评价心室搏功无创性检查方法的建立

作者:程木华,周汉建,许杰华

作者单位：1中山大学附属第三医院核医学科，广东 广州 510630　　2暨南大学生物医学工程系，广东 广州 510632         【摘要】  　　目的： 建立一种新的评价心室搏功的方法. 方法： 对25例患者及13例对照者进行门控心血池显像，然后根据流体力学原理，计算左心室相对搏功(RSW)，同时通过心搏量(SV)和平均动脉压计算左室心搏功(SW)，分析RSW与SW以及其他心血池显像的心室收缩、舒张功能指标的关系，并观察心功能异常患者RSW的变化. 结果： RSW与SW具有正相关，与心室的SV, EF, PER, PFR均有相关，其中与SV, PER有回归关系. 心功能降低患者的RSW低于正常对照, P<0.01. 结论： 在无创性心血池显像基础上计算的RSW可作为反映心脏功能综合状态的指标之一.

    【关键词】  门控血池显像；每搏输出量；流体力学

 　　New noninvasive method for evaluating left ventricular stroke work

　　CHENG MuHua, ZHOU HanJian, XU JieHua, ZHANG Feng, HUANG YaoXiong

　　1Department of Nuclear Medicine of   Third Affiliated Hospital, Sun Yatsen University, Guangzhou  510630,  China

　　2Department of Biomedical Engineering, Jinan University, Guangzhou  510632, China

　　【Abstract】  AIM: To set up a new semiquantitative method to evaluate the left ventricular (LV) stroke work(SW). METHODS: Twentyfive patients and 13 normal controls underwent the multigated ventricular scintigraphy. A new parameter, the relative stroke work (RSW) of left ventricule, was calculated with expression derived from the principle of hydrodynamics. Meanwhile the LV SW  was also calculated by LV stroke volume (SV) and mean arterial pressure. The relation of the RSW with the ventricular diastolic and systolic indices was analyzed. RESULTS: The RSW was positively correlated with the SW of left ventricle. RSW was related with the SV, EF, PER and PFR of the left ventricle. RSW had regressive relation with SV and PER. The RSW in patients was lower than that in normal control(P<0.01). CONCLUSION:  RSW is one of the sensitive indices to evaluate the ventricular function, and is valuable in monitoring the change of ventricular hydrodynamics.

　　【Keywords】  gated bloodpool imaging;  stroke volume; hydrodynamics

　　0引言

　　心室泵血能力主要是由心脏作功决定，用心脏作功量评价心脏泵血功能，其临床意义显而易见. 心脏每搏功可以用搏出血液所增加的动能及压强能表示，由于心室射血期内左室压不断变化，精确计算心室搏功非常困难. 临床上测量心输出量及准确评估心室内血压很不方便，需要插入有创性介入导管才能检测.  我们试图通过流体力学原理，在平衡门控心血池显像方法基础上，建立一种估算心室搏功的无创性检查方法.

　　1对象和方法

　　1.1对象

　　正常对照组13（男8，女5）例，年龄（31.5±13.5）岁，均无心血管病病史，血压、 心肺体查及心电图或超声波检查等正常，来源于非心血管科门诊及正常志愿者. 心功能降低患者组25（男11，女14）例因窦房综合症安装心室起搏器，年龄（49.5±12.1）岁，已植入时间： 4 mo～21 a(5.0±6.8)a，受检患者均来源于医院心血管内科的随诊患者. 仪器为TOSHIBA GCA7001A大型数字式γCAMERA系统( SPECT)，R波触发器和计算机软件由TOSHBA公司提供. 心血池显像剂由中国同位素公司提供. γ射线活度计为国产GM905型.

　　1.2方法 　　1.2.1锝

　　99m标记红细胞方法采用常规体内标记红细胞方法标记99mTc，约30 min左右进行数据采集. 每批药合使用前进行标记率的测定，结果体外均达95％以上.

　　1.2.2门控心血池显像方法探头采用低能通用型平行孔准直器，放射性能峰为140 Kev，窗宽为20％，以64×64的矩阵，每个心动周期分为24帧，总计数约8000KCPS, 放大倍数为2.0，探头尾翘10~15度,10％心率阈值. 导联采用左、右肩峰内侧代替双上肢导联，左腰区代替左下肢导联进行心电触发，选择最佳左右室间隔位(LAO4050°)，按上述条件采集10分，完毕记录实际采集时间. 最后抽取5 mL血标本紧贴探头以256矩阵采集数据2 min. 显像前测量前臂外周血压3次，求平均值.

