)。實驗結果表明，與傳統方法相比，右心導管導引插管法具有高成功率，高速率的優勢。

Tab 2　Comparison results of traditional methods and improved methods(n =15)

2.3肺動脈高壓大鼠右心及肺動脈血流動力學結果為了驗證改良后的右心插管法檢測效果，本研究選擇肺動脈高壓疾病常用的MCT誘導的PAH模型，采用優選后的導管以及改良后的插管法檢測正常以及PAH大鼠的右心房、右心室及肺動脈血壓，每組15只，單次插管成功率均在80%以上，20 min檢測成功率為100%。實驗記錄各組的壓力曲線，如Fig 3，4所示，采用改良后插管法檢測的右心房、右心室及肺動脈壓力曲線界限分明，各階段波形規則，正常組與PAH組壓力曲線具有以下特點:(1)右心房壓力在0－10 mmHg之間，兩組無明顯差異。(2)正常組右心室壓力曲線可見明顯舒張期特征峰，最小壓力在0 mmHg左右，頂峰呈鈍頭雙峰波形。與正常組相比，模型組右心室壓力曲線發生明顯改變，最小壓力升高，而且頂部鋒形呈弓背型抬高。(3)兩組肺動脈壓力曲線差異明顯，正常組肺動脈壓波幅較小，壓力信號比較雜，除了有明顯的主峰外，還有許多周期重復的雜峰，模型組波幅較大，收縮壓與心室收縮壓接近，主峰突出，雜峰較少。

正常組與PAH組右心室及肺動脈血流動力學數據見Tab 3，所有數控均以±s表示，組內數據均一且離散程度較小，表明檢測方法穩定，重復性較好。數據顯示，與正常組相比，MCT造模3周后，右心血壓(RVSP、RVEDP)以及肺動脈壓力(PASP、PADP)明顯升高(P＜0. 01)，Max dp/dt明顯升高(P＜0. 05)，Min dp/dt明顯降低(P＜0. 05)。實驗結果表明MCT造模后肺循環阻力增大，右心功能代償性增加，心臟負荷增加，心室順應性降低，表現出典型肺動脈高壓累及至心臟的血流動力學特征。

Tab 3　Hemodynamics results of RV and the PA in PAH group and the normal group(±s)

Tab 3　Hemodynamics results of RV and the PA in PAH group and the normal group(±s)

*P＜0.05，＊＊P＜0.01 vs control group.

Group Hemodynamics RVSP/mmHg 　RVEDP/mmHg 　HR/bpm 　Max dp/dt/mmHg·s－1　Min dp/dt/mmHg·s－1PASP/mmHg 　PADP/mmHg Control group 　38.93±2.87 　3.1±0.95 　333.77±16.67 　5210.35±719.34　　－3380.81±1093.67 　35.35±2.25 　16.11±1.51 PAH group 　55.16±8.58＊＊　5.91±0.69＊＊339.5±22.95 　7230.19±1182.16*　　－4453.84±961.42*　51.31±8.97

Fig 3　Pressure curve of right atrium，right ventricle and pulmonary arteryin normal ratRA: Right atrium; RV: Right ventricle; PA: Pulmonary artery

Fig 4　Pressure curve of right atrium，right ventricle and pulmonary artery in PAH ratRA: Right atrium; RV: Right ventricle; PA: Pulmonary artery.

3　討論

右心導管術是一種有創介入技術，將心導管經頸外靜脈送入上腔靜脈、右心房、右心室，最后至肺動脈，整個過程中需要通過腋靜脈與頸外靜脈交匯處、上腔靜脈入房室以及心室入肺動脈3個生理彎曲。目前，在實驗操作中最常用的方法主要依靠壓力曲線波形和大小判斷導管位置，采用右心導管直接插管法，但導管難以順利進入肺動脈，插管方向很難精確控制，而且在反復插管過程中容易造成損傷大鼠心臟損傷，影響血流動力學結果。此外也有采用X線機輔助判斷插管位置，但由于大鼠血管較細，加上解剖結構的生理彎曲，雖然在一定程度上能確定導管的位置，但同樣難以解決的問題還是導管的導向，而且操作較為復雜，成本較高，難以推廣。基于傳統右心導管直接插管法的缺陷與不足，本研究針對傳統方法進行改良，選擇出合適右導管，提出右心導管導引插管法，明顯提高了肺動脈壓檢測的效率和成功率。

