CDFI评价M-3动作对颈动脉血流影响的价值
作者：薛建设 刘 倩 安一明 黄淑芳
单位：350002 福州市解放军第476医院特诊科
关键词：彩色多普勒血流显像；颈总动脉；血流动力学
中国超声医学杂志990710 摘 要 目的：探讨飞行中实施M-3动作时颈总动脉 (CCA)血流动力学变化及意义。方法：应用彩色多普勒血流显像(CDFI)测量32名战斗机飞行员在地面+1Gz条 件下实施M-3动作时CCA收缩期峰1速度(Vs1)、收缩峰2速度(Vs2)、舒张峰速度(VD)、舒张 末速度(Vd)、平均血流速度(Vm)、血流量(V)、心率(HR)、心水平收缩压(HSP)、血管阻力指 数(RI)、搏动指数(PI)等参数。结果：与动作前平静状态参数比较，Vs2、VD、Vm、V和HSP分别提高41%、31% 、23%、26%和56%(P<0.01)，RI和PI分别降低7%和26%(P<0.01)，Vm与V间呈正 相关(r＝0.69，P<0.05)，Vs1、Vd和HR与平静时比较无显著性差异(P>0.05) 。结论：M-3动作能增加静脉回心血量，提高大动脉血压，加快CCA的Vs2、V D和Vm值，降低脑血管阻力，有利于维持脑部供血。
, http://www.100md.com
CDFI Evaluation of M-3 Maneuver Effect on Common Carotid Hemody namics
Xue Jianshe,Liu Cican,An Yiming,et al
The 476th Hospital of PLA Fuzhou 350002
ABSTRACT Objective:To study the M-3 maneuver effect on common carotid hemodynamics and its significance.Methods：CDFI was used to measure systolic peak1 flow velo city(Vs1),systolic peak 2 flow velocity (Vs2),diastolic peak flow velocity(VD), end diastolic flow velocity(Vd),mean flow velocity(Vm),blood flow volume(V),hear t systolic pressure(HSP),heart rate(HR),resistance index(RI)and pulsatility inde x(PI)of 32 pilots during M-3 maneuver in +1G condition.Results:The values of Vs2,VD,Vm,V and HSP in M-3 maneuver rai sed 41%,31%,23%,26% and 56% respectively as compared with that in rest condition .RI and PI droped 7% and 26%,respectively.Positive correlation in Vm and V(r＝0 .69，P<0.05)，no significant difference in Vs1,Vd and HR as compared with tha t in rest condition(P>0.05)were found.Conclusion:The major effect of M-3 maneuver was to raise Vs2, VD,Vm and HSP,drop cerebral vascular resistance,maintain cerebral blood supply.
, 百拇医药
KEY WORDS Color Doppler flow imaging Common carotid artery Hemodynamics
