歐天樂,羅 靜,范啟朔,夏德萌

(1.海軍軍醫(yī)大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，上海 200433；2.同濟(jì)大學(xué)附屬同濟(jì)醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科，上海 200065；3.海軍軍醫(yī)大學(xué)附屬長海醫(yī)院急診科，上海 200433)

減壓病又稱沉箱病，是環(huán)境壓力下降過快使溶于機(jī)體內(nèi)的氣體游離形成氣泡而誘發(fā)的以氣體栓塞為特征的一系列病理反應(yīng)，其癥狀復(fù)雜，包括關(guān)節(jié)疼痛、運動功能障礙及皮膚改變等，心肺功能障礙是主要致死原因[1]。超聲心動圖能快速、準(zhǔn)確評價心功能。根據(jù)減壓病輕重分級EB評分(Eftedal-Brubakk grade)，相應(yīng)超聲心動圖表現(xiàn)分為6級，0級為無明顯氣泡，級別越高氣泡的數(shù)量和密度越大，無法分辨單個氣泡時為5級[2]，但5級患者臨床發(fā)病程度又有很大差別。本研究嘗試應(yīng)用M型超聲心動圖量化評價減壓病動物模型心功能，結(jié)合輔助指標(biāo)進(jìn)行分層診斷。

1 材料與方法

1.1 動物分組和儀器 16只12～24月齡雄性山羊 [SCXK(滬)2018-0078]由上海圖億生物科技中心提供，體質(zhì)量31.35～45.74 kg。DWC150型實驗艙(上海701所楊園醫(yī)用氧艙廠)，VINNO6便攜式超聲診斷儀[飛依諾科技(蘇州)有限公司]，采用S1-4探頭，頻率1～4 MHz。本實驗獲海軍軍醫(yī)大學(xué)倫理委員會批準(zhǔn)。將動物隨機(jī)分為4組(每組4只)，編為實驗A、B、C和D組(對照組)。

1.2 動物模型 將動物提前6 h帶入動物實驗艙以適應(yīng)環(huán)境。對實驗組以實驗艙配套計算機(jī)自控程序進(jìn)行不安全快速上浮脫險加壓-減壓過程。①加壓：壓縮空氣，以240 kPa/min速度勻速加壓至0.20 MPa；②穩(wěn)壓：A、B、C組高壓暴露時間分別為15、60、90 s，暴露期間持續(xù)低流量通風(fēng)；③減壓：以200 kPa/min勻速減至常壓，加壓-減壓過程見圖1。對照組在常壓下持續(xù)低流量通風(fēng)。

1.3 心功能檢測 使動物取處于站立位或左側(cè)臥位，將探頭置于心前區(qū)獲取左心室長軸切面，M型取樣線置于2a區(qū)獲取心室波群，測量左心室收縮末期內(nèi)徑(left ventricle end-systolic dimension, LVESD)、左心室舒張末期內(nèi)徑(left ventricular end-diastolic dimension, LVEDD)、右心室收縮末期內(nèi)徑(right ventricle end-systolic dimension, RVESD)、右心室舒張末期內(nèi)徑(right ventricular end-diastolic dimension, RVEDD)、左心室收縮末期容積(left ventricle end-systolic volume, LVESV)、左心室舒張末期容積(left ventricle end-diastolic volume, LVEDV)和心率(heart rate, HR)。計算心輸出量(cardiac output, CO)、左心室短軸縮短率(left ventricular fractional shortening, LVFS)、射血分?jǐn)?shù)(ejection fraction, EF)和舒張期左右心室內(nèi)徑(RVEDD/LVEDD)比。

圖1 模擬快速上浮脫險致減壓病暴露干預(yù)方案

1.4 行為學(xué)指標(biāo) 建模2 h、6 h和24 h后觀察動物運動行為，根據(jù)Tarlov評分[3]進(jìn)行分級：雙后肢癱瘓記0分，雙后肢僅能稍微活動記1分，在幫助下站立記2分，能站立但不能行走記3分，行走速度達(dá)不到1.00 km/h記4分，行走速度1.00～1.60 km/h記5分，以1.60 km/h速度自然行走至少5 min為6分。

1.5 呼吸指標(biāo) 出艙后90 min內(nèi)觀察動物呼吸變化并進(jìn)行評分：呼吸正常記0分，呼吸急促、輕度呼吸困難記1分，呼吸暫停、中度呼吸困難記2分，嚴(yán)重呼吸困難記3分，呼吸衰竭、死亡記4分[4]。

