錢勝利，楊 莉，劉 暢，李 延，高菡靜，梅梟雄

(中國人民解放軍第161醫(yī)院特診科，湖北 武漢 430010)

目前潛水已成為國防、經(jīng)濟(jì)、科研、體育休閑和水下救援的一種不可或缺的技術(shù)。應(yīng)用自攜式潛水裝具(水肺)執(zhí)行輕潛水作業(yè)任務(wù)，是潛水員水肺潛水常規(guī)訓(xùn)練項目。既往研究[1-3]表明，水肺潛水時，高分壓氧可引起心血管適應(yīng)性反應(yīng)，潛水后心臟泵血功能會因自由基產(chǎn)生和氧化還原平衡的紊亂而發(fā)生輕微改變。常規(guī)超聲心動圖雖可早期發(fā)現(xiàn)左心室舒張功能異常，但早期檢測其收縮功能細(xì)微改變較為困難[4]。本研究采用二維分層應(yīng)變技術(shù)，評估佩戴自攜式水下呼吸器的潛水員潛水前后左心室心肌收縮功能，探討可反映潛水員潛水后早期心肌收縮功能細(xì)微改變的超聲指標(biāo)，為潛水員出水康復(fù)提供參考依據(jù)。

1 資料與方法

1.1一般資料 于2017年6月召集60名健康潛水員，均為男性，年齡21～54歲，平均(32.1±7.8)歲，潛齡2～19年。潛水前記錄潛水員心率(heart rate，HR)、血壓、血氧飽和度(oxygen saturation， SaO2)、身高、體質(zhì)量等基本資料。60名潛水員均攜帶自攜式呼吸系統(tǒng)分10批進(jìn)入恒溫潛水系統(tǒng)，潛水深度11 m，潛水時長60 min。本研究通過醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會審批，所有受試者均簽署知情同意書。

1.2儀器與方法 采用GE Vivid E9超聲診斷儀，配備M5S探頭，頻率1.7～3.5 MHz。受試者于潛水前、潛水后即刻、潛水后1天和潛水后3天均接受超聲心動圖檢查。檢查時囑受試者左側(cè)臥，平靜呼吸，同步連接心電圖，以M型超聲于左心室長軸切面測量左心室收縮功能指標(biāo)，包括心輸出量(cardiac output， CO)、左心室舒張末容積(left ventricular end diastolic volume， LVEDV)、左心室收縮末容積(left ventricular end systolic volume， LVESV)、左心室射血分?jǐn)?shù)(left ventricular ejection fraction， LVEF)；再分別獲取左心室心尖四腔心、心尖兩腔心、心尖長軸及短軸二尖瓣水平、乳頭肌水平、心尖水平動態(tài)圖像，并存儲。

將動態(tài)圖像傳至EchoPAC工作站，分別選取左心室心尖四腔心、心尖兩腔心、心尖長軸及短軸二尖瓣水平、乳頭肌水平、心尖水平動態(tài)圖像，啟用Q-analysis功能，進(jìn)入2D-strain菜單，分別獲取心內(nèi)膜下心肌整體縱向應(yīng)變(endocardial global longitudinal strain， GLSendo)、中層心肌整體縱向應(yīng)變(midcardial global longitudinal strain， GLSmid)、心外膜下心肌整體縱向應(yīng)變(epicardial global longitudinal strain， GLSepi)及各層心肌各節(jié)段圓周應(yīng)變，計算心內(nèi)膜下心肌整體圓周應(yīng)變(endocardial global circumferential strain， GCSendo)、中層心肌整體圓周應(yīng)變(midcardial global circumferential strain， GCSmid)及心外膜下心肌整體圓周應(yīng)變(epicardial global circumferential strain， GCSepi)。所有指標(biāo)均重復(fù)測量3次，取平均值。