飞机在特技飞行时会产生持续正加速度，使飞行员受到与加速度方向相反的惯性离心力 作用，加速度(a)与重力加速度(g)比例值G(G＝a/g)增大可引起血液向身体下部转移，从而 产生脑供血不足，引发空中意识丧失(晕厥)。航空学常用矢量“+Gz”表示飞行员受到惯性 力的大小。目前国内对抗负荷(抗G)影响多采用对抗负荷动作-3(M-3maneuver,M-3动作) ，具有提高+Gz耐受力和减少空中晕厥的作用。因此，研究与M-3动作有关的颈脑动脉血流 变化十分重要。关于M-3动作防护效果的研究已有报道〔1〕，但应用彩色多普勒血 流显像(CDFI)研究M-3动作对颈动脉血流影响的报道较少，为此我们自1996年2月～1997年1 2月对32名飞行员在地面+1Gz条件下实施M-3动作前后颈总动脉血流参数进行检测，现报告如下。
, 百拇医药
资料与方法
32名男性战斗机飞行员，年龄23～42岁，平均31岁，身高167～175cm ，平均169cm，体重55～68kg,平均61.9kg。无心血管及肺部疾患。飞行时间500～2100h， 平均1500h。
试验前先对36名平均年龄31.5岁健康飞行员在安静状态下行双侧颈总动脉检测经统计学分 析显示两侧各项血流参数均无显著差异(P>0.05)后，选择其中32名飞行员LCCA为本研究检 测的血管。血流参数检测的内容：收缩峰1速度(Vs1)、收缩峰2速度(Vs2)、舒张峰速度(VD) 、舒张末速度(Vd)、平均血流速度(Vm)、血流量(V)、阻力指数(RI)、搏动指数(PI)、心水 平收缩压(HSP)、心率(HR)。检测仪器为Diasonic Spectra VST彩色多普勒超声显像仪， 探头频率10MHz。为尽量减少人为误差，固定由一位医生操作。
试验在简易练习器上进行，受试者取坐姿，头靠忱垫略上抬，暴露颈部便于检测，训练其正 确掌握M-3动作要领：深吸一口气，双肩向上，腹部用力抵住腰带，全身肌肉紧绷，呼气过 程通过部分关闭的声门时声带不振动，不发出声音。超声探头纵置于左颈前颈3～5椎间，显 示LCCA长轴，声束与血流夹角<60°，取样容积大小3～5mm。按顺序先后于平静状态和M-3 动作时测记各项血流参数及指标，采用同步录像回放，选择3个包络线最清楚的心动周期脉 冲多普勒频谱取平均值。统计分析采用美国minitab分析软件进行配对t检验和相关分析 。
, 百拇医药
结 果
1、M-3动作时LCCA血流参数Vs2、VD、Vm、V较平静状态明显增加，HSP升高，Vs1、Vd和HR 虽较平静状态略有减慢和增快，但均无统计学差异，见表1。
表1 M-3动作对CCA血流参数、血压和心率的影响(
±s n＝32) 参数(单位)
平静状态
M-3动作
差值
变化率(%)
Vs1(cm/s)
Vs2(cm/s)
, 百拇医药
VD(cm/s)
Vd(cm/s)
Vm(cm/s)
V(ml/min)
HSP(KPa )
HR(beat/min)
73.78±9.62
34.37±2.55
31.68±1.57
20.56±1.76
32.86±2.69
, 百拇医药 715 ±107
15.80±1.22
69.82±6.13
71.25±9.48
48.58±8.10*
41.60±4.89*
22.37±2.88
40.34±3.58 *
901±135*
24.67±2.58*
, http://www.100md.com
71.96±7.48
-2.53
14.21
9.92
1.81
7.48
186
8.87
2.14
3.43
41.34
31.31
8.80
, http://www.100md.com
22.76
26.01
56.14
3.07
注：与平静时比较，*P<0.01
2、M-3动作时RI和PI均呈降低趋势，PI的变化率高于RI，见表2。
表2 M-3动作对CCA脉动指标的影响(±s,n＝32) 参数(单位)
平静状态
M-3动作
差 值
, 百拇医药
变化率(%)
RI(%)
PI(%)
0.72±0.03
1.65±0.20
0.67±0.03*
1.22±0. 19*
-0.05
-0.43
6.94
26.06**
注：*与平静时比较，P<0.01；
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**M-3动作时PI与RI比较，P<0.01。
3、正常颈总动脉脉冲多普勒频谱呈连续性三峰型层流频谱，实施M-3动作时，Vs2和VD值增 大 ，多普勒包络曲线显示心动周期峰值流速下降的速度减慢，频谱周边高能量区信号增强(图1 、2)，音频信号也增强，表明血管中央血细胞流速增快，反射的多普勒能量增大。
图1 M-3动作前LCCA多普勒血流频谱
图2 M-3动作时LCCA Vs2 VD和VM值增快
讨 论
