心肌收縮能力變異性的研究

1、心肌收縮能力變異性的研究北京生物醫(yī)學(xué)工程2000年第3期第19卷論著作者：劉國(guó)傳肖守中單位：重慶大學(xué)生物工程學(xué)院國(guó)家教委生物力學(xué)及生物流變學(xué)開(kāi)放研究實(shí)驗(yàn)室重慶400044關(guān)鍵詞：心肌收縮能力；變異性；心音摘要為了揭示心肌收縮能力變異的規(guī)律性和評(píng)估其臨床應(yīng)用價(jià)值，把第一心音幅值的變化作為心肌收縮力變異性的一個(gè)指標(biāo)，并測(cè)試和分析呼吸、運(yùn)動(dòng)、心理應(yīng)激對(duì)心肌收縮能力變異性的影響。結(jié)果表明：第一心音幅值對(duì)呼吸和運(yùn)動(dòng)非常敏感。特別是，運(yùn)動(dòng)對(duì)心肌收縮能力產(chǎn)生強(qiáng)烈的影響。心肌收縮能力的變異存在一定的規(guī)律性：(1)在深呼吸和運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)過(guò)程的每一個(gè)呼吸周期中，第一心音幅值呈現(xiàn)規(guī)律性波動(dòng)；(2)在屏氣試驗(yàn)過(guò)程中，第一

2、心音幅值也呈現(xiàn)規(guī)律性波動(dòng)，但這顯然與呼吸無(wú)關(guān)。健康人與心血管疾病病人的心肌收縮能力的變異性存在著顯著性差異。此外，少數(shù)人在心理應(yīng)激試驗(yàn)中第一心音幅值和心率明顯增加。研究和分析第一心音幅值和心肌收縮能力的變異性可能有重要的臨床應(yīng)用價(jià)值，值得進(jìn)一步研究。AStudyonCardiacContractilityVariabilityLiuGuochuan(CollegeofBioengineering,ChongqingUniversity,Chonqing400044)XiaoShouzhong(CollegeofBioengineering,ChongqingUniversity,Chonqin

3、g400044)AbstractTofindtherulesofcardiaccontractilityvariability(CCV),andtoevaluateitsclinicalapplication,theinfluenceofthreefactors(respiration,exercise,andpsychologicalactivity)onthecardiaccontractilitywasmeasuredandanalyzed.Thechangeoftheamplitudeofthefirstheartsound(S1)wasusedasanindexforevaluati

4、ngthechangeofthecardiaccontractility.Theresultsshowthattheamplitudeofthefirstheartsoundhasaverysensitiveresponsetotherespirationandexercise.Especially,theexercisehasaverystronginfluencetothecardiaccontractility.TheS1sareofcontinuouslyvaryingamplitude.Cardiaccontractilityvariabilityhasobviousrules:(1

5、)Duringtestofdeepbreathofexercise,therewasacyclicriseandfall(crescendo-decrescendo)ofS1amplitudeineachrespiratorycycle;(2)Duringbreathholding,therewasalsoacyclicriseandfall(crescendo-decrescendo)ofS1amplitude,butobviously,itwasnotrelatedtorespiratorycycle.CCVofhealthysubjectswassignificantlydifferen

6、tfromthatofpatientswithheartorlungdisease.Inaddition,afewsubjectsexhibitedchangesafterpsychologicalstresstest:anincreaseofbothS1amplitudeandheartrate.AnalyzingtherulesofS1variabilityandcardiaccontractilityvariabilitymayhavepracticallinicalvalue.Itisworthtostudyfurther.Keywords:Cardiaccontractility,V

7、ariability,Heartsound0前言第一心音幅值的變異幾乎見(jiàn)于每一例心音圖中。作者在心音信號(hào)處理過(guò)程中發(fā)現(xiàn)第一心音幅值的變異存在著一定的規(guī)律。第一心音幅值的變異是由呼吸、運(yùn)動(dòng)、心理活動(dòng)、藥物體溫、吸煙、疾病等諸多因素引起的，這些因素影響著心臟的變力性、變時(shí)性和變傳導(dǎo)性狀態(tài)，而心音圖能反映心臟狀態(tài)的變化。Rice等人認(rèn)為，第一心音幅值是心肌收縮能力的標(biāo)準(zhǔn)量度1。根據(jù)心肌收縮能力和第一心音幅值的緊密聯(lián)系J3,作者提出心肌收縮能力變異性(cardiaccontractilityvariability,CCV)的概念和測(cè)試分析方法。為了揭示第一心音幅值變異的規(guī)律性和評(píng)估心肌收縮能力變異性的

