孟慶龍，徐寧，張茗卉，張冰，何慧婧，單廣良，王浩

隨著海拔高度的不斷變化，地理環(huán)境及氣候因素隨之改變，低氧、低氣壓的作用會(huì)使得不同海拔區(qū)域的人群心臟結(jié)構(gòu)及功能出現(xiàn)差異[1]，因此為不同海拔地區(qū)人群提供心臟形態(tài)學(xué)和功能學(xué)損害程度的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，將有助于更早期進(jìn)行心血管疾病的診斷和治療。中國(guó)疆域廣闊、東西部海拔跨度大，不同地區(qū)的人群所處的環(huán)境亦不同，如何更加細(xì)致地對(duì)人群進(jìn)行分類(lèi)診治，達(dá)到精準(zhǔn)醫(yī)療的目的和要求，是一項(xiàng)艱巨卻又重要的任務(wù)。目前超聲心動(dòng)圖作為無(wú)創(chuàng)性檢查，是評(píng)價(jià)海拔對(duì)心臟結(jié)構(gòu)和功能影響的重要手段[2]。本研究旨在利用超聲心動(dòng)圖獲取不同海拔區(qū)域的北方健康漢族人群的心臟結(jié)構(gòu)及功能多項(xiàng)指標(biāo)，明確同一海拔范圍內(nèi)心臟的性別差異及隨年齡的變化趨勢(shì)，同時(shí)細(xì)化分析海拔因素對(duì)于心臟結(jié)構(gòu)及功能的影響情況，為精準(zhǔn)診治不同海拔地區(qū)的心血管疾病提供有效的超聲影像參考。

1 資料與方法

2015年7 月至2017年8 月分別于我國(guó)北方相近緯度地區(qū)的三座城市，包括河北省石家莊市(北緯37°～39°)、甘肅省蘭州市(北緯36°～37°)及青海省海南州(北緯36°～38°)進(jìn)行了橫斷面研究，招募的志愿者要求在目前居住地中居住1年以上，年齡20～80 歲。本研究是作為中國(guó)國(guó)民健康狀態(tài)研究（CNHS 研究）的一部分進(jìn)行的。CNHS 研究采用多階段、分層整群抽樣方法，根據(jù)地理區(qū)域、民族分布、城市化程度及經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r對(duì)抽樣進(jìn)行分層。在抽樣的第一階段，根據(jù)地理區(qū)域選擇了11 個(gè)省級(jí)行政區(qū)作為調(diào)查地點(diǎn)，在每個(gè)省級(jí)行政區(qū)選擇主要的種族作為研究人群；第二階段在省級(jí)行政區(qū)中選擇城市和縣域，以上兩個(gè)階段是非隨機(jī)的；隨后第三階段在相應(yīng)轄區(qū)或鄉(xiāng)鎮(zhèn)中隨機(jī)選擇社區(qū)或村莊，最后邀請(qǐng)所選區(qū)域內(nèi)的全部居民參與調(diào)查。根據(jù)此類(lèi)方案，CNHS 研究共獲得了來(lái)自50 個(gè)城市社區(qū)和90 個(gè)村莊的10 個(gè)種族的代表性樣本[3]。本研究則根據(jù)相同緯度范圍，按照海拔高度差異從中選取石家莊市橋西區(qū)及鹿泉區(qū)大河鎮(zhèn)（平均海拔100 m 左右）、蘭州市城關(guān)區(qū)（平均海拔1 520 m 左右）、海南州共和縣（平均海拔3 200 m 左右）三個(gè)區(qū)域的健康漢族人群進(jìn)行分析研究，以此分別對(duì)應(yīng)該緯度范圍內(nèi)的低海拔地區(qū)、中高海拔地區(qū)及高海拔地區(qū)人群。該項(xiàng)目得到了中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所倫理審查委員會(huì)的批準(zhǔn)。研究方案也獲得當(dāng)?shù)丶膊】刂浦行牡呐鷾?zhǔn)及參與該研究的所有志愿者的書(shū)面知情同意。

