急进高原及习服后左心功能变化的超声心动图观察

2014-03-02饶明月覃军高旭滨张继航余洁刘曦黄岚

解放军医学杂志 2014年5期

饶明月，覃军，高旭滨，张继航，余洁，刘曦，黄岚

从平原急进高原或从高原进入更高海拔地区的早期，为了适应于高原低压低氧的环境，机体代谢会发生急剧变化，心血管在这一适应性变化中发挥重要作用。在高原低压低氧环境下，吸入气体氧分压低，随之动脉氧分压降低，刺激颈动脉化学感受器，心率迅速增加，组织对氧的需求在短时间内来不及调整，因此为了运送同等量的氧气到组织，心输出量增加，运送到组织的动脉血增多，以维持有效的摄氧量[1]。而每搏输出量在到达高原的早期是增加还是减少目前尚无统一的认识，有研究报道到达高原地区的第1周每搏输出量降低，之后趋于稳定[2-3]；也有研究发现急性缺氧后每搏输出量保持不变，心输出量增加[2,4]；然而Hanaoka等[5]报道低氧吸入后高原肺水肿抵抗者组每搏输出量、心脏指数和射血分数较常氧条件下明显增加；也有研究发现一旦习服，在安静状态和一定水平的运动时心输出量回到平原水平[6]；由于心率升高，所以每搏输出量减少[3]，也有报道习服后心率逐渐回到平原水平[7]。因此，要找到左心功能变化的规律并形成统一的认识需要进行大样本的研究。本研究连续观察了121名健康青年男性官兵急性暴露于高原环境及到达更高海拔地区习服后的左心功能变化。

1 资料与方法

1.1 研究对象以成都驻军某部进藏青年男性官兵作为受试对象。纳入标准：①年龄18～45岁；②平原人群居住地海拔低于1000m。排除标准：①有心血管疾病、呼吸系统疾病、肿瘤、肝肾功能障碍、免疫系统疾病、精神系统疾病、活动期的感染或严重感冒其中之一者；②过去半年有高原暴露史(≥2500m)；③拒绝参与本研究的受试者。2012年6－8月期间，根据以上标准共纳入121名青年男性官兵。本研究获得受试对象知晓，并签署知情同意书，且通过第三军医大学医学伦理委员会批准。121名受试者急进高原前1周内及到达高原后未服用任何药物。

1.2 检测方法前往高原前1周由研究人员向121名受试者解说症状分级、填表说明和注意事项后，受试者填写统一、制式急性高原病流行病学调查表，内容主要包括基本资料和症状，并进行体格检查和心脏彩超检查。121名受试者在2d内分批由成都(平原，海拔500m)乘飞机(2.5h)到达拉萨(海拔3700m)，当日下午15:00到达，次日上午行体格检查、症状量表填写和心脏彩超检查。所有受试者拉萨习服7d后，乘汽车到达羊八井(海拔4400m)，于到达4400m第7天和第50天进行心脏彩超复查。

受试者静息状态下取左侧卧位，由熟练、固定的超声科医师使用Philip CX50便携式彩色多普勒超声诊断仪(探头型号为S5-1，探头频率为2～4MHz)检测心脏超声指标。取胸骨旁左心长轴切面，M型超声测量左室舒张末直径(LVEDD)、左室收缩末直径(LVESD)、心率(HR)，通过Teichholz's公式[8]计算左室射血分数(LVEF)、短轴缩短率(FS)、每搏输出量(SV)、心输出量(CO)、左室舒张末容积(EDV)、左室收缩末容积(ESV)，再用体表面积来计算每搏指数(SI)、心脏指数(CI)、左室舒张末容积指数(EDVI)。取心尖四腔心切面，测量心脏腔室大小，并用脉冲多普勒记录二尖瓣口血流，测量E峰、A峰值，计算E/A比值。各项参数均分别测量3个连续心动周期，取其平均值。

1.3 统计学处理采用SPSS 16.0软件进行统计分析，计量资料用表示，满足正态分布的重复测量数据采用重复测量方差分析，进一步两两比较采用LSD-t检验。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

121名受试者年龄22.07±3.13(18～33)岁，身高171.27±4.63(161～188)cm，体重63.27±6.72(51～85)kg，体表面积1.70±0.11(1.51～2.03)m2。

2.1 进入不同海拔高度左心腔室大小的变化与平原500m比较，进入3700m 1d内LAD、ESV明显降低(P＜0.05)，LVEDD、EDV、EDVI差异无统计学意义(P＞0.05)；进入4400m 7d时LAD、EDV、ESV、EDVI明显降低(P＜0.05)，LVEDD差异无统计学意义(P＞0.05)；进入4400m 50d时LAD、LVEDD、EDV、ESV、EDVI均明显降低(P＜0.05)。与进入3700m 1d相比较，进入4400m 7d时LAD、EDV、EDVI明显降低(P＜0.05)，LVEDD、ESV差异无统计学意义(P＞0.05)，进入4400m 50d时LAD、LVEDD、EDV、EDVI明显降低(P＜0.05)，ESV差异无统计学意义(P＞0.05)。与进入4400m 7d相比较，进入4400m 50d时LAD、LVEDD、EDV、EDVI明显降低(P＜0.05)，ESV差异无统计学意义(P＞0.05，表1)。

