單兵高壓氧艙對急進(jìn)高海拔地區(qū)人員右心功能及右心收縮儲備能力的影響

王 坤，王藝璇，安 泉，白文棟，楊文靜，賈 佳，王廣軍

（1.新疆軍區(qū)總醫(yī)院超聲醫(yī)學(xué)科，烏魯木齊 830001；2.廣東省公安廳刑偵局刑事技術(shù)中心化驗科，廣州 510030；3.新疆軍區(qū)總醫(yī)院衛(wèi)勤部，烏魯木齊 830001）

0 引言

我國高原地區(qū)面積廣大，近年來，隨著社會經(jīng)濟(jì)建設(shè)與軍事行動的需要，越來越多的人由平原地區(qū)急進(jìn)高原地區(qū)。而海拔5 000 m以上的高原地區(qū)由于高海拔、低大氣壓強(qiáng)的因素，周圍環(huán)境氧分壓更低。世居平原的人員急性暴露于海拔5 000 m以上的高原環(huán)境，會由于氧分壓的降低而引起一系列低氧性肺血管收縮（hypoxic pulmonary vasoconstriction，HPV），從而導(dǎo)致其機(jī)體的右心功能及右心收縮儲備能力產(chǎn)生相應(yīng)的變化[1-2]。若不及時治療，急進(jìn)高原的人員極易誘發(fā)缺氧性肺動脈高壓，引發(fā)以肺動脈增寬，右房、右室內(nèi)徑增大為主的右心重構(gòu)，病情進(jìn)一步發(fā)展會導(dǎo)致其右心失代償，最終引起右心衰竭，產(chǎn)生不可逆性損傷[3]。

目前，用于緩解因高原低氧分壓環(huán)境導(dǎo)致的HPV最常見的治療方法為低流量氧療法[4]。近年來，高原醫(yī)學(xué)研究人員發(fā)現(xiàn)，高壓氧治療能更高效地改善急進(jìn)高原人員機(jī)體的缺氧狀態(tài)，增加其對缺氧的耐受力[5]。隨著高壓氧艙設(shè)計、制造工藝的不斷發(fā)展，單兵高壓氧艙逐漸被廣泛應(yīng)用于高原環(huán)境。然而，單兵高壓氧艙對高原環(huán)境下機(jī)體右心系統(tǒng)的影響研究卻鮮見報道。本研究擬選取單兵高壓氧艙，利用負(fù)荷超聲心動圖（stress echocardiography，SE）檢查方案，觀察其對急進(jìn)高原人員的右心功能及右心收縮儲備能力的影響。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2020年5月由烏魯木齊地區(qū)（海拔890 m）乘車急進(jìn)喀喇昆侖山區(qū)（海拔5 137 m）的健康青年男性官兵90例，年齡19～29歲，體質(zhì)量57～83 kg，身高163～184 cm。所有受試者既往體健，無高原暴露史，在急進(jìn)高原地區(qū)前，均經(jīng)新疆軍區(qū)總醫(yī)院體檢，無呼吸系統(tǒng)及心血管系統(tǒng)疾病。將90例研究對象依照隨機(jī)數(shù)字表法分為對照組、低氧組及高壓氧組3組，每組30例。3組受試者年齡、身高、體質(zhì)量均無統(tǒng)計學(xué)差異。所有受試者均對本次實驗內(nèi)容及目的充分了解，實驗依從性良好。本研究取得新疆軍區(qū)總醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)。

1.2 實驗儀器

本研究采用EPIQ7C彩色多普勒超聲診斷儀（荷蘭飛利浦公司），S5-1心臟檢查探頭（中心頻率3.5 MHz）。低流量氧療時所用的氧氣由HS1型大型分子篩式制氧機(jī)（山東濰坊華盛醫(yī)療器械有限公司）制取，經(jīng)導(dǎo)管裝入氧氣罐內(nèi)進(jìn)行存儲，供氧時氧氣罐連接濕化瓶及流量儀（浙江余姚艾克儀表廠）并接上鼻氧管（浙江余姚吉康醫(yī)療器械廠），受試者以鼻氧管方式吸入氧氣進(jìn)行氧療。單兵高壓氧艙選用Coolmay系列氧艙（山東煙臺冰輪高壓氧艙有限公司）。指脈氧測試儀器為MS50D型脈搏血氧儀（河北秦皇島康泰醫(yī)學(xué)系統(tǒng)股份有限公司）。