本研究中所有志愿者在進(jìn)行超聲心動(dòng)圖檢查前均要進(jìn)行嚴(yán)格的篩選。首先CNHS 研究設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的問(wèn)卷表進(jìn)行兩人面對(duì)面的調(diào)查，所有調(diào)查員在開(kāi)展工作之前均進(jìn)行嚴(yán)格的培訓(xùn)，為調(diào)查員提供問(wèn)卷調(diào)查的詳細(xì)說(shuō)明。問(wèn)卷內(nèi)容包括：人口和社會(huì)經(jīng)濟(jì)信息（包括年齡、性別、種族、出身地、居住地、職業(yè)及受教育程度等）、生活方式（吸煙、飲酒）以及糖尿病、高血壓、心血管事件和其他疾病的診斷及治療病史，以此進(jìn)行初步的篩選。而后對(duì)志愿者進(jìn)行體格檢查，使用固定的血壓計(jì)（Omron HEM-907，日本）和人體成分分析儀（BC-420，TANITA，日本）收集志愿者身高、體重及血壓信息，使用心電圖儀和氧飽和度監(jiān)測(cè)儀獲得志愿者的心電圖及血氧飽和度等，以上數(shù)據(jù)的獲取均要求志愿者在坐位5 min后，靜息狀態(tài)下進(jìn)行，血壓則需進(jìn)行3 次測(cè)量。志愿者禁食過(guò)夜至少8 h 后，當(dāng)日清晨獲得其靜脈血液并利用固定的血樣分析儀（ROCHE Cobas8000C701，美國(guó)）進(jìn)行化驗(yàn)分析，完成其生化指標(biāo)采集（空腹血糖、血清脂質(zhì)等）用以判斷志愿者的身體狀態(tài)并進(jìn)一步篩選出合格的健康者。排除疾病的陽(yáng)性病史定義為至少由合格醫(yī)師于鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)醫(yī)院進(jìn)行診斷，同時(shí)相關(guān)輔助檢查中收縮壓≥140 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa）或者舒張壓≥90 mmHg被認(rèn)定為高血壓；空腹血糖＞7.0 mmol/L 被認(rèn)定為糖尿??；血清總膽固醇≥6.22 mmol/L或甘油三酯≥2.26 mmol/L 被認(rèn)定為高血脂癥；心電圖出現(xiàn)ST-T段等心肌缺血的異常改變同時(shí)存在高危因素及癥狀時(shí)被認(rèn)定為冠心病[4]。通過(guò)以上面對(duì)面問(wèn)卷調(diào)查、體格檢查和簡(jiǎn)單的血生化檢查初步判斷后，并排除了職業(yè)運(yùn)動(dòng)員、妊娠女性或哺乳期女性以及存在不良嗜好的志愿者。經(jīng)過(guò)以上前置篩選，共有1 300 名漢族志愿者最終進(jìn)行了超聲心動(dòng)圖檢查。超聲心動(dòng)圖檢查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)心臟結(jié)構(gòu)異常改變者、圖像質(zhì)量不佳者也被排除在研究之外，最終篩選出1 208 名符合條件的健康志愿者納入本研究。

所有健康志愿者均行常規(guī)二維經(jīng)胸超聲心動(dòng)圖（2D-TTE）檢查,采用彩色多普勒超聲診斷儀（Philips CX50，荷蘭），經(jīng)胸S5-1 探頭（頻率1.0～3.0 MHz），數(shù)據(jù)處理使用自帶分析軟件。超聲心動(dòng)圖數(shù)據(jù)采集時(shí)，患者取左側(cè)臥位，根據(jù)美國(guó)超聲心動(dòng)圖學(xué)會(huì)指南[5]對(duì)所有志愿者進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)二維超聲心動(dòng)圖檢查，獲得胸骨旁左心室長(zhǎng)軸切面、心尖部四腔及兩腔心切面圖像，以此獲得左心房前后徑（LA-ap）、右心室前后徑（RV-ap）、室間隔舒張末期厚度（IVSd）、左心室后壁舒張末期厚度（LVPWd）、左心室舒張末期內(nèi)徑（LVEDd）及左心室收縮末期內(nèi)徑（LVESd），而左心室舒張末期容積（LVEDV）、左心室收縮末期容積（LVESV）、左心室每搏量（LVSV）及左心室射血分?jǐn)?shù)（LVEF）利用雙平面Simpson's 法進(jìn)行測(cè)量。所有圖像采集由具有5年以上工作經(jīng)驗(yàn)的超聲科醫(yī)師完成，采集數(shù)據(jù)前已熟悉研究方案并能夠正確且準(zhǔn)確地獲取標(biāo)準(zhǔn)圖像和測(cè)量值。

