抗震救災(zāi)官兵急性高原反應(yīng)循環(huán)系統(tǒng)敏感超聲指標(biāo)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(zāi)官兵急性高原反應(yīng)循環(huán)系統(tǒng)敏感超聲指標(biāo)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(zāi)官兵急性高原反應(yīng)（acute mountain sickness，AMS）發(fā)生的敏感超聲指標(biāo)。方法急進(jìn)高原前后，應(yīng)用ALOKa公司ProSound α-10彩色多普勒超聲診斷儀對(duì)30名健康抗震救災(zāi)官兵進(jìn)行瞬時(shí)波強(qiáng)（wave intensity，WI）及相關(guān)超聲指標(biāo)的檢測(cè)，對(duì)AMS發(fā)生與否進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，建立適用于小樣本數(shù)據(jù)的支持向量機(jī)（support vecter machine，SVM）模型，采用留一法進(jìn)行交叉驗(yàn)證，篩選出與AMS發(fā)生密切相關(guān)的敏感指標(biāo)組合，應(yīng)用軟件包SPSS 18.0對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行Spearman相關(guān)分析。結(jié)果 ①交叉驗(yàn)證篩選出與AMS發(fā)生密切相關(guān)的敏感指標(biāo)組合：舒張期心肌速度梯度（MVGD）、室壁中層徑向縮短率（mFs）、瞬時(shí)加速度波強(qiáng)（W1）、射血時(shí)間（1st-2nd）、舒張壓（Pmm）；②Spearman相關(guān)性結(jié)果顯示：AMS與W1成正相關(guān)（P<0.05），與mFs、MVGD、1st-2nd、Pmm無顯著線性相關(guān)性。結(jié)論 mFs、MVGD、1st-2nd、Pmin、W1是AMS發(fā)生的敏感指標(biāo)。

急性高原反應(yīng)；瞬時(shí)波強(qiáng)；支持向量機(jī)模型；抗震官兵

高原環(huán)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(qiáng)和氣候多變等，但最關(guān)鍵的就是低氧對(duì)人體的損傷。平原人進(jìn)入高原后，部分人群會(huì)出現(xiàn)包括頭痛、嘔吐、心慌、食欲減退等在內(nèi)的一系列臨床癥候群，稱為急性高原反應(yīng)（acute mountain sickness，AMS）。目前高原缺氧對(duì)人體機(jī)能的影響已引起醫(yī)學(xué)工作者的濃厚興趣和高度的關(guān)注，而對(duì)在低氧環(huán)境下抗震救災(zāi)官兵心血管系統(tǒng)總體功能的評(píng)估國內(nèi)外鮮有報(bào)道。瞬時(shí)波強(qiáng)（wave Intensity，WI）就是一項(xiàng)研究心血管系統(tǒng)血流動(dòng)力學(xué)及心臟與血管相互關(guān)系的新技術(shù)[1]。在2010年4月青海玉樹突發(fā)7.1級(jí)地震搶險(xiǎn)救災(zāi)中，抗震救災(zāi)官兵遇到的最大困難就是出現(xiàn)高原反應(yīng)。筆者隨從方艙醫(yī)院奔赴玉樹災(zāi)區(qū)，對(duì)30名健康抗震救災(zāi)官兵進(jìn)入高原前后WI及相關(guān)超聲指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)AMS發(fā)生與否進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，探討AMS與各指標(biāo)間的相關(guān)性。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象 赴青海玉樹抗震救災(zāi)官兵30名，男21名，女9名；年齡22～39歲，平均（29.16±5.2）歲。經(jīng)病史、心電圖、超聲心動(dòng)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(fā)前及入高原7 d內(nèi)進(jìn)行檢測(cè)。