　　1.2.3数据处理及心博功的计算方法建立

　　1.2.3.1心功能数据处理应用显像系统提供的心功能软件，对门控心血池显像采集的数据进行处理，可获得左心室射血分数(EF)、左心室高峰充盈率(PFR)、左心室高峰射血率(PER)等心功能指标.

　　1.2.3.2根据流体力学原理计算左室相对每搏功(RSW)［即:心室每搏收缩用于射血所作的功］的数学公式为：RSW=∑k〖〗i=I(ΔVc2i*dυci/dt).

　　式中: ΔVc为心室收缩时有效射血体积的计数变化，dvc为心室出口流出体积计数变化速率，dt为心动周期中的时间点，k是门控采集时收缩期的时间分割数. 计算时考虑计数的个体差异，对体积计数变化采用百分比方法归一，即用舒张末心室内放射性计数对心动周期内心室各时间点放射性计数进行百分比归一化处理.

　　1.2.3.3传统方法计算心室作功用外周平均动脉压代替心室内压强变化，根据心室每搏量与平均动脉压的积，求得心室每搏功. 具体计算方法按如下公式计算心室每博功.

　　每搏功(SW) = 每搏量×［平均动脉压-平均左房压］×13.6/1000 (gm).

　　其中，每博量（SV）为心室舒张末体积（EDV）与收缩末体积（ESV）之差，ED(S)V参照Link提供门控心血池显像及抽血标本的计算方法，对不同个体进行心室计数吸收衰减校正和血标本时间衰减校正，其计算公式如下：ED(S)V=ED(S)C(kc)×exp(-dμ)/Ta(min)〖〗Sam(kcpm/ml)/exp(-0.693×T/360)    　　公式中，“d”为探头至左心室的几何中心距离，μ为组织衰减系数，取值为0.13，Sam为每毫升血标本计数率，单位为kcpm，T为心室采集与血标本采集间的时间差(min)，Ta为心血池实际采集时间(min).

   统计学处理： 采用SPSS 8.0软件进行，结果用x±s表示. RSW与SV, EF, PFR, PER的关系分析采用Pearson相关及多元线性逐步回归分析. 对两种方法计算的心室搏功进行Pearson相关分析及回归分析. 心功能降低患者组与对照组心博功等参数比较采用独立样本t检验.

　　2结果 　　2.1心室搏功指数与心室作功的关系

　　正常对照和患者共38例，据流体动力学作功原理演化的计算的左心室相对每博功（RSW）与传统方法计算的每搏心室作功(SW)分别为47.5±25.1与75.3±15.9. 两者呈高度正相关，r=0.72，P<0.001 . 回归方程为：y(rsw)= 1.13 * x(sw)-37.4，t=6.138, P=0.000，(图1).

　　2.2心室搏功指数与心血池各心功能参数的关系分析

　　RSW与SV, EF, PFR, PER的Pearson相关系数分别为:0.73, 0.79, 0.68, 0.84，P值均为0.000. 设定引入变量的α入值为0.05，剔除变量α删值为0.10，对RSW与SV, EF, PFR, PER进行多元线性逐步回归分析，结果显示EF与RSW的偏回归系数为0.24，P=0.167， PFR的偏回归系数为0.14，P=0.409，不符合引入条件被剔除. RSW与SV, PER的回归方程为:SWI=0.36*PER+0.54*SV79.2. RSW与PER, SV的偏回归系数分别为0.36, 0.54，t值分别为7.59, 4.91，P值均为0.000.

　　2.3心功能降低患者与正常对照组心室博功指数比较

　　心功能降低患者RSW和SW, SV, EF, PER等参数指标均低于正常对照组，但PFR在两组并没有发现统计学差异(表1). 表1患者与正常对照者心搏功等心功能参数比较(略)

　　3讨论

　　3.1心室每搏功的评价

　　心肌收缩不仅是排出一定量的血液，并且需要赋予这部分血液一定的动能，心室博功既与心室收缩、舒张功能有关，也与心室泵血效率以及赋予泵出血液的能量有关［1-2］. 毫无疑问，心室博功是反映心脏功能综合状态的最好指标之一［3-4］. 心室每搏功的计算主要是根据心室每博量和平均动脉压变化［3］，临床上主要应用心导管等有创性方法，测量心室输出量和平均动脉压，估算心室每博功［4］. 然而，应用SPECT进行核素门控心血池显像是一种无创性心功能检测方法［5］，通过门控技术可以把心动周期分割为若干时间点，动态显示每个心动周期心脏收缩过程中的心室放射性活度变化，灵敏地检测心脏内血流动力学改变. 根据流体力学作功原理［6-7］心室内体积变化与心室内压强成正比，我们根据心动周期中每个时间点心室放射性活度变化，可估算心室收缩过程中每个时间点的体积变化及心室内压强变化，然后对整个心动周期内室内压与搏出量进行积分处理，可计算心室心动周期每个时间点的心室搏功的积分. 由于心血池显像监测的心室内的计数变化，估算出的心室每博功，不是心室绝对博功量，所以称之为相对心搏功(RSW)，是一种评价心室博功的半定量分析方法.

