急進(jìn)高原及習(xí)服后左心功能變化的超聲心動(dòng)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(jìn)高原或從高原進(jìn)入更高海拔地區(qū)的早期，為了適應(yīng)于高原低壓低氧的環(huán)境，機(jī)體代謝會(huì)發(fā)生急劇變化，心血管在這一適應(yīng)性變化中發(fā)揮重要作用。在高原低壓低氧環(huán)境下，吸入氣體氧分壓低，隨之動(dòng)脈氧分壓降低，刺激頸動(dòng)脈化學(xué)感受器，心率迅速增加，組織對(duì)氧的需求在短時(shí)間內(nèi)來(lái)不及調(diào)整，因此為了運(yùn)送同等量的氧氣到組織，心輸出量增加，運(yùn)送到組織的動(dòng)脈血增多，以維持有效的攝氧量[1]。而每搏輸出量在到達(dá)高原的早期是增加還是減少目前尚無(wú)統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，有研究報(bào)道到達(dá)高原地區(qū)的第1周每搏輸出量降低，之后趨于穩(wěn)定[2-3]；也有研究發(fā)現(xiàn)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(bào)道低氧吸入后高原肺水腫抵抗者組每搏輸出量、心臟指數(shù)和射血分?jǐn)?shù)較常氧條件下明顯增加；也有研究發(fā)現(xiàn)一旦習(xí)服，在安靜狀態(tài)和一定水平的運(yùn)動(dòng)時(shí)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(bào)道習(xí)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(guī)律并形成統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)需要進(jìn)行大樣本的研究。本研究連續(xù)觀察了121名健康青年男性官兵急性暴露于高原環(huán)境及到達(dá)更高海拔地區(qū)習(xí)服后的左心功能變化。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象 以成都駐軍某部進(jìn)藏青年男性官兵作為受試對(duì)象。納入標(biāo)準(zhǔn)：①年齡18～45歲；②平原人群居住地海拔低于1000m。排除標(biāo)準(zhǔn)：①有心血管疾病、呼吸系統(tǒng)疾病、腫瘤、肝腎功能障礙、免疫系統(tǒng)疾病、精神系統(tǒng)疾病、活動(dòng)期的感染或嚴(yán)重感冒其中之一者；②過(guò)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(jù)以上標(biāo)準(zhǔn)共納入121名青年男性官兵。本研究獲得受試對(duì)象知曉，并簽署知情同意書(shū)，且通過(guò)第三軍醫(yī)大學(xué)醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。121名受試者急進(jìn)高原前1周內(nèi)及到達(dá)高原后未服用任何藥物。

1.2 檢測(cè)方法 前往高原前1周由研究人員向121名受試者解說(shuō)癥狀分級(jí)、填表說(shuō)明和注意事項(xiàng)后，受試者填寫(xiě)統(tǒng)一、制式急性高原病流行病學(xué)調(diào)查表，內(nèi)容主要包括基本資料和癥狀，并進(jìn)行體格檢查和心臟彩超檢查。121名受試者在2d內(nèi)分批由成都(平原，海拔500m)乘飛機(jī)(2.5h)到達(dá)拉薩(海拔3700m)，當(dāng)日下午15:00到達(dá)，次日上午行體格檢查、癥狀量表填寫(xiě)和心臟彩超檢查。所有受試者拉薩習(xí)服7d后，乘汽車到達(dá)羊八井(海拔4400m)，于到達(dá)4400m第7天和第50天進(jìn)行心臟彩超復(fù)查。

受試者靜息狀態(tài)下取左側(cè)臥位，由熟練、固定的超聲科醫(yī)師使用Philip CX50便攜式彩色多普勒超聲診斷儀(探頭型號(hào)為S5-1，探頭頻率為2～4MHz)檢測(cè)心臟超聲指標(biāo)。取胸骨旁左心長(zhǎng)軸切面，M型超聲測(cè)量左室舒張末直徑(LVEDD)、左室收縮末直徑(LVESD)、心率(HR)，通過(guò)Teichholz's公式[8]計(jì)算左室射血分?jǐn)?shù)(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(lái)計(jì)算每搏指數(shù)(SI)、心臟指數(shù)(CI)、左室舒張末容積指數(shù)(EDVI)。取心尖四腔心切面，測(cè)量心臟腔室大小，并用脈沖多普勒記錄二尖瓣口血流，測(cè)量E峰、A峰值，計(jì)算E/A比值。各項(xiàng)參數(shù)均分別測(cè)量3個(gè)連續(xù)心動(dòng)周期，取其平均值。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 采用SPSS 16.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)量資料用表示，滿足正態(tài)分布的重復(fù)測(cè)量數(shù)據(jù)采用重復(fù)測(cè)量方差分析，進(jìn)一步兩兩比較采用LSD-t檢驗(yàn)。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 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(jìn)入不同海拔高度左心腔室大小的變化 與平原500m比較，進(jìn)入3700m 1d內(nèi)LAD、ESV明顯降低(P＜0.05)，LVEDD、EDV、EDVI差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)；進(jìn)入4400m 7d時(shí)LAD、EDV、ESV、EDVI明顯降低(P＜0.05)，LVEDD差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)；進(jìn)入4400m 50d時(shí)LAD、LVEDD、EDV、ESV、EDVI均明顯降低(P＜0.05)。與進(jìn)入3700m 1d相比較，進(jìn)入4400m 7d時(shí)LAD、EDV、EDVI明顯降低(P＜0.05)，LVEDD、ESV差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)，進(jìn)入4400m 50d時(shí)LAD、LVEDD、EDV、EDVI明顯降低(P＜0.05)，ESV差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。與進(jìn)入4400m 7d相比較，進(jìn)入4400m 50d時(shí)LAD、LVEDD、EDV、EDVI明顯降低(P＜0.05)，ESV差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05，表1)。

