超声成像无创定量心内压新方法的临床研究

来源: www.sblunwen.com 作者:lgg 发布时间:2018-01-12 论文字数:35869字
论文编号: sb2018011219361019237 论文语言:中文 论文类型:硕士毕业论文
本文是医学硕士论文,本研究以曹铁生教授提出的广义帕斯卡定律为理论依据,建立了依靠超声成像对肺动脉舒张期跨瓣压和右房压进行直接定量的无创新方法,并通过有创导管测压对照评价了
前 言
 
心腔内压力是临床上评价心功能的核心指标,对心血管疾病的诊断、分级和分期、治疗、临床管理和预后判断具有十分重要的价值。除左室收缩压外,其他压力尚无广泛认可的替代性无创定量评估手段。然而,导管测压因其有创性存在无法避免的操作风险,潜在并发症多,对操作者、仪器设备和测压环境的要求较高,故其临床应用非常受限。因此,长期以来国内外学者对无创心内压测定方法进行了不断的探索。超声成像技术是临床上广泛应用的评价心功能、进行心血管疾病诊断的有力工具。近年来随着技术的不断进步和相关研究的不断丰富,已经发现了多种能够定性或半定量估测心内压力的方法或指标,但是,这些方法和指标多依赖心内存在的特定血流动力学现象(如瓣膜反流)或心内压力状态对应的间接征象,往往不能直接得到心内压力的真实数值,需要结合多个指标才能做出较为可靠的诊断,只能作为辅助判断方法,无法取代有创心内导管测压法。心脏的四个腔,收缩期和舒张期彼此间的联通关系发生着周期性的变化:在舒张期,右房与右室相连,肺循环、左房和左室相连;在收缩期,右室、肺循环和左房相连,左室与主动脉及体循环相连。因此,在心腔内不存在异常分流和狭窄,肺循环阻力没有明显升高的情况下,左室舒张压=左房压=肺动脉舒张压,左室收缩压=体循环收缩压,右室舒张压=右房压,右室收缩压=肺动脉收缩压。目前,以上四个压力中,左室收缩压可以通过肱动脉测得的体循环动脉压进行替代;右室收缩压和左室舒张压(肺动脉舒张压)通常需要依靠瓣膜反流使用多普勒超声测定跨瓣压,再加上估测的右房压得到,其中用来测量右室收缩期跨瓣压的三尖瓣反流法应用广泛,但测量肺动脉舒张期跨瓣压的肺动脉瓣反流法应用较为受限(具体见文献回顾);而右房压至今仍只有半定量的估测方法,并因此导致无法准确测量肺动脉收缩压(右室收缩压)和舒张压(左室舒张压)。为了完善无创心内压力测定体系,就必须找到适用性强、简单准确的定量肺动脉舒张期跨瓣压以及右房压的新方法。
本课题组历经二十余年的研究,对呼吸引起的心内血流动力学变化以及呼吸性胸压变化在心内的传递进行了深入的研究,解决了以奇脉为代表的一系列呼吸—循环病理生理现象的机制问题。在这些研究的基础上,曹铁生教授更进一步提出了广义帕斯卡定律,从基本定律的水平揭示了生物组织内压力传递的一般规律。本研究正是将这一基本定律与临床实践相结合,成功实现了心内压力的无创定量测定。
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第一部分 无创定量肺动脉舒张期跨瓣压
 
