抗震救灾官兵急性高原反应循环系统敏感超声指标的筛选

沈丽群，姜海艳，刘爱玲，姚胜银，王玉恒，陈 伟，王行新，屈娟娟，郭怡萍

抗震救灾官兵急性高原反应循环系统敏感超声指标的筛选

沈丽群，姜海艳，刘爱玲，姚胜银，王玉恒，陈 伟，王行新，屈娟娟，郭怡萍

目的 探讨抗震救灾官兵急性高原反应（acute mountain sickness，AMS）发生的敏感超声指标。方法急进高原前后，应用ALOKa公司ProSound α-10彩色多普勒超声诊断仪对30名健康抗震救灾官兵进行瞬时波强（wave intensity，WI）及相关超声指标的检测，对AMS发生与否进行统计学分析，建立适用于小样本数据的支持向量机（support vecter machine，SVM）模型，采用留一法进行交叉验证，筛选出与AMS发生密切相关的敏感指标组合，应用软件包SPSS 18.0对各指标进行Spearman相关分析。结果 ①交叉验证筛选出与AMS发生密切相关的敏感指标组合：舒张期心肌速度梯度（MVGD）、室壁中层径向缩短率（mFs）、瞬时加速度波强（W1）、射血时间（1st-2nd）、舒张压（Pmm）；②Spearman相关性结果显示：AMS与W1成正相关（P<0.05），与mFs、MVGD、1st-2nd、Pmm无显著线性相关性。结论 mFs、MVGD、1st-2nd、Pmin、W1是AMS发生的敏感指标。

急性高原反应；瞬时波强；支持向量机模型；抗震官兵

高原环境中许多不利因素作用于人体，如低氧、低温、低湿、太阳辐射强和气候多变等，但最关键的就是低氧对人体的损伤。平原人进入高原后，部分人群会出现包括头痛、呕吐、心慌、食欲减退等在内的一系列临床症候群，称为急性高原反应（acute mountain sickness，AMS）。目前高原缺氧对人体机能的影响已引起医学工作者的浓厚兴趣和高度的关注，而对在低氧环境下抗震救灾官兵心血管系统总体功能的评估国内外鲜有报道。瞬时波强（wave Intensity，WI）就是一项研究心血管系统血流动力学及心脏与血管相互关系的新技术[1]。在2010年4月青海玉树突发7.1级地震抢险救灾中，抗震救灾官兵遇到的最大困难就是出现高原反应。笔者随从方舱医院奔赴玉树灾区，对30名健康抗震救灾官兵进入高原前后WI及相关超声指标进行检测，对AMS发生与否进行统计学分析，探讨AMS与各指标间的相关性。

1 资料与方法

1.1 研究对象 赴青海玉树抗震救灾官兵30名，男21名，女9名；年龄22～39岁，平均（29.16±5.2）岁。经病史、心电图、超声心动图等检查，排除高血压、高血脂、糖尿病、心脑血管及呼吸道疾病，无肝、肾功能损害，均为平原居住者。分别在出发前及入高原7 d内进行检测。