1.2 方法

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

表1 30名搶險(xiǎn)救災(zāi)官兵進(jìn)入高原前后相關(guān)檢測(cè)指標(biāo)（±s）

表1 30名搶險(xiǎn)救災(zāi)官兵進(jìn)入高原前后相關(guān)檢測(cè)指標(biāo)（±s）

與進(jìn)入前比較，*P<0.05，#P<0.01

檢測(cè)指標(biāo) 進(jìn)入前 進(jìn)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(yīng)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(cè)量肱動(dòng)脈血壓2次，受檢者保持平臥位和心電圖連接狀態(tài)，頭偏向?qū)?cè)，取頸總動(dòng)脈竇下2.0 cm處為WI檢查部位（避開頸內(nèi)靜脈）；②啟動(dòng)WI功能0～20°調(diào)節(jié)Beam Steer（B）鍵，使頸總動(dòng)脈前后壁顯示最清楚，在B/M模式下，啟動(dòng)WI功能。將B模式取樣線上的2個(gè)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(shè)置為200 mm/s，啟動(dòng)WI血流顯示鍵，WI血流取樣門寬4 mm，0～20°調(diào)節(jié)Beam Steer（flow）鍵，聲束血流夾角≤60°；③采集圖像和數(shù)據(jù)：受檢者和操作者同時(shí)屏氣，按Select鍵采樣，描記的圖形≥6個(gè)，確認(rèn)WI圖像描記符合要求后凍結(jié)，并存儲(chǔ)第一幅圖像；再測(cè)1次血壓，使用3次血壓的平均值，挑選5個(gè)以上連續(xù)波形存儲(chǔ)用于分析。

1.2.3 MVG檢查 受檢者取左側(cè)臥位，連接心電圖。所有檢查均在系統(tǒng)預(yù)置的“Cardio TDI”條件下進(jìn)行。于胸骨旁左室長(zhǎng)軸（或短軸）切面測(cè)量左室收縮末期內(nèi)徑及舒張期末期內(nèi)徑，用單平面Simpson's法計(jì)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(shè)定為12～24 cm/s，使左室后壁感興趣區(qū)顯示滿意后，動(dòng)態(tài)錄入，回放圖像，在該節(jié)段根據(jù)TDI曲線S峰頂端選為收縮期測(cè)量時(shí)相；根據(jù)E峰頂端選為舒張期測(cè)量時(shí)相；取樣點(diǎn)分別置于左室后壁心內(nèi)膜下心肌與心外膜下心肌，并保持兩點(diǎn)連線盡可能垂直于左室后壁。儀器程序自動(dòng)捕獲并顯示該時(shí)相瞬間收縮期心內(nèi)膜速度（SVend）、心外膜速度（SVepi）、舒張期心內(nèi)膜速度（DVend）、心外膜速度（DVepi）及連線上各點(diǎn)心肌運(yùn)動(dòng)的MVP。負(fù)值代表方向，取絕對(duì)值。另外，還可以同時(shí)獲得收縮期及舒張期心內(nèi)膜下心肌與心外膜下心肌之間的距離，即兩點(diǎn)間心肌的厚度 （Sd及Dd）。利用公式：內(nèi)膜下心肌速度（Vend）－外膜下心肌速度（Vepi）/厚度（d）計(jì)算收縮期MVG（MVGs）及舒張期MVG（MVGD）。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 應(yīng)用SPSS 18.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。所有數(shù)據(jù)采用（±s）表示，因樣本較少，為尋找檢測(cè)指標(biāo)與AMS發(fā)生與否之間的關(guān)系，建立具有良好泛化能力適用于小樣本數(shù)據(jù)的支持向量機(jī)（SVM）模型，采用留一法（leave one out）進(jìn)行交叉驗(yàn)證，篩選出與AMS發(fā)生密切相關(guān)的敏感指標(biāo)組合，采用Spearman法對(duì)各指標(biāo)與AMS間進(jìn)行相關(guān)性分析。

2 結(jié) 果

2.1 建立支持向量機(jī)交叉檢驗(yàn)對(duì)指標(biāo)進(jìn)行篩選建立支持向量機(jī) （SVM），采用留一法進(jìn)行交叉驗(yàn)證，篩選出與AMS發(fā)生密切相關(guān)的敏感指標(biāo)組合：舒張期心肌速度梯度（MVGD）、室壁中層徑向縮短率（mFs）、瞬時(shí)加速度波強(qiáng)（W1）、射血時(shí)間（1st-2nd）、舒張壓（Pmm）。

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

3 討 論

常規(guī)超聲檢查可分別評(píng)估心臟和血管的功能，WI是一個(gè)新的血流動(dòng)力學(xué)指標(biāo)，它能提供心臟和動(dòng)脈系統(tǒng)相互作用的工作狀況的信息，評(píng)估心血管系統(tǒng)的總體功能[1]。凡進(jìn)抵海拔3 000 m以上地區(qū)進(jìn)行的職業(yè)活動(dòng)均為高原作業(yè)。近年來有研究表明，當(dāng)人體由低海拔進(jìn)入高原地區(qū)（3 000 m以上）時(shí)，人體即處于氧化脅迫狀態(tài)，平原人進(jìn)入高原后勞動(dòng)能力降低，這是對(duì)高原低氧環(huán)境習(xí)服不良在整體水平的表現(xiàn)，嚴(yán)重者可導(dǎo)致許多高原疾病的發(fā)生。本研究應(yīng)用WI技術(shù)結(jié)合其它超聲檢測(cè)指標(biāo)的結(jié)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(shí)加速度波強(qiáng)（W1）、射血時(shí)間（1st-2nd）、舒張壓（Pmin）是AMS發(fā)生的主要危險(xiǎn)因素。