1 材料
1.1 研究对象
本研究共纳入 102 例受试者,其中男性 50 例,女性 52 例,年龄范围是 14 到 73岁,包括 38 例病人和 64 例健康人。受试者来自第四军医大学唐都医院就诊病人、健康查体人员、在读学员和医院工作人员。所有受试者在纳入前均经过心电图、血压、超声心动图和体格检查,并采集临床病史。病人排除标准:昏迷;口面部、颈部或胸部外伤史或手术史;心脏疾病重症或急性期,如心衰 III 到 IV 级、心包填塞等;呼吸系统疾病导致呼吸困难,如哮喘、肺不张、胸膜炎等;其他无法配合定量Muller 动作的疾病;超声图像不清晰。所有受试者的一般资料及临床情况见表 4。上述受试者中有 43 例因临床诊断或治疗的需要进行了有创右心导管测压,其中包括了 5 例临床症状可疑的健康受试者。本研究经第四军医大学唐都医院伦理委员会审查和批准。所有参与者均在研究前签署知情同意书,了解研究过程的目的、操作及可能后果。
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1.2 超声无创测压的主要仪器设备
本研究所使用的胸内负压测量设备,是通过将常见的气压血压表与可充气呼吸呼吸面罩相连改装而成的。如图 10 所示,主要包括三个部分,呼吸面罩(左)、压力传感器(中)和气压压力表(右),各部分通过塑料软管相连。其中气压压力表取自XB-11 型气压血压计(上海医疗设备制造厂);压力传感器可与超声仪相连,以显示呼吸性胸内压曲线。使用前面罩需充好气,以达到和面部紧密贴合的效果。各部分之间连接紧密,保证气密性。
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2 方法
 
2.1 自然呼吸肺动脉瓣舒张期提前开放的观察
本研究首先对所有受试者自然呼吸是否存在肺动脉瓣舒张期提前开放现象进行了观察。患者左侧卧位,使用 3V2c 心脏探头显示胸骨旁主动脉根部短轴切面,根据受试者情况的不同调整角度以清晰显示肺动脉瓣;使用脉冲多普勒模式,将取样容积置于肺动脉瓣舒张期开放时瓣尖所在位置;调整声束与肺动脉血流方向的夹角,确保小于 20°;进一步调整多普勒取样线,使其与肺动脉血流方向平行,记录肺动脉血流频谱;根据各受试者肺动脉血流速度对频谱的标尺、增益、壁滤波等条件进行调节。每个受试者至少采集 5 个呼吸周期以上的频谱进行观察。采集过程中嘱患者进行平稳自然呼吸,如有深吸气、深呼气或其他呼吸节律异常的情况应当举手示意。
 
2.2 定量 Muller 动作诱导肺动脉瓣舒张期提前开放测定跨瓣压(新方法)
本方法对 102 例研究对象进行了全部测压。在正式测压前,首先对受试者进行定量 Muller 动作的训练。动作要领包括:1)Muller 动作是紧闭声门在呼吸末进行吸气动作,需缓慢逐渐进行,动作过程中务必避免口腔吸气产生负压使负压表产生误读;2)测压面罩要与受试者面部紧密贴合,避免漏气,以确保呼吸道—测压系统内没有气体进出;3)在训练过程中还要注意受试者与检查者的配合,使受试者能够按照检查者要求的速度进行 Muller 动作,以达到准确控制 Muller 动作幅度的目的。在定量 Muller 动作训练成功后,方可进行正式测压。正式测压时,首先按前述观察正常人肺动脉瓣舒张期提前开放中的操作进行图像准备。当屏幕上清晰显示稳定的肺动脉血流频谱时,嘱受试者缓慢进行 Muller 动作,超声操作者确保继续稳定记录频谱,一旦出现舒张期前向血流,立即记录当时的压力表读数。当多次测量压力表读数差在 15%以内时,将三次连续成功测量的结果进行平均作为新方法的测压结果。每次测量之间,受试者至少休息 15s 以上,以保证胸内压力恢复正常。对于受试者中 43 例另需进行有创测压的患者,新方法测压在心内科导管室进行,测压时患者已位于有创操作手术床上。
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2 方法....53
2.1 颈内静脉液柱塌陷段与右房压关系的模型观察 ....53
2.2 超声无创定量右房压 ......54
2.3 中心静脉导管有创测定右房压 ........56
2.4 统计分析 ......56
3 结果....57
3.1 颈内静脉液柱塌陷段与右房压的准确对应关系 ....57
3.2 超声无创定量右房压与有创测压对照 ............57
3.3 新方法的及观察者间一致性 ..........59
4 讨论....59
 