2.2 进入不同海拔高度时左心功能的改变与平原500m比较，进入3700m 1d内HR、LVEF、SV、SI、CO、CI明显增高(P＜0.05)，E/A明显降低(P＜0.05)，FS差异无统计学意义(P＞0.05)；进入4400m 7d时HR、LVEF、FS、CO、CI明显增高(P＜0.05)，SV、SI、E/A差异无统计学意义(P＞0.05)；进入4400m 50d时HR、LVEF、CO、CI明显增高(P＜0.05)，SV、SI明显降低(P＜0.05)。与进入3700m 1d相比较，进入4400m 7d时FS明显增高(P＜0.05)，SV、SI、CO、CI明显降低(P＜0.05)，HR、LVEF、E/A差异无统计学意义(P＞0.05)；进入高原4400m 50d时LVEF、SV、SI、CO、CI明显降低(P＜0.05)，HR差异无统计学意义(P＞0.05)。与进入高原7d相比较，进入高原4400m 50d时LVEF、SV、SI、CO、CI明显降低(P＜0.05)，HR差异无统计学意义(P＞0.05，表2)。

表1 进入不同海拔高度左心腔大小的变化(±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 进入不同海拔高度左心功能的变化(±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 讨论

本研究通过对121名世居平原地区的健康青年男性官兵在急进高原后不同海拔地区不同时相左心功能的变化进行观察、分析，初步掌握了其变化规律，试验结果与国内外文献报道存在部分差异，我们认为可能与种族、年龄段、海拔高度及操作方法的不同有一定关系。

本研究结果显示，受试官兵急性高原暴露后，HR显著增加，左心室收缩功能增强，LVEF、FS、SV增加，左室收缩末容积减小，左室舒张功能降低。有研究通过对HR变化的功率频谱分析证实，进入高原地区后3d内，低氧刺激使交感神经活性增强而迷走神经活性降低[9]，直接导致了HR明显增加。Naeije等[10]报道了24名受试对象急性吸入氧比例为12%的氧气后，典型的反应是动脉氧分压降到了40±1mmHg，CO增加了22%，这完全是由于HR增加了18%，SV没有变化所造成的。CO的增加抵消了动脉血氧含量降低所导致的组织缺氧，因此运送到组织总的氧量与平原比较没有显著变化。郭郑旻等[11]报道急性高原暴露后SV降低，这可能与检测仪器有关。健康青年人低氧暴露18h后，左室充盈压和等容舒张时间明显改变，而收缩功能正常，表明低氧引起了轻微的舒张功能不全[12]。Allemann等[13]也提出了代偿的左室舒张功能紊乱的概念，即在健康受试者中，增加的左房收缩功能完全代偿了左室舒张功能不全。Holloway等[14]研究发现，低氧可引起心脏Pcr/ATP减少，并通过组织多普勒超声技术观察到左室舒张功能降低，低氧可导致左心室的高能磷酸代谢水平快速下降，心脏收缩和舒张均为高耗能过程，其中舒张期需把细胞内的Ca2+摄入肌质网中，比收缩过程更耗能，且心脏对缺氧十分敏感，故首先表现出来的是舒张功能紊乱。急性低氧暴露后心肌有氧代谢酶活性下降和无氧酵解酶活性上调都在缺氧中发挥重要作用，而如何提供足够的能量，让心肌收缩和舒张功能不受影响，未来的研究可能更多地从基因和药物上着手。

然而，有研究报道心血管对低氧的反应是暂时的，几天后CO即恢复到常氧条件下的基础值或稍偏低[15]。本研究中，在海拔3700m习服7d后进入更高海拔(4400m)习服7d时CO有降低的趋势，但经50d习服后仍高于平原的基础值。在4400m习服50d后HR基本维持在一个稳定的水平，但仍显著高于平原基础值。本研究中受试者在4400m习服1周内SV并未降低，而是在1周以后才开始降低，习服50d后显著低于平原水平。这与以往文献报道基本一致，一旦习服，受试对象的CO恢复到平原基础值，然而HR继续增高，因此SV下降[4]。SV下降不是由于心肌收缩性降低引起的，而是由于左室舒张末容积减少，也就是前负荷的降低引起的，本研究也证实了左心室内径和容积的减少，这也许是由于血浆体积减少引起的[16]。本研究中虽然习服50d后LVEF较急进高原时显著降低，但仍显著高于平原水平，而冯恩志等[17]报道在3700m习服50d后LVEF显著低于平原水平，这可能与受试者的作业强度不同有关。

左心系统对高原环境的适应性调节与海拔高度、上升速度、高原习服时间和个体差异有关。本研究证实，急性高原暴露后HR、SV、CO显著增加，随着习服时间的延长，CO逐渐向平原水平接近，但习服50d后仍高于平原水平，而左心室容积减小，LVEF恢复到平原水平，靠HR的增加来弥补SV的不足，可见左心的适应性调节是一个精密而又复杂的过程，对这一过程的认识具有重要意义，如有适应性调节不良事件发生应早发现早治疗，以充分保障进入高原地区人员的生命安全。

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