單兵高壓氧艙對急進高海拔地區(qū)人員右心功能及右心收縮儲備能力的影響

王 坤，王藝璇，安 泉，白文棟，楊文靜，賈 佳，王廣軍

（1.新疆軍區(qū)總醫(yī)院超聲醫(yī)學(xué)科，烏魯木齊 830001；2.廣東省公安廳刑偵局刑事技術(shù)中心化驗科，廣州 510030；3.新疆軍區(qū)總醫(yī)院衛(wèi)勤部，烏魯木齊 830001）

0 引言

我國高原地區(qū)面積廣大，近年來，隨著社會經(jīng)濟建設(shè)與軍事行動的需要，越來越多的人由平原地區(qū)急進高原地區(qū)。而海拔5 000 m以上的高原地區(qū)由于高海拔、低大氣壓強的因素，周圍環(huán)境氧分壓更低。世居平原的人員急性暴露于海拔5 000 m以上的高原環(huán)境，會由于氧分壓的降低而引起一系列低氧性肺血管收縮（hypoxic pulmonary vasoconstriction，HPV），從而導(dǎo)致其機體的右心功能及右心收縮儲備能力產(chǎn)生相應(yīng)的變化[1-2]。若不及時治療，急進高原的人員極易誘發(fā)缺氧性肺動脈高壓，引發(fā)以肺動脈增寬，右房、右室內(nèi)徑增大為主的右心重構(gòu)，病情進一步發(fā)展會導(dǎo)致其右心失代償，最終引起右心衰竭，產(chǎn)生不可逆性損傷[3]。

目前，用于緩解因高原低氧分壓環(huán)境導(dǎo)致的HPV最常見的治療方法為低流量氧療法[4]。近年來，高原醫(yī)學(xué)研究人員發(fā)現(xiàn)，高壓氧治療能更高效地改善急進高原人員機體的缺氧狀態(tài)，增加其對缺氧的耐受力[5]。隨著高壓氧艙設(shè)計、制造工藝的不斷發(fā)展，單兵高壓氧艙逐漸被廣泛應(yīng)用于高原環(huán)境。然而，單兵高壓氧艙對高原環(huán)境下機體右心系統(tǒng)的影響研究卻鮮見報道。本研究擬選取單兵高壓氧艙，利用負荷超聲心動圖（stress echocardiography，SE）檢查方案，觀察其對急進高原人員的右心功能及右心收縮儲備能力的影響。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2020年5月由烏魯木齊地區(qū)（海拔890 m）乘車急進喀喇昆侖山區(qū)（海拔5 137 m）的健康青年男性官兵90例，年齡19～29歲，體質(zhì)量57～83 kg，身高163～184 cm。所有受試者既往體健，無高原暴露史，在急進高原地區(qū)前，均經(jīng)新疆軍區(qū)總醫(yī)院體檢，無呼吸系統(tǒng)及心血管系統(tǒng)疾病。將90例研究對象依照隨機數(shù)字表法分為對照組、低氧組及高壓氧組3組，每組30例。3組受試者年齡、身高、體質(zhì)量均無統(tǒng)計學(xué)差異。所有受試者均對本次實驗內(nèi)容及目的充分了解，實驗依從性良好。本研究取得新疆軍區(qū)總醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)。

1.2 實驗儀器

本研究采用EPIQ7C彩色多普勒超聲診斷儀（荷蘭飛利浦公司），S5-1心臟檢查探頭（中心頻率3.5 MHz）。低流量氧療時所用的氧氣由HS1型大型分子篩式制氧機（山東濰坊華盛醫(yī)療器械有限公司）制取，經(jīng)導(dǎo)管裝入氧氣罐內(nèi)進行存儲，供氧時氧氣罐連接濕化瓶及流量儀（浙江余姚艾克儀表廠）并接上鼻氧管（浙江余姚吉康醫(yī)療器械廠），受試者以鼻氧管方式吸入氧氣進行氧療。單兵高壓氧艙選用Coolmay系列氧艙（山東煙臺冰輪高壓氧艙有限公司）。指脈氧測試儀器為MS50D型脈搏血氧儀（河北秦皇島康泰醫(yī)學(xué)系統(tǒng)股份有限公司）。