1.2 方法

1.2.1 一般资料检查 所有受检者均测量体表面积、收缩压、舒张压、左室射血分数(EF)、心排血量（CO）及心率（HR），结果见表1。

表1 30名抢险救灾官兵进入高原前后相关检测指标（±s）

表1 30名抢险救灾官兵进入高原前后相关检测指标（±s）

与进入前比较，*P<0.05，#P<0.01

检测指标 进入前 进入后年龄（岁） 29.16±5.20 29.16±5.20心率（次/min） 67.33±8.42 73.50±9.73体表面积（m2) 1.74±0.10 1.74±0.10收缩压（mmHg） 113.77±5.75 116.13±8.19舒张压（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检查 应用日本ALOKA公司ProSound α-10彩色多普勒超声诊断仪，配备频率5～13 MHz血管超声探头。①血管取样：检查前受检者需保持平静，测量肱动脉血压2次，受检者保持平卧位和心电图连接状态，头偏向对侧，取颈总动脉窦下2.0 cm处为WI检查部位（避开颈内静脉）；②启动WI功能0～20°调节Beam Steer（B）键，使颈总动脉前后壁显示最清楚，在B/M模式下，启动WI功能。将B模式取样线上的2个取样门分别置于血管前、后壁中外膜交界处，保证二维取样门与血管壁垂直；M型Sweep Speed设置为200 mm/s，启动WI血流显示键，WI血流取样门宽4 mm，0～20°调节Beam Steer（flow）键，声束血流夹角≤60°；③采集图像和数据：受检者和操作者同时屏气，按Select键采样，描记的图形≥6个，确认WI图像描记符合要求后冻结，并存储第一幅图像；再测1次血压，使用3次血压的平均值，挑选5个以上连续波形存储用于分析。

1.2.3 MVG检查 受检者取左侧卧位，连接心电图。所有检查均在系统预置的“Cardio TDI”条件下进行。于胸骨旁左室长轴（或短轴）切面测量左室收缩末期内径及舒张期末期内径，用单平面Simpson's法计算LVEF、FS。于胸骨旁乳头肌水平左室短轴观，组织多普勒的Nyquist频率极限设定为12～24 cm/s，使左室后壁感兴趣区显示满意后，动态录入，回放图像，在该节段根据TDI曲线S峰顶端选为收缩期测量时相；根据E峰顶端选为舒张期测量时相；取样点分别置于左室后壁心内膜下心肌与心外膜下心肌，并保持两点连线尽可能垂直于左室后壁。仪器程序自动捕获并显示该时相瞬间收缩期心内膜速度（SVend）、心外膜速度（SVepi）、舒张期心内膜速度（DVend）、心外膜速度（DVepi）及连线上各点心肌运动的MVP。负值代表方向，取绝对值。另外，还可以同时获得收缩期及舒张期心内膜下心肌与心外膜下心肌之间的距离，即两点间心肌的厚度 （Sd及Dd）。利用公式：内膜下心肌速度（Vend）－外膜下心肌速度（Vepi）/厚度（d）计算收缩期MVG（MVGs）及舒张期MVG（MVGD）。

1.3 统计学方法 应用SPSS 18.0软件进行统计分析。所有数据采用（±s）表示，因样本较少，为寻找检测指标与AMS发生与否之间的关系，建立具有良好泛化能力适用于小样本数据的支持向量机（SVM）模型，采用留一法（leave one out）进行交叉验证，筛选出与AMS发生密切相关的敏感指标组合，采用Spearman法对各指标与AMS间进行相关性分析。

2 结 果

2.1 建立支持向量机交叉检验对指标进行筛选建立支持向量机 （SVM），采用留一法进行交叉验证，筛选出与AMS发生密切相关的敏感指标组合：舒张期心肌速度梯度（MVGD）、室壁中层径向缩短率（mFs）、瞬时加速度波强（W1）、射血时间（1st-2nd）、舒张压（Pmm）。

2.2 AMS与各指标间的相关性分析 Spearman相关分析显示，AMS与W1成正相关 （P<0.05），与mFs、MVGD、1st-2nd、Pmm线性相关性不显著，见表2。

3 讨 论

常规超声检查可分别评估心脏和血管的功能，WI是一个新的血流动力学指标，它能提供心脏和动脉系统相互作用的工作状况的信息，评估心血管系统的总体功能[1]。凡进抵海拔3 000 m以上地区进行的职业活动均为高原作业。近年来有研究表明，当人体由低海拔进入高原地区（3 000 m以上）时，人体即处于氧化胁迫状态，平原人进入高原后劳动能力降低，这是对高原低氧环境习服不良在整体水平的表现，严重者可导致许多高原疾病的发生。本研究应用WI技术结合其它超声检测指标的结果显示舒张期心肌速度梯度（MVGD）、室壁中层径向缩短率（mFs）、瞬时加速度波强（W1）、射血时间（1st-2nd）、舒张压（Pmin）是AMS发生的主要危险因素。

