超聲三維斑點追蹤技術(shù)評估主動脈瓣狹窄患者左室功能*

伍婷　白文娟　饒莉　劉艷婷　杜薇　唐紅

(四川大學(xué)華西醫(yī)院心內(nèi)科， 四川 成都 610041)

超聲三維斑點追蹤技術(shù)評估主動脈瓣狹窄患者左室功能*

伍婷白文娟饒莉劉艷婷杜薇唐紅

(四川大學(xué)華西醫(yī)院心內(nèi)科， 四川 成都 610041)

【摘要】目的探討超聲三維斑點追蹤技術(shù)評估主動脈瓣狹窄患者左室功能的臨床應(yīng)用價值。方法納入33例左室射血分數(shù)正常的中、重度主動脈瓣狹窄患者和57名正常對照者。按照狹窄程度分為中度狹窄亞組15例和重度狹窄亞組18例；應(yīng)用三維斑點追蹤技術(shù)獲得左室總體長軸應(yīng)變(GLS)、總體環(huán)向應(yīng)變(GCS)、總體徑向應(yīng)變(GRS)、面積應(yīng)變、三維應(yīng)變、扭轉(zhuǎn)(twist)、旋轉(zhuǎn)(rotation)、扭矩(torsion)；應(yīng)變、位移指標十二節(jié)段(6個基底段和6個中間段)達到收縮期最小容積時間的標準差(Tmsvl2-SD)等參數(shù)。使用SPSS 17.0軟件進行統(tǒng)計分析。結(jié)果主動脈瓣狹窄組患者GRS、GLS、三維應(yīng)變較正常對照均降低(P=0.043、P<0.001、P=0.03)，左室各節(jié)段扭轉(zhuǎn)值均較對照組明顯增大(基底段P=0.003,中間段P=0.011,心尖段P<0.001)，心尖段旋轉(zhuǎn)角度以及基底段和心尖段扭矩增加均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.001、P=0.005、P<0.001)。癥狀亞組分析中，兩組狹窄程度及各超聲指標差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)；狹窄程度亞組分析中，重度狹窄組環(huán)向應(yīng)變率低于中度狹窄組(P=0.017)，而GRS、GCS、GLS隨著狹窄程度增加，均呈現(xiàn)出降低趨勢。結(jié)論超聲三維斑點追蹤技術(shù)定量指標可較LVEF更早反映主動脈瓣狹窄患者左室扭轉(zhuǎn)、旋轉(zhuǎn)運動的變化；主動脈瓣狹窄程度與患者的心臟功能變化相關(guān)性更緊密。

【關(guān)鍵詞】主動脈瓣狹窄； 超聲三維斑點追蹤技術(shù)； 左室功能

主動脈瓣疾病是目前最常見的心瓣膜疾病，主要包括風濕性、老年退行性、先天性瓣葉畸形原因等引起，是導(dǎo)致慢性心衰和心源性猝死的常見原因[1]。主動脈瓣狹窄(aortic stenosis， AS)導(dǎo)致左室壓力負荷增加，隨著狹窄程度的加重，機體通過左室進行性肥厚來維持左室收縮功能以及使左室壁應(yīng)力最小化。然而隨著疾病進一步進展，左室肥厚無法代償，左室壓力增加，導(dǎo)致后負荷不匹配，患者收縮功能不全，最終導(dǎo)致左室容量增加，左室射血分數(shù)降低[2]。左室射血分數(shù)降低的患者行主動脈瓣置換術(shù)后預(yù)后較差[3]。因此，早期發(fā)現(xiàn)主動脈瓣病變患者心臟功能的變化，檢測左室射血分數(shù)降低之前的亞臨床收縮期左室功能不全，準確評估，給予及時處理，具有非常重要的臨床意義。

