指端容积血流脉动波形特征量化分析评估士兵应激损伤

肖利军，王新玲，高鸿雁，骆利，罗晓民，李俊峡

军事演习、抢险救灾等特殊任务使PTSD创伤后应激障碍（PTSD）成为军人中常见的精神疾病，军事应激损伤的研究价值日益引起重视[1,2]。然而现阶段检查以量表测查为主, 缺乏客观生物学指标是应激研究的一个瓶颈[3]。

应激时机体产生的一系列变化中，心血管系统起着重要作用[4,5]。血流动力学的理论和实验研究发现，人体心血管系统的变化可通过动态监测末梢循环的改变得以体现，人体在应激状态下末梢循环发生的改变可通过测量指端容积血流脉搏波（VBF）得到量化[6]。因此本研究在前期实验[7]的基础上，对士兵人群VBF信号的形态特征参数进行筛选，进一步验证血流动力学检测技术应用于军人应激损伤评估的可行性。

1 对象与方法

1.1 研究对象 排除精神、神经疾病和其他躯体疾病的驻京某部男兵分层随机抽取120名，新兵组60名，年龄范围17～21岁，平均18.40±0.63岁；老兵组60名，年龄范围19～25岁，平均21.88±1.91岁。参照中国军人SCL-90常模标准排除5人，最终样本由115名受试者组成，其中新兵组58名，老兵组57名（上等兵24名、一期士官21名、二期士官12名），均自愿参加实验。

1.2 研究工具

1.2.1 情绪测量仪器 HC2180-D型指夹式无创血流参数检测系统（以下简称HC2180-D），对所采集的VBF信号进行实时处理，量化评估应激反应的程度。

1.2.2 情绪刺激材料 美国情绪与注意研究中心编制国际情感图片系统（IAPS），用Powerpoint程序呈现情绪图片，以诱发个体负性情绪和神经内分泌反应。

1.2.3 情绪测评量表 采用简明心境量表（BPOMS）评估被试观看情绪图片刺激前后的情绪变化，可准确反应个体短时内的情绪变化状态[8]。每个项目为5级评分，从0（一点也不）到4（非常的），正性心境反向计分，量表总分（TMD）为30个项目粗分相加，总分越高则心境越差。

1.3 研究方法

1.3.1 实验程序 ①填写实验前BPOMS；②采集安静状态下左手食指指端的VBF信号基础值；③实时采集情绪诱发实验时的VBF信号数据；④情绪诱发结束后停止采集VBF信号；⑤填写实验后BPOMS量表。

1.3.2 实验设计 被试内设计包括中性和负性2个情绪刺激水平，每次实验只诱发一种情绪条件以减少两种刺激水平的顺序效应，每名被试者所接受的两种刺激间隔均大于2 d。为平衡实验顺序对结果带来影响，将两个情绪水平进行轮换进行。1.3.3 情绪诱发 选取IAPS图片系统中愉悦度评估为1-3（负性情绪图片），4-6（中性情绪图片）图片各50张，每张图片均呈现6 s，随机呈现两次，每一种情绪刺激时间均为10 min。

1.3.4 信号采集与处理 基础值在HC2180-D检测仪上记录3 min，实时采集反应值10 min。将脉动周期划分为血管充盈期（波形曲线上升支）和血管回缩期（波形曲线下降支）两个时相，测量并计算整个波形面积、血管充盈期对应面积和血管回缩期对应面积及各部分面积相对应的重心坐标。1.4 统计学处理 采用SPSS 21.0进行统计学分析，组内均数比较采用单因素方差分析，组间均数比较采用t检验，线性关系采用Pearson相关分析，P＜0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 两组基线资料对比 新兵组的年龄和入伍时间均低于老兵组，差异均具有统计学意义（P＜0.05），受教育年限略高于老兵组，SCL-90总分高于老兵组，差异均无统计学意义（P＞0.05），表1。

2.2 情绪图片刺激前后两组被试BPOMS评分变化比较 与刺激前、中性图片刺激后比较，各组被试负性图片刺激后BPOMS总分TMD分数明显升高，差异均具有统计学意义（P新兵＜0.01，P老兵＜0.05），表2。

负性情绪图片刺激后新兵组TMD分数高于老兵组，差异有统计学意义（P＜0.05）；刺激前、中性图片刺激后比较，TMD分数差异无统计学意义（P＞0.05），表3。

2.3 图片刺激前后VBF参数变化比较 经“脉搏波的面积重心位移分析方法”无量纲化处理后，提取出2个敏感的生物学标记，即回缩充盈分数（CDF）与Y2[7]，被试者应激反应前后的末梢循环改变通过CDF与Y2两个特异性指标进行对比和分析。与刺激前基线值、中性图片刺激后比较，各组被试负性图片刺激后VBF参数CDF、Y2值明显升高（为更加直观，所有测量值都乘以100后列出），差异均具有统计学意义（P＜0.05），表4。

负性情绪图片刺激后CDF、Y2值新兵组高于老兵组，差异有统计学意义（P＜0.05）；刺激前基线值、中性图片刺激比较，CDF、Y2值组间差异无统计学意义（P＞0.05），表5。

