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编号:10264060
多普勒超声音频处理系统自动估测肺动脉压的动物实验研究
http://www.100md.com 《中国医学影像技术》 2000年第6期
     作者:张玉奇 陈树宝 孙锟 黄美蓉 郁怡 陈恩 王威琪 刘斌 沈蓉 张志芳

    单位:张玉奇 陈树宝 孙锟 黄美蓉 郁怡 陈恩 沈蓉 张志芳(上海第二医科大学附属新华医院 上海儿童医学中心小儿心外科);王威琪(复旦大学电子工程系);刘斌(复旦大学电子工程系)

    关键词:肺动脉压;多普勒超声心动图;多普勒超声音频处理系统

    中国医学影像技术000649[摘 要] 目的 评价不同干预状态下多普勒超声音频处理系统(DASPS)无创自动估测肺动脉收缩压(PASP)、平均压(PAMP)的准确性。方法 应用DASPS对9只狗进行急性实验研究,分别记录心脏前负荷、后负荷及心肌收缩性变化时PASP、PAMP的估测值,并与有创检测技术(IT)的实测值对比。结果 不同干预状态下DASPS估测的PASP、PAMP与IT实测值间高度相关(r=0.68~0.95,P<0.001)。结论 DASPS可准确地无创自动估测PASP、PAMP。
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    [中图分类号] R445.1 [文献标识码] A

    [文章编号] 1003-3289(2000)06-0515-03

    Experimental Study on the Auto-Estimation of Pulmonary Artery Pressure by Doppler Audio-Signal Processing System

    ZHANG Yu-qi, CHEN Shu-bao,SUN Kun, et al

    (Department of Pediatric Cardiology,Shanghai Children′s Medical Center,Xinhua Hospital,Shanghai Second Medical University,Shanghai 200127,China)
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    [Abstract] Purpose To assess the accuracy of Doppler Audio-Signal Processing System(DASPS) in noninvasive auto-estimation of pulmonary artery systolic pressure (PASP),mean pressure (PAMP). Methods Experimental acute pulmonary hypertension was created in 9 dogs by infusion of Dextran,Dobutamine and partially occluding left and right pulmonary artery. PASP,PAMP estimated by DASPS were compared with values measured by invasive technique(IT) in pulmonary hypertension of different physiopathologic states. Results DASPS-estimated PASP,PAMP correlated highly with IT values (r=0.68~0.95,P<0.01). Conclusion PASP,PAMP can be auto-estimated noninvasively by DASPS.
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    [Key words] Pulmonary arterial pressure; Doppler echocardiography; Doppler audio-signal processing system

    肺动脉压是肺循环血流动力学的重要指标,对心血管疾病的诊治及预后判断具有重要意义。本研究旨在根据动物实验,观察心脏前负荷、后负荷及心肌收缩性变化对肺动脉血流曲线的影响,评价DASPS无创自动估测肺动脉压的准确性。

    1 材料和方法

    1.1 动物模型制备 健康杂种狗9只,体重9.5~13.1kg,用2.5%戊巴比妥钠30mg/kg腹腔注射麻醉,必要时静推肌松剂氯化琥珀胆碱1~2mg/kg。麻醉后气管插管,接Siemens SV900C呼吸机,呼吸频率20bpm,潮气量每次20ml/kg。常规备皮、消毒、铺巾后,沿左锁骨中线4~5肋间开胸,暴露心脏,分离主、肺动脉及分支,插入测压管,经压力换能器输入HP78534C监护仪显示主、肺动脉压力。选择合适型号的电磁流量计探头,置于主肺动脉远端测量QP,根据Poseuille公式(TPR=PAMP/QP)计算TPR,作为基础状态(BASIC1)。
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    1.2 多普勒超声技术检查 应用HP SONOS1000型超声仪,将3.5/2.7MHz探头置于心脏表面,取样容积取0.22cm分别于心尖五腔切面主动脉瓣口、胸骨旁右室流出道长轴肺动脉瓣口记录主动脉、肺动脉血流曲线,测量下列时间间期参数:射血前期(PEP)、射血时间(ET)、加速时间(AT)、流速峰值(PV)、平均流速(V),并与同一切面测量肺动脉直径(D)[1]