1.6 血清學(xué)指標(biāo)[5]抽取靜脈血，計數(shù)白細(xì)胞(white blood cell, WBC)、血小板(platelet, PLT)，檢測凝血酶原時間(prothrombin time, PT)、纖維蛋白原降解產(chǎn)物(fibrin degradation products, FDP)和D-二聚體(D-dimer content, D-D)。

1.7 統(tǒng)計學(xué)分析 采用SPSS 21.0統(tǒng)計分析軟件。計量資料以±s表示，多組間比較采用單因素方差分析。多重比較采用HSD-q檢驗。P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

實驗組減壓病發(fā)生率為83.33%(10/12)，死亡率為33.33%(4/12)。A組2只發(fā)病，B、C組各4只均發(fā)病，且C組動物全部死亡。

2.1 血清學(xué)指標(biāo)比較 減壓后WBC和PLT較高氣壓暴露前大幅降低(t=4.49、30.92，P均<0.05)，PT輕微延長(t=-0.56，P<0.05)，F(xiàn)DP和D-D含量均升高(t=-20.31、-8.15，P均<0.05)，見表1。

表1 各組減壓后血清學(xué)指標(biāo)比較(±s)

表1 各組減壓后血清學(xué)指標(biāo)比較(±s)

組別WBC( 109/L)PLT( 109/L)PT(s)FDP[ρB/(mg·L)]D-D[ρB/(mg·L)]A組14.13±3.72*688.20±25.47*10.42±1.66*10.42±0.66*0.98±0.31*B組9.89±2.61*#461.09±17.06*#11.41±1.94*#15.63±0.94*#2.45±0.78*#C組6.82±4.28*#389.46±19.38*13.86±1.88*#▲18.35±0.72*#▲4.82±0.55*#D組18.47±2.23732.38±28.839.73±1.328.23±0.270.64±0.28F值4.4930.920.5620.318.15P值<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001

注：*：與D組比較P<0.05；#：與實驗A、B組比較P<0.05；▲：與實驗B組比較P<0.05

2.2 心功能比較 減壓后實驗組EF下降(F=14.19，P<0.05)，舒張期左右心室內(nèi)徑比值(右/左)上升(F=4.73，P<0.05)；以HR作為協(xié)變量對超聲測值進(jìn)行協(xié)方差分析，實驗組EF與對照組差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05，表2)。3組中A組動物僅有輕微癥狀，超聲心動圖可見少量氣泡，右心室體積無明顯增大，左心功能良好，存活率高；B組癥狀加重，超聲心動圖氣泡增多，右心室體積增大，左心功能減低，存活率降低；C組癥狀嚴(yán)重，超聲心動圖顯示大量氣泡，右心室嚴(yán)重增大壓迫致左心室，左心功能被動升高(圖2)，隨后動物全部死亡。

表2 減壓后各組心臟功能指標(biāo)比較(±s)

表2 減壓后各組心臟功能指標(biāo)比較(±s)

組別LVESD(mm)LVEDD(mm)RVESD(mm)RVEDD(mm)LVESV(ml)LVEDV(ml)A組1.8±0.44*2.74±0.57*0.74±0.18*0.93±0.15*10.49±5.63*29.49±14.29*B組1.98±0.16*#2.82±0.24*#1.01±0.06*#1.32±0.12*#12.47±2.63*#30.28±6.27*#C組1.74±0.51*#▲2.56±0.72*#▲1.38±0.33*#▲2.06±0.37*#▲9.99±7.01*#▲25.95±16.53*#▲D組1.84±0.132.94±0.140.4±0.060.74±0.0510.32±1.8133.41±4.04F值0.340.4518.8930.510.220.28P值<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001組別HR(次/分)CO(ml)LVFS(%)EFEF★RVEDD/LVEDDRVEDD/LVEDD★A組140.75±30.74*2500.39±760.22*34.75±4.50*65.71±6.52*64.53±2.220.34±0.02*0.32±0.02*B組122.75±9.64*#2168.03±445.93*#29.72±3.36*#58.53±4.98*#58.46±2.110.47±0.01*#0.47±0.02*#C組111±59.34*#1346.42±176.27*32.15±1.95*#▲62.61±3.29*#▲63.26±2.150.82±0.11*#▲0.84±0.02*#▲D組112±10.232573.76±191.837.53±1.7269.25±2.2469.84±2.140.25±0.030.27±0.02F值0.666.002.434.002.9981.3115.13P值<0.001<0.001<0.001<0.001>0.05<0.001<0.001