2.4 VBF参数值与BPOMS分数相关性 Pearson相关分析结果，负性图片刺激前后CDF值与TMD呈中度正相关（r新兵=0.53，r老兵=0.50，P＜0.05）；Y2值与TMD呈中度正相关（r新兵=0.50，r老兵=0.49，P＜0.05），表6。

3 讨论

根据应激时生理的变化必然伴随相应的心理变化，而心理状态的变化也必然对生理功能调节产生正性或负性的影响的原理，国内外在神经递质、免疫内分泌以及脑电等生物学指标方面作了一些相关研究[9-11]。而应激时机体的代谢变化中，人体血液循环功能会出现不同程度的异常，主要表现为血液流动阻力的上升和血管顺应性的下降，特别是外周微血管的障碍程度会逐渐加重，这是应激障碍严重程度的一个重要标志[12]。应激反应所引起的机体末梢小动脉受交感缩血管纤维张力增高而产生的收缩，将使得指端血流灌注减少，为量化分析应激反应水平提供了一个方便测量和易于分析的途径。

表1 新兵组与老兵组基线资料对比

表2 不同图片刺激前后组内BPOMS评分比较（分，±s）

表2 不同图片刺激前后组内BPOMS评分比较（分，±s）

注：负性刺激与刺激前比较，aP＜0.05；负性与中性刺激比较，bP＜0.05

组别 刺激前 刺激后负性图片 中性图片新兵组（n=58） 10.51±6.24 15.32±6.22ab 10.53±6.57老兵组（n=57） 10.48±5.95 13.01±6.07ab 10.46±6.12

表3 不同图片刺激前后组间BPOMS评分比较（分，±s）

表3 不同图片刺激前后组间BPOMS评分比较（分，±s）

前侧后测 新兵组（n=58） 老兵组（n=57） P值刺激前 10.51±6.24 10.48±5.95 ＞0.05负性图片 15.32±6.22 13.01±6.07 ＜0.05中性图片 10.53±6.57 10.46±6.12 ＞0.05

表4 不同图片刺激前后组内VBF参数值比较（分，±s）

表4 不同图片刺激前后组内VBF参数值比较（分，±s）

注：CDF：特异性指标回缩充盈分数；Y2：血管回缩期面积重心纵坐标；与刺激前比较，负性刺激aP＜0.05；与中性刺激比较，负性刺激bP＜0.05

组别 刺激前 刺激后负性图片 中性图片新兵组（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老兵组（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 不同图片刺激前后组间VBF参数值比较（分，±s）

表5 不同图片刺激前后组间VBF参数值比较（分，±s）

注：CDF：特异性指标回缩充盈分数；Y2：血管回缩期面积重心纵坐标

VBF指标 新兵组（n=58） 老兵组（n=57） P值CDF - - -刺激前 83.90±18.70 85.04±9.46 ＞0.05负性图片 93.89±10.50 89.83±9.32 ＜0.05中性图片 83.97±16.21 85.97±7.22 ＞0.05 Y2 - - -刺激前 33.06±6.09 31.29±6.33 ＞0.05负性图片 36.39±6.31 34.05±6.07 ＜0.05中性图片 33.41±6.15 31.62±6.43 ＞0.05

表6 负性图片刺激前后VBF参数值与BPOMS分数相关性

本项目所用HC2180-D检测与分析系统内置的核心算法，即脉搏波的面积重心位移分析方法，与传统的波形分析方法不同，该系统将每个容积脉动血流波形重新定义为监测点部位的血容量随时间变化的函数曲线，以曲线峰值为界划分为血管充盈期（波形曲线上升支）和血管回缩期（波形曲线下降支），测量并分别计算全脉动周期、充盈期和回缩期3个时相曲线下对应的面积及面积的重心坐标，经系统进一步无量纲化转换处理后生成一系列生物学标记，类似用于指纹和面部表情判别的生物识别技术的应用[13]。

与刺激前基线值及中性图片刺激比较，被试者在负性图片刺激后CDF与Y2值明显升高，BPOMS测试同样为负性图片刺激后BPOMS总分TMD分数明显升高，而且CDF、Y2值与TMD呈中度正相关，以上共同表明，被试者在负性图片刺激后引起的变化具有特定性，可以产生明显的负性情绪，而且负性情绪水平可以至少被两个形态特征指标精确测量到。CDF、Y2指标来自不同的维度，一个是均值比，一个是重心高。从生物信息分析的角度，多项形态特征指标的显著改变更有利于多元分析和量化分级标准的制定。一般研究认为，新兵比老兵更容易出现应激[14,15]，本研究中负性情绪图片刺激后CDF、Y2值新兵组高于老兵组结果支持该结论。本研究结果表明，CDF和Y2在实验前后有显著差异，区分效度较好，具有安全、简便、快速等优势，是评价应激损伤的敏感指标，具有较高的实用价值。本研究的局限之处除了样本量偏小外，还有仅以主观性量表作为效标。下步实验拟选用唾液皮质醇、事件相关电位等客观指标作为效标，并试图对应激反应的程度进行量化分级。

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