飞机在转弯、盘旋或进行特技飞行时，飞行员头部总是朝向飞行曲线的圆心，因而受到惯性 离心力的影响较大，使体内血液分布发生变化，血液滞留在下半身，头颈部供血减少，出现 视力障碍，甚至意识丧失。因此，飞行员必须采取主动对抗措施，即抗负荷动作进行自我保护。
, 百拇医药
1、为何选择颈动脉为检测血管
Werchan〔2〕曾采用10MHz超声探头检测持续高G状态狒狒左颈总动脉和颈内动脉血 流量动态变化，发现与用放射性同位素示踪微球测量的变化是一致的。国内有研究证明 〔3〕M-3动作时的每搏量(Sv)、心输量(Co)、心指数(CI)和心水平收缩压(HSP)均高于 其它防护动作，但对M-3动作时整个心动周期中颈动脉血流动力学变化描述较少，本研究的 观察，可以从一个方面说明抗负荷动作的防护效果。
2、颈总动脉血流速度参数的变化及意义
试验中Vs2、VD和Vm值在M-3动作时分别提高41%、31%和23%，并与血流量的增加(26%)相一 致，研究中发现对抗动作对颈总动脉血流的影响主要表现为Vs2、VD和Vm值增大，Vs2增大更 为显著，还观察到吸气相时下肢肌肉绷紧的程度增加，Vs、VD和Vm值也随之增大，而Vs1和V d值变化不显著，显然M-3动作对颈总动脉的综合影响主要反映在心动周期的收缩晚期和舒 张早期两个时相上。这是M-3动作时深吸气大幅升高胸内负压以及下肢和腹部肌肉收缩紧绷 使回心血量增多，增高心水平动脉压和心脏水平以上血容量的结果。此外，动脉系统压力升 高，大动脉壁的弹性扩张和回缩能力增加，也使Vs2和VD值增大。因此，实施抗负荷动作时 适当增加腿部肌肉收缩的紧张度，挤压肌肉间血管，促使下肢静脉血向心流动，增加静脉回 心血量，增大Vs2和VD值，从而提高颈部和脑的供血量起着关键的作用。
, 百拇医药
研究显示：Vm值与Vs2和VD值变化关系密切，Vs2和VD值增大，Vm值也随之增大。Vm作为时间 平均血流速度参数，即反映了收缩期血流速度，也包括了舒张期血流速度。有文献〔4 〕认为Vm受心血管因素如心率、心肌收缩力、总外周阻力等因系影响较小，具有最多的生 理学意义，且本研究显示Vm与V之间有较好的相关性，因此认为Vm值变化应是评价抗负荷动 作效果的最重要的血流参数。
本试验Vs1、Vd和HR前后变化不显著，说明其不是影响血流量的主要因素。Vd值在M-3动作 时有增高趋势(提高9%)，分析可能是受颅内和头部外围血管阻力降低影响的结果。
3、脉动指标变化及意义
颈总动脉和RI和PI值在M-3动作时分别降低7%和26%，PI的变化率大于RI(P<0.01)。两者 均反映外围血管阻力变化。在机体动脉系统中，从中心到外周血管阻力逐渐增高，但在M-3 动作时RI和PI值降低表明脑供血动脉的阻力是减低的，这与颅内容量小血管受增高的动脉压 力影响被动开放增加，使总流阻降低有关。流阻的减少必定会引起流量的增加〔5〕 ，这与本研究观察到的阻力指标降低与血流量增加的结果一致。PI还反映受检动脉的弹性和 顺应性，其关系式中分母为变数Vm，数值变化与Vs2和VD值关系密切，并受动脉壁弹性扩张 及回缩能力的影响，因此检测PI对了解动脉壁弹性储备功能和评价抗负荷动作效果有一定意义。
, 百拇医药
结 论
本试验证明CDFI能很好地反映M-3抗负荷动作时颈动脉血流动力学变化，VS2、VD、Vm和血 流量及脉动参数是评价抗负荷动作效果的有价值的量化指标，为研究和改进抗负荷动作提供了可靠的参考依据。
参考文献
1 罗新林.改良M-1动作与L-1动作G防护效果的对比研究.中华航空医学杂志，19 90，1(1)：10～13
2 Werchan PM,Fanton JW,Laughlin MH.Cerebral and spinal cord blood flow dynamics during high sustained±Gz.Aviat space Environ Med,1994 Jun,65(6):501～509
3 罗新林，章志红，李志学，等.M-3抗负荷动作的呼吸循环效应.中华航空医学杂志，199 5，6(1)：22～25
4 徐绍颜，华 扬主编.经颅多普勒在神经外科的应用.北京，北京医科大学、协和医科大 学联合出版社，1993，61～69
5 张伟雄，陈尔东，吴 积.临床经颅多普勒超声学.北京，人民卫生出版社，1993，100～ 122
(1999-01-19收稿), 百拇医药
单位：350002 福州市解放军第476医院特诊科
关键词：彩色多普勒血流显像；颈总动脉；血流动力学