    1.3 多普勒超声音频处理系统检查 在多普勒超声(DE)检查时,将主动脉、肺动脉血流的音频信号及心电信号同步输入Pentium 166电子计算机,经机内DASPS分析处理及自动识别后[2],根据改良的FPA/FAO[1]自动估测PASPD、PAMPD,显示、打印并储存结果[2]

    1.4 实验干预 ①前负荷改变(EXPER1):记录BASIC1后经静脉快速推入右旋糖酐50~150ml/kg,导致QP升高及肺动脉高压[3]。②后负荷改变(EXPER2):恢复基础状态(BASIC2)后,应用橡皮绳制成血管环缩器,部分阻断左、右肺动脉,增加肺血管阻力,导致肺动脉高压[4]。③心肌收缩力改变(EXPER3):记录完毕后解除血管环缩器,恢复基础状态后(BASIC3),经静脉缓慢推入稀释后的多巴酚丁胺(10μg/kg*min)5分钟,增强心肌收缩力,造成肺动脉高压[5]。实验干预状态下记录指标同基础状态,所有指标均连续测量10s内所有心动周期,然后取平均值。
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    2 结果

    2.1 PASP、PAMP、QP、TPR的DASPS估测值及IT实测值 见表1,DE测定的干预前、后肺动脉血流时间间期参数见表2。结果显示:①心脏前负荷增加时,PEP延长,PV增快,AT、ET缩短;DASPS估测的PASP、PAMP与IT实测值高度相关(r=0.86、0.89,P<0.01)。②心脏后负荷增加时PEP延长,AT、ET缩短,PV减慢或不变;DASPS估测的PASP、PAMP与IT实测值间高度相关(r=0.93、0.87,P<0.01)。③心肌收缩性增强时,PEP延长,AT、ET缩短,PV增快或不变;DASPS估测的PASP、PAMP与IT实测值间高度相关(r=0.72、0.68,P<0.01)。④所有基础状态与干预状态数据综合分析:干预后,PEP延长,AT、ET缩短,PV不变;DASPS估测的PASP、PAMP与IT实测值间高度相关(r=0.90、0.88,P<0.01)。

    表1 PASP、PAMP的IT实测值及DASPS估测值(±s)(kPa) 状 态
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    PASP1

    PAMP1

    PASPD

    PAMPD

    BASIC1

    3.19±0.194

    2.39±0.253

    1.29±0.273

    114.09±22.870

    EXPER1

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    3.41±0.406

    1.91±0.310

    111.8±14.560

    BASIC2

    3.27±0.394

    2.61±0.368

    1.60±0.299

    99.9±18.959

    EXPER2

    5.52±1.031
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    4.25±0.929

    1.52±0.230

    169.7±36.899

    BASIC3

    3.16±0.383

    2.49±0.333

    1.36±0.157

    111.1±22.678

    EXPER3

    4.77±0.610

    3.41±0.481
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    1.63±0.384

    129.4±28.835

    BASIC4

    3.20±0.330

    2.50±0.324

    1.42±0.280

    108.1±21.604

    EXPER4

    5.00±0.837

    3.71±0.759

    1.68±0.341
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    138.1±37.252

    表2 DE测量肺动脉血流时间间期参数(±s) 状 态

    PEP(s)

    AT(s)

    ET(s)

    PV(cm/s)

    BASIC1

    0.0347±0.0069

    0.0970±0.0175

    0.2794±0.0253
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    98.5±22.2

    EXPER1

    0.0376±0.0072

    0.0874±0.0132

    0.2711±0.0220

    132.8±46.1

    BASIC2

    0.0323±0.0034

    0.0961±0.0123

    0.2590±0.0166
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    117.4±18.6

    EXPER2

    0.0373±0.0044

    0.0843±0.0123

    0.2468±0.0148

    97.00±37.1**

    BASIC3

    0.0317±0.0050

    0.0901±0.0111

    0.2483±0.0187
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    105.5±39.5

    EXPER3

    0.0352±0.0056

    0.0807±0.0112

    0.2211±0.0203

    118.9±35.3**

    BASIC4

    0.0325±0.0054

    0.0945±0.0137

    0.2621±0.0235
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    107.8±27.8

