心脏前负荷减低对主动脉压及主动脉扩增指数的影响

　　作者：刘保民，牛小麟，JIANG Benyu SADDON Mike, MCNEIL Karen, CHOWIENCZYK Philip 作者单位：1. 西安交通大学医学院第二附属医院心内科，陕西西安 710004;2. 英国国王学院临床药理心血管中心，伦敦 SE1 7EH，英国

　　【摘要】 目的 了解心脏前负荷减低对中心动脉压及主动脉扩增指数的影响。方法 10例健康志愿者，行下肢负压(LBNP)抽吸造成不同程度前负荷减低。采用超声心动图检测心输出量的变化;采用中心动脉压力分析系统(SphymoCor)检测桡动脉压力波形，经平均转换功能形成中心动脉压力波形。结果 ①随着下肢负压的加大，上腔静脉血流进行性减低，在-30mmHg阶段，S波减低22.4%，VTIs+d减低了15.8%，同时SV减少24.7%，CO减少18.7%;②中心动脉收缩压(CSBP)除在-30mmHg阶段轻度下降外，在-10及-20mmHg阶段没有明显改变，中心动脉舒张压(CDBP)在各个负压阶段没有明显改变;③主动脉压力波P1在各个负压阶段均明显下降,在-30mmHg阶段，P1减少了19.6%[(28.2±5.02)mmHg vs. (22.65±3.08)mmHg, P<0.01]，而总外周阻力(TPR)在各负压阶段均较基础阶段明显升高，在-30mmHg阶段升高21.3%[(16.0±2.9)(mmHg·min)/L vs. (20.3±3.4)(mmHg·min)/L, P<0.001]。主动脉扩增指数(AI)无明显改变。结论 前负荷减低使中心主动脉压及主动脉压力波P1降低，同时使TPR升高，由于TPR的升高抵消了P1 的降低，因而AI保持不变。

　　【关键词】 前负荷;中心动脉压;扩增压;扩增指数;下肢负压;主动脉压;总外周阻力

　　pressure and aortic augmentation indexLIU Baomin1, NIU Xiaolin1, JIANG Benyu2,

　　SADDON Mike2, MCNEIL Karen2, CHOWIENCZYK Philip2

　　(1. Department of Cardiology, the Second Hospital, Medical School of Xian Jiaotong

　　University, Xian 710004; 2. Department of Cardiovascular Clinical Pharmacology,

　　School of Medicine at Kings College, London SE1 7EH, United Kingdom)ABSTRACT: Objective To investigate the effect of decreased cardiac preload on central blood pressure and central aortic augmentation index (cAI). Methods Ten healthy normotensive men aged 27 to 51 were studied. They were placed in a standard lower body negative pressure (LBNP) chamber to induce different degrees of LBNP. Hemodynamic and echocardiographic measurements were made at each stage of LBNP and baseline. A SphygmoCor tonometry system was used to obtain the radial pulse waveform. Aortic pressure was derived, via a validated transfer function, from radial pressure, and used to estimate cAI and central systolic blood pressure (cSBP). Results ① There was a progressive decrease in the SVC S wave and VTIs+d with increased LBNP with a maximum change of 0.21±0.03m/s (22.4% change) and 2.8±2.34cm (15.8% change) at 30mmHg LBNP (P<0.001), respectively. This reduction in preload was associated with a progressive decrease in SV (by 24.4% at 30mmHg, P<0.001) and decrease in CO (by 18.7 at 30mmHg LBNP, P<0.001). ② LBNP decreased CSBP (by 3.7mmHg at 30mmHg LBNP, P<0.01), but had no significant change in MAP and CDBP. ③ Reduced cardiac output by LBNP decreased the P1 of aortic pressure waveform [(28.2±5.02)mmHg vs. (22.65±3.08)mmHg, P<0.01] and increased the peripheral resistance [(16.0±2.9)(mmHg·min)/L vs. (20.3±3.4)(mmHg·min)/L, P<0.001]. cAI had no significant change at the whole LBNP stages. Conclusion Decreased preload decreased central blood pressure and P1, but increased peripheral resistance. AI remained unchanged because TPR increase offset decrease of P1.