注：★：以HR作為協(xié)變量，對超聲心動圖測量指標(biāo)進(jìn)行協(xié)方差分析；*：與D組比較P<0.05；#：與A、B組比較P<0.05；▲：與B組比較P<0.05

圖2 超聲心動圖測量羊心室 A.對照組未見氣泡，心臟體積正常； B.A組見少量氣泡，右心室體積無明顯變大； C.B組氣泡增多，右心室體積變大； D.C組見大量氣泡，右心室增大，壓迫左心室 (紅線：左心室舒張期/收縮期內(nèi)徑；藍(lán)線；右心室舒張期/收縮期內(nèi)徑；綠框：強(qiáng)回聲點均為氣泡)

2.3 輔助評價指標(biāo)變化 采取減壓方案減壓2、6、24 h后，A、B、C組Tarlov評分均較對照組降低(P均<0.05)，見表3。

表3 各組Tarlov行為學(xué)指標(biāo)變化

3 討論

減壓病臨床表現(xiàn)復(fù)雜，包括疼痛、呼吸功能障礙及運動減少等多種癥狀[6]，其預(yù)后較差，主要原因在于短時間內(nèi)心血管循環(huán)障礙引起的心功能衰竭[7]。超聲心動圖可快速測量心功能指標(biāo)，相比其他方法耗時短、特異性強(qiáng)[8]。針對傳統(tǒng)EB評分無法量化5級水平的局限性，本研究嘗試通過動物實驗對5級水平進(jìn)一步細(xì)化，為實現(xiàn)精準(zhǔn)分層診斷減壓病提供參考。

減壓病威脅潛水和航空作業(yè)人員生命安全，便捷準(zhǔn)確的診斷方法具有重要意義。以二維超聲心動圖探測血管內(nèi)氣泡是診斷減壓病的傳統(tǒng)方法[9]，耗時久，流程相對復(fù)雜，評分無法量化，需要對操作人員進(jìn)行培訓(xùn)，診斷結(jié)果受主觀因素影響較大[10]，且須輔以整合呼吸功能評分、Tarlov行為學(xué)指標(biāo)和血清學(xué)指標(biāo)等。便攜式心臟超聲(hand-carried cardiac ultrasound, HCU)是一種整合M型超聲、脈沖多普勒多種功能的手提式心臟超聲檢查裝置，可用于快速診斷和治療決策。M型超聲心動圖可精準(zhǔn)定位時間、距離，測量結(jié)果具有客觀性、準(zhǔn)確性，且與二維超聲心動圖結(jié)果符合度較高[11]。將M型超聲心動圖探頭相對固定于胸壁，心臟或大血管在掃描線所經(jīng)部位下做來回或上下運動而形成M型曲線，同時依次穿過心房、心室時，可觀察心肌活動能力。通過選擇最佳左心室長軸切面，將M型取樣線垂直于室間隔并置于心室最大徑處，可測量RVEDD和LVEDD，軟件自動計算EF等指標(biāo)[12]。本研究C組一只動物癥狀相對較輕，但超聲心動圖顯示右心室嚴(yán)重變大壓迫左心室，導(dǎo)致左心功能嚴(yán)重受損，最終動物死亡。

本研究實驗組減壓病發(fā)病率為83.33%，死亡率為33.33%，高壓暴露時間越長，病變程度越嚴(yán)重；采取減壓方案減壓2、6、24 h后，A、B、C各組Tarlov評分均較高壓暴露前降低。Tarlov評分可客觀反映減壓病對機(jī)體運動功能的影響，評分降低提示機(jī)體運動功能障礙。實驗組動物高壓暴露后6 h后WBC和PLT減少，PT延長，F(xiàn)DP和D-D含量升高，提示外周血流阻力增加原因可能在于氣泡引起血管內(nèi)皮損傷，影響機(jī)體凝血功能，導(dǎo)致血清學(xué)指標(biāo)改變。

本研究發(fā)現(xiàn)，隨減壓程度增加，超聲心動圖所見氣泡數(shù)量從無到有并逐漸增