    EXPER4

    0.0364±0.0058

    0.0841±0.0122

    0.2464±0.0275

    114.9±40.9**

    P<0.01,P<0.05,**P>0.053 讨论

    肺动脉压、肺血流量、全肺阻力是肺循环血液动力学的重要指标,对心血管疾病的诊治及预后判断具有重要意义。心导管检查可以获得这些数据,但为创伤性检查,复查随访不方便。应用多普勒超声音频处理系统,根据改良FPA/FAO法可以无创自动定量估测肺动脉压[6-7],但不同病理状态下是否都适用尚需进一步研究[3]
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    本研究发现:当肺血流量增加导致肺动脉高压时,肺动脉血流时间间期参数PEP延长,PV增快,AT、ET缩短;部分缩窄肺动脉分支,肺血管阻力增加导致肺动脉高压时,PEP延长,AT、ET缩短,PV不变或减慢;心肌收缩性增强导致肺动脉高压时,PEP延长,AT、ET缩短,PV增快或不变;所有基础状态数据与肺动脉高压状态数据对比分析,PEP延长,AT、ET缩短,PV无明显变化。因此,我们认为:PEP、AT、ET可敏感地反映肺动脉高压时肺动脉血流曲线的变化,而PV对肺动脉压力的变化反应不敏感,证明了改良FPA/FAO法的合理性[1]

    本研究还发现:①当肺血流量增加导致肺动脉高压时,由于血管壁张力的降低及辅助血管通道开放,肺血管阻力无明显升高;DASPS估测的PASP、PAMP与IT实测值高度相关(r=0.86、0.89,P<0.01)。②部分缩窄肺动脉分支,肺血管阻力增加导致肺动脉高压时,肺血流量无明显变化,DASPS估测的PASP、PAMP与IT实测值间高度相关(r=0.93、0.87,P<0.01)。③静注多巴酚丁胺时,心肌收缩性增强,动脉血管收缩,肺动脉压、肺血流量及全肺阻力均有不同程度的升高;DASPS估测的PASP、PAMP与IT实测值间高度相关(r=0.72、0.68,P<0.01)。④所有基础状态与干预状态数据综合分析:干预后,肺动脉压、肺血流量及全肺阻力均明显升高(P<0.01),DASPS估测的PASP、PAMP与IT实测值间高度相关(r=0.90、0.88,P<0.01)。表明在不同病理生理类型的肺动脉高压状态下,DASPS均可准确地无创自动估测PASP、PAMP,适用范围较广。
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    基于以上结果,我们认为:PEP、AT、ET可敏感地反映肺动脉高压时肺动脉血流曲线的变化;根据改良的FPA/FAO法,DASPS可准确地无创自动估测肺动脉压,具有简便省时、适用范围广等优点。

    基金项目:上海市高等学校科学技术发展基金资助项目(合同编号:ZX95-002)。

    作者简介:张玉奇(1968—),男,河南省洛阳市人,现为主治医师,医学博士。

    [参考文献]

    [1] 张玉奇,陈树宝,孙锟,等.肺动脉/主动脉血流时间间期比定量估测肺动脉压的研究[J].上海第二医科大学学报,1998,5:375-77.

    [2] 刘斌,王威琪,汪源源,等.利用改进的百分比法提取多普勒血流声谱图包络[J].声学技术,1998,17(1):9-14.
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    [3] 何建国,刘汉英,刘延玲,等.多普勒超声心动图估测肺动脉高压的实验研究[J].中华结核和呼吸杂志,1991,14(3):137-39.

    [4] Mallery JA,Gardin JM,King SW,et al. Effects of heart rate and pulmonary pressure on Doppler pulmonary artery acceleration time in experimental acute pulmonary hypertension[J].Chest,1991,100(2):470-73.

    [5] Fourie PR,Coetzee AR,Bolliger CT,et al. Pulmonary artery complaince:its role in right ventricular arterial coupling[J].Cardiovasc Res,1992,26(6):839-44.

    [6] Cooper MJ,Tyndall M,Silverman NH,et al. Evaluation of the responsiveness of elevated pulmonary vascular resistance in children by Doppler echocardiography[J]. J Am Coll Cardiol,1988,12:470-75.

    [7] 张玉奇,陈树宝,孙锟,等.应用音频处理系统无创估测肺动脉压的研究[J].中国超声医学杂志,1999,15(5):346-48.

    (收稿日期:2000-01-29), 百拇医药