8、臨床價(jià)值，作者進(jìn)行了該項(xiàng)研究。1對(duì)象和方法1.1對(duì)象在該項(xiàng)研究中，受試者為59例心血管疾病病人(高血壓25例、肺心病21例、先天性心臟病2例、風(fēng)濕性心臟病3例、冠心病8例)和65例健康人，年齡1682歲。其中59例心血管疾病病人和65例健康人做了平靜呼吸對(duì)心肌收縮能力影響的試驗(yàn)；50例心血管疾病病人和50例健康人做了深呼吸對(duì)心肌收縮能力影響的試驗(yàn)；50例心血管疾病病人和50例健康人做了屏氣對(duì)心肌收縮能力影響的試驗(yàn)；59例心血管疾病病人和65例健康人做了運(yùn)動(dòng)對(duì)心肌收縮能力影響的試驗(yàn)；20例受試者做了心理應(yīng)激對(duì)心肌收縮能力影響的試驗(yàn)。試驗(yàn)裝置和軟件環(huán)境該項(xiàng)研究應(yīng)用基于筆記本電腦的心音分析系統(tǒng)(NB

9、HS)作為實(shí)驗(yàn)環(huán)境。NBHS的硬件由心音傳感器、心音信號(hào)預(yù)處理盒、多媒體計(jì)算機(jī)、打印機(jī)和音箱組成；軟件包括基本心音測(cè)量系統(tǒng)，其開(kāi)發(fā)環(huán)境是VisualBasic4.0和Access關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)(Microsoft,Inc.),用戶界面用VisualBasic實(shí)現(xiàn)，其應(yīng)用靶平臺(tái)是Windows95。由于心音信號(hào)在處理過(guò)程中經(jīng)過(guò)多次轉(zhuǎn)換，為方便起見(jiàn)，其幅值用屏幕坐標(biāo)值表示，故未標(biāo)明單位。呼吸、運(yùn)動(dòng)和心理應(yīng)激對(duì)心肌收縮能力影響的試驗(yàn)該項(xiàng)研究中，用心肌收縮能力變異性指數(shù)(CCVI)作為評(píng)估心肌收縮能力變異性的指標(biāo)。呼吸對(duì)心肌收縮能力影響的試驗(yàn)在該試驗(yàn)中，用同一心音圖樣本中第一心音最大幅值與第一心音最小幅值

10、的比值(S1max/S1min)作為心肌收縮能力變異性指數(shù)(CCVIR)。R平靜呼吸對(duì)心肌收縮能力影響的試驗(yàn)在受試者平靜呼吸時(shí)記錄心音圖，并測(cè)試同一心音圖樣本中第一心音最大幅值和最小幅值。比較59例患有心血管疾病病人和65例健康人的CCVIR，并用t檢驗(yàn)分析這兩組數(shù)據(jù)之間是否有顯著性差異。深呼吸對(duì)心肌收縮能力影響的試驗(yàn)在受試者深呼吸過(guò)程中記錄心音圖，并測(cè)試同一心音圖樣本中第一心音最大幅值和第一心音最小幅值。比較50例患有心血管疾病的病人和50例健康人的CCVIR，并用t檢驗(yàn)分析R這兩組數(shù)據(jù)之間是否有顯著性差異。屏氣對(duì)心肌收縮能力影響的試驗(yàn)在受試者屏氣過(guò)程中記錄心音圖，并測(cè)試同一樣本中第一心音最

11、大幅值與最小幅值，其比值作為心肌收縮能力變異性指數(shù)(CCVIBH)。比較50例患有心血管疾病的病人和50例健康人的心肌收縮能力變異性指數(shù)(CCVIBH),并用t檢驗(yàn)分析這兩組數(shù)據(jù)之間是否有顯著性差異。運(yùn)動(dòng)對(duì)心肌收縮能力影響的試驗(yàn)作者在該項(xiàng)研究中采用心音圖運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)(PCGET)方法。把心音傳感器放置于受試者的心前區(qū)心尖搏動(dòng)最明顯處。受試者在安靜狀態(tài)下平靜呼吸，記錄心音圖。然后囑受試者完成爬梯試驗(yàn)(普通樓梯，例如每級(jí)約20cm，每段大約10級(jí))，立即記錄該受試者的心音圖。必要時(shí)，還可于運(yùn)動(dòng)后每23min記錄一次。運(yùn)動(dòng)水平?jīng)Q定于受試者的心血管狀況。心音圖運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)有許多運(yùn)動(dòng)方式，在該項(xiàng)研究中采用了兩種

