指端容積血流脈動(dòng)波形特征量化分析評(píng)估士兵應(yīng)激損傷

肖利軍，王新玲，高鴻雁，駱利，羅曉民，李俊峽

軍事演習(xí)、搶險(xiǎn)救災(zāi)等特殊任務(wù)使PTSD創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙（PTSD）成為軍人中常見的精神疾病，軍事應(yīng)激損傷的研究?jī)r(jià)值日益引起重視[1,2]。然而現(xiàn)階段檢查以量表測(cè)查為主, 缺乏客觀生物學(xué)指標(biāo)是應(yīng)激研究的一個(gè)瓶頸[3]。

應(yīng)激時(shí)機(jī)體產(chǎn)生的一系列變化中，心血管系統(tǒng)起著重要作用[4,5]。血流動(dòng)力學(xué)的理論和實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，人體心血管系統(tǒng)的變化可通過動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)末梢循環(huán)的改變得以體現(xiàn)，人體在應(yīng)激狀態(tài)下末梢循環(huán)發(fā)生的改變可通過測(cè)量指端容積血流脈搏波（VBF）得到量化[6]。因此本研究在前期實(shí)驗(yàn)[7]的基礎(chǔ)上，對(duì)士兵人群VBF信號(hào)的形態(tài)特征參數(shù)進(jìn)行篩選，進(jìn)一步驗(yàn)證血流動(dòng)力學(xué)檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用于軍人應(yīng)激損傷評(píng)估的可行性。

1 對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象 排除精神、神經(jīng)疾病和其他軀體疾病的駐京某部男兵分層隨機(jī)抽取120名，新兵組60名，年齡范圍17～21歲，平均18.40±0.63歲；老兵組60名，年齡范圍19～25歲，平均21.88±1.91歲。參照中國軍人SCL-90常模標(biāo)準(zhǔn)排除5人，最終樣本由115名受試者組成，其中新兵組58名，老兵組57名（上等兵24名、一期士官21名、二期士官12名），均自愿參加實(shí)驗(yàn)。

1.2 研究工具

1.2.1 情緒測(cè)量?jī)x器 HC2180-D型指夾式無創(chuàng)血流參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱HC2180-D），對(duì)所采集的VBF信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，量化評(píng)估應(yīng)激反應(yīng)的程度。

1.2.2 情緒刺激材料 美國情緒與注意研究中心編制國際情感圖片系統(tǒng)（IAPS），用Powerpoint程序呈現(xiàn)情緒圖片，以誘發(fā)個(gè)體負(fù)性情緒和神經(jīng)內(nèi)分泌反應(yīng)。

1.2.3 情緒測(cè)評(píng)量表 采用簡(jiǎn)明心境量表（BPOMS）評(píng)估被試觀看情緒圖片刺激前后的情緒變化，可準(zhǔn)確反應(yīng)個(gè)體短時(shí)內(nèi)的情緒變化狀態(tài)[8]。每個(gè)項(xiàng)目為5級(jí)評(píng)分，從0（一點(diǎn)也不）到4（非常的），正性心境反向計(jì)分，量表總分（TMD）為30個(gè)項(xiàng)目粗分相加，總分越高則心境越差。

1.3 研究方法

1.3.1 實(shí)驗(yàn)程序 ①填寫實(shí)驗(yàn)前BPOMS；②采集安靜狀態(tài)下左手食指指端的VBF信號(hào)基礎(chǔ)值；③實(shí)時(shí)采集情緒誘發(fā)實(shí)驗(yàn)時(shí)的VBF信號(hào)數(shù)據(jù)；④情緒誘發(fā)結(jié)束后停止采集VBF信號(hào)；⑤填寫實(shí)驗(yàn)后BPOMS量表。

1.3.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 被試內(nèi)設(shè)計(jì)包括中性和負(fù)性2個(gè)情緒刺激水平，每次實(shí)驗(yàn)只誘發(fā)一種情緒條件以減少兩種刺激水平的順序效應(yīng)，每名被試者所接受的兩種刺激間隔均大于2 d。為平衡實(shí)驗(yàn)順序?qū)Y(jié)果帶來影響，將兩個(gè)情緒水平進(jìn)行輪換進(jìn)行。1.3.3 情緒誘發(fā) 選取IAPS圖片系統(tǒng)中愉悅度評(píng)估為1-3（負(fù)性情緒圖片），4-6（中性情緒圖片）圖片各50張，每張圖片均呈現(xiàn)6 s，隨機(jī)呈現(xiàn)兩次，每一種情緒刺激時(shí)間均為10 min。