2.2 進(jìn)入不同海拔高度時(shí)左心功能的改變 與平原500m比較，進(jìn)入3700m 1d內(nèi)HR、LVEF、SV、SI、CO、CI明顯增高(P＜0.05)，E/A明顯降低(P＜0.05)，F(xiàn)S差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)；進(jìn)入4400m 7d時(shí)HR、LVEF、FS、CO、CI明顯增高(P＜0.05)，SV、SI、E/A差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)；進(jìn)入4400m 50d時(shí)HR、LVEF、CO、CI明顯增高(P＜0.05)，SV、SI明顯降低(P＜0.05)。與進(jìn)入3700m 1d相比較，進(jìn)入4400m 7d時(shí)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(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)；進(jìn)入高原4400m 50d時(shí)LVEF、SV、SI、CO、CI明顯降低(P＜0.05)，HR差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。與進(jìn)入高原7d相比較，進(jìn)入高原4400m 50d時(shí)LVEF、SV、SI、CO、CI明顯降低(P＜0.05)，HR差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05，表2)。

表1 進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(guò)對(duì)121名世居平原地區(qū)的健康青年男性官兵在急進(jìn)高原后不同海拔地區(qū)不同時(shí)相左心功能的變化進(jìn)行觀察、分析，初步掌握了其變化規(guī)律，試驗(yàn)結(jié)果與國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)報(bào)道存在部分差異，我們認(rèn)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(guān)系。

本研究結(jié)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(qiáng)，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(guò)對(duì)HR變化的功率頻譜分析證實(shí)，進(jìn)入高原地區(qū)后3d內(nèi)，低氧刺激使交感神經(jīng)活性增強(qiáng)而迷走神經(jīng)活性降低[9]，直接導(dǎo)致了HR明顯增加。Naeije等[10]報(bào)道了24名受試對(duì)象急性吸入氧比例為12%的氧氣后，典型的反應(yīng)是動(dòng)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(méi)有變化所造成的。CO的增加抵消了動(dòng)脈血氧含量降低所導(dǎo)致的組織缺氧，因此運(yùn)送到組織總的氧量與平原比較沒(méi)有顯著變化。郭鄭旻等[11]報(bào)道急性高原暴露后SV降低，這可能與檢測(cè)儀器有關(guān)。健康青年人低氧暴露18h后，左室充盈壓和等容舒張時(shí)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?shù)淖笫沂鎻埞δ芪蓙y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(fā)現(xiàn)，低氧可引起心臟Pcr/ATP減少，并通過(guò)組織多普勒超聲技術(shù)觀察到左室舒張功能降低，低氧可導(dǎo)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(guò)程，其中舒張期需把細(xì)胞內(nèi)的Ca2+攝入肌質(zhì)網(wǎng)中，比收縮過(guò)程更耗能，且心臟對(duì)缺氧十分敏感，故首先表現(xiàn)出來(lái)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(wú)氧酵解酶活性上調(diào)都在缺氧中發(fā)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(lái)的研究可能更多地從基因和藥物上著手。

然而，有研究報(bào)道心血管對(duì)低氧的反應(yīng)是暫時(shí)的，幾天后CO即恢復(fù)到常氧條件下的基礎(chǔ)值或稍偏低[15]。本研究中，在海拔3700m習(xí)服7d后進(jìn)入更高海拔(4400m)習(xí)服7d時(shí)CO有降低的趨勢(shì)，但經(jīng)50d習(xí)服后仍高于平原的基礎(chǔ)值。在4400m習(xí)服50d后HR基本維持在一個(gè)穩(wěn)定的水平，但仍顯著高于平原基礎(chǔ)值。本研究中受試者在4400m習(xí)服1周內(nèi)SV并未降低，而是在1周以后才開(kāi)始降低，習(xí)服50d后顯著低于平原水平。這與以往文獻(xiàn)報(bào)道基本一致，一旦習(xí)服，受試對(duì)象的CO恢復(fù)到平原基礎(chǔ)值，然而HR繼續(xù)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(fù)荷的降低引起的，本研究也證實(shí)了左心室內(nèi)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(xí)服50d后LVEF較急進(jìn)高原時(shí)顯著降低，但仍顯著高于平原水平，而馮恩志等[17]報(bào)道在3700m習(xí)服50d后LVEF顯著低于平原水平，這可能與受試者的作業(yè)強(qiáng)度不同有關(guān)。

左心系統(tǒng)對(duì)高原環(huán)境的適應(yīng)性調(diào)節(jié)與海拔高度、上升速度、高原習(xí)服時(shí)間和個(gè)體差異有關(guān)。本研究證實(shí)，急性高原暴露后HR、SV、CO顯著增加，隨著習(xí)服時(shí)間的延長(zhǎng)，CO逐漸向平原水平接近，但習(xí)服50d后仍高于平原水平，而左心室容積減小，LVEF恢復(fù)到平原水平，靠HR的增加來(lái)彌補(bǔ)SV的不足，可見(jiàn)左心的適應(yīng)性調(diào)節(jié)是一個(gè)精密而又復(fù)雜的過(guò)程，對(duì)這一過(guò)程的認(rèn)識(shí)具有重要意義，如有適應(yīng)性調(diào)節(jié)不良事件發(fā)生應(yīng)早發(fā)現(xiàn)早治療，以充分保障進(jìn)入高原地區(qū)人員的生命安全。

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