12、運(yùn)動(dòng)方案：最大運(yùn)動(dòng)負(fù)荷和最大運(yùn)動(dòng)負(fù)荷的四分之一。最大運(yùn)動(dòng)負(fù)荷是指受試者以最大速度登六段普通樓梯。運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)的終點(diǎn)是癥狀的限制(心悸，呼吸困難)或者是達(dá)到受試者最大心率的85%100%。作者用心肌收縮能力儲(chǔ)備指數(shù)(myocardialcontractilityreserveindex,CCRI)作為心肌收縮能力變異指數(shù)(CCV.)。心肌收縮能力儲(chǔ)備指數(shù)是指受試者在心音圖運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)后S1幅值對(duì)安靜時(shí)S1幅值的倍數(shù)。比較59例患有心血管疾病的病人和65例健康人的CCVEe，并用t檢E驗(yàn)分析這兩組數(shù)據(jù)之間是否有顯著性差異。心理應(yīng)激對(duì)心肌收縮能力影響的試驗(yàn)作者采用讓健康受試者從100倒數(shù)到0的方法作心理應(yīng)激

13、試驗(yàn)，分別記錄受試者試驗(yàn)前和試驗(yàn)后的心音圖。并用心理應(yīng)激試驗(yàn)前后第一心音幅值的比值作為心肌收縮能力變異性指數(shù)(CCVI)。計(jì)算20例受試者CCVIP的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差。pP2結(jié)果由呼吸、運(yùn)動(dòng)、心理應(yīng)激對(duì)心肌收縮能力影響試驗(yàn)所得的心肌收縮能力變異指數(shù)數(shù)據(jù)如表1所示。表1由呼吸、運(yùn)動(dòng)、心理應(yīng)激對(duì)心肌收縮能力影響試驗(yàn)所得的心肌收縮能力變異指數(shù)數(shù)據(jù)影響CCV的因素評(píng)估CCV的指標(biāo)xs心血管病人正常人平靜呼吸CCVIr*1.7780.3042.0850.538呼吸深呼吸CCVIr#1.8480.3852.6020.837屏氣CCVIBHA1.5030.3632.4310.752運(yùn)動(dòng)CCVIE3.1571.

14、7257.3722.568心理應(yīng)激CCVIP1.6990.598*PV0.05,#PV0.01,AK0.01,PV0.01,在平靜呼吸對(duì)心肌收縮能力影響的試驗(yàn)中，59例患有心血管疾病的病人心肌收縮能力變異性指數(shù)(CCVIR)的平均值為：1.7780.304,65例健康人心肌收縮能力變異性指數(shù)(CCVIR)的平均值為：2.0850.538,經(jīng)t檢驗(yàn)分析這兩組數(shù)據(jù)得PV0.05。結(jié)果表明這兩組數(shù)據(jù)之間存在顯著性差異。在深呼吸對(duì)心肌收縮能力影響的試驗(yàn)中，50例患有心血管疾病病人心肌收縮能力變異性指數(shù)(CCVIR)的平均值為：1.8480.385,50例健康人心肌收縮能力變異性指數(shù)(CCVIR)的平均

15、值為：2.6020.837,經(jīng)t檢驗(yàn)分析這兩組數(shù)據(jù)得PV0.01。結(jié)果表明這兩組數(shù)據(jù)之間存在極顯著性差異。在屏氣對(duì)心肌收縮能力影響的試驗(yàn)中,50例患有心血管疾病病人心肌收縮能力變異性指數(shù)(CCVIBH)的平均值為：1.5030.363,50例健康人心肌收縮能力變異性指數(shù)(CCVIBH)的平均值為：2.4310.752,經(jīng)t檢驗(yàn)分析這兩組數(shù)據(jù)得PV0.05。結(jié)果表明這兩組數(shù)據(jù)之間存在顯著性差異。在運(yùn)動(dòng)對(duì)心肌收縮能力影響的試驗(yàn)中,59例患有心血管疾病病人心肌收縮能力變異性指數(shù)(CCVIE)的平均值為：3.1571.725,65例健康人心肌收縮能力變異性指數(shù)(CCV.)的平均值為：7.3722.56