中国超声医学杂志990710 摘 要 目的：探讨飞行中实施M-3动作时颈总动脉 (CCA)血流动力学变化及意义。方法：应用彩色多普勒血流显像(CDFI)测量32名战斗机飞行员在地面+1Gz条 件下实施M-3动作时CCA收缩期峰1速度(Vs1)、收缩峰2速度(Vs2)、舒张峰速度(VD)、舒张 末速度(Vd)、平均血流速度(Vm)、血流量(V)、心率(HR)、心水平收缩压(HSP)、血管阻力指 数(RI)、搏动指数(PI)等参数。结果：与动作前平静状态参数比较，Vs2、VD、Vm、V和HSP分别提高41%、31% 、23%、26%和56%(P<0.01)，RI和PI分别降低7%和26%(P<0.01)，Vm与V间呈正 相关(r＝0.69，P<0.05)，Vs1、Vd和HR与平静时比较无显著性差异(P>0.05) 。结论：M-3动作能增加静脉回心血量，提高大动脉血压，加快CCA的Vs2、V D和Vm值，降低脑血管阻力，有利于维持脑部供血。
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CDFI Evaluation of M-3 Maneuver Effect on Common Carotid Hemody namics
Xue Jianshe,Liu Cican,An Yiming,et al
The 476th Hospital of PLA Fuzhou 350002
ABSTRACT Objective:To study the M-3 maneuver effect on common carotid hemodynamics and its significance.Methods：CDFI was used to measure systolic peak1 flow velo city(Vs1),systolic peak 2 flow velocity (Vs2),diastolic peak flow velocity(VD), end diastolic flow velocity(Vd),mean flow velocity(Vm),blood flow volume(V),hear t systolic pressure(HSP),heart rate(HR),resistance index(RI)and pulsatility inde x(PI)of 32 pilots during M-3 maneuver in +1G condition.Results:The values of Vs2,VD,Vm,V and HSP in M-3 maneuver rai sed 41%,31%,23%,26% and 56% respectively as compared with that in rest condition .RI and PI droped 7% and 26%,respectively.Positive correlation in Vm and V(r＝0 .69，P<0.05)，no significant difference in Vs1,Vd and HR as compared with tha t in rest condition(P>0.05)were found.Conclusion:The major effect of M-3 maneuver was to raise Vs2, VD,Vm and HSP,drop cerebral vascular resistance,maintain cerebral blood supply.
, 百拇医药
KEY WORDS Color Doppler flow imaging Common carotid artery Hemodynamics
飞机在特技飞行时会产生持续正加速度，使飞行员受到与加速度方向相反的惯性离心力 作用，加速度(a)与重力加速度(g)比例值G(G＝a/g)增大可引起血液向身体下部转移，从而 产生脑供血不足，引发空中意识丧失(晕厥)。航空学常用矢量“+Gz”表示飞行员受到惯性 力的大小。目前国内对抗负荷(抗G)影响多采用对抗负荷动作-3(M-3maneuver,M-3动作) ，具有提高+Gz耐受力和减少空中晕厥的作用。因此，研究与M-3动作有关的颈脑动脉血流 变化十分重要。关于M-3动作防护效果的研究已有报道〔1〕，但应用彩色多普勒血 流显像(CDFI)研究M-3动作对颈动脉血流影响的报道较少，为此我们自1996年2月～1997年1 2月对32名飞行员在地面+1Gz条件下实施M-3动作前后颈总动脉血流参数进行检测，现报告如下。