4 讨论
 
本部分研究提出了一种通过超声成像准确定位右房中心和颈内静脉塌陷点对右房压进行无创定量的新方法,与有创中心静脉导管测压对照一致性很好,操作快捷,设备简单,临床应用前景广阔。
 
4.1 新方法测压原理
本研究提出的右房压无创定量新方法是将经典物诊方法和超声成像相结合而建立的。在 Sir Thomas Lewis 提出的通过观察颈内静脉搏动顶点的位置对右房压是否升高进行判断的基础上,通过后来学者们的不断改进,形成了教科书中经典的判断右房压的物诊方法,即将颈内静脉搏动顶点至右房中心体表标记之间的垂直距离作为右房压[141]。该方法实际是将颈内静脉作为插入右心房的测压导管,以颈内静脉搏动顶点(塌陷点)作为导管液面顶点,以右房中心为参考点,因此二者之间的垂直距离就相当于右房压测压导管中的液柱高度。进一步的,该方法可抽象为测量一条线段两个端点间的垂直距离,其测量的关键是如何准确定位两个端点。本研究通过模拟实验首次定量证实了塌陷段顶点(即刚好完全塌陷处)与右房压相对应,这与曹铁生教授提出的广义帕斯卡定律相符合。根据该定律,人体处于大气压力环境中,大气压可以无损地传递到人体内部所有组织和器官,具体到颈内静脉,当其内压力与大气压相等时,管壁就发生塌陷,因此颈内静脉塌陷点才可以看作是插入右房的开放测压导管的液面顶点。颈部血管超声能够实时的对颈内静脉进行高分辨率成像,可以十分准确的定位其塌陷点。本研究对右房中心的体表定位利用了空间几何原理,如图 21A 所示,点 A、B、C、D 分别代表右房中心点、探头与前胸壁接触点、直尺与铅笔相交点、右房中心前胸壁定位点,面 α、β、γ 代表右房中心点所在横断面、探头与前胸壁交点所在横断面、前胸壁所在冠状面。线段 AB 与前文中图 18 中右房中心与探头间的距离对应,方向与探头长轴一致;线段 BC 代表垂直于前胸壁的铅笔;线段 CD 代表直尺,其长度与 AB 相等。从侧视图(图 21B)中可以看出,四边形 ABCD 的两个对边 AB 与CD 平行且相等,因此四边形 ABCD 为平行四边形。由于铅笔(BC)垂直于前胸壁(γ 平面),所以 AD 也垂直于前胸壁,即 D 点为右房中心在前胸壁的体表投影。经过我们前期的研究证实,与三维 CT 定位对照,二者平均垂直距离在 0.16 cm 以内。
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小 结
 
本研究以曹铁生教授提出的广义帕斯卡定律为理论依据,建立了依靠超声成像对肺动脉舒张期跨瓣压和右房压进行直接定量的无创新方法,并通过有创导管测压对照评价了新方法的准确性。主要结论如下:1. 通过定量 Muller 动作诱导肺动脉瓣舒张期提前开放,可以实现对肺动脉瓣舒张期跨瓣压的无创测定,新方法不依赖肺动脉反流或三尖瓣反流,同有创测压对照结果表明达到了临床定量测压的要求。2. 通过超声成像准确定位右房中心和颈内静脉塌陷点,可以实现对右房压的无创测定,操作简单快捷。同有创测压对照证明,新方法首次真正使无创右房压评估达到了定量水平,有望在一定程度上取代有创测压。上述两部分研究相结合,可以实现对肺动脉舒张压(也就是左室舒张压)的无创定量评估,再结合三尖瓣反流法和肺动脉反流法测量跨瓣压,以及袖带血压计测量的动脉收缩压,能够组成覆盖几乎所有目标人群的心内压力无创定量评价体系。
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参考文献(略)

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