1資料與方法

1.1一般資料連續(xù)納入2013年9月～12月于我院就診且符合2013AHA/ACC瓣膜性心臟病治療指南診斷標準[4]的中-重度AS患者42例和正常對照57例。排除左室射血分數(shù)<50%、患冠心病(冠脈造影狹窄>75%)、持續(xù)性心房顫動、嚴重心律不齊、中-重度主動脈瓣反流及既往有心臟手術(shù)史、心瓣膜疾病、嚴重肝腎疾病患者。最終病例組共納入33例，男19例，女14例，平均年齡(61.6±13.0 )歲，平均主動脈瓣前向血流速度5.03m/s,平均跨瓣壓差55.48mmHg。其中20例為退行性，13例為先天性二葉式主動脈瓣畸形所致的AS；8例合并輕度主動脈瓣反流，2例合并中度反流。納入者均行常規(guī)二維超聲心動圖以及實時三維超聲心動圖檢查，并將狹窄組按照主動脈瓣前向血流速度是否4m/s ,平均跨瓣壓差是否≥40mmHg,分為中度狹窄亞組15例和重度狹窄亞組18例；按照有無胸痛、活動耐量下降分為有癥狀亞組16例和無癥狀亞組17例。

1.2檢查方法

1.2.1圖像采集采用東芝ARTIDA SSH-80CV彩色多普勒超聲診斷儀,二維探頭 PST-3OSBT,三維探頭PST-25SX。病人取左側(cè)臥位，連接心電圖電極，首先行常規(guī)二維超聲檢查獲取基本數(shù)值：左房大小(left atria diameter，LAD)、左室舒張末內(nèi)徑(left ventricular end-diastolic diameter,LVDd)、室間隔厚度(interventricular septal thickness,IVST)、左室后壁厚度(thickness of posterior left ventricular wall,LVPW)、主動脈瓣口前向血流速度及平均跨瓣壓差，使用Devereux校正公式計算左室質(zhì)量(LVM)及左室質(zhì)量指數(shù)(LVMI)，具體公式如下：LVM=0.8×1.04×[(LVDd+LVST+LVPW)3-LVDd3]+0.6,LVMI=LVI/體表面積，并計算LVMI/LVEDVI比值(LVEDVI=左室舒張末期容積/體表面積)；然后使用PST-25SX探頭,采集心尖四腔心切面,調(diào)節(jié)增益、成像角度等參數(shù),囑患者屏住呼吸，并啟動4D模式,獲取滿意的左心室全容積圖像并儲存。

1.2.2數(shù)據(jù)分析使用東芝3D模式下wall motion tracking(WMT) 軟件(Toshiba Medical Systems)進行圖像在線分析：采用AHA左心室17節(jié)段劃分法，將左室分為17節(jié)段，點擊“3DT模式”按鈕進行分析，系統(tǒng)自動追蹤全心動周期心肌聲學(xué)斑點運動軌跡得出心尖四腔心的三維重建圖，再人為勾畫出左心室內(nèi)外膜曲線,保證左室心肌回聲斑點位于兩條曲線內(nèi),儀器自動分析得出三維容積、應(yīng)變、位移、旋轉(zhuǎn)指標；容積指標包括：左心室舒張末期容積(LVEDV)、左心室收縮末期容積(LVESV)、左心室射血分數(shù)(LVEF)；應(yīng)變及應(yīng)變率指標：總體徑向應(yīng)變(global radial strain, GRS)、總體長軸應(yīng)變(global longitudinal strain, GLS)、總體環(huán)向應(yīng)變(global circumferential strain, GCS)、面積應(yīng)變(area tracking)、3D應(yīng)變(3D strain)以及長軸、徑向、環(huán)向應(yīng)變率；位移指標: 徑向位移(radial displacement)、長軸位移(longitudinal displacement)、三維位移(three dimensional displacement)；扭轉(zhuǎn)(twist)、旋轉(zhuǎn)(rotation)、扭矩(torsion)；通過計算得到同步性指標：上述應(yīng)變、位移指標十二節(jié)段(6個基底段和6個中間段)達到收縮期最小容積時間的標準差(the time to minimal systolic volume，Tmsvl2-SD)。

2結(jié)果

2.1AS組與正常對照組基線特征比較病例組與對照組的年齡、性別、心率、體表面積、左室射血分數(shù)等基線資料差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，見表1。

表1　兩組患者基線特征比較

2.2超聲指標及亞組分析

2.2.1與正常對照組相比，AS組患者左室舒張末期容積與收縮末期容積增大，左室質(zhì)量指數(shù)(LVMI)及左室質(zhì)量指數(shù)/左室舒張末容積指數(shù)(LVMI/LVEDVI)也明顯大于對照組(179.8ml vs 108.4ml，P<0.001；1.22 vs 0.90，P<0.001)。

