音頻處理技術(shù)自動定量估測肺動脈壓力、肺血流量及全肺阻力的研究

1、    音頻處理技術(shù)自動定量估測肺動脈壓力、肺血流量及全肺阻力的研究         摘要：目的評價音頻處理技術(shù)(ASPT)自動定量估測肺動脈收縮壓(PASP)、平均壓(PAMP)、肺血流量(QP)及全肺阻力(TPR)的準確性。方法對60例先心病患兒,應用ASPT和多普勒超聲技術(shù)(DE),根據(jù)改良的肺動脈/主動脈血流時間間期比法及容積血流測量技術(shù)估測PASP、PAMP、QP,按Poiseuille公式計算TPR,并與心導管測值對比。結(jié)果ASPT估測PASP、PAMP、QP、T

2、PR所需時間短于DE所需時間(P<0.01)。PASP、PAMP、QP、TPR的心導管測值與ASPT估測值高度相關(guān)(r=0.96、0.96、0.82、0.87,P<0.001),且重復性較好;與DE估測值中等程度相關(guān)(r=0.86、0.86、0.71、0.75,P<0.001)。結(jié)論ASPT可準確地自動定量估測PASP、PAMP、QP、TPR。關(guān)鍵詞：超聲心動描記術(shù),多普勒;音頻處理技術(shù);肺楔壓;肺動脈Study on the auto-estimation of pulmonary artery pressure,flow and resistance by audio-s

3、ignal processing techniqueZHANG Yuqi,CHEN Shubao,SUN Kun,et al.(Department of Pediatric Cardiology,Shanghai Children's Medical Center,Xinhua Hospital,Shanghai Second Medical University,Shanghai 200127,China)Abstract：ObjectiveTo assess the accuracy of audio-signal processing technique(ASPT) in no

4、ninvasive automatic estimation of systolic pulmonary arterial pressure(PASP),mean pulmonary arterial pressure(PAMP),flow(QP),and resistance(TPR).MethodsComparative studies among Doppler echocardiography(DE),ASPT and cardiac catheterization for predicting PASP,PAMP,QP,and TPR had been done in 60 chil

5、dren with congenital heart disease.ResultsASPT-derived PASP,PAMP,QP,and TPR correlated closely with those measured by cardiac catheterization(r=0.95,0.96,0.82,0.87,P<0.001),and by DE(r=0.86,0.86,0.71,0.75,P<0.001).ConclusionsPASP,PAMP,QP,and TPR could be auto-estimated noninvasively adopting m

6、odified FPA/FAO and poiseuille formula by ASPT.Key words：Echocardiography,Doppler;Audio-signal processing technique;Pulmonary wedge pressure;Pulmonary artery近年來,應用多普勒超聲技術(shù)(DE)結(jié)合二維超聲心動估測肺動脈壓力、肺血流量(QP)及全肺阻力(TPR)的研究較多,但因測算復雜費時,結(jié)果差異較大,臨床應用受到限制1-3。本研究采用音頻處理技術(shù)(ASPT)對主動脈、肺動脈血流的音頻信號進行分析、處理及自動識別,探索應用ASPT自動定量估

7、測肺動脈收縮壓(PASP)、肺動脈平均壓(PAMP)、QP和TPR的新方法。資料與方法一、研究對象入院行心導管檢查的患兒60例,經(jīng)超聲心動及心導管檢查明確診斷,其中房間隔缺損6例,室間隔缺損37例,房間隔缺損并室間隔缺損6例,完全性房室間隔缺損6例,完全性肺靜脈異位引流4例,右冠狀動脈右室瘺1例,除外心室流出道梗阻或房室傳導阻滯患者。男31例,女29例,年齡6個月12歲,平均5.8歲。心功能級。二、研究方法1.心導管檢查:常規(guī)麻醉后經(jīng)皮穿刺股動、靜脈,插入相應型號的Lehman、Pigtail導管至各心腔測壓并抽取血氧標本,應用HP 8890B型監(jiān)護儀記錄肺動脈收縮壓(PASPC)、平均壓(P