1.3 實驗方法

對照組急進高原后不給予任何干預(yù)；低氧組每日早、晚飯后分別進行低流量氧療（流量為2 L/min，每次持續(xù)60 min，2次/d）；高壓氧組每日晚飯后進入單兵高壓氧艙進行1次高壓氧治療（壓力為0.25 MPa，每次持續(xù)90 min，1次/d）。為確保實驗安全進行，醫(yī)務(wù)人員在實驗過程中全程監(jiān)測受試者血壓、心率、血氧等生理指標(biāo)。

1.4 SE檢查方案

由于本次實驗進行的地點位于海拔5 137 m的喀喇昆侖山區(qū)，該地區(qū)海拔較高，氧分壓極低。因此，在進行SE檢查時，研究人員參照了2016年歐洲超聲心動圖協(xié)會建議的靜態(tài)負荷方案[6]。具體的方案為：檢查前，受試者取站立位，右上肢曲臂90°懸吊一質(zhì)量為5 kg的重物，實驗全程保持此狀態(tài)，實現(xiàn)靜態(tài)負荷。在實驗過程中，研究人員全程實時監(jiān)測受試者的指脈氧、心率、血壓以及主觀狀況。當(dāng)受試者出現(xiàn)如下幾種情況時，則認定為靜態(tài)峰值負荷狀態(tài)：（1）受試者出現(xiàn)無法忍受的癥狀，包括呼吸不暢、視物不清等無法持續(xù)負荷的情況；（2）受試者感受到無法忍耐的肌肉疲勞，無法持續(xù)負荷；（3）血壓過高（>220/120 mmHg）（1 mmHg=133.32 Pa）；（4）因過度疲勞而導(dǎo)致的血壓降低（降低幅度>40 mmHg）；（5）不同情況的心率失常（包括房顫等）；（6）血氧飽和度<75%。若未出現(xiàn)上述癥狀，應(yīng)鼓勵受試者盡量堅持負荷狀態(tài)以達到負荷峰值。

1.5 數(shù)據(jù)測量及參數(shù)計算

3組受試者在急進高原地區(qū)1個月后，采取SE檢查方案，分別在靜息狀態(tài)以及峰值負荷狀態(tài)檢測右心功能參數(shù)，主要包括：三尖瓣環(huán)收縮期位移（tricuspid annular plane systolic excursion，TAPSE）、右室面積變化分?jǐn)?shù)（fractionofrightventricular areachanges，F(xiàn)AC）、組織多普勒三尖瓣環(huán)收縮期峰值速度V以及右心室Tei（right ventricle-Tei，RV-Tei）指數(shù)。RVTei指數(shù)的獲取參照2014年陸軍軍醫(yī)大學(xué)的計算方法：利用多普勒超聲測量三尖瓣舒張間期時間（diastolic time，DT）及肺動脈射血時間（ejection time，ET），RV-Tei指數(shù)=（DT－ET）/ET[7]。

受試者右心收縮儲備能力參數(shù)TAPSEs、FACs、Vs的計算方法為：用峰值負荷狀態(tài)下的TAPSEp、FACp、Vp，減去相應(yīng)靜息狀態(tài)下的TAPSEr、FACr、Vr。為減少測量誤差，本實驗所有測量由從事超聲臨床工作5 a以上的醫(yī)生進行，每組數(shù)據(jù)均測量3次并取平均值作為最終數(shù)據(jù)。