1.3可重復(fù)性檢驗 采用簡單隨機(jī)抽樣法隨機(jī)抽取10名潛水員作為研究對象，分別由2名經(jīng)過規(guī)范化培訓(xùn)的超聲醫(yī)師獨(dú)立測量潛水后即刻二維分層應(yīng)變指標(biāo)GLSendo、GLSmid、GCSendo和GCSmid；其中1名醫(yī)師于1周后再次測量上述指標(biāo)。分析同一醫(yī)師2次測量和2名醫(yī)師間測量結(jié)果的可重復(fù)性和差異。

1.4統(tǒng)計學(xué)分析 采用SPSS 19.0統(tǒng)計分析軟件。計量資料以±s表示。采用單因素方差分析比較潛水前與潛水后各時間點(diǎn)間各超聲指標(biāo)，兩兩比較采用LSD法；重復(fù)性檢驗采用Bland-Altman分析法。P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1常規(guī)參數(shù)比較 潛水前、潛水后即刻、潛水后1天、潛水后3天潛水員的收縮壓(systolic blood pressure， SBP)、SaO2、LVEDV、LVESV、LVEF總體差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P均>0.05)，而舒張壓(diastolic blood pressure， DBP)、HR和CO總體差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.05)。與潛水前比較，潛水后即刻DBP升高，HR、CO減低，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.05)；潛水后1天DBP恢復(fù)至潛水前水平(P>0.05)，而HR、CO仍較潛水前減低(P均<0.05)；潛水后3天DBP、HR、CO均恢復(fù)至潛水前水平(P均>0.05)。見表1。

2.2左心室二維分層應(yīng)變參數(shù)比較 潛水前、潛水后即刻、潛水后1天、潛水后3天潛水員GLSepi、GCSmid、GCSepi總體差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P均>0.05)，而GLSendo、GLSmid、GCSendo總體差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.05)。與潛水前比較，潛水后即刻和潛水后1天GLSendo、GLSmid和GCSendo均減低(P均<0.05)；潛水后3天GLSendo、GLSmid和GCSendo均恢復(fù)至潛水前水平(P均>0.05)。見表2，圖1、2。

2.3重復(fù)性檢驗 觀察者內(nèi)測量GLSendo、GLSmid、GCSendo、GCSmid的一致性界限分別為-5.6%～3.3%、-4.8%～3.6%、-6.5%～4.3%、-7.3%～5.1%；觀察者間一致性界限分別為-4.7%～3.4%、-4.2%～2.6%、-7.1%～5.4、-7.8%～5.5%；見圖3、4。

3 討論

潛水是人類進(jìn)入水下環(huán)境，以達(dá)到一定目的的一種手段。水下環(huán)境對人體來說是異常環(huán)境，呼吸氣體的供應(yīng)、靜水壓、水溫、水的密度和阻力、光和聲在水中的傳播、水下生物影響等因素，都與在正常大氣壓中不同。為克服客觀環(huán)境對機(jī)體的作用，潛水員常使用不同的潛水裝具。在過去數(shù)十年中，佩帶自攜式水下呼吸器潛水是世界各地主要的潛水方式，潛水深度不超過40 m，使用壓縮空氣或氮氧混合氣體(氮?dú)夂脱鯕獾幕旌蠚怏w，含氧量不超過40%)作為呼吸氣體，無需停留減壓，可直接垂直出水；其對健康的影響主要為氧氣壓力，這種高氣壓狀態(tài)，高靜水壓、高分壓氧、高密度的呼吸氣體會對人體心臟產(chǎn)生一定影響[4]。

表1 潛水前及潛水后各時間點(diǎn)常規(guī)參數(shù)比較(±s)

表1 潛水前及潛水后各時間點(diǎn)常規(guī)參數(shù)比較(±s)