　　KEY WORDS: preload; central blood pressure; augmentation pressure; augmentation index; lower body negative pressure; central blood pressure; peripheral resistance

　　中心动脉压及其压力波形的改变，现已被公认与心血管病危险度密切相关[17]。具有降压作用的一些药物如血管转换酶抑制剂、血管紧张素2受体阻滞剂以及硝酸甘油等均可扩张外周小动脉，通过减低心脏后负荷等作用而使中心动脉压力及波形发生改变[810]。然而，较少见到单纯前负荷改变对中心动脉压力及波形影响的报道。本实验采用下肢负压(lower body negative pressure, LBNP)的方法，造成急性心脏前负荷单纯性降低，从而了解其对中心动脉压(central blood pressure, CBP)、中心动脉压力波扩增指数(augmentation index, AI)的影响。

　　1 材料与方法

　　1.1 研究对象 健康自愿者10例，男性，平均年龄35岁(27～51岁)，平均身高174.8cm，平均体重74.6kg;均为窦性心律，心率在正常范围，无心律失常。经病史、体格检查及相关实验室检查除外高血压病、血脂代谢异常、糖尿病及其他心血管疾病等因素，所有研究对象被告知详细研究内容，征得同意并填写书面知情同意书。这一研究项目得到英国伦敦国王学院圣托马斯医院医学伦理道德委员会的批准同意。

　　1.2 研究内容与程序

　　1.2.1 下肢负压的建立 下肢负压的建立按STENVES介绍的方法[11]。被检查对象取平卧位，腰部平脐以下置于负压吸引舱内，特氟隆密封圈封闭身体下半部与负压仓，可调电动负压抽吸机与负压仓相连，造成-10、-20或-30mmHg的压力。每一检查对象静卧20min，先行安静状态下的各项检查作为基础对照，然后分别给予不同的负压状态，每一阶段先给予5min负压吸引使达到平衡状态，然后再持续该负压状态并进行各种检查。每阶段检查完成后转入下一阶段，每例检查大约需要50～60min。

　　1.2.2 中心及周围动脉血流动力学的检测 中心动脉压力波波形分析采用商用中心动脉压力分析系统(SphymoCor, PWV Medical, Australian)完成。由经过专门培训的专业技师操作。用SphymoCor配备的笔式压力转换探头轻置于左侧桡动脉，提取桡动脉压力波形，经压力平均转换功能(GTF)形成中心动脉压力及波形。每次连续记录8s，其误差由该系统自动控制，误差超出系统控制范围则电脑自动显示予以剔出，重新完成本次检查。每一不同实验阶段连续纪录3次取平均值。同步心电图监测信号输入电脑供分析用。

　　中心动脉血流动力学资料包括中心动脉收缩压(CSBP)、中心动脉舒张压(CDBP)、中心动脉平均压(CMAP)、中心动脉压力波波形分析包括主动脉收缩早期压(P1)、主动脉扩增指数(cAI)、外周动脉扩增指数(pAI)，以上数据均由SphymCor仪器自动提供。

　　外周肱动脉压测定采用电子血压计(Omoran701IT, Japan)，取平卧位测量左上臂肱动脉血压，由同一检查者完成。在每一实验阶段连续测量3次，取平均值。分别读取收缩压(SBP)、舒张压(DBP)及脉压差(PP)。