16、8,經(jīng)t檢驗(yàn)分析這兩組數(shù)據(jù)得PV0.01。結(jié)果表明這兩組數(shù)據(jù)之間存在極顯著性差異。在心理應(yīng)激對(duì)心肌收縮能力影響的試驗(yàn)中20例健康人心肌收縮能力變異指數(shù)(CCVQ數(shù)據(jù)的平均值為：1.6990.598。i.卜-，+”i嚴(yán)I卜4-|Vi6圖1正常狀態(tài)下記錄的心音圖平靜呼吸、心音圖運(yùn)動(dòng)前、心理應(yīng)激試驗(yàn)前記錄的心音圖如圖1所示深呼吸對(duì)心肌收縮能力影響的試驗(yàn)過(guò)程中所得到的心音圖如圖2所示屏氣對(duì)心肌收縮能力影響的試驗(yàn)過(guò)程中所得到的心音圖如圖3所示。心音圖運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)后所記錄的心音圖如圖4所示。心理應(yīng)激對(duì)心肌收縮能力影響的試驗(yàn)后所記錄的心音圖如圖5所示。圖5心理應(yīng)激對(duì)心肌收縮能力影響的心音圖從各項(xiàng)試驗(yàn)所記錄的心音

17、圖中，可以看出第一心音幅值呈現(xiàn)周期性波動(dòng)，且波動(dòng)的周期和幅值也不盡相同，心肌收縮能力的變異存在一定的規(guī)律性。3討論結(jié)果表明，第一心音的幅值對(duì)于呼吸和運(yùn)動(dòng)的反應(yīng)非常敏感。特別是運(yùn)動(dòng)對(duì)第一心音幅值有十分強(qiáng)烈的影響。第一心音幅值在不斷地發(fā)生變化。根據(jù)Rice,Doyle和Durand的研究1，2，連續(xù)兩個(gè)第一心音幅值以及受試者在兩種不同生理狀態(tài)下記錄的第一心音幅值的變化與心肌收縮能力的變化相關(guān)。從該項(xiàng)研究記錄的心音圖可見(jiàn)，心肌收縮能力的變異有著明顯的規(guī)律性：(1)在深呼吸或運(yùn)動(dòng)時(shí)每一個(gè)呼吸周期中，第一心音幅值規(guī)律性地遞增和遞減。(2)在屏氣時(shí)，S1幅值也出現(xiàn)規(guī)律性地遞增和遞減，但這顯然與呼吸周期無(wú)關(guān)

18、。此外，少數(shù)受試者在心理應(yīng)激試驗(yàn)后出現(xiàn)第一心音幅值和心率的增加。作者認(rèn)為，在平靜呼吸、深呼吸和運(yùn)動(dòng)中的心肌收縮能力變異性可能是由于呼吸周期中胸腔內(nèi)壓的變化引起的回心血量的變化所致。屏氣過(guò)程中的心肌收縮能力變異性則可能是化學(xué)感受器反射介導(dǎo)的反饋調(diào)節(jié)現(xiàn)象。心肌收縮能力變異性對(duì)于了解不同臨床情況病人的神經(jīng)源性心血管狀態(tài)可能有幫助。心肌收縮能力變異性類型變化可能成為心功能的一個(gè)指標(biāo)。心肌收縮能力變異性易于通過(guò)心音分析獲取，該方法具有無(wú)創(chuàng)、定量、可重復(fù)、費(fèi)用低廉等特點(diǎn)，對(duì)病人非常安全。對(duì)不同病理狀態(tài)下CCVI下降的病理、生理機(jī)制，尚需進(jìn)行更深層的探究。目前尚需進(jìn)行前瞻性、大樣本、長(zhǎng)時(shí)間的研究以便確定CCVI在各種人群、各種病理、生理狀態(tài)下的正常值。由于該項(xiàng)研究尚處于開(kāi)創(chuàng)階段，對(duì)于本技術(shù)存在著的頻響、振幅對(duì)檢測(cè)的敏感性和特異性的關(guān)系及CCVI的臨床應(yīng)用價(jià)值等亟待進(jìn)一步研究。作者簡(jiǎn)介