時間HR(次/分)SBP(mmHg)DBP(mmHg)SaO2(%) 潛水前75.60±10.16130.07±9.1270.27±6.6198.13±0.99 潛水后即刻64.60±7.85128.80±12.9074.73±6.5997.73±1.16 潛水后1天71.13±11.82127.92±9.4472.10±3.6998.40±0.83 潛水后3天73.47±8.30129.95±10.0871.81±5.7598.20±0.68 F值3.3190.1085.5721.349 P值0.0260.9550.0120.268 時間LVEDV(ml)LVESV(ml)LVEF(%)CO(L/min) 潛水前119.55±21.9648.41±10.0459.34±5.535.30±1.37 潛水后即刻116.82±24.2347.30±12.0159.45±6.234.60±1.22 潛水后1天123.56±19.8149.32±8.8258.36±5.044.88±1.51 潛水后3天117.07±24.4646.59±12.4058.83±6.225.09±1.03 F值0.1320.1470.4903.754 P值0.9410.9310.6910.041

表2 潛水前及潛水后各時間點(diǎn)二維分層應(yīng)變參數(shù)比較(%，±s)

表2 潛水前及潛水后各時間點(diǎn)二維分層應(yīng)變參數(shù)比較(%，±s)

時間GLSendoGLSmidGLSepiGCSendoGCSmidGCSepi 潛水前-23.69±2.36-20.17±2.93-17.07±3.57-33.88±4.98-21.39±2.30-13.54±1.83 潛水后即刻-20.63±1.61-17.21±3.81-16.78±2.45-30.68±3.20-21.65±3.31-13.57±2.27 潛水后1天-20.90±2.10-18.33±3.07-16.89±2.57-31.03±3.15-21.49±2.61-13.26±2.09 潛水后3天-23.90±2.95-19.81±2.42-17.22±3.48-32.51±4.02-21.47±2.78-13.51±1.42 F值15.28718.1972.2189.3360.6250.579 P值0.001<0.0010.0960.0020.6020.631

圖1 男性32歲，心尖四腔心左心室心內(nèi)膜、中層及外膜心肌的縱向分層應(yīng)變及應(yīng)變曲線 A～C.潛水前； D～F.潛水后即刻，GLSendo、GLSmid和GLSepi不同程度減低

圖2 男性32歲，左心室短軸乳頭肌水平心內(nèi)膜、中層及外膜下心肌的圓周分層應(yīng)變及應(yīng)變曲線 A～C.潛水前； D～F.潛水后即刻，GCSmid、GCSepi無明顯改變，GCSendo減低

圖3 觀察者內(nèi)GLSendo(A)、GLSmid(B)、GCSendo(C)、GCSmid(D)測量的Bland-Altman分析圖

目前國內(nèi)外關(guān)于潛水導(dǎo)致心臟形態(tài)和功能改變的研究[5-7]報道較少，結(jié)論也不統(tǒng)一。Boussuges等[5]報道潛水員利用水肺潛水30 m、25 min后HR增快，每搏輸出量(stroke volume， SV)明顯減低，CO保持不變，左心房、左心室內(nèi)徑明顯減小，右心室內(nèi)徑稍減小，LVEF無明顯減低，但左心室舒張功能明顯減退。Castagna等[6]發(fā)現(xiàn)水肺潛水30 min后左心房容積、左心室EDV、左心室充盈壓均升高，但左心室 SV無明顯變化。國內(nèi)關(guān)于水肺潛水后心臟形態(tài)和功能改變的研究報道罕見。金玲等[7]認(rèn)為飽和潛水后第5天心臟形態(tài)未見明顯改變，但潛水員體質(zhì)量下降，SV、心搏指數(shù)(stroke index, SI)減低、左心室等容收縮時間縮短；潛水后1個月，上述指標(biāo)恢復(fù)至潛水前水平。本研究中，與潛水前比較，恒溫水肺潛水11 m、60 min后即刻、1天、3天潛水員LVEF、SBP、SaO2、LVEDV、LVESV均無明顯改變(P均>0.05)，而潛水后即刻DBP升高，HR、CO減低(P均<0.05)，潛水后1天DBP基本恢復(fù)至潛水前水平(P>0.05)，而HR、CO仍較潛水前減低(P均<0.05)；潛水后3天DBP、HR、CO均恢復(fù)至潛水前水平(P均>0.05)。本研究結(jié)果提示，潛水對心臟泵血功能有一定影響，但經(jīng)過休息可以恢復(fù)至潛水前水平，與既往研究[5-7]結(jié)論一致。