統(tǒng)計(jì)學(xué)方法：應(yīng)用SPSS 24.0 統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，當(dāng)資料符合正態(tài)分布時(shí)，計(jì)量資料采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，兩組間比較采用配對(duì)樣本t檢驗(yàn)，使用單因素方差分析（ANOVA）根據(jù)海拔高度進(jìn)行分組比較，組間兩兩比較通過(guò)SNK 檢驗(yàn)進(jìn)行。兩參數(shù)間的相關(guān)性分析采用Pearson 相關(guān)分析法。P＜0.05 被認(rèn)為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 三地健康志愿者基本人口特征參數(shù)比較（表1）

表1 三地健康志愿者基本人口特征參數(shù)比較（）

表1 三地健康志愿者基本人口特征參數(shù)比較（）

注：與相同海拔地區(qū)男性比較*P＜0.01；與低海拔地區(qū)所有志愿者比較△P＜0.01；與中高海拔地區(qū)所有志愿者比較▲P＜0.01。1 mmHg=0.133 kPa

1 208 名健康志愿者中石家莊市388 名（男性195 名，女性193 名）、蘭州市459 名（男性228名，女性231 名）及海南州361 名（男性163 名，女性198 名）。相同海拔地區(qū)內(nèi)男性的身高、體重、體表面積、收縮壓及舒張壓均明顯高于女性（P＜0.01），而年齡和心率在男女之間未發(fā)現(xiàn)顯著差異（P＞0.05）；而在不同海拔之間比較，年齡、身高、體重、體表面積、收縮壓及舒張壓差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＞0.05），心率隨海拔升高而升高，在不同海拔間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＜0.01）。

2.2 三地健康志愿者二維超聲心動(dòng)圖基本參數(shù)比較（表2）

表2 三地健康志愿者二維超聲心動(dòng)圖基本參數(shù)比較（±s）

表2 三地健康志愿者二維超聲心動(dòng)圖基本參數(shù)比較（±s）

注：RV-ap：右心室前后徑；LA-ap：左心房前后徑；LVEDd：左心室舒張末期內(nèi)徑；LVESd：左心室收縮末期內(nèi)徑；IVSd：室間隔舒張期厚度；LVPWd：左心室后壁舒張期厚度；LVEDV：左心室舒張末期容積；LVESV：左心室收縮末期容積；LVSV：左心室每搏量；LVEF：左心室射血分?jǐn)?shù)。與相同海拔地區(qū)男性比較*P＜0.05；與低海拔地區(qū)所有志愿者比較△P＜0.05；與低海拔地區(qū)男性志愿者比較▲P＜0.05；與低海拔地區(qū)女性志愿者比較#P＜0.05

在相同海拔區(qū)域內(nèi)，男性健康人群的LVEDV、LVESV、LVEDd、LVESd、IVSd、LVPWd、LA-ap及RV-ap 均大于女性健康人群（P均＜0.05），而LVEF 之間差異未見(jiàn)明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。不同海拔區(qū)域內(nèi)進(jìn)行整體人群的組間兩兩比較，發(fā)現(xiàn)在中高及高海拔地區(qū)，包括LVEDV、LVESV、LVEDd、LVESd、LVSV 及LA-ap 等指標(biāo)均小于低海拔地區(qū)的人群（P均＜0.05），IVSd 及RV-ap 則均大于低海拔地區(qū)的人群（P均＜0.05），而中高海拔地區(qū)和高海拔地區(qū)的健康人群比較以上指標(biāo)差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＞0.05）；三組海拔地區(qū)的健康人群間LVPWd 及LVEF 差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＞0.05），同時(shí)對(duì)男性及女性進(jìn)行分別比較時(shí)也發(fā)現(xiàn)相同的特征。

2.3 三地健康志愿者超聲心動(dòng)圖指標(biāo)與年齡間的相關(guān)性分析（表3）

同時(shí)按照年齡進(jìn)行相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，三地男性與女性志愿者的IVSd、LVPWd、LA-ap 及RV-ap均隨著年齡的增大而不斷增大（P均＜0.05），而其余指標(biāo)隨年齡變化趨勢(shì)不明顯（P均＞0.05）。

