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编号:10286845
超声心动描记术估测左心室做功量和机械效率的新指标
http://www.100md.com 《中华超声影像学杂志》 2000年第1期
     作者:王金锐 刘醒 苏丽亚 李继儒

    单位:王金锐(东胜,内蒙古伊克昭盟医院超声科 017000);刘醒(中国医学科学院阜外医院超声科);苏丽娅(首都医科大学宣武医院心内科);李继儒(内蒙古医学院病理生理教研室)

    关键词:超声心动描记术;心室功能;左

    中华超声影像学杂志000109

    【摘要】目的 探讨超声心动描记术估测左心室做功量和机械效率的新指标。方法 研究对象包括不同类型心脏病患者100例、Ⅰ期高血压病患者35例和健康人22例。使用超声心动描记术联合袖带肱动脉血压计算左心室平均室壁应力(Mσc和Mσm)和心肌体积(LVM),并以此为基础导出新指标:左室应力-体积指数SVI[SVI=LVM×(Mσc+Mσm)]、做功指数WI(WI=SVI×HR)、机械效率Eff(Eff=SW/SVI×100%)。结果 健康人SVI=(5.1±1.9) J/每搏,WI=(317±94) J/min、Eff=(19.6±3.1)%。各组SVI与左室压力-容积环面积(PVA)相关良好(r=0.67~0.90,P<0.01~0.001),疾病组SVI和WI显著增高,而Eff显著降低(P<0.01~0.001)。结论 SVI、WI和Eff能更客观地反映左心室做功量。
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    New indices using echocardiography for left ventricular systolic work and efficiency

    WANG Jinrui

    (Department of Ultrasonography Yi Ke Zhao Meng Hospital of Inner Mongolia,Dong sheng 017000,China)

    LIU Xing,SU Liya

    【Abstract】Objective To establish noninvasive new indices for the evaluation of left ventricular(LV) work and mechanical efficiency.Methods In 100 patients with various heart disease,35 patients with hypertension(Ⅰ degree) and 22 health volunteers.Using echocardiography and blood pressure (upper arm),LV average wall stess(Mσc and Mσm) and LV mass (LVM) were assessed.From the above indices,the following new indices were obtained:Wall stressvolume index SVI[SVI=LVM×(Mσc+Mσm)],LV work index WI(WI=SVI×HR),LV mechanical efficiency Eff(Eff=SW/SVI×100%).Results In health volunteers SVI=(5.1±1.9) J/min,WI=(317±94) J/min,Eff=(19.6±3.1)%,SVI correlate well with PVA(r=0.67~0.90,P<0.01~0.001).In diseased groups,SVI and WI were significantly higher,and Eff was singnificantly lower (P<0.01~0.001) than those in healthy group.Conclusions SVI,WI,Eff can reflect left ventricular working abnormality more objectivity than tradition indices such as CI,EF,SW and ventricular work per minute.Those new indices can be used as important noninvasive method to evaluate left ventricular work and mechanical efficiency.
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    【Key words】Echocardiography;Ventricular function,left

    根据物理学原理,心脏作为一个血泵,其单位时间做功量(功率)和机械效率(Eff)应为评价其功能最佳指标。由于方法限制,至今尚无一种能够较全面而客观地估测上述指标的无创性方法。本研究的目的是探索用超声心动描记术所测压力-体积指数(SVI)、做功指数(WI)和机械效率Eff无创性估测左室做功状态。

    对象与方法

    一、研究对象

    Ⅰ期高血压病(HD组)35例,其中男24例,女11例,年龄38~73岁,平均55.9岁。超声心动图检查室间隔和左室后壁厚度均小于11 mm。高血压性心脏病(HHD组)27例,其中男16例,女11例,年龄35~70岁,平均54.6岁。超声检查有左室肥厚和(或)扩大。冠心病(CAD组)30例,男23例,女7例,年龄37~71岁,平均54.1岁。慢性心功能不全(CHF组)20例;男12例,女8例,年龄37~66岁,平均50.8岁。主动脉瓣狭窄(AS组)23例,男15例,女8例,年龄17~76岁,平均57.7岁。健康人(对照组)22例,男13例,女9例,年龄33~70岁,平均53.4岁。
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    二、仪器和方法

    采用美国ATL公司UM9HDI超声诊断仪,探头频率2.0~3.0 MHz。结果由心脏计算软件自动处理,测值均取5~10个心动周期平均值。测量指标包括:

    1.袖带肱动脉收缩压(SBP)、舒张压(DBP)、平均动脉压(MBP)。

    2.左室腔舒张末长径(Ld)和横径(Dd)及收缩末长径(Ls)和横径(Ds)、室间隔厚度(IVS)、左室后壁厚度(PW)。按Teichho公式计算左室收缩末容量(Ves)、舒张末容量(Ved)、每搏量(SV)、左室体积(LVM)、心指数(CI)和射血分数(EF)。对CAD组,上述值用改良的Simpson法计算。