1.3 實驗方法

對照組急進(jìn)高原后不給予任何干預(yù)；低氧組每日早、晚飯后分別進(jìn)行低流量氧療（流量為2 L/min，每次持續(xù)60 min，2次/d）；高壓氧組每日晚飯后進(jìn)入單兵高壓氧艙進(jìn)行1次高壓氧治療（壓力為0.25 MPa，每次持續(xù)90 min，1次/d）。為確保實驗安全進(jìn)行，醫(yī)務(wù)人員在實驗過程中全程監(jiān)測受試者血壓、心率、血氧等生理指標(biāo)。

1.4 SE檢查方案

由于本次實驗進(jìn)行的地點(diǎn)位于海拔5 137 m的喀喇昆侖山區(qū)，該地區(qū)海拔較高，氧分壓極低。因此，在進(jìn)行SE檢查時，研究人員參照了2016年歐洲超聲心動圖協(xié)會建議的靜態(tài)負(fù)荷方案[6]。具體的方案為：檢查前，受試者取站立位，右上肢曲臂90°懸吊一質(zhì)量為5 kg的重物，實驗全程保持此狀態(tài)，實現(xiàn)靜態(tài)負(fù)荷。在實驗過程中，研究人員全程實時監(jiān)測受試者的指脈氧、心率、血壓以及主觀狀況。當(dāng)受試者出現(xiàn)如下幾種情況時，則認(rèn)定為靜態(tài)峰值負(fù)荷狀態(tài)：（1）受試者出現(xiàn)無法忍受的癥狀，包括呼吸不暢、視物不清等無法持續(xù)負(fù)荷的情況；（2）受試者感受到無法忍耐的肌肉疲勞，無法持續(xù)負(fù)荷；（3）血壓過高（>220/120 mmHg）（1 mmHg=133.32 Pa）；（4）因過度疲勞而導(dǎo)致的血壓降低（降低幅度>40 mmHg）；（5）不同情況的心率失常（包括房顫等）；（6）血氧飽和度<75%。若未出現(xiàn)上述癥狀，應(yīng)鼓勵受試者盡量堅持負(fù)荷狀態(tài)以達(dá)到負(fù)荷峰值。

1.5 數(shù)據(jù)測量及參數(shù)計算

3組受試者在急進(jìn)高原地區(qū)1個月后，采取SE檢查方案，分別在靜息狀態(tài)以及峰值負(fù)荷狀態(tài)檢測右心功能參數(shù)，主要包括：三尖瓣環(huán)收縮期位移（tricuspid annular plane systolic excursion，TAPSE）、右室面積變化分?jǐn)?shù)（fractionofrightventricular areachanges，F(xiàn)AC）、組織多普勒三尖瓣環(huán)收縮期峰值速度V以及右心室Tei（right ventricle-Tei，RV-Tei）指數(shù)。RVTei指數(shù)的獲取參照2014年陸軍軍醫(yī)大學(xué)的計算方法：利用多普勒超聲測量三尖瓣舒張間期時間（diastolic time，DT）及肺動脈射血時間（ejection time，ET），RV-Tei指數(shù)=（DT－ET）/ET[7]。

受試者右心收縮儲備能力參數(shù)TAPSEs、FACs、Vs的計算方法為：用峰值負(fù)荷狀態(tài)下的TAPSEp、FACp、Vp，減去相應(yīng)靜息狀態(tài)下的TAPSEr、FACr、Vr。為減少測量誤差，本實驗所有測量由從事超聲臨床工作5 a以上的醫(yī)生進(jìn)行，每組數(shù)據(jù)均測量3次并取平均值作為最終數(shù)據(jù)。

1.6 統(tǒng)計學(xué)分析

本研究所有數(shù)據(jù)采用SPSS19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析。計量資料均以±s表示，3組計量資料的比較采用方差分析，進(jìn)一步組間兩兩比較采用SNK-q檢驗。P<0.01為差異具有顯著統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 3組受試者靜息狀態(tài)下右心功能參數(shù)比較