3 討論

海拔及缺氧對(duì)心臟功能的影響已被大多數(shù)研究者所闡明，缺氧會(huì)誘發(fā)肺動(dòng)脈高壓和右心室壓力超負(fù)荷，進(jìn)而產(chǎn)生左右心的結(jié)構(gòu)重構(gòu)和功能變化，多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)高海拔因素對(duì)于包括慢性阻塞性肺疾?。–OPD）[6]、先天性心臟病[7]及冠狀動(dòng)脈疾病[8]等在內(nèi)的多個(gè)病種的臨床決策、預(yù)后觀察以及臨床結(jié)局都有一定的影響，細(xì)致分析不同海拔區(qū)域內(nèi)心臟結(jié)構(gòu)和功能的變化也變得逐漸重要。我國(guó)地勢(shì)復(fù)雜，東西部海拔差距大，地理研究部門(mén)按照海拔的差異將我國(guó)分為三級(jí)階梯[9]，三級(jí)階梯范圍內(nèi)的自然環(huán)境、大氣狀態(tài)均不同，這也就為臨床診療工作帶來(lái)巨大的困難。本研究中石家莊市位于第一階梯，海拔較低（平均海拔100 m 左右）；蘭州市位于第二階梯，海拔中等（平均海拔1 520 m 左右）；海南州位于第三階梯，海拔較高（平均海拔3 200 m 以上）。

在相同海拔區(qū)域內(nèi)心臟結(jié)構(gòu)及功能變化是某一地區(qū)居住人群的特征，也是該地區(qū)臨床醫(yī)師所需要明確的內(nèi)容，本研究發(fā)現(xiàn)無(wú)論在何種海拔環(huán)境下，均滿(mǎn)足男性心臟結(jié)構(gòu)指標(biāo)大于女性的特點(diǎn)，但LVEF 之間無(wú)明顯差別，這與以往研究一致并被廣泛認(rèn)可[10-11]；同時(shí)發(fā)現(xiàn)隨著年齡增大，IVSd、LVPWd、LA-ap、RV-ap 均逐漸變大。這可能與血管的彈性、擴(kuò)張性明顯受損，血管緩沖能力隨之減弱進(jìn)而引發(fā)主動(dòng)脈及肺動(dòng)脈阻力升高，心臟后負(fù)荷增加有關(guān)[12]；同時(shí)由于年齡增長(zhǎng)，心肌逐漸纖維化和重構(gòu)，引發(fā)心室舒張功能改變，進(jìn)而引發(fā)一系列結(jié)構(gòu)變化，這種變化趨勢(shì)也與多數(shù)研究相符[13-14]。因此本研究利用超聲心動(dòng)圖進(jìn)一步明確即使在較高海拔區(qū)域內(nèi)，年齡及性別對(duì)于心臟結(jié)構(gòu)與功能的影響與低海拔平原地區(qū)是一致的，不會(huì)隨著地勢(shì)的變化而改變這種結(jié)局，因此在國(guó)內(nèi)大部分區(qū)域內(nèi)這種變化趨勢(shì)是完全適用和互通的。