    3.对AS组患者,用Doppler法测定左室收缩压(主动脉跨瓣压差+肱动脉收缩压)。

    4.收缩期左室平均室壁应力(Mσc和Mσm),单位:kPa。
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    Mσc=SBP×R÷2h÷(1+h/2R)[1]

    Mσm=SBP×R÷h×(1-2R/L)[2]

    式中SBP在AS组使用左室收缩压。R=(Dd+Ds)/4,h=(IVS+PW)/2,L=(Ld+Ls)/2。

    5.应力-体积指数SVI(单位:J)。

    SVI=LVM×(Mσc+Mσm)

    6.传统每搏动SW:SW=SV×(平均动脉压-平均左房压)[3]。平均左房压均取6 mm Hg(1 mm Hg=0.133 kPa)。

    7.左室压力-容积环面积PVA:PVA=SV+1/2Ves×SBP[4]。式中BSP在AS组用左室收缩末压代替。
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    8.左室做功指数WI(单位:J/min):WI=SVI×HR(HR为心率)。

    9.左室机械效率(Eff):Eff=SW/SVI×100%。

    三、统计学分析

    疾病各组与对照组比较用非配对t检验或t′检验。PVA和SVI用直接相关。

    结 果

    所测LV各指标见表。SVI和PVA在各组均高度相关(r=0.67~0.90,P<0.001)。对照组的LVM、Mσm和Mσc与文献报道[5]一致。各疾病组的SVI、WI均高于对照组(P<0.01~0.001),而Eff则显著低于对照组(P<0.01~0.001)见表1。

    表1 健康人和各组患者SVI、WI、Eff和其他收缩功能指标的比较(±s) 组别
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    例数

    MBP(kPa)

    CI(L/cm2*min)

    EF(%)

    Mσc(kPa)

    Mσm(kPa)

    LVM(cm3)

    SVI(J)

    SW(J)

    WI(J/min)

    Eff(%)

    对照组
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    22

    11.6±0.9

    2.9±0.7

    63.5±8.0

    25.1±3.1

    9.7±1.4

    127±24

    5.1±1.9

    0.8±0.2

    317±94

    19.6±3.1

    HD组
, 百拇医药
    35

    15.5±1.8***

    2.8±8.0

    64.4±5.6

    23.8±4.0

    8.7±2.5*

    151±48*

    6.7±2.6**

    1.1±0.3**

    388±81**

, http://www.100md.com     17.1±2.9**

    HHD组

    27

    16.2±1.7***

    2.5±0.7

    54.8±7.8*

    39.4±6.2***

    15.4±2.4***

    216±41***

    10.9±4.3***
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    1.3±0.3***

    672±97***

    11.9±2.2***

    CAD组

    30

    11.8±2.0

    2.6±0.9

    62.9±9.4

    38.5±7.5***

    15.5±3.1***

    143±39
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    8.5±2.5***

    0.8±0.2

    643±96***

    12.7±2.8***

    CHF组

    20

    12.6±1.2**

    2.2±0.6**

    42.9±9.3***

    40.9±8.9***
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    17.1±5.0***

    194±54***

    11.7±4.2***

    0.7±0.2

    696±103***

    6.5±2.3***

    AS组

    23

    9.4±1.3***

    2.1±1.0**
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    59.1±9.4

    36.8±7.8***

    13.8±3.6***

    205±46***

    10.2±3.4***

    0.6±0.3*

    762±72***

    6.7±1.7***

    注:与对照组比较,*P<0.05,**P<0.01,***P<0.001
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    讨 论

    心脏单位时间内做功量及其Eff是评价心脏泵功能最重要的综合性指标[6,7]

    1915年Evans等[6]证实,心肌耗氧量(MVO)所代表的能量当量与同期所作功总量相当。用有创方法测量冠状动脉血流量及其动、静脉血氧含量之差可以直接获得MVO,但是无法应用于临床。因此,多年来,研究者们一直在探索能替代直接测量MVO的间接指标。已经证明,决定MVO的主要因素有室壁应力、心肌体积、心率和心肌收缩性[7,8],但是后者对MVO的影响远小于前者[8]。心率仅影响每分钟MVO,对每搏MVO影响甚微。因此,决定每搏MVO的最重要因素是室壁应力和LVM[7,8]

    为了临床间接评价MVO的需要,传统使用SV与MBP的乘积,即每搏有用功代表MVO,1956年Laurent等提出用平均动脉压与心率的乘积估测MVO。随后,Sarnoff等提出张力-时间指数方法。这些指标没有包括最重要的应力或LVM,显然不能客观的反映MVO。最鲜明的例子是AS患者,其平均动脉压与心率的乘积正常或偏低,而实际MVO却很高。
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    近年来,由于超声心动描记术的进展,LVM可以较准确地测量。室壁应力也可以用超声心动描记术结合袖带肱动脉血压无创性测定,而且结果与有创性方法高度相关。但是,根据应力公式所涉及的因素,心肌肥厚时,应力可以正常。在某些情况下,如HD心脏受累早期,却不能客观反映MVO。

