應(yīng)激狀態(tài)下人群心臟儲(chǔ)備的調(diào)研＊

鐘麗莎,郭興明,肖守中,黃志偉,曹高飛,肖 波

(1.瀘州醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系,四川 瀘州 646000;2.重慶大學(xué)生物工程學(xué)院重慶市醫(yī)療電子技術(shù)工程研究中心,重慶 400030)

心臟儲(chǔ)備[1]是心臟的上調(diào)能力,是衡量心臟功能的一個(gè)很重要的方面,可以表征心臟潛在的能力,反映心臟處于應(yīng)激狀態(tài)時(shí)能夠動(dòng)用的能力。應(yīng)激狀態(tài)下,心臟會(huì)發(fā)生明顯的適應(yīng)性變化,心臟功能上調(diào),心臟負(fù)荷明顯加重。一定程度內(nèi),停止應(yīng)激后,心臟所產(chǎn)生的適應(yīng)性的變化是可以恢復(fù)的。但對(duì)于長(zhǎng)期處于應(yīng)激狀態(tài)下,如運(yùn)動(dòng)員、孕產(chǎn)婦以及心血管疾病等人群,心臟負(fù)荷長(zhǎng)期沉重,可能導(dǎo)致心臟從生理性代償向心肌疲勞甚至心肌損傷轉(zhuǎn)化,一旦心臟的負(fù)擔(dān)超過了心臟儲(chǔ)備動(dòng)用的限度,就會(huì)導(dǎo)致心臟事件。因此,本文對(duì)應(yīng)激狀態(tài)下運(yùn)動(dòng)員、心血管病人和孕婦三種人群進(jìn)行心臟儲(chǔ)備動(dòng)用情況的調(diào)研。

1 材料與方法

1.1 對(duì)象

本研究有三類人群:運(yùn)動(dòng)員81名,平均年齡(20.97±1.73)歲;320名孕周>28周的正常妊娠婦女,平均年齡(28.26±4.175),對(duì)照組為健康育齡婦女100名,平均年齡(25.04±3.40);心血管病人25名,平均年齡(52.36±2.14),對(duì)照組為健康人25人,平均年齡(50.18±1.87)。只有運(yùn)動(dòng)員組進(jìn)行運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)。

1.2 測(cè)試儀器

應(yīng)用重慶博精醫(yī)學(xué)信息研究所研制的“運(yùn)動(dòng)心力監(jiān)測(cè)儀”(ECCM,專利號(hào)01256971.2)進(jìn)行心音信號(hào)采集。該系統(tǒng)的硬件組成包括心音脈搏傳感器、CCM信號(hào)采集器、計(jì)算機(jī)和打印機(jī),其硬件的頻帶為30～800Hz。信號(hào)處理軟件用Visual Basic寫成,其運(yùn)行環(huán)境為WINDOWS操作系統(tǒng)。

1.3 運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)和信號(hào)記錄方法

運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)采用心音圖運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)[2](phonocardiogram exercise testing,PCGET)進(jìn)行該項(xiàng)研究。登梯是PCGET的運(yùn)動(dòng)方式之一,用23 cm高的心力臺(tái)階進(jìn)行運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)。PCGET運(yùn)動(dòng)負(fù)荷的方案有多種,運(yùn)動(dòng)量根據(jù)受試者年齡、性別和體重而定,按心血管學(xué)領(lǐng)域中通用的雙倍二級(jí)梯運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)登梯次數(shù)往復(fù)上下臺(tái)階。運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)的終點(diǎn)是癥狀的限制(心悸,呼吸困難)或者是已完成規(guī)定的運(yùn)動(dòng)量(約7000J)。要求受試者在3 min內(nèi)以最快速度完成登梯試驗(yàn)后,即刻記錄受試者的心音圖。操作上的要點(diǎn)是受試者運(yùn)動(dòng)前后的體位、傳感器放置的部位、檢查者對(duì)傳感器的施壓情況應(yīng)該一致,從而盡可能減少人為誤差。

1.4 檢測(cè)指標(biāo)