影響大鼠右心導管插管的因素有很多，由于右心導管檢測方法的特殊性，導管的硬度是插管成功的關鍵因素，硬度過大影響導管在血管中的順應性，難以通過生理彎曲部分，直接導致血管壁、心臟瓣膜以及心室壁的損傷，影響插管的速率以及壓力波形;硬度過小則不利導管的推入。PE50及PU導管分別是聚乙烯和聚氨酯材質的導管，常用于大鼠左右心室血流動力學監測［11－13］。與左心插管相比，右心插管對導管材質要求更高，但目前右心導管材質使用比較混亂。本研究按照傳統插管方法，分析對比這兩種材質的導管的手術成功率以及插管成功時間，發現中等硬度的PU導管Ⅰ較適合肺動脈壓檢測。

由于解剖結構的原因，導管的弧度成為影響右心插管成功率的另一關鍵因素。將右心導管通過頸外靜脈導入脈肺動脈過程中，需要經過3個生理彎曲，最終需要約180°的轉彎進入肺動脈，因此導管末端需要彎曲成一定弧度。在實驗過程中，我們發現雖然具有一定弧度的右心導管理論上能順應大鼠解剖結構進入肺動脈，但是實際操作中我們會發現，與直導管相比，帶有一定弧度的導管極易進入下腔靜脈或者卡于右心房，很難順利進入右心室，單次插管成功極低。在此基礎上，本研究采用導絲輔助方法，單次插管成功率達86. 67%，20 min內插管成功率為100%，平均插管時間為2. 15 min，明顯提高插管效率與成功率。右心導管導引插管法具有以下優勢:(1)導絲輔助插管法綜合了直導管容易進入右心室及彎導管易入肺動脈優點，提高單次插管成功率，減少多次插管給大鼠心臟帶來的損傷;(2)實時動態檢測插管過程中血壓變化，通過血壓波形判斷導管位置，無需X線機等輔助，操作簡單易推廣。

本研究將改良后的右心導管法應用于肺動脈高壓疾病模型中，實驗結果表明，采用改良后的方法檢測右心室及肺動脈壓，檢測成功率高，波形穩定可靠，血流動力學數據良好，與相關文獻研究結果一致［12，14－15］。通過本研究，我們對傳統右心導管檢測方法進行優化，提出右心導管導引插管法，能準確快速檢測右心及肺動脈血流動力學相關指標，為相關疾病研究提供快速可靠的評價方法，在該領域研究中具有推廣應用價值。

參考文獻:

［1］Zhao Y D，Courtman D W，Deng Y，et al.Rescue of monocrotaline-induced pulmonary arterial hypertension using bone marrow-derived endothelial-like progenitor cells: efficacy of combined cell and eNOS gene therapy in established disease［J］.Circ Res，2005，96(4): 442－50.

［2］Lee F Y，Lu H I，Zhen Y Y，et al.Benefit of combined therapy with nicorandil and colchicine in preventing monocrotaline-induced rat pulmonary arterial hypertension［J］.Eur J Pharm Sci，2013，50(3－4): 372－84.

［3］Rich J D，Rich S.Clinical diagnosis of pulmonary hypertension ［J］.Circulation，2014，130(20): 1820－30.

［4］Vonk Noordegraaf A，Boonstra A，Konings T C，et al.Diagnosis and treatment of pulmonary hypertension［J］.Ned Tijdschr Geneeskd，2014，158: A7315.

［5］Idrees M M，Saleemi S，Azem M A，et al.Saudi guidelines on the diagnosis and treatment of pulmonary hypertension: 2014 updates ［J］.Ann Thorac Med，2014，9(Suppl 1): S1－15.

［6］Falk J A，Kadiev S，Criner G J，et al.Cardiac disease in chronic obstructive pulmonary disease［J］.Proc Am Thorac Soc，2008，5(4): 543－48.

［7］陳傳斯，龐玉生，馬建法，等.右心導管法測大鼠肺動脈壓力的改良［J］.現代生物醫學進展，2014(15): 2863－6.

［7］Chen C S，Pang Y S，Ma J F，et al.Improvement of right heart catheterization method to measure pulmonary artery pressure in rats ［J］.Progr Modern Biomed，2014(15): 2863－6.

［8］袁平，吳文匯，劉崠，等.改良心導管測定大鼠肺血管阻力的方法［J］.中華心血管病雜志，2011，39(10): 901－04.