1.6 統(tǒng)計學(xué)分析

本研究所有數(shù)據(jù)采用SPSS19.0軟件進行統(tǒng)計學(xué)分析。計量資料均以±s表示，3組計量資料的比較采用方差分析，進一步組間兩兩比較采用SNK-q檢驗。P<0.01為差異具有顯著統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 3組受試者靜息狀態(tài)下右心功能參數(shù)比較

3組受試者的TAPSEr、FACr、Vr、RV-Teir方差分析結(jié)果顯示，總體均數(shù)不全相同，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.01）。由組間比較可知，高壓氧組TAPSEr、FACr、Vr顯著高于對照組，RV-Teir指數(shù)顯著低于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.01）；低氧組TAPSEr、FACr顯著高于對照組，RV-Teir指數(shù)顯著低于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.01）；高壓氧組TAPSEr、FACr顯著高于低氧組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.01）。詳見表1。

表1 3組受試者靜息狀態(tài)下右心功能參數(shù)比較

2.2 3組受試者峰值負荷狀態(tài)下右心功能參數(shù)比較

3組受試者的TAPSEp、FACp、Vp、RV-Teip方差分析結(jié)果顯示，總體均數(shù)不全相同，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.01）。由組間比較可知，高壓氧組TAPSEp、FACp、Vp顯著高于對照組，RV-Teip指數(shù)顯著低于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.01）；低氧組TAPSEp、FACp、Vp顯著高于對照組，RV-Teip指數(shù)顯著低于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.01）；高壓氧組TAPSEp、FACp顯著高于低氧組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.01）。詳見表2。

表2 3組受試者峰值負荷狀態(tài)下右心功能參數(shù)比較

2.3 3組受試者右心收縮儲備能力參數(shù)比較

3組受試者的TAPSEs、FACs、Vs方差分析結(jié)果顯示，總體均數(shù)不全相同，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.01）。由組間比較可知，高壓氧組TAPSEs、FACs、Vs顯著高于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.01）；低氧組TAPSEs、FACs、Vs顯著高于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.01）；高壓氧組FACs顯著高于低氧組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.01）。詳見表3。

表3 3組受試者右心收縮儲備能力參數(shù)比較

3 討論

海拔5 000 m以上的高原地區(qū)由于更高的海拔、更低的氧分壓，導(dǎo)致急進高原地區(qū)的人員因缺氧更早出現(xiàn)高原性HPV，使機體肺循環(huán)血流阻力增大。正常情況下，機體在靜態(tài)負荷狀態(tài)時，為適應(yīng)肺循環(huán)血量的增加，右心室需要增加心肌的收縮力進行相應(yīng)代償[8]；而在高原環(huán)境下，出現(xiàn)高原性HPV的人員，其右心室心肌收縮力的增加程度較平原有所降低，這就使機體運動能力與耐力產(chǎn)生相應(yīng)的降低[9]，若不及時予以治療緩解，將會引起右心系統(tǒng)重構(gòu)，最終導(dǎo)致右心衰竭等一系列不可逆性損傷[10-11]。目前，超聲檢查因其檢查成本低、普及率高，已被高原地區(qū)廣泛應(yīng)用于右心系統(tǒng)檢查評估。而基于超聲檢查的SE檢查，因其無創(chuàng)性、對周圍環(huán)境要求低、操作方法簡單等優(yōu)點，被臨床廣泛應(yīng)用于評價機體右心功能及右心收縮儲備能力[12-14]。