2.2.2三維應(yīng)變參數(shù)比較中，病例組總體徑向應(yīng)變(GRS)、總體縱向應(yīng)變(GLS)、三維應(yīng)變、環(huán)向應(yīng)變率均降低，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(均P<0.05)；面積應(yīng)變呈減小趨勢，GCS較對照組增大，但差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。

2.2.3AS組患者左室各節(jié)段扭轉(zhuǎn)值較對照組明顯增大，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(基底段P=0.003,中間段P=0.011,心尖段P<0.001)；狹窄組左室心尖段旋轉(zhuǎn)角度、基底段及心尖段的扭矩均增大，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.001，P=0.005，P<0.001)，見表2。

表2　AS組患者與對照組間超聲指標差異比較±s)

注:與對照組比較，①P<0.05

2.2.4在癥狀亞組未見此組分組標準及相應(yīng)指標分析中，兩組狹窄程度及各超聲指標差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(均P>0.05)；按狹窄程度分組的亞組分析中，重度狹窄組環(huán)向應(yīng)變率低于中度狹窄組(P=0.017)，左室質(zhì)量指數(shù)較中度狹窄增大(P=0.010)，而GRS、GCS、GLS隨著狹窄程度增加，均呈降低趨勢，但差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(均P>0.05)，見表3。

2.3十二節(jié)段達峰時間比較左室收縮同步性分析顯示，徑向應(yīng)變、面積應(yīng)變達峰時間成延長趨勢，較正常對照組差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)；病例組患者長軸應(yīng)變、長軸位移、3D位移達峰時間明顯延遲(P<0.001，P<0.001，P=0.001)，見表4。

2.4各指標間相關(guān)性比較LVMI與狹窄程度、GLS存在正相關(guān)(r=0.537,P=0.001;r=0.351,P=0.045)；與GCS率顯示出較弱的負相關(guān)性(r=-0.366,P=0.036)；GLS與左室心尖段旋轉(zhuǎn)呈負相關(guān)性(r=-0.432,P=0.012)；GCS與中間段及心尖段旋轉(zhuǎn)運動之間存在負相關(guān)(r=-0.466,P=0.006;r=-0.447,P=0009)，見圖 1、2。

圖1左室GCS、GLS與左室質(zhì)量指數(shù)的相關(guān)性

Figure 1The correlation between GLS,GCS and LVMI

圖2左室GCS、GLS與左室心尖旋轉(zhuǎn)運動的相關(guān)性

Figure 2The correlation between apical LV twist and GCS,GLS

3討論

3.1心室負荷及血流動力學(xué)改變主動脈瓣狹窄患者心臟壓力負荷增加，早期可通過左室縱向、徑向、環(huán)向多方向運動功能改變，代償升高的后負荷帶來的影響，維持正常左室射血分數(shù)?，F(xiàn)有研究表明，在患者左室射血分數(shù)仍維持正常情況下，左室縱向及環(huán)向運動功能已有明顯下降；而左室射血分數(shù)降低常常發(fā)生