8、AMPC),根據(jù)Fick法計算QPC,根據(jù)Poiseuille公式計算TPRTPRC=PAMPC/QPC。2.多普勒超聲心動檢查:應用HP SONOS 1000型超聲儀,探頭 3.5/2.7 MHz。同步記錄心電?；颊呷∽髠?cè)臥位,取樣容積 0.22 cm,從心尖五腔切面主動脈瓣口記錄主動脈血流頻譜,胸骨旁右室流出道長軸肺動脈瓣口記錄肺動脈血流頻譜,測量主、肺動脈血流時間間期參數(shù):射血前期(PEP)、加速時間(AT)、射血時間(ET)和血流平均速度(V),并于同一切面測量肺動脈直徑(D),根據(jù)改良肺動脈/主動脈血流時間間期比(FPA/FAO)法4估測肺動脈收縮壓(PASPE)、平均壓(PAMPE

9、),根據(jù)容積血流測量技術(shù)計算肺血流量(QPE):QPE=60VA(A=D2/4),按Poiseuille公式計算全肺阻力(TPRE)。所有指標均連續(xù)測量5個心動周期,然后取平均值。3.音頻處理技術(shù)檢查:在超聲檢查時,將血流的音頻信號、心電信號、肺動脈直徑同步輸入Pentium 166電子計算機,經(jīng)機內(nèi)自行設計的音頻處理模塊、實時聲譜模塊、自動識別模塊分析、處理后,根據(jù)改良FPA/FAO法、容積血流測量技術(shù)及Poiseuille公式自動估測肺動脈收縮壓(PASPA)、平均壓(PAMPA)、肺血流量(QPA)、全肺阻力(TPRA)5,6,顯示、打印并儲存結(jié)果(1)。以上指標均連續(xù)測量 10 s內(nèi)所

10、有心動周期,然后取平均值。    三、統(tǒng)計學處理在10例患者中進行同一檢查者和不同檢查者的DE及ASPT檢查,對比兩種檢查方法所需要的時間,評價兩種估測方法的重復性7。數(shù)據(jù)用均數(shù)±標準差(<"115 (147 bytes)" src="/med/cano/201003/20100323172812212" 42 16>)表示,配對t檢驗及相關(guān)與回歸分析應用Statpal軟件包。結(jié)果PASP、PAMP、QP、TPR的DE、ASPT估測值及心導管實測值見表1,PASP、PAMP、QP、TPR的心導

11、管測值與DE、ASPT估測值間相關(guān)關(guān)系見表2。結(jié)果顯示:PASP、PAMP、QP、TPR的心導管測值與ASPT估測值高度相關(guān)(P<0.01,r=0.96、0.96、0.82、0.87),與DE估測值中等程度相關(guān)(P<0.01,r=0.86、0.86、0.71、0.75)。DE及ASPT估測PAMP、QP、TPR的重復性評價見表3。結(jié)果顯示:ASPT估測PAMP、QP、TPR肺動脈壓所需時間為(5.1±1.7) min,明顯短于DE估測所需時間(22.5±5.3) min,且有顯著性差異(P<0.01);ASPT估測PAMP、QP、TPR的重復性優(yōu)于DE(P

12、<0.05)。表1PASP、PAMP、QP、TPR的DE、ASPT及心導管測值指標測值(<"115 (147 bytes)" src="/med/cano/201003/20100323172812212" 42 16>)范圍PASPA(kPa)6.87±3.052.1316.00PAMPA(kPa)4.97±2.211.4711.31QPA(L/min)5.82±2.601.6015.60TPRA(kPa.s/L)57.67±29.8816.80144.80PASPE(kPa)6.87±

13、;2.783.0016.53PAMPE(kPa)4.99±1.952.4011.20QPE(L/min)8.17±4.183.1020.50TPRE(kPa.s/L)44.28±23.3712.00101.04PASPC(kPa)7.47±3.022.6714.67PAMPC(kPa)4.84±2.281.3311.20QPC(L/min)5.16±2.691.6518.80TPRC(kPa.s/L)61.70±30.2820.00128.80     表2PASP、PAMP、QP、T

14、PR的DE估測值與心導管測值間相關(guān)分析YXr值回歸方程<"g72 (96 bytes)" src="/med/cano/201003/20100323172812633" 18 16>P值PASPAPASPC0.96Y=0.9649 X-0.33970.3429<0.001PAMPAPAMPC0.96Y=0.9338 X+0.45730.2050<0.001QPAQPC0.82Y=0.7940 X+1.72520.4603<0.001TPRATPRC0.87Y=0.8545 X+4.94564.8432<0.001PA