3組受試者的TAPSEr、FACr、Vr、RV-Teir方差分析結(jié)果顯示，總體均數(shù)不全相同，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.01）。由組間比較可知，高壓氧組TAPSEr、FACr、Vr顯著高于對照組，RV-Teir指數(shù)顯著低于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.01）；低氧組TAPSEr、FACr顯著高于對照組，RV-Teir指數(shù)顯著低于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.01）；高壓氧組TAPSEr、FACr顯著高于低氧組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.01）。詳見表1。

表1 3組受試者靜息狀態(tài)下右心功能參數(shù)比較

2.2 3組受試者峰值負(fù)荷狀態(tài)下右心功能參數(shù)比較

3組受試者的TAPSEp、FACp、Vp、RV-Teip方差分析結(jié)果顯示，總體均數(shù)不全相同，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.01）。由組間比較可知，高壓氧組TAPSEp、FACp、Vp顯著高于對照組，RV-Teip指數(shù)顯著低于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.01）；低氧組TAPSEp、FACp、Vp顯著高于對照組，RV-Teip指數(shù)顯著低于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.01）；高壓氧組TAPSEp、FACp顯著高于低氧組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.01）。詳見表2。

表2 3組受試者峰值負(fù)荷狀態(tài)下右心功能參數(shù)比較

2.3 3組受試者右心收縮儲備能力參數(shù)比較

3組受試者的TAPSEs、FACs、Vs方差分析結(jié)果顯示，總體均數(shù)不全相同，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.01）。由組間比較可知，高壓氧組TAPSEs、FACs、Vs顯著高于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.01）；低氧組TAPSEs、FACs、Vs顯著高于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.01）；高壓氧組FACs顯著高于低氧組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.01）。詳見表3。

表3 3組受試者右心收縮儲備能力參數(shù)比較

3 討論

海拔5 000 m以上的高原地區(qū)由于更高的海拔、更低的氧分壓，導(dǎo)致急進(jìn)高原地區(qū)的人員因缺氧更早出現(xiàn)高原性HPV，使機(jī)體肺循環(huán)血流阻力增大。正常情況下，機(jī)體在靜態(tài)負(fù)荷狀態(tài)時，為適應(yīng)肺循環(huán)血量的增加，右心室需要增加心肌的收縮力進(jìn)行相應(yīng)代償[8]；而在高原環(huán)境下，出現(xiàn)高原性HPV的人員，其右心室心肌收縮力的增加程度較平原有所降低，這就使機(jī)體運(yùn)動能力與耐力產(chǎn)生相應(yīng)的降低[9]，若不及時予以治療緩解，將會引起右心系統(tǒng)重構(gòu)，最終導(dǎo)致右心衰竭等一系列不可逆性損傷[10-11]。目前，超聲檢查因其檢查成本低、普及率高，已被高原地區(qū)廣泛應(yīng)用于右心系統(tǒng)檢查評估。而基于超聲檢查的SE檢查，因其無創(chuàng)性、對周圍環(huán)境要求低、操作方法簡單等優(yōu)點(diǎn)，被臨床廣泛應(yīng)用于評價機(jī)體右心功能及右心收縮儲備能力[12-14]。