表2 AMS與敏感指標(biāo)的相關(guān)性

正常人頸動(dòng)脈的WI有2個(gè)正向波和1個(gè)負(fù)向波，分別為出現(xiàn)在收縮早期的W1波、收縮中期的負(fù)向波NA、收縮晚期的W2波。WI波形還可得出時(shí)間指數(shù)1st-2nd，1st-2nd指W1和W2兩頂點(diǎn)之間的距離，代表射血時(shí)間[2]。急性缺氧通過化學(xué)感受器反射刺激呼吸中樞，引起呼吸加強(qiáng)，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(dòng)速度減慢，心臟舒張末存留在動(dòng)脈中的血量增多，Pmin升高。

對(duì)左心室收縮功能的評(píng)價(jià)，國內(nèi)外傳統(tǒng)的常用指標(biāo)是左室射血分?jǐn)?shù)（LVEF）、左心室短軸縮短率（Fs），但它們均受二維圖像質(zhì)量、心臟前后負(fù)荷以及操作者經(jīng)驗(yàn)等因素的影響，而WI是通過采集心動(dòng)周期內(nèi)動(dòng)脈壓力和流速的變化速率計(jì)算得出的，因此能更為準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)心肌收縮性[3]。WI作為一項(xiàng)新技術(shù)已引起超聲工作者的高度關(guān)注，在眾多WI相關(guān)指標(biāo)中，W1是由射血早期從左心室向外周傳導(dǎo)的前向壓縮波導(dǎo)致動(dòng)脈內(nèi)血流加速和壓力升高而產(chǎn)生，可反映左室的收縮功能[4]。近年來也有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)mFs從生理學(xué)上也能更準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)心肌收縮性，因?yàn)橐鹗冶趶较蚴湛s的環(huán)行纖維分布在心室壁內(nèi)外膜間的中層壁上[5]。與EF、Fs相比，MI能夠避免EF、Fs等指標(biāo)的缺陷，不受心臟前、后負(fù)荷的影響，更符合生理機(jī)制。

對(duì)左心室舒張功能的評(píng)價(jià)，常規(guī)采用二尖瓣血流舒張?jiān)缙诜逯盗魉倥c舒張晚期峰值流速的比值（E/A），但其受心臟整體運(yùn)動(dòng)的影響。有研究表明MVG用于定量分析局部室壁運(yùn)動(dòng)，不受心臟整體運(yùn)動(dòng)的影響，可準(zhǔn)確反映左室局部收縮及舒張功能，定量評(píng)價(jià)左室整體功能，而且不受前負(fù)荷的影響[6]，根據(jù)心內(nèi)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(jié)果顯示，MVGD、mFs、W1與急進(jìn)高原后AMS發(fā)生有關(guān)，分析其原因可能為缺氧環(huán)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(xì)胞缺氧能力代謝障礙的中心環(huán)節(jié)。缺氧環(huán)境下機(jī)體產(chǎn)生大量自由基，對(duì)生物大分子具有毒性反應(yīng)，主要表現(xiàn)為脂質(zhì)過氧化作用，導(dǎo)致膜結(jié)構(gòu)異常，功能障礙。線粒體受到自由基損傷后膜流動(dòng)性降低，導(dǎo)致功能和膜內(nèi)酶活性的下降，膜磷脂降解，影響細(xì)胞色素C氧化酶及ATP合成酶的活性，可使ATP合成減少，誘發(fā)一系列危害細(xì)胞的級(jí)聯(lián)反應(yīng)。心肌缺氧可降低心肌的舒縮能力，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致心肌變性、壞死。這表明急性缺氧導(dǎo)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(biāo)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(píng)價(jià)高原低氧環(huán)境下左室舒縮功能敏感指標(biāo)。

本研究對(duì)AMS的相關(guān)因素進(jìn)行了初步探索，但因樣本量有限，只能采用適用于小樣本數(shù)據(jù)的支持向量機(jī)（SVM）模型，常規(guī)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法難以奏效，因此建立更為準(zhǔn)確可靠的AMS預(yù)測(cè)模型，尚需擴(kuò)大樣本量進(jìn)行進(jìn)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(yī)院醫(yī)務(wù)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）