15、SPEPASPC0.86Y=0.7959 X+0.92260.5348<0.001PAMPEPAMPC0.86Y=0.7370 X+1.42130.3287<0.001QPEQPC0.71Y=0.1042 X+2.47150.9063<0.001PTRETPRC0.75Y=0.5760 X+8.74325.0352<0.001     表3DE及ASPT估測PAMP、QP、TPR的重復性評價指標同一檢查者(%)不同檢查者(%)DEASPTDEASPTPAMP9.46±14.90*2.38±10.024.70&#

16、177;32.50*3.73±17.70QP2.80±19.00*4.82±9.9613.80±26.70*7.72±17.90TPR11.30±15.00*6.57±11.040.40±36.10*17.80±25.20     注:*P<0.05討論PASP、PAMP、QP、TPR是判斷肺循環(huán)血液動力學的重要指標,對心血管疾病的診治及預后判斷具有重要意義。心導管檢查可以獲得這些數(shù)據(jù),但為創(chuàng)傷性檢查,復查隨訪不方便。因此,應用DE無創(chuàng)估測PASP、PAMP、

17、QP、TPR一直是研究的熱點。根據(jù)改良FPA/FAO法、容積血流檢測技術(shù)及Poiseuille公式可無創(chuàng)估測PASP、PAMP、QP、TPR,但應用參數(shù)較多,手工測量誤差大,計算復雜費時,重復性較差4-6,臨床應用受到一定限制。音頻處理技術(shù)(ASPT)是指在DE檢查時,將主、肺動脈血流的音頻信號和心電信號同步輸入計算機,由機內(nèi)自行設計的音頻處理模塊、實時聲譜塊、自動識別模塊進行分析、處理及自動識別,同步輸入肱動脈收縮壓、舒張壓及肺動脈直徑后,系統(tǒng)可根據(jù)改良FPA/FAO法、容積血流檢測技術(shù)及Poiseuille公式對PASP、PAMP、QP、TPR進行自動定量估測5,6。由于ASPT可進行特征

18、點的自動識別與所需參數(shù)的自動測量,自動定量估測肺循環(huán)血流動力學指標,有可能減少手工測量所造成的誤差,縮短運算時間,提高該方法的準確性5。為證實這一假設,我們對60例先心病患兒進行研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn):PASP、PAMP、QP、TPR的心導管測值與ASPT估測值高度相關(guān)(r=0.96、0.96、0.82、0.87),與DE估測值中等程度相關(guān)(r=0.86、0.86、0.71、0.75)。ASPT估測這些指標所需時間短于DE所需時間(P<0.01),且重復性較好(P<0.05),證明了上述假設的正確性。基于以上結(jié)果,我們認為:根據(jù)改良FPA/FAO法、容積血流檢測技術(shù)及Poiseuille公

19、式,ASPT可準確地無創(chuàng)自動定量估測PASP、PAMP、QP、TPR,且具有操作簡便省時、重復性好等優(yōu)點?；痦椖浚荷虾Ｊ懈叩葘W校科學技術(shù)發(fā)展基金(ZX95-002)作者單位：張玉奇(上海第二醫(yī)科大學附屬新華醫(yī)院上海兒童醫(yī)學中心心內(nèi)科200127)陳樹寶(上海第二醫(yī)科大學附屬新華醫(yī)院上海兒童醫(yī)學中心心內(nèi)科200127)孫錕(上海第二醫(yī)科大學附屬新華醫(yī)院上海兒童醫(yī)學中心心內(nèi)科200127)王榮發(fā)(上海第二醫(yī)科大學附屬新華醫(yī)院上海兒童醫(yī)學中心心內(nèi)科200127)郁怡(上海第二醫(yī)科大學附屬新華醫(yī)院上海兒童醫(yī)學中心心內(nèi)科200127)王威琪(復旦大學電子工程系)汪源源(復旦大學電子工程系)劉斌(復旦大

20、學電子工程系)參考文獻：1Skinner JR,Boys RJ,Heads A,et al.Estimation of pulmonary arterial pressure in the newborn:study of the repeatability of four Doppler echocardiographic techniques.Pediatr Cardiol,1996,17:360-369.2Graettinger WF,Greene ER,Voyles WF,et al.Doppler predictions of pulmonary artrey pressure,flow,and resistance in adults.Am He