Table 3Analysis of AS subgroup

指標AS程度亞組中度(n=15)重度(n=18)AS癥狀亞組有癥狀(n=17)無癥狀(n=16)EDV(ml)90.2±21.7101.9±21.789.2±20.8104.4±21.4②ESV(ml)31.3±8.436.3±10.332.5±7.936.3±11.3LVMI(g/m2)158.3±44.3197.7±38.6①183.1±45.1176.2±45.7LVEDVI(ml/m2)55.6±12.0860.06±11.656.1±11.664.6±12.1LVMI/LVEDVI2.88±0.653.17±0.753.31±0.672.75±0.65GRS(×10-2)31.4±9.225.7±8.829.9±9.626.6±9.0GLS(×10-2)-14.3±3.0-12.4±3.1-13.4±2.7-13.0±3.7GCS(×10-2)-30.7±6.0-28.0±7.5-31.2±6.5-27.2±6.8AT(×10-2)-41.5±6.1-37.6±9.1-41.5±6.9-37.1±8.63DStrain(×10-2)32.5±8.626.6±8.530.7±9.027.8±8.9環(huán)向應(yīng)變率(CSR,s-1)1.45±0.371.14±0.34①1.37±0.381.19±0.38Rotation(°) 基底段-3.10±2.34-3.12±2.55-3.0±2.56-3.31±2.45 中間段3.41±1.994.03±3.294.23±3.203.22±2.12 心尖段9.33±2.949.81±5.6111.1±5.508.01±2.53Twist(°) 基底段1.98±1.501.94±0.802.02±1.401.89±0.86 中間段6.55±4.065.30±2.416.02±3.736.42±2.70 心尖段12.8±4.6111.5±3.7212.7±4.3011.4±3.98Torsion(°/cm) 基底段2.03±1.851.73±0.822.05±1.731.66±0.86 中間段2.38±1.331.97±0.932.17±1.312.05±0.91 心尖段2.73±1.002.30±0.882.78±0.972.20±0.86

注:與中度比較，①P<0.05;與有癥狀者比較，②P<0.05

Table 4The left ventricular synchronism between AS patients and control group

AS組(n=33)對照組(n=57)PRS-SD81.53±47.5865.99±32.040.063LS-SD99.37±51.5253.80±26.50<0.001①CS-SD42.37±17.1849.82±19.860.0743D應(yīng)變-SD68.75±36.3360.17±28.930.206AT-SD46.85±16.1644.96±17.220.608徑向位移-SD49.98±14.4251.37±15.090.690長軸位移-SD66.21±40.1735.19±33.58<0.001①3D位移-SD46.59±16.6334.97±14.980.001①

注:與對照組比較，①P<0.05

在疾病的晚期階段[2～5]。隨著主動脈瓣膜狹窄程度加重，其余方向應(yīng)變也相應(yīng)發(fā)生改變，左室后負荷增加，心肌細胞相應(yīng)增厚，導(dǎo)致室壁增厚，心室腔呈向心性肥厚；主動脈瓣狹窄患者心肌纖維縮短模式的改變更突出, 引起左室重構(gòu)[6]。

3.2左室應(yīng)變、扭轉(zhuǎn)等心臟運動功能變化研究發(fā)現(xiàn)，左室心肌縱向應(yīng)變反映心內(nèi)膜下心肌纖維的運動，CS、RS則更多地反映心臟短軸切面的心肌收縮運動；由于內(nèi)膜承受室壁應(yīng)力更高，同時更易受冠脈血流影響，因此縱向應(yīng)變改變比其余方向應(yīng)變改變更早出現(xiàn)。Lafitte S等學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，在射血分數(shù)正常的重度狹窄患者中，縱向心肌功能指標GLS最先受損[3]。Donal E[5]的動物試驗發(fā)現(xiàn)，壓力負荷輕度增加時，縱向應(yīng)變降低；隨著壓力逐漸增大，RS也開始下降。本研究結(jié)果顯示，患者GRS、GLS、三維應(yīng)變、環(huán)向應(yīng)變率均較正常對照組明顯降低，相較于之前Arnold C.T.的研究，GLS、GRS降低程度更大，可能由于本研究納入患者平均跨瓣壓差更高，左室壓力負荷更大所致[7，8]； 而GCS兩組間無明顯差異，與之前的研究結(jié)果有較好的一致性。心臟除軸向運動外，還存在旋轉(zhuǎn)和相對的扭轉(zhuǎn)運動，隨著二維斑點追蹤技術(shù)的使用，能更直觀地觀察心肌組織的空間改變，并已有研究證實心臟扭轉(zhuǎn)及旋轉(zhuǎn)運動是評價心功能的敏感指標[9]。新的三維斑點追蹤技術(shù)克服了二維斑點技術(shù)空間局限性，擁有更高的準確性，為心臟扭轉(zhuǎn)的研究提供了一種更好的方法。本研究結(jié)果顯示，狹窄組旋轉(zhuǎn)角度明顯增大，左室心尖段旋轉(zhuǎn)角度、中間段及心尖段扭轉(zhuǎn)以及基底段及心尖段的扭矩均增大,且差異均有統(tǒng)計學(xué)意義。收縮期心尖及基底旋轉(zhuǎn)的增加可能是克服后負荷增加的一種代償機制，以減少心室腔內(nèi)壓力增大所帶來的能量損耗的增加。本研究結(jié)果顯示，GCS及CLS均與心尖旋轉(zhuǎn)呈負相關(guān)(r=-0.447,P=0.009；r=-0.432,P=0.012)。Meimoun P的研究顯示，患者左室心尖旋轉(zhuǎn)、扭轉(zhuǎn)增大，舒張期心尖旋轉(zhuǎn)率、扭轉(zhuǎn)率增大，GLS降低，GLS與扭矩間呈負相關(guān)(r=-0.42,P<0.01)。扭轉(zhuǎn)增大一定程度上代償了左室長軸收縮功能不全，但當增大超過代償閾值，代償機制無法完成，導(dǎo)致舒張功能受損，相關(guān)癥狀出現(xiàn)[10]。van Dalen BM等的研究顯示，AS患者心尖段旋轉(zhuǎn)角度增大，基底段正常，收縮期扭轉(zhuǎn)峰值增大，心尖旋轉(zhuǎn)角度及扭轉(zhuǎn)角度與狹窄程度明顯相關(guān)[11]。左室旋轉(zhuǎn)和扭轉(zhuǎn)的改變，也是左室代償機制的一部分[12～14]。