    本研究提出用SVI来估测每搏MVO,其根据为:①SVI包括了应力与LVM二个决定MVO的最主要因素;②其乘积[(kPa×cm3=N/m2×m3×10-9)即Nm=J]的量纲恰为功和能量的单位焦耳;③本研究所测各组SVI所反应的MVO与理论推测一致。如HD组的室壁应力、CAD组的LVM均与对照组无统计学差异,而SVI却显著高于对照组,与理论推测的HD和CAD患者MVO应该增加一致;④近年来Suga等[4]的研究证实,在心室压力-容积坐标平面内PVA与MVO相关极好。本研究所得PVA与SVI在各组内均高度相关(r=0.67~0.90,P<0.001),说明SVI是反映左室每搏做功总量的客观指标。
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    WI是在SVI的基础上又加入了心率这一影响MVO的因素,其实际意义为左室功率。从研究结果可以看出,在病理状态下,WI较对照组均显著增大(P<0.001),而且有随心功能不全加重而增加的趋势。在CHF组大约为对照组的4倍。它所反映的MVO变化与理论推测和文献报道用有创方法所得结果一致。

    Eff是评价心脏泵功能的最重要指标。Burkhoff等[9]利用有效动脉弹性(PS/SV)与心室收缩末弹性等收缩机械因素代替MVO建立了计算Eff的方法。Nozaw等[10]利用PVA代替MVO计算Eff。根据上述SW与SVI所代表的心脏做功成分的意义,本研究用SW/SVI×100%来计算LV的Eff,在理论上是合理的。所测得健康人Eff为(19.6±3.1)%(16.7%~26.6%),与Bing等[11]用有创方法所测结果(19.2%~24.5%)十分接近。各组疾病的Eff均显著低于对照组(P<0.01~0.001)。HD组患者均无心功能受损的临床表现,CI与EF也均正常,而Eff却显著低于对照组。说明Eff在检出LV潜在功能异常方面比CI和EF更敏感。
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    SVI和WI 2个新指标,并据此计算Eff,作为无创估测左室做功量和机械效率,在理论上是可行的。实际测量结果证实其能够定量地客观反映LV做功异常。为超声描记法无创估测Eff,评价LV功能提供了新方法。

    参考文献:

    1 Wilson JR,Rwichek N,Hirshfeld JW.Noninvasive assessment of load reduction in patients with asymptomatic aortic regurgitation.Am J Med,1980,68:664-674.

    2 Quinones MA,Mokotoff DM,Nouri S,et al.Noninvasive quantification of left ventricular wall stress:Validation of method and application to assessment of chronic pressure overload.Am J Cardiol,1980,45:782-790.
, 百拇医药
    3 张镜如,乔健天,主编.生理学.第4版.北京:人民卫生出版社,1997.88-95.

    4 Suga H.Total mechanical energy of a ventricular model and cardiac oxygen consumption.Am J Physiol,1979,236:H489-H505.

    5 Depace NL.Correlation of echocardiographic wall stress and left ventricular pressure and function in aortic stensis.Circulation,1983,67:854-859.

    6 Evans CL,Matsuoka Y.The effect of various mechanical condition on the mammalian heart.Am J Physiol,1915,49:387-405.
, 百拇医药
    7 Gibbs CL.Cardiac energetics.Physiol Rev,1978,58:174-254.

    8 Alppert JS.Physiopathology of the Cardiovascular System.Boston Little Brown,1984,Chap 2.

    9 Britam NA,Levine H.Contractile element work:a marjor determinant of myocardial oxygen consumption.J Clin Invest,1964,43:1397-1408.

    10 Quinones MA,Mokotoff DM,Nouri S,et al.Noninvasive quantification of left ventricular wall stress:validation of method and application to assessment of chronic pressure overload.Am J Cardiol,1980,45:782.
, 百拇医药
    11 Depace NL.Correlation of echocardiographic wall stress and left ventricular pressure and function in aortic stenosis.Circulation,1983,67:854.

    12 Laurent D,Bolene-Williams C,Williams EL,et al.Effect of heart rate on coronary flow and cardiac oxygen consumption.Am J Physiol,1956,185:355-364.

    13 Sarnoff SJ,Braunwald E,Welch GH,et al.Hemodynamic determinants of oxygen consumption of the heart with special reference to the tension-time-index.Am J Physiol,1985,192:148-156.
, http://www.100md.com
    14 Suga H,Hisano R,Hirata S,et al.Heart rate-independent energetics and systolic pressure-volume area in dog heart.Am J Physiol,1983,244:H206.

    15 Burkhoff D,Sagaewa K.Ventricular efficiency predicted by an analytical model.Am J Physiol,1986,259:R1021-R1027.

    16 Nozawa T,Yasumura Y,Futadi S.Efficiency of energy transfer from pressure-volume area to external mechanical work increase with contractile state and decease with afterload in left ventricle of the anactile state and decrease with afterload in left ventricle of the anesthetized closed-chest dog.Circulation,1988,77:1116.

    17 Bing RJ,Hammond MM,Handelsman JS,et al.The measure of comary blood floe,oxyen consumption,and efficiency of the left ventricle in man.Am Heart J,1949,38:1.

    (收稿日期:1998-05-13), http://www.100md.com