人員急進高原地區(qū)后，由于周圍環(huán)境氧分壓的降低，其機體會出現(xiàn)缺氧狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，血管緊張素轉(zhuǎn)化酶分泌增多，這種酶可在體內(nèi)催化血管緊張素Ⅰ生成血管緊張素Ⅱ，而血管緊張素Ⅱ是強烈的血管收縮劑和腎上腺皮質(zhì)類醛固酮釋放的激活劑[15-17]。因此，緩解機體的缺氧狀態(tài)，從而減少血管緊張素轉(zhuǎn)化酶的分泌，是解決高原性HPV的關(guān)鍵。根據(jù)以往研究，針對急進高原地區(qū)的人員，及時給予低流量氧療，可有效降低機體的肺小動脈血管平滑肌緊張度，緩解高原性HPV[18-20]。然而，有學(xué)者提出低流量氧療緩解高原性缺氧癥狀見效較慢，往往需要持續(xù)治療1個月以上才有顯著效果[21]。近年來，如何快速緩解急進高原人員機體的缺氧癥狀，提高其高原運動能力與耐力，引起越來越多高原醫(yī)學(xué)科研人員的關(guān)注。自19世紀(jì)法國制造出世界上第一座高壓氧艙治療疾病以來，經(jīng)過多年的臨床實踐，高壓氧治療得到了不斷的發(fā)展與完善[22]。作為一種比較安全的治療手段，在高原地區(qū)進行高壓氧治療在提高機體運動儲備、緩解右心重構(gòu)方面越來越受到重視。然而，傳統(tǒng)高壓氧設(shè)備占地面積大，建設(shè)難度高，高原偏遠地區(qū)難以普及。近年來，便攜式高壓氧設(shè)備的長足發(fā)展為高原偏遠地區(qū)進行高壓氧治療提供了可能[23]。本研究所選取的單兵高壓氧艙具有體積小、質(zhì)量輕、便于攜帶、升壓速度快等優(yōu)點，可裝車隨行，并隨時、隨地展開使用，可充分滿足高原偏遠地區(qū)進行高壓氧治療的條件。

根據(jù)Hall等[24]的報道，RV-Tei指數(shù)可作為評價右心室重構(gòu)的重要監(jiān)測指標(biāo)。高原性右心室重構(gòu)主要是指由于機體長期暴露于低氧環(huán)境而引起HPV，導(dǎo)致右心后負荷增加、肺動脈壓力持續(xù)增高，從而引發(fā)的一系列繼發(fā)性改變。以往研究表明，低流量氧療可顯著降低急進高原人員的RV-Tei指數(shù)，減小右心系統(tǒng)因缺氧而致的遠期損傷[25-26]。本研究中，高壓氧組RV-Tei指數(shù)與低氧組在靜息狀態(tài)與峰值負荷狀態(tài)下并無統(tǒng)計學(xué)差異，由此可以看出，在降低右心系統(tǒng)的遠期損傷、預(yù)防慢性高原性心臟病方面，單兵高壓氧艙的效果與低流量氧療基本一致。同時，本研究發(fā)現(xiàn)，高壓氧組右心功能參數(shù)的TAPSE、FAC在靜息狀態(tài)和峰值負荷狀態(tài)下以及右心儲備能力參數(shù)FACs顯著高于低氧組，這說明相比傳統(tǒng)的低流量氧療，高壓氧治療可通過加壓快速增加血漿中的物理溶解氧，增加機體血氧含量，提高血氧分壓。同時，加壓方式可快速緩解機體因缺氧導(dǎo)致的HPV，降低血液黏度，從而降低肺動脈壓、改善腎臟功能、促進利水利鈉，快速有效提高機體在高原環(huán)境的運動能力與儲備[27-28]。因此，單兵高壓氧艙在快速提高急進高原人員的右心功能及右心收縮儲備能力方面的效果優(yōu)于低流量氧療。

由于本實驗受試者均為男性且均為青年，因此，實驗數(shù)據(jù)還存在一定的局限性。下一步，課題組還需要繼續(xù)針對不同性別、不同年齡階段人群進行進一步實驗，以完善相關(guān)數(shù)據(jù)。

綜上所述，單兵高壓氧艙可有效提高急進高原人員的運動能力與耐力，緩解缺氧性右心室重構(gòu)，且作用效果優(yōu)于傳統(tǒng)低流量氧療，對急進高原人員提高工作效能、預(yù)防高原性心臟病的發(fā)生具有十分重要的意義。