既往觀察潛水后心臟泵血功能改變的方法主要是常規(guī)超聲心動圖，缺乏定量分析手段，故無法早期評估心臟收縮功能的細(xì)微異常。新興超聲技術(shù)的發(fā)展，使心臟超聲檢查從單純觀察心腔室壁形態(tài)和運(yùn)動，發(fā)展為準(zhǔn)確地定量評估心肌運(yùn)動。斑點(diǎn)追蹤技術(shù)克服了傳統(tǒng)超聲經(jīng)驗性和主觀性較強(qiáng)的缺點(diǎn)，為定量評價心肌局部和整體的收縮功能提供了新手段[8]。研究[9-10]發(fā)現(xiàn)心臟病變早期患者常無臨床癥狀，且較長時期內(nèi)LVEF仍在正常范圍；而二維斑點(diǎn)追蹤分層應(yīng)變技術(shù)可在早期敏感檢出左心室收縮功能的輕微異常，且觀察者間及觀察者內(nèi)一致性較好[11-13]。本研究采用二維斑點(diǎn)追蹤分層應(yīng)變技術(shù)對潛水員潛水前后進(jìn)行動態(tài)追蹤觀察，獲得各時段各層心肌整體縱向應(yīng)變和圓周應(yīng)變，結(jié)果發(fā)現(xiàn)恒溫水肺潛水11 m、60 min后即刻及1天，GLSepi、GCSmid、GCSepi無明顯改變(P均>0.05)，而GLSendo、GLSmid和GCSendo均減低(P均<0.05)；至3天時恢復(fù)至潛水前水平(P均>0.05)。分析原因，可能是因為潛水時HR下降，CO減低，心臟負(fù)荷加重，心肌耗氧量增加，從而出現(xiàn)心肌短暫缺血缺氧；心肌缺血時心內(nèi)膜下小血管網(wǎng)首先受累，因此心內(nèi)膜下心肌缺血表現(xiàn)更為嚴(yán)重[14]。此外，約70%的心肌肌纖維為縱向走行，環(huán)向肌纖維僅占30%[15]，縱行肌纖維具有收縮能力更強(qiáng)、心肌應(yīng)力更高、需氧量更大的特點(diǎn)，其對缺血缺氧敏感，一旦心內(nèi)膜下微血管網(wǎng)發(fā)生缺血缺氧，長軸方向上的心肌最早出現(xiàn)功能障礙。因此，本研究中GLSendo、GLSmid、GCSendo減低明顯，而GLSepi、GCSmid、GCSepi改變卻不顯著。另外，本研究Bland-Altman分析結(jié)果顯示觀察者內(nèi)及觀察者間具有較好的一致性和可重復(fù)性，提示二維斑點(diǎn)追蹤分層應(yīng)變檢測潛水員潛水后左心室收縮功能受損情況較準(zhǔn)確。

圖4 觀察者間GLSendo(A)、GLSmid(B)、GCSendo(C)、GCSmid(D)測量的Bland-Altman分析圖

本研究的局限性：①采用軟件對各層心肌進(jìn)行劃分，分層界限存在與實(shí)際不符的可能性；②采用Echo PAC工作站僅可獲得各節(jié)段圓周應(yīng)變，并未提供各層心肌的整體圓周應(yīng)變，取各節(jié)段的平均值作為整體圓周應(yīng)變，其準(zhǔn)確性有待證實(shí)；③受樣本量限制，未對不同潛齡、不同潛水時長、水溫及潛水深度對左心室收縮功能的影響進(jìn)行分析。

綜上所述，11 m深度、60 min恒溫水肺潛水對左心室心肌收縮功能有所影響，但較輕微，經(jīng)過短暫休息即可恢復(fù)正常。超聲二維分層應(yīng)變技術(shù)可早期動態(tài)定量評估潛水員潛水后左心室收縮功能改變，對指導(dǎo)潛水員進(jìn)行科學(xué)潛水訓(xùn)練具有一定意義。