　　对左心室RSW与心室泵血效应及心室功能指标的关系进行分析，表明RSW不仅与心室泵血效应，也与心室收缩与舒张功能有关. 进一步对RSW与各参数进行多元逐步回归分析表明RSW主要与PER和SV具有回归关系，这可能是由于心室做功大小主要由心室输出量及心室收缩能力决定， RSW与PER和SV直接相关，与心室作功的理论一致［2］. 由于RSW计算是利用门控心血池显像技术，把心室心动周期分为多个时间点，对每个时间点进行心室博功计算，然后对各时间点的心室搏功进行积分处理，所以理论上，RSW可能更准确反映心脏整个心动周期的心室博功状态.

　　3.2RSW指标初步临床应用

　　病窦综合征及重度房室传导阻滞的患者，出现一系列临床症状是由于单位时间每搏次数减少及房室收缩协调性失常，导致泵血效应下降［8］. 虽然安装起博器后提高了患者心率，但心室起博器的心率代偿功能有限，心功能仍低于正常人［9-10］. 我们对安装起博器患者及正常对照进行门控心血池显像，根据流体力学推导方法计算出左室RSW以及心血池显像常规心功能指标. 对两组各指标分析显示，安装起博器患者RSW和SW, SV,  EF,  PER均低于正常对照者，与预期结果相符. 但患者心室PFR与正常对照无统计学差异，并且RSW在两组的差异比PER和EF在两组的差异大，这可能是由于心室博功是反映心室收缩、舒张功能综合指标，与心室前负荷、后负荷及心肌顺应性有关［1-3］，理论上能够更灵敏地反映患者心功能状态. 在心血池显像的基础上通过软件自动计算出 RSW指数，是一种无创性检查方法，有望成为临床上灵敏地评价心脏功能的综合指标之一. 由于本研究只是初步应用于临床病例分析，病例不多，RSW的临床价值需要进一步应用和评价.

【参考文献】  　　［1］Martin RS, Norris PR, Kilgo PD, et al. Validation of stroke work and ventricular arterial coupling as markers of cardiovascular performance during resuscitation ［J］. J Trauma, 2006,60(5):930-935.

　　［2］Broscheit JA, Greim CA, Kessler M, et al. Determination of preloadrecruitable stroke work and elastance by the relationship of arterial blood flow velocity to left ventricular area ［J］. J Cardiothorac Vasc Anesth, 2004,18(4):415-422.

　　［3］Erb TO, Craig DM, Gaskin PM, et al. Preload recruitable stroke work relationship in the right ventricle: simultaneous assessment using conductance catheter and sonomicrometry ［J］. Crit Care Med, 2002, 30(11):2535-2541.

　　［4］Kashem A, Hassan S, Crabbe DL, et al. Left ventricular reshaping: effects on the pressurevolume relationship ［J］. J Thorac Cardiovasc Surg, 2003,125(2):391-399.

　　［5］Abidov A, Germano G, Hachamovitch R, et al. Gated SPECT in assessment of regional and global left ventricular function: major tool of modern nuclear imaging ［J］. J Nucl Cardiol, 2006, 13(2):261-279.

　　［6］Hicks JW, Munis JR. The siphon controversy counterpoint: the brain need not be “baffling” ［J］. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol, 2005,289(2):629-632.

　　［7］Thomas JD, Popovic ZB. Intraventricular Pressure Differences: A New Window Into Cardiac Function ［J］. Circulation, 2005,112(20):1684-1686.

［8］Drago F, Silvetti MS, Grutter G, et al. Long term management of atrial arrhythmias in young patients with sick sinus syndrome undergoing early operation to correct congenital heart disease ［J］. Europace, 2006,8(7);488-494.

　　［9］Lieberman R, Padeletti L, Schreuder J, et al. Ventricular pacing lead location alters systemic hemodynamics and left ventricular function in patients with and without reduced ejection fraction ［J］. J Am Coll Cardiol, 2006,48(8):1649-1651.

　　［10］Levy T, Walker S, Mason M, et al. Importance of rate control or rate regulation for improving exercise capacity and quality of life in patients with permanent atrial fibrillation and normal left ventricular function: a randomised controlled study ［J］. Heart, 2001,85(2):171-178.