［8］Yuan P，Wu W H，Liu D，et al.Determination of pulmonary vascular resistance by improved right heart catheter in rat［J］.Chin J Cardiovasc Dis，2011，39(10): 901－04.

［9］孫波，劉文利.右心導管測定大鼠肺動脈壓的實驗方法［J］.

中國醫學科學院學報，1984(6): 465－7.

［9］Sun B，Liu W L.Method for measuring Pulmonary artert pressure by right cardiac catheter in rats［J］.J Chin Acade Med Sci，1984(6): 465－7.

［10］章新華，陳磊，王懷良，等.大鼠肺動脈壓檢測方法學研究［J］.中國醫科大學學報，2004，33(5): 388－9.

［10］Zhang X H，Chen L，Wang H L，et al.Methodological study of determination of rat pulmonary artery pressure［J］.J Chin Acad Med Sci，2004，33(5): 388－9.

［11］Ibacache M，Sanchez G，Pedrozo Z，et al.Dexmedetomidine preconditioning activates pro-survival kinases and attenuates regional ischemia/reperfusion injury in rat heart［J］.Biochim Biophys Acta，2012，1822(4): 537－45.

［12］Revermann M，Neofitidou S，Kirschning Tet al.Inhalation of the BKCa-Opener NS1619 attenuates right ventricular pressure and improves oxygenation in the rat monocrotaline model of pulmonary hypertension［J］.PLoS ONE，2014，9(1): e86636.

［13］劉曼玲，李志超，董明清，等.丹參酮－ⅡA磺酸鈉對慢性低氧性肺動脈高壓大鼠的治療作用［J］.中國藥理學通報，2008，24(6): 723－6.

◇研究簡報◇

［13］Liu M L，Li Z C，Dong M Q et al.The therapeutical effect of sodium tanshinone A sulphonate on hypoxic pulmonary hypertension rats［J］.Chin Pharmacol Bull，2008，24(6): 723－6.

［14］Farahmand F，Hill M F，Singal P K.Antioxidant and oxidative stress changes in experimental cor pulmonale［J］.Mol Cell Biochem，2004，260(1－2): 21－9.

［15］Tanaka Y，Takase B，Yao T，et al.Right ventricular electrical remodeling and arrhythmogenic substrate in rat pulmonary hypertension［J］.Am J Respir Cell Mol Biol，2013，49(3): 426－36.

Optimization of detection method of pulmonary arterial pressure

LU Zhi-qiang，ZHANG Yan-jun，ZHUANG Peng-wei，ZHANG Jin-bao，XU Li-man，SUN Feng-jiao
(Key Laboratory of Pharmacology of Chinese Materia Medica，Tianjin University of Traditional Chinese Medicine，Tianjin 300193，China)

Abstract:Aim To optimize the traditional method of right catheterization in rats and establish a rapid，stable and reliable method of the right heart catheter guided intubation to measure pulmonary artery pressure.Methods Nighty male wistar rats were used to optimize the method of detection of pulmonary arterial pressure.Three catheter namely PE50，PU I，and PU II were used for choosing the best intubation.The new technology of right catheterization was established and used for the research of pulmonary arterial hypertension.Results The PU I catheter was obviously better than PE50 and PU II catheter in the success rate and measurement time(P＜0. 05).The method of right heart catheter guided intubation was significantly superior to the traditional right heart direct intubation(P＜0. 05 or P＜0.01). After improving the right catheterization，the detection of hemodynamic indexes in PAH-model rat was successful with regular pressure curve and reliable experimental data.Conclusions

The right heart catheter guided intubation method has a high success rate and it can detect the pulmonary artery pressure quickly，easily，and can help other researchers to complete experiment as efficiently as possible.

Key words:pulmonary arterial pressure; right catheterization; right heart catheter guided intubation; right heart catheterization direct intubation; pulmonary arterial hypertension; hemodynamics

作者簡介:盧志強(1985－)，男，博士生，研究方向:中藥藥理學，E-mail: luzq85@163.com;

基金項目:國家重點基礎研究發展規劃(973計劃)(No 2011CB505300，2011CB505302)

收稿日期:2015－02－07，修回日期:2015－03－26

文獻標志碼:A

文章編號:1001－1978(2015)07－1028－05

doi:10.3969/j.issn.1001－1978.2015.07.028