3.3左室收縮同步性改變維持射血分數(shù)正常的代償機制，除了受缺血影響外，也有不可逆因素纖維化的影響。有研究提出，心室重構(gòu)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是心肌細胞和細胞外基質(zhì)的變化。心臟膠原沉積和纖維化，心肌僵硬度增加，造成心肌運動機械不同步，心功能進一步惡化，最終導(dǎo)致一系列心血管終點事件的發(fā)生。我們的研究發(fā)現(xiàn)，重度狹窄患者長軸應(yīng)變、長軸位移、3D位移、十二節(jié)段達峰時間均明顯延遲(均P<0.05)；徑向應(yīng)變、面積應(yīng)變達峰時間亦成延長趨勢?；颊咴陂L軸方向上的運動受損更加明顯，重度狹窄患者左室收縮亦表現(xiàn)出左室各節(jié)段不同程度的失同步運動。

克里夫蘭臨床中心的一項3000例患者的回顧性研究顯示，左室肥厚與患者主動脈瓣置換術(shù)后預(yù)后差有明顯相關(guān)性，是患者術(shù)后近期死亡的主要原因之一[15]。此前報道顯示，狹窄患者左室質(zhì)量指數(shù)較正常對照者明顯增大，行主動脈瓣換瓣術(shù)后，左室質(zhì)量指數(shù)與左室舒張末容積指數(shù)之比(LVMI/LVEDVI)降低[16]。本研究結(jié)果顯示，狹窄患者LVMI、LVMI/LVEDVI明顯大于正常對照組(179.8 vs 108.4,3.04 vs 2.36,P<0.05)。目前的相關(guān)研究表明，左室質(zhì)量指數(shù)可能是較好的評估心室重構(gòu)的指標。

3.4各指標間相關(guān)性及亞組分析左室質(zhì)量指數(shù)與狹窄程度、總體長軸應(yīng)變存在正相關(guān)(r=0.537,P=0.001;r=0.351,P=0.045)；與總體環(huán)向應(yīng)變率顯示出較弱的負相關(guān)性(r=-0.366,P=0.036)。長軸應(yīng)變與左室心尖段旋轉(zhuǎn)呈負相關(guān)性，同時環(huán)向應(yīng)變與中間段及心尖段旋轉(zhuǎn)運動之間存在負相關(guān)。進一步揭示了主動脈瓣狹窄患者左室運動間的協(xié)同作用以及左室肥厚對心臟功能代償機制的影響。

在亞組分析中，按狹窄程度亞組分析，重度狹窄組患者環(huán)向應(yīng)變率低于中度狹窄組(P=0.017)，而GRS、GCS、GLS隨著狹窄程度增加，均呈現(xiàn)降低趨勢。而癥狀亞組分析時，兩組狹窄程度及各超聲指標差異無統(tǒng)計學(xué)意義。因此，可能按狹窄程度分組比根據(jù)癥狀分組更能反映患者心臟功能的變化。但由于本研究中患者人數(shù)較少，一些指標的差異沒有表現(xiàn)出統(tǒng)計學(xué)意義，還需要進一步大樣本研究驗證。