測(cè)量第1心音幅值(S1)與第2心音幅值(S2)之比(amplitude ratid of first to seconcl heart sound,S1/S2)、舒張期(D)與收縮期(S)時(shí)限之比(duration ratio of diastolic to systolic phase,D/S)和心率(heart rate,HR)。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

統(tǒng)計(jì)分析使用SPSS 11.5軟件,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差()表示。實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組之間的差異,以及運(yùn)動(dòng)前后各指標(biāo)的差異都采用單因素方差分析。

2 結(jié)果

2.1 運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)前后心臟儲(chǔ)備指標(biāo)統(tǒng)計(jì)

運(yùn)動(dòng)員靜息狀態(tài)時(shí)S1/S2(1.74±0.33),HR(68.79±9.09)b/min,D/S(1.89±0.11);運(yùn)動(dòng)后即刻 S1/S2(7.34±4.04),HR(159.31±11.05)b/min,D/S(1.07±0.06)。運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)后即刻S1/S2和HR明顯升高,D/S明顯降低(表1)。

Tab.1 Comparisons of S1/S2,D/S and HR between pre-exercise and post-exercise in athletes(,n=81)

Tab.1 Comparisons of S1/S2,D/S and HR between pre-exercise and post-exercise in athletes(,n=81)

S1/S2:Amplitude ratio of first to second heart sound;HR:Heart rate;D/S:Duration ratio of diastolic to systolic phase＊＊P<0.01vspre-exercise

Group S1/S2 HR(b/min) D/S Pre-exercise 1.74±0.33 68.79±9.09 1.89±0.11 Post-exercise 7.34±4.04＊＊ 159.31±11.05＊＊ 1.07±0.06＊＊

2.2 心血管病人與健康人心臟儲(chǔ)備指標(biāo)統(tǒng)計(jì)

心血管病人與健康人心臟儲(chǔ)備指標(biāo)統(tǒng)計(jì)如表2所示:心血管病人靜息狀態(tài)下的S1/S2為2.05±0.79,HR(83±18)b/min,D/S(1.32±0.41);健康人靜息狀態(tài)下S1/S2為1.85±0.94,HR(75±11)b/min,D/S(1.68 ±0.47)。

Tab.2 Comparisonsof S1/S2,D/S and HR between cardiovascular disease and healthy subjects(,n=25)

Tab.2 Comparisonsof S1/S2,D/S and HR between cardiovascular disease and healthy subjects(,n=25)

S1/S2:Amplitude ratio of first to second heart sound;HR:Heart rate;D/S:Duration ratio of diastolic to systolic phase＊＊P<0.01vscardiovascular disease subjects

Group S1/S2 HR(b/min) D/S Cardiovascular disease subjects 2.05±0.79 83±18 1.32±0.41 Healthy subjects 1.85±0.94＊＊ 75±11＊＊ 1.68±0.47＊＊

2.3 孕婦與健康育齡婦女心臟儲(chǔ)備指標(biāo)統(tǒng)計(jì)

孕婦與健康育齡婦女心臟儲(chǔ)備指標(biāo)統(tǒng)計(jì)如表3所示:靜息狀態(tài)下,孕婦S1/S2為2.07±0.79,HR(93.13±13.40)b/min,D/S(1.28±0.20);對(duì)照組-健康育齡婦女S1/S2為1.64±0.74,HR(74.12±8.18)b/min,D/S(1.63±0.23)。

Tab.3 Comparisons of S1/S2,D/S and HR between women of childbearing age and normal pregnant women group()

Tab.3 Comparisons of S1/S2,D/S and HR between women of childbearing age and normal pregnant women group()

S1/S2:Amplitude ratio of first to second heart sound;HR:Heart rate;D/S:Duration ratio of diastolic to systolic phase＊＊P<0.01vswomen of childbearing age

Group n S1/S2 HR(b/min) D/S Normal pregnant women 320 2.07±0.79 93.13±13.40 1.28±0.20Women of childbearing age 100 1.64±0.74＊＊ 74.12±8.18＊＊ 1.63±0.23＊＊