, 百拇医药
资料与方法
32名男性战斗机飞行员，年龄23～42岁，平均31岁，身高167～175cm ，平均169cm，体重55～68kg,平均61.9kg。无心血管及肺部疾患。飞行时间500～2100h， 平均1500h。
试验前先对36名平均年龄31.5岁健康飞行员在安静状态下行双侧颈总动脉检测经统计学分 析显示两侧各项血流参数均无显著差异(P>0.05)后，选择其中32名飞行员LCCA为本研究检 测的血管。血流参数检测的内容：收缩峰1速度(Vs1)、收缩峰2速度(Vs2)、舒张峰速度(VD) 、舒张末速度(Vd)、平均血流速度(Vm)、血流量(V)、阻力指数(RI)、搏动指数(PI)、心水 平收缩压(HSP)、心率(HR)。检测仪器为Diasonic Spectra VST彩色多普勒超声显像仪， 探头频率10MHz。为尽量减少人为误差，固定由一位医生操作。
试验在简易练习器上进行，受试者取坐姿，头靠忱垫略上抬，暴露颈部便于检测，训练其正 确掌握M-3动作要领：深吸一口气，双肩向上，腹部用力抵住腰带，全身肌肉紧绷，呼气过 程通过部分关闭的声门时声带不振动，不发出声音。超声探头纵置于左颈前颈3～5椎间，显 示LCCA长轴，声束与血流夹角<60°，取样容积大小3～5mm。按顺序先后于平静状态和M-3 动作时测记各项血流参数及指标，采用同步录像回放，选择3个包络线最清楚的心动周期脉 冲多普勒频谱取平均值。统计分析采用美国minitab分析软件进行配对t检验和相关分析 。
, 百拇医药
结 果
1、M-3动作时LCCA血流参数Vs2、VD、Vm、V较平静状态明显增加，HSP升高，Vs1、Vd和HR 虽较平静状态略有减慢和增快，但均无统计学差异，见表1。
表1 M-3动作对CCA血流参数、血压和心率的影响(
±s n＝32) 参数(单位)平静状态
M-3动作
差值
变化率(%)
Vs1(cm/s)
Vs2(cm/s)
, 百拇医药
VD(cm/s)
Vd(cm/s)
Vm(cm/s)
V(ml/min)
HSP(KPa )
HR(beat/min)
73.78±9.62
34.37±2.55
31.68±1.57
20.56±1.76
32.86±2.69
, 百拇医药 715 ±107
15.80±1.22
69.82±6.13
71.25±9.48
48.58±8.10*
41.60±4.89*
22.37±2.88
40.34±3.58 *
901±135*
24.67±2.58*
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71.96±7.48
-2.53
14.21
9.92
1.81
7.48
186
8.87
2.14
3.43
41.34
31.31
8.80
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22.76
26.01
56.14
3.07
注：与平静时比较，*P<0.01
2、M-3动作时RI和PI均呈降低趋势，PI的变化率高于RI，见表2。
表2 M-3动作对CCA脉动指标的影响(
±s,n＝32) 参数(单位)平静状态
M-3动作
差 值
, 百拇医药
变化率(%)
RI(%)
PI(%)
0.72±0.03
1.65±0.20
0.67±0.03*
1.22±0. 19*
-0.05
-0.43
6.94
26.06**
注：*与平静时比较，P<0.01；
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**M-3动作时PI与RI比较，P<0.01。
3、正常颈总动脉脉冲多普勒频谱呈连续性三峰型层流频谱，实施M-3动作时，Vs2和VD值增 大 ，多普勒包络曲线显示心动周期峰值流速下降的速度减慢，频谱周边高能量区信号增强(图1 、2)，音频信号也增强，表明血管中央血细胞流速增快，反射的多普勒能量增大。
图1 M-3动作前LCCA多普勒血流频谱
图2 M-3动作时LCCA Vs2 VD和VM值增快
讨 论