　　1.2.3 超声心动图检查 超声心动图采用西门子彩色超声仪(CV70)，由专业心血管超声医师完成，经胸超声心动图在每一实验阶段分别检查上腔静脉血流和主动脉血流。上腔静脉血流检查时探头置于右侧锁骨上窝内侧，检测内容包括上腔静脉血流S波、D波、Ar波最大流速以及血流速度积分。主动脉血流检查探头置于心尖区取主动脉五腔心切面，检测主动脉最大血流速度Vmax及血流速度积分VTI。并取胸骨旁左心长轴切面测量主动脉内径。主动脉面积计算为π×(D/2)2，心脏每搏量(SV)=VTI×π(D/2)2，心脏每分输出量(CO)=SV×HR。总外周阻力(TPR)=MAP/CO。所有检查内容存于彩超仪内，随后脱机的每项测量取连续3个波形平均值进行分析处理。

　　1.2.4 重复性检验 对所有10例超声心动图在基础阶段进行两次重复检查，以对两次检查前后变异系数进行测量，其CV值如下：S 8.7，D 10.2，Ar 7.5，VTIs+d 7.0，Vmax 6.3，VTIao 8.6，Dao 2.8。

　　1.3 统计学处理 所有资料采用平均数加减标准差(±s)表示，所有参数输入电脑经统计学软件SPSS12.0进行处理。各个不同阶段的变化采用重复测量统计方法分析，以P<0.05为差异具有统计学意义。

　　2 结 果

　　2.1 超声心动图检查结果 超声心动图检查结果显示，上腔静脉血流S波及VTIs+d在LBNP各阶段均明显下降，D波没有明显改变。同时主动脉血流最大流速Vmax及血流速度积分VTI在各阶段均明显减少，SV、CO在各阶段明显减低(表1、图1)。在-30mmHg阶段，反映心脏前负荷变化的S波减低22.4%，VTIs+d减低了15.8%，反映心脏泵血功能的SV较基础阶段减少24.7%，CO较基础阶段减少了18.7%。表1 LBNP对外周及中心血流动力学参数以及心脏有关参数的作用

　　2.2 外周及中心动脉压的改变 外周肱动脉SBP、DBP及HR在-10和-20mmHg阶段与基础值比较没有变化，在-30mmHg时，SBP仅仅下降5mmHg，而DBP升高3mmHg，HR稍加快，虽然均有统计学意义，但数值变化很小。MAP在各个阶段没有明显变化。PP在各个负压阶段均较基础阶段明显减低。TPR在各负压阶段均较基础阶段明显升高，在-30mmHg阶段较基础阶段增加了21.3%(表1)。中心动脉血流动力学资料显示在基础阶段及各个负压阶段，中心动脉CSBP较外周肱动脉SBP平均要低15～17mmHg，而CDBP与DBP基本相等，二者间没有统计学差别。CSBP除在-30mmHg阶段轻度下降外(3.7mmHg,P<0.01)，在-10及-20mmHg阶段没有明显改变，CDBP在各个负压阶段没有明显改变。

　　2.3 中心动脉压力波形的变化 从表1显示数据分析，cAI在LBNP各个阶段与基础阶段没有统计学意义上的差别。但对PWA波形进一步分析发现，反映左室收缩射血的P1在各个负压阶段均明显下降(表1，图2)。在-30mmHg阶段，P1较基础阶段减少了19.6%。

　　3 讨 论

　　1965年STEVENS首先报道采用物理方法对下肢行负压吸引造成低血容量性改变[11]。COOKE总结多个实验动物采用放血的方法导致血流动力学变化与LBNP比较，结果发现给予LBNP 20～40mmHg负压，约有500～1000mL的体液被转移到下肢，相当于10%～20%失血量[12]。本实验10例研究对象给与不同负压程度LBNP，采用超声心动图检测上腔静脉和主动脉血流，结果提示在各个负压阶段，上腔静脉血流和主动脉血流均明显减少，在-30mmHg阶段，上腔静脉血流积分减少了15.8%，S波减低22%，而左心SV和CO分别减少了24.7%和18.7%。这一结果与COOKE总结的动物实验结果基本一致。说明在人体采用超声心动图的方法检测上腔静脉和主动脉血流以反映心脏前负荷和心输出量的减少是可靠的。LBNP导致循环血流淤滞在下肢，而使回心血量减少，前负荷减低，其直接效应就是心脏输出量减少，这一点在本实验中得到充分验证。