1.3.4 信號(hào)采集與處理 基礎(chǔ)值在HC2180-D檢測(cè)儀上記錄3 min，實(shí)時(shí)采集反應(yīng)值10 min。將脈動(dòng)周期劃分為血管充盈期（波形曲線上升支）和血管回縮期（波形曲線下降支）兩個(gè)時(shí)相，測(cè)量并計(jì)算整個(gè)波形面積、血管充盈期對(duì)應(yīng)面積和血管回縮期對(duì)應(yīng)面積及各部分面積相對(duì)應(yīng)的重心坐標(biāo)。1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 采用SPSS 21.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，組內(nèi)均數(shù)比較采用單因素方差分析，組間均數(shù)比較采用t檢驗(yàn)，線性關(guān)系采用Pearson相關(guān)分析，P＜0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組基線資料對(duì)比 新兵組的年齡和入伍時(shí)間均低于老兵組，差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），受教育年限略高于老兵組，SCL-90總分高于老兵組，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），表1。

2.2 情緒圖片刺激前后兩組被試BPOMS評(píng)分變化比較 與刺激前、中性圖片刺激后比較，各組被試負(fù)性圖片刺激后BPOMS總分TMD分?jǐn)?shù)明顯升高，差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P新兵＜0.01，P老兵＜0.05），表2。

負(fù)性情緒圖片刺激后新兵組TMD分?jǐn)?shù)高于老兵組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；刺激前、中性圖片刺激后比較，TMD分?jǐn)?shù)差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），表3。

2.3 圖片刺激前后VBF參數(shù)變化比較 經(jīng)“脈搏波的面積重心位移分析方法”無量綱化處理后，提取出2個(gè)敏感的生物學(xué)標(biāo)記，即回縮充盈分?jǐn)?shù)（CDF）與Y2[7]，被試者應(yīng)激反應(yīng)前后的末梢循環(huán)改變通過CDF與Y2兩個(gè)特異性指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比和分析。與刺激前基線值、中性圖片刺激后比較，各組被試負(fù)性圖片刺激后VBF參數(shù)CDF、Y2值明顯升高（為更加直觀，所有測(cè)量值都乘以100后列出），差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），表4。

負(fù)性情緒圖片刺激后CDF、Y2值新兵組高于老兵組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；刺激前基線值、中性圖片刺激比較，CDF、Y2值組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），表5。

2.4 VBF參數(shù)值與BPOMS分?jǐn)?shù)相關(guān)性 Pearson相關(guān)分析結(jié)果，負(fù)性圖片刺激前后CDF值與TMD呈中度正相關(guān)（r新兵=0.53，r老兵=0.50，P＜0.05）；Y2值與TMD呈中度正相關(guān)（r新兵=0.50，r老兵=0.49，P＜0.05），表6。

3 討論

根據(jù)應(yīng)激時(shí)生理的變化必然伴隨相應(yīng)的心理變化，而心理狀態(tài)的變化也必然對(duì)生理功能調(diào)節(jié)產(chǎn)生正性或負(fù)性的影響的原理，國內(nèi)外在神經(jīng)遞質(zhì)、免疫內(nèi)分泌以及腦電等生物學(xué)指標(biāo)方面作了一些相關(guān)研究[9-11]。而應(yīng)激時(shí)機(jī)體的代謝變化中，人體血液循環(huán)功能會(huì)出現(xiàn)不同程度的異常，主要表現(xiàn)為血液流動(dòng)阻力的上升和血管順應(yīng)性的下降，特別是外周微血管的障礙程度會(huì)逐漸加重，這是應(yīng)激障礙嚴(yán)重程度的一個(gè)重要標(biāo)志[12]。應(yīng)激反應(yīng)所引起的機(jī)體末梢小動(dòng)脈受交感縮血管纖維張力增高而產(chǎn)生的收縮，將使得指端血流灌注減少，為量化分析應(yīng)激反應(yīng)水平提供了一個(gè)方便測(cè)量和易于分析的途徑。

表1 新兵組與老兵組基線資料對(duì)比

表2 不同圖片刺激前后組內(nèi)BPOMS評(píng)分比較（分，±s）

表2 不同圖片刺激前后組內(nèi)BPOMS評(píng)分比較（分，±s）

注：負(fù)性刺激與刺激前比較，aP＜0.05；負(fù)性與中性刺激比較，bP＜0.05

組別 刺激前 刺激后負(fù)性圖片 中性圖片新兵組（n=58） 10.51±6.24 15.32±6.22ab 10.53±6.57老兵組（n=57） 10.48±5.95 13.01±6.07ab 10.46±6.12

表3 不同圖片刺激前后組間BPOMS評(píng)分比較（分，±s）

表3 不同圖片刺激前后組間BPOMS評(píng)分比較（分，±s）

前側(cè)后測(cè) 新兵組（n=58） 老兵組（n=57） P值刺激前 10.51±6.24 10.48±5.95 ＞0.05負(fù)性圖片 15.32±6.22 13.01±6.07 ＜0.05中性圖片 10.53±6.57 10.46±6.12 ＞0.05