人員急進(jìn)高原地區(qū)后，由于周圍環(huán)境氧分壓的降低，其機(jī)體會出現(xiàn)缺氧狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，血管緊張素轉(zhuǎn)化酶分泌增多，這種酶可在體內(nèi)催化血管緊張素Ⅰ生成血管緊張素Ⅱ，而血管緊張素Ⅱ是強(qiáng)烈的血管收縮劑和腎上腺皮質(zhì)類醛固酮釋放的激活劑[15-17]。因此，緩解機(jī)體的缺氧狀態(tài)，從而減少血管緊張素轉(zhuǎn)化酶的分泌，是解決高原性HPV的關(guān)鍵。根據(jù)以往研究，針對急進(jìn)高原地區(qū)的人員，及時給予低流量氧療，可有效降低機(jī)體的肺小動脈血管平滑肌緊張度，緩解高原性HPV[18-20]。然而，有學(xué)者提出低流量氧療緩解高原性缺氧癥狀見效較慢，往往需要持續(xù)治療1個月以上才有顯著效果[21]。近年來，如何快速緩解急進(jìn)高原人員機(jī)體的缺氧癥狀，提高其高原運(yùn)動能力與耐力，引起越來越多高原醫(yī)學(xué)科研人員的關(guān)注。自19世紀(jì)法國制造出世界上第一座高壓氧艙治療疾病以來，經(jīng)過多年的臨床實踐，高壓氧治療得到了不斷的發(fā)展與完善[22]。作為一種比較安全的治療手段，在高原地區(qū)進(jìn)行高壓氧治療在提高機(jī)體運(yùn)動儲備、緩解右心重構(gòu)方面越來越受到重視。然而，傳統(tǒng)高壓氧設(shè)備占地面積大，建設(shè)難度高，高原偏遠(yuǎn)地區(qū)難以普及。近年來，便攜式高壓氧設(shè)備的長足發(fā)展為高原偏遠(yuǎn)地區(qū)進(jìn)行高壓氧治療提供了可能[23]。本研究所選取的單兵高壓氧艙具有體積小、質(zhì)量輕、便于攜帶、升壓速度快等優(yōu)點(diǎn)，可裝車隨行，并隨時、隨地展開使用，可充分滿足高原偏遠(yuǎn)地區(qū)進(jìn)行高壓氧治療的條件。

根據(jù)Hall等[24]的報道，RV-Tei指數(shù)可作為評價右心室重構(gòu)的重要監(jiān)測指標(biāo)。高原性右心室重構(gòu)主要是指由于機(jī)體長期暴露于低氧環(huán)境而引起HPV，導(dǎo)致右心后負(fù)荷增加、肺動脈壓力持續(xù)增高，從而引發(fā)的一系列繼發(fā)性改變。以往研究表明，低流量氧療可顯著降低急進(jìn)高原人員的RV-Tei指數(shù)，減小右心系統(tǒng)因缺氧而致的遠(yuǎn)期損傷[25-26]。本研究中，高壓氧組RV-Tei指數(shù)與低氧組在靜息狀態(tài)與峰值負(fù)荷狀態(tài)下并無統(tǒng)計學(xué)差異，由此可以看出，在降低右心系統(tǒng)的遠(yuǎn)期損傷、預(yù)防慢性高原性心臟病方面，單兵高壓氧艙的效果與低流量氧療基本一致。同時，本研究發(fā)現(xiàn)，高壓氧組右心功能參數(shù)的TAPSE、FAC在靜息狀態(tài)和峰值負(fù)荷狀態(tài)下以及右心儲備能力參數(shù)FACs顯著高于低氧組，這說明相比傳統(tǒng)的低流量氧療，高壓氧治療可通過加壓快速增加血漿中的物理溶解氧，增加機(jī)體血氧含量，提高血氧分壓。同時，加壓方式可快速緩解機(jī)體因缺氧導(dǎo)致的HPV，降低血液黏度，從而降低肺動脈壓、改善腎臟功能、促進(jìn)利水利鈉，快速有效提高機(jī)體在高原環(huán)境的運(yùn)動能力與儲備[27-28]。因此，單兵高壓氧艙在快速提高急進(jìn)高原人員的右心功能及右心收縮儲備能力方面的效果優(yōu)于低流量氧療。

由于本實驗受試者均為男性且均為青年，因此，實驗數(shù)據(jù)還存在一定的局限性。下一步，課題組還需要繼續(xù)針對不同性別、不同年齡階段人群進(jìn)行進(jìn)一步實驗，以完善相關(guān)數(shù)據(jù)。

綜上所述，單兵高壓氧艙可有效提高急進(jìn)高原人員的運(yùn)動能力與耐力，緩解缺氧性右心室重構(gòu)，且作用效果優(yōu)于傳統(tǒng)低流量氧療，對急進(jìn)高原人員提高工作效能、預(yù)防高原性心臟病的發(fā)生具有十分重要的意義。