　　由于心输出量的减少，循化系统压力感受器激活，导致交感神经活性增强，血管收缩，心率加快，以维持血压平衡。本实验中，在-10和-20mmHg阶段，无论收缩压还是舒张压没有明显改变，在-30mmHg时，才出现SBP轻度减低，DBP轻度升高，此点似乎与心输出量减少的程度不成比例，其原因在于LBNP系单纯机械性改变，由于前负荷和心输出量的减少，使交感神经活性增强，血液中儿茶酚胺类物质明显增加[1315]，引起外周小血管收缩，以代偿有效血容量的不足。有学者观察到-40mmHg LBNP，可使颈总动脉内径由基础状态的(0.650±0.036)cm缩小到(0.628±0.024)cm[16]。本研究也发现随着LBNP程度的不断加大，TPR也随着明显增高，在-30mmHg阶段较基础阶段增加了21.3%。提示LBNP可使外周小血管收缩，导致总外周阻力增大。以上这些血液生化成分以及血管形态功能的改变都强烈支持机体对失血的强大代偿作用，从而使血压维持在相对稳定状态。

　　本实验发现中心动脉压变化与周围动脉压变化基本一致，除CSBP在-30mmHg时轻度下降外，在其他两个阶段无明显改变，CDBP与MAP在整个负压过程中无明显变化。

　　对主动脉压力波波形进行分析后，我们发现在LBNP时，P1在各个阶段都明显降低，在-30mmHg时，P1较基础阶段降低了19.6%。P1是左室收缩射血直接形成的，其时相位于主动脉瓣打开约80～100ms[8]。在青少年，由于动脉系统弹性较好，脉搏传导速度相对较慢， P1很少受外周血管反射波的影响，主动脉波形呈MURGOS分型的C型[17]，实际上此时P1就是主动脉最大收缩峰值所在。随着增龄等因素的影响，动脉血管渐趋硬化，脉搏传导速度加快，使反射波前移，与P1部分重叠，形成所谓的收缩第一肩峰(first shoulder)，即MURGOS分型的A或B型。实际上P1与左室射血功能，左心搏出量直接相关，具有重要临床价值[1819]。有文献在观察临床常用几类降压药物对AI的作用时，发现P1改变的现象[20]。本实验观察到的P1与SV在LBNP各个阶段均呈现同步进行性下降(表1)，其机制是由于LBNP使回心血量减少，单纯引起前负荷减低，左室搏出量下降，并最终导致左室收缩早期主动脉内压力P1的减低。

　　本实验10例观察对象中，虽然随着LBNP的增加，P1呈进行性减低，但总的AI均值在LBNP各个阶段没有统计学意义上的差别。表明本实验中下肢负压造成的一定程度心输出量减低对AI没有明显作用。其原因是由于心输出量减少导致P1减低的同时，由于交感神经活性代偿性增强，外周肌性小动脉收缩，外周阻力升高因而使动脉内压力波反射点前移，主动脉压力反射波回传时间缩短，使反射波落在下一心动周期的收缩早期，与减低的P1叠加在一起，抵消了心输出量减少引起P1的减低，因而AI保持不变。当然，本实验观察例数较小，若增加样本例数，可否导致AI变化?另外，本实验最大LBNP为-30mmHg,造成前负荷减低程度较轻，加大LBNP程度可否引起AI改变?这些都需要进一步实验方可明确。

　　本实验表明-30mmHg下肢负压引起的前负荷减少可使主动脉压力波P1及CSBP减低，而总外周阻力TPR升高。由于外周TPR升高，抵消了P1减低，因而使得AI保持无明显改变。尽管本实验观察例数较少，下肢负压程度较轻，但仍提示前负荷改变对主动脉压力及主动脉压力波波形有一定影响，值得临床做进一步深入研究。

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