飞机在转弯、盘旋或进行特技飞行时，飞行员头部总是朝向飞行曲线的圆心，因而受到惯性 离心力的影响较大，使体内血液分布发生变化，血液滞留在下半身，头颈部供血减少，出现 视力障碍，甚至意识丧失。因此，飞行员必须采取主动对抗措施，即抗负荷动作进行自我保护。
, 百拇医药
1、为何选择颈动脉为检测血管
Werchan〔2〕曾采用10MHz超声探头检测持续高G状态狒狒左颈总动脉和颈内动脉血 流量动态变化，发现与用放射性同位素示踪微球测量的变化是一致的。国内有研究证明 〔3〕M-3动作时的每搏量(Sv)、心输量(Co)、心指数(CI)和心水平收缩压(HSP)均高于 其它防护动作，但对M-3动作时整个心动周期中颈动脉血流动力学变化描述较少，本研究的 观察，可以从一个方面说明抗负荷动作的防护效果。
2、颈总动脉血流速度参数的变化及意义
试验中Vs2、VD和Vm值在M-3动作时分别提高41%、31%和23%，并与血流量的增加(26%)相一 致，研究中发现对抗动作对颈总动脉血流的影响主要表现为Vs2、VD和Vm值增大，Vs2增大更 为显著，还观察到吸气相时下肢肌肉绷紧的程度增加，Vs、VD和Vm值也随之增大，而Vs1和V d值变化不显著，显然M-3动作对颈总动脉的综合影响主要反映在心动周期的收缩晚期和舒 张早期两个时相上。这是M-3动作时深吸气大幅升高胸内负压以及下肢和腹部肌肉收缩紧绷 使回心血量增多，增高心水平动脉压和心脏水平以上血容量的结果。此外，动脉系统压力升 高，大动脉壁的弹性扩张和回缩能力增加，也使Vs2和VD值增大。因此，实施抗负荷动作时 适当增加腿部肌肉收缩的紧张度，挤压肌肉间血管，促使下肢静脉血向心流动，增加静脉回 心血量，增大Vs2和VD值，从而提高颈部和脑的供血量起着关键的作用。
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研究显示：Vm值与Vs2和VD值变化关系密切，Vs2和VD值增大，Vm值也随之增大。Vm作为时间 平均血流速度参数，即反映了收缩期血流速度，也包括了舒张期血流速度。有文献〔4 〕认为Vm受心血管因素如心率、心肌收缩力、总外周阻力等因系影响较小，具有最多的生 理学意义，且本研究显示Vm与V之间有较好的相关性，因此认为Vm值变化应是评价抗负荷动 作效果的最重要的血流参数。
本试验Vs1、Vd和HR前后变化不显著，说明其不是影响血流量的主要因素。Vd值在M-3动作 时有增高趋势(提高9%)，分析可能是受颅内和头部外围血管阻力降低影响的结果。
3、脉动指标变化及意义
颈总动脉和RI和PI值在M-3动作时分别降低7%和26%，PI的变化率大于RI(P<0.01)。两者 均反映外围血管阻力变化。在机体动脉系统中，从中心到外周血管阻力逐渐增高，但在M-3 动作时RI和PI值降低表明脑供血动脉的阻力是减低的，这与颅内容量小血管受增高的动脉压 力影响被动开放增加，使总流阻降低有关。流阻的减少必定会引起流量的增加〔5〕 ，这与本研究观察到的阻力指标降低与血流量增加的结果一致。PI还反映受检动脉的弹性和 顺应性，其关系式中分母为变数Vm，数值变化与Vs2和VD值关系密切，并受动脉壁弹性扩张 及回缩能力的影响，因此检测PI对了解动脉壁弹性储备功能和评价抗负荷动作效果有一定意义。
, 百拇医药
结 论
本试验证明CDFI能很好地反映M-3抗负荷动作时颈动脉血流动力学变化，VS2、VD、Vm和血 流量及脉动参数是评价抗负荷动作效果的有价值的量化指标，为研究和改进抗负荷动作提供了可靠的参考依据。
参考文献
1 罗新林.改良M-1动作与L-1动作G防护效果的对比研究.中华航空医学杂志，19 90，1(1)：10～13
2 Werchan PM,Fanton JW,Laughlin MH.Cerebral and spinal cord blood flow dynamics during high sustained±Gz.Aviat space Environ Med,1994 Jun,65(6):501～509
3 罗新林，章志红，李志学，等.M-3抗负荷动作的呼吸循环效应.中华航空医学杂志，199 5，6(1)：22～25
4 徐绍颜，华 扬主编.经颅多普勒在神经外科的应用.北京，北京医科大学、协和医科大 学联合出版社，1993，61～69
5 张伟雄，陈尔东，吴 积.临床经颅多普勒超声学.北京，人民卫生出版社，1993，100～ 122
(1999-01-19收稿), 百拇医药