3 討論

心臟儲(chǔ)備包括心力儲(chǔ)備、心率儲(chǔ)備、舒張期儲(chǔ)備和收縮期儲(chǔ)備等,是心臟功能評(píng)估的重要指標(biāo),同時(shí)也可反映人體的健康狀態(tài)。心臟儲(chǔ)備評(píng)估的理想方法應(yīng)該是無創(chuàng)、客觀、簡(jiǎn)單、安全,而現(xiàn)有的心功能檢測(cè)方法或者不能檢測(cè)心力,或者不能在普通條件下廣泛應(yīng)用。Hansen等[3]研究發(fā)現(xiàn),S1大小與心肌收縮能力強(qiáng)弱密切相關(guān),故可以用S1幅值變化趨勢(shì)來評(píng)估心力儲(chǔ)備和心臟耐力等。Xiao等[4]研究認(rèn)為可以用S1幅值變化趨勢(shì)來無創(chuàng)評(píng)估心力儲(chǔ)備,并提出基于心音信號(hào)的檢測(cè)指標(biāo),即表征心力儲(chǔ)備的S1/S2和表征舒張期儲(chǔ)備和收縮期儲(chǔ)備的D/S。本課題組前期研究證實(shí),該方法與國(guó)際上已有的經(jīng)典評(píng)估方法,如氧消耗量法、超聲心動(dòng)圖法、射血分?jǐn)?shù)法和導(dǎo)管法等無明顯差異[5]。

本研究采用S1/S2、D/S和 HR指標(biāo),觀察應(yīng)激狀態(tài)下運(yùn)動(dòng)員、妊娠婦女和心血管病人心臟儲(chǔ)備的動(dòng)用情況。從表1中可以看出運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)后即刻與運(yùn)動(dòng)前靜息狀態(tài)相比,運(yùn)動(dòng)后即刻S1/S2,HR都明顯增加(P<0.01,P<0.01),D/S明顯降低(P<0.01),表明運(yùn)動(dòng)這種應(yīng)激狀態(tài)動(dòng)用心力儲(chǔ)備和心率儲(chǔ)備。從表2中可以看相對(duì)于健康人,心血管疾病的病人心率、S1/S2較高(P<0.01,P<0.01),D/S較低(P<0.01),可以看出在疾病這種應(yīng)激狀態(tài)下,動(dòng)用了心率儲(chǔ)備和心力儲(chǔ)備,心臟儲(chǔ)備水平降低。從表3可見,與育齡婦女相比,妊娠期間婦女的D/S顯著降低(P<0.01)、心率和S1/S2均有顯著的增加(P<0.01,P<0.01),表明孕婦心臟自身供血時(shí)間明顯縮短,并且既動(dòng)用了心力儲(chǔ)備又動(dòng)用了心率儲(chǔ)備,這是心臟功能上調(diào),應(yīng)激導(dǎo)致負(fù)擔(dān)加重的表現(xiàn)。

通過對(duì)上述的三種人群的心臟儲(chǔ)備指標(biāo)的調(diào)研,發(fā)現(xiàn)應(yīng)激狀態(tài)會(huì)調(diào)用心力儲(chǔ)備和心率儲(chǔ)備,D/S比值會(huì)減低,S1/S2升高,HR越快。心臟儲(chǔ)備評(píng)估的重要性在于心臟衰竭時(shí)心臟功能失常的最重要的方面不是在基礎(chǔ)的靜息狀態(tài)下觀察到的心臟性能的抑制,而是心臟儲(chǔ)備的喪失,正是這一降低代表了心臟的衰竭程度。只有高水平的基礎(chǔ)心臟儲(chǔ)備,才能耐受應(yīng)激狀態(tài)對(duì)心臟的影響,因此心臟儲(chǔ)備動(dòng)用的研究對(duì)于運(yùn)動(dòng)員選拔和訓(xùn)練強(qiáng)度的判定、心血管病人的治療和愈后以及孕產(chǎn)婦心臟的安全性都具有重要的作用。

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[4]Xiao S,Guo X,Wang F,et al.Evaluating two new indicators of cardiac reserve[J].IEEE Eng Med Biol Mag,2003,22(4):147-152.

[5]劉天虎,劉劍雄,肖守中,等.心臟儲(chǔ)備指數(shù)與射血分?jǐn)?shù)量化心功能分級(jí)的相關(guān)性研究[J].四川醫(yī)學(xué),2005,26(11):1197-1198.