3.5研究價值及局限性主動脈病變患者射血分數(shù)正常情況下，心臟功能變化的評估對疾病管理十分重要，而三維斑點追蹤技術(shù)具有較好的時空分辨率；與心臟MRI評價心功能有良好的相關(guān)性[17，18]，且目前沒有運用三維斑點追蹤技術(shù)評價主動脈狹窄患者運動同步性的相關(guān)研究。同時本研究進一步闡明了主動脈瓣狹窄患者左室收縮同步性以及左心室運動功能變化情況。然而本研究仍存在納入病例數(shù)量較少的局限性，亞組分析中沒有得到較多陽性結(jié)果，部分超聲指標差異未表現(xiàn)出統(tǒng)計學(xué)意義，進一步大樣本研究能幫助我們?nèi)〉酶嘤幸饬x的結(jié)果。

4結(jié)論

超聲三維斑點追蹤技術(shù)能準確反映心肌生物力學(xué)特征，探查心臟各個方向的運動，從而檢測出亞臨床左室功能降低或收縮同步性降低[19,20]。對于主動脈瓣狹窄患者而言，長軸應(yīng)變及旋轉(zhuǎn)、扭轉(zhuǎn)運動的改變可能更早期地反映亞臨床心功不全；重度狹窄患者在左室射血分數(shù)維持正常情況下，已表現(xiàn)出不同節(jié)段的運動異常；本研究結(jié)果提示按狹窄程度進行患者分類評估，對疾病的管理可能更加有益。

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Assessment on the left ventricular function in aortic stenosis patient using three-dimensional speckle-tracking echocardiographyWU Ting, BAI Wenjuan, LIU Yanting,etal

(DepartmentofCardiovascular,WestChinaHospital,SichuanUniversity,Chengdu610041,China)

【Abstract】ObjectiveThe aim of this study was to compare the left ventricle function in varying degrees AS using three-dimensional speckle-tracking echocardiography.MethodsWe prospectively enrolled 33 AS patients with aortic flow velocity >3.0m/s, mean valve pressure gradient >20mmHg, 57 controls were enrolled. Further AS patients were divided into different groups according to aortic stenosis gradient. AS gradient subgroup had 15 moderate AS patients (mean gradient<40mmHg) and 18 severe AS patients (mean gradient≥40mmHg). All patients underwent two-dimensional echocardiography and three-dimensional speckle-tracking echocardiography.ResultsAortic stenosis patients had lower three-dimensional GRS, GLS and three dimensional strain than control group than control group(P=0.043,P<0.001,P=0.03,respectively).In stenosis group, left ventricular torsion of each segment significantly increased compared with the control group(basal segments P=0.003, the middle section P=0.011, apical segment P<0.001); left ventricular apical rotation angle, basal and apical segment tortion increase, the difference was statistically significant (P<0.001, P=0.005, P<0.001). According to the degree of stenosis, circumferential strain rate in severe stenosis group is lower than the moderate stenosis group (P=0.017), while GRS, GCS, GLS increases with the degree of stenosis, showed a decreasing trend, but the difference was not statistically significant.ConclusionFor the early assessment of left ventricular dysfunction in patients with aortic stenosis, the radial strain and overall technical quantitative longitudinal strain may be more sensitive indicators of three-dimensional ultrasound speckle tracking. These indicators can early reflect changes of twist and rotation in aortic stenosis patients. The early heart function are changing with different degree of aortic stenosis.

【Key words】Aortic stenosis; Three-dimensional speckle-tracking echocardiography; Left ventricle dysfunction

(收稿日期：2015-01-30； 編輯： 何興華)

通訊作者：饒莉，E-mail：lrlz1989@163.com

基金項目：四川省科技支撐項目(2012SZ0028);成都市科技計劃項目(10GGYB076SF-023)

【中圖分類號】R 445.1

【文獻標志碼】A

doi：10.3969/j.issn.1672-3511.2015.09.034