不同海拔范圍內(nèi)的人群特征調(diào)查對(duì)于精準(zhǔn)醫(yī)療更加具有價(jià)值和意義，研究證實(shí)隨著海拔的升高，在相同緯度地區(qū)，大氣氧含量逐漸下降，海拔2 000 m和4 000 m 時(shí)大氣氧含量分別為海平面的78%和67%，環(huán)境性缺氧可造成機(jī)體供氧不足[15]，由此帶來(lái)的繼發(fā)影響其一是低氧會(huì)增大心肌細(xì)胞無(wú)氧代謝比重而失去足夠能量的供應(yīng)，心肌細(xì)胞做功受損[16]；其二是低氧刺激可導(dǎo)致肺血管內(nèi)皮細(xì)胞功能紊亂，多種細(xì)胞因子釋放增加導(dǎo)致肺血管重構(gòu)，血管肌層痙攣收縮并增厚，肺循環(huán)阻力進(jìn)而增加[17]；其三低氧作用于頸動(dòng)脈體導(dǎo)致交感神經(jīng)興奮性提高且心率加快，舒張期縮短進(jìn)而引發(fā)左心室容積及心搏量的減低，以上因素合并作用均會(huì)導(dǎo)致心臟形態(tài)及功能改變[18]。本研究通過(guò)比較我國(guó)北方三地健康漢族人群超聲心動(dòng)圖指標(biāo)發(fā)現(xiàn)，在同一緯度地區(qū)，當(dāng)人群位于中高、高海拔地域時(shí)，左心房室的二維及容積參數(shù)均減小、而室間隔及右心室則開(kāi)始增大，這類(lèi)特征與以往研究一致，但絕大多數(shù)研究均集中在平均海拔2 000～4 000 m 時(shí)心臟結(jié)構(gòu)的差異性改變[19-20]，本研究進(jìn)一步將參考關(guān)口前移，指出在這一緯度范圍內(nèi)當(dāng)平均海拔超過(guò)1 500 m 后就可能需要考慮海拔對(duì)于心臟結(jié)構(gòu)與功能所產(chǎn)生的細(xì)微影響。正如我們所知，海拔因素對(duì)于心臟結(jié)構(gòu)與功能的影響改變著許多疾病的嚴(yán)重程度及預(yù)后情況，有研究發(fā)現(xiàn)對(duì)于一氧化碳中毒的患者在較高海拔地區(qū)所引發(fā)的心室壁增厚及心室舒張功能下降更加明顯，同時(shí)會(huì)引發(fā)更加嚴(yán)重的紅細(xì)胞增多癥和血液瘀滯程度[21]；對(duì)于冠狀動(dòng)脈內(nèi)血栓和心肌梗死的患者，較高海拔地區(qū)由于側(cè)支循環(huán)及血管床內(nèi)徑增寬等因素，其死亡率較偏低海拔區(qū)域下降[22]，但同時(shí)也有研究報(bào)道稱(chēng)由于較高海拔地區(qū)存在靜脈淤滯、高凝和血管壁損傷的情況，部分體力活動(dòng)患者所置入的藥物洗脫支架晚期也會(huì)出現(xiàn)支架血栓的形成[23]，由此可見(jiàn)及時(shí)關(guān)注海拔因素所帶來(lái)的影響是至為重要的，即使本研究所發(fā)現(xiàn)的相關(guān)指標(biāo)數(shù)值變化不大且均在正常范圍內(nèi)，但這也足以展示其潛在影響，更加強(qiáng)調(diào)提早發(fā)現(xiàn)差異所在的重要性。因此本研究再次提醒對(duì)于多種海拔相關(guān)疾病，臨床醫(yī)師應(yīng)該前移界值、做到對(duì)此類(lèi)疾病的早期預(yù)判和早期檢測(cè)。

本研究仍有部分局限性：其一健康志愿者的篩選是利用調(diào)查問(wèn)卷的方式確認(rèn)是否存在相關(guān)病史，不能完全排除存在未被志愿者自身知曉的心血管疾病，因此存在一定偏差。但研究組也盡可能利用全面的體格檢查及輔助檢查以及詳盡的問(wèn)卷，以此來(lái)選擇出合格的健康者，因此結(jié)論具有一定的參考意義。其二是海拔分級(jí)仍較粗略且跨度仍較大，僅涉及我國(guó)北方相近緯度地區(qū)的三地健康人群，且部分海拔組別男女比例有所差異，尚不能完全代表整個(gè)海拔范圍內(nèi)的所有人群；同時(shí)本研究使用的是抽樣調(diào)查的方式，抽樣區(qū)域未實(shí)現(xiàn)完全應(yīng)答（但整體應(yīng)答率在95%以上），因此仍需要更加細(xì)致地劃分區(qū)域差異、改進(jìn)調(diào)查模式，這也需要更多的研究及數(shù)據(jù)支持。

綜上所述，研究組利用超聲心動(dòng)圖發(fā)現(xiàn)在相同海拔范圍內(nèi)，我國(guó)北方健康漢族人群心臟結(jié)構(gòu)存在年齡及性別的差異，這在大部分地區(qū)都是適用且準(zhǔn)確的，同時(shí)臨床工作者要將海拔因素的觀察窗口前移，在中高、高海拔地區(qū)，平均海拔超過(guò)1 500 m后，就可能需要開(kāi)始考慮海拔對(duì)相關(guān)疾病診治的意義并全面分析，但同時(shí)更加細(xì)致的地域分級(jí)調(diào)研仍要進(jìn)行。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突