表2 AMS与敏感指标的相关性

正常人颈动脉的WI有2个正向波和1个负向波，分别为出现在收缩早期的W1波、收缩中期的负向波NA、收缩晚期的W2波。WI波形还可得出时间指数1st-2nd，1st-2nd指W1和W2两顶点之间的距离，代表射血时间[2]。急性缺氧通过化学感受器反射刺激呼吸中枢，引起呼吸加强，心率加快，1st-2nd显著缩短，外周阻力增加，心脏舒张期血液向外周流动速度减慢，心脏舒张末存留在动脉中的血量增多，Pmin升高。

对左心室收缩功能的评价，国内外传统的常用指标是左室射血分数（LVEF）、左心室短轴缩短率（Fs），但它们均受二维图像质量、心脏前后负荷以及操作者经验等因素的影响，而WI是通过采集心动周期内动脉压力和流速的变化速率计算得出的，因此能更为准确地评价心肌收缩性[3]。WI作为一项新技术已引起超声工作者的高度关注，在众多WI相关指标中，W1是由射血早期从左心室向外周传导的前向压缩波导致动脉内血流加速和压力升高而产生，可反映左室的收缩功能[4]。近年来也有学者研究发现mFs从生理学上也能更准确地评价心肌收缩性，因为引起室壁径向收缩的环行纤维分布在心室壁内外膜间的中层壁上[5]。与EF、Fs相比，MI能够避免EF、Fs等指标的缺陷，不受心脏前、后负荷的影响，更符合生理机制。

对左心室舒张功能的评价，常规采用二尖瓣血流舒张早期峰值流速与舒张晚期峰值流速的比值（E/A），但其受心脏整体运动的影响。有研究表明MVG用于定量分析局部室壁运动，不受心脏整体运动的影响，可准确反映左室局部收缩及舒张功能，定量评价左室整体功能，而且不受前负荷的影响[6]，根据心内膜下心肌速度和心外膜下心肌速度之差与室壁厚度的比值可得出收缩期心肌速度梯度（MVGS）及MVGD。

本文结果显示，MVGD、mFs、W1与急进高原后AMS发生有关，分析其原因可能为缺氧环境可以使心肌有氧代谢降低。许多研究表明线粒体损伤可能是细胞缺氧能力代谢障碍的中心环节。缺氧环境下机体产生大量自由基，对生物大分子具有毒性反应，主要表现为脂质过氧化作用，导致膜结构异常，功能障碍。线粒体受到自由基损伤后膜流动性降低，导致功能和膜内酶活性的下降，膜磷脂降解，影响细胞色素C氧化酶及ATP合成酶的活性，可使ATP合成减少，诱发一系列危害细胞的级联反应。心肌缺氧可降低心肌的舒缩能力，严重时可导致心肌变性、坏死。这表明急性缺氧导致左室收缩功能减低，本研究反映左室心肌收缩功能的指标mFs、W1均减低，但EF无明显改变，MVGD减低，E/A无明显改变，说明mFs、W1、MVGD是评价高原低氧环境下左室舒缩功能敏感指标。

本研究对AMS的相关因素进行了初步探索，但因样本量有限，只能采用适用于小样本数据的支持向量机（SVM）模型，常规统计学方法难以奏效，因此建立更为准确可靠的AMS预测模型，尚需扩大样本量进行进一步探讨。

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[2011-09-23收稿，2011-10-19修回]

[本文编辑：韩仲琪 王庆法]

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河南郑州，153医院医务处（沈丽群），特检科（姜海艳，刘爱玲，姚胜银，王玉恒，陈伟，王行新，屈娟娟，郭怡萍）