表4 不同圖片刺激前后組內(nèi)VBF參數(shù)值比較（分，±s）

表4 不同圖片刺激前后組內(nèi)VBF參數(shù)值比較（分，±s）

注：CDF：特異性指標(biāo)回縮充盈分?jǐn)?shù)；Y2：血管回縮期面積重心縱坐標(biāo)；與刺激前比較，負(fù)性刺激aP＜0.05；與中性刺激比較，負(fù)性刺激bP＜0.05

組別 刺激前 刺激后負(fù)性圖片 中性圖片新兵組（n=58） - - -CDF 83.90±18.70 93.89±10.50ab 83.97±16.21 Y2 33.06±6.09 36.39±6.31ab 33.41±6.15老兵組（n=57） - - -CDF 85.04±9.46 89.83±9.32ab 85.97±7.22 Y2 31.29±6.33 34.05±6.07ab 31.62±6.43

表5 不同圖片刺激前后組間VBF參數(shù)值比較（分，±s）

表5 不同圖片刺激前后組間VBF參數(shù)值比較（分，±s）

注：CDF：特異性指標(biāo)回縮充盈分?jǐn)?shù)；Y2：血管回縮期面積重心縱坐標(biāo)

VBF指標(biāo) 新兵組（n=58） 老兵組（n=57） P值CDF - - -刺激前 83.90±18.70 85.04±9.46 ＞0.05負(fù)性圖片 93.89±10.50 89.83±9.32 ＜0.05中性圖片 83.97±16.21 85.97±7.22 ＞0.05 Y2 - - -刺激前 33.06±6.09 31.29±6.33 ＞0.05負(fù)性圖片 36.39±6.31 34.05±6.07 ＜0.05中性圖片 33.41±6.15 31.62±6.43 ＞0.05

表6 負(fù)性圖片刺激前后VBF參數(shù)值與BPOMS分?jǐn)?shù)相關(guān)性

本項(xiàng)目所用HC2180-D檢測(cè)與分析系統(tǒng)內(nèi)置的核心算法，即脈搏波的面積重心位移分析方法，與傳統(tǒng)的波形分析方法不同，該系統(tǒng)將每個(gè)容積脈動(dòng)血流波形重新定義為監(jiān)測(cè)點(diǎn)部位的血容量隨時(shí)間變化的函數(shù)曲線，以曲線峰值為界劃分為血管充盈期（波形曲線上升支）和血管回縮期（波形曲線下降支），測(cè)量并分別計(jì)算全脈動(dòng)周期、充盈期和回縮期3個(gè)時(shí)相曲線下對(duì)應(yīng)的面積及面積的重心坐標(biāo)，經(jīng)系統(tǒng)進(jìn)一步無量綱化轉(zhuǎn)換處理后生成一系列生物學(xué)標(biāo)記，類似用于指紋和面部表情判別的生物識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用[13]。

與刺激前基線值及中性圖片刺激比較，被試者在負(fù)性圖片刺激后CDF與Y2值明顯升高，BPOMS測(cè)試同樣為負(fù)性圖片刺激后BPOMS總分TMD分?jǐn)?shù)明顯升高，而且CDF、Y2值與TMD呈中度正相關(guān)，以上共同表明，被試者在負(fù)性圖片刺激后引起的變化具有特定性，可以產(chǎn)生明顯的負(fù)性情緒，而且負(fù)性情緒水平可以至少被兩個(gè)形態(tài)特征指標(biāo)精確測(cè)量到。CDF、Y2指標(biāo)來自不同的維度，一個(gè)是均值比，一個(gè)是重心高。從生物信息分析的角度，多項(xiàng)形態(tài)特征指標(biāo)的顯著改變更有利于多元分析和量化分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的制定。一般研究認(rèn)為，新兵比老兵更容易出現(xiàn)應(yīng)激[14,15]，本研究中負(fù)性情緒圖片刺激后CDF、Y2值新兵組高于老兵組結(jié)果支持該結(jié)論。本研究結(jié)果表明，CDF和Y2在實(shí)驗(yàn)前后有顯著差異，區(qū)分效度較好，具有安全、簡(jiǎn)便、快速等優(yōu)勢(shì)，是評(píng)價(jià)應(yīng)激損傷的敏感指標(biāo)，具有較高的實(shí)用價(jià)值。本研究的局限之處除了樣本量偏小外，還有僅以主觀性量表作為效標(biāo)。下步實(shí)驗(yàn)擬選用唾液皮質(zhì)醇、事件相關(guān)電位等客觀指標(biāo)作為效標(biāo)，并試圖對(duì)應(yīng)激反應(yīng)的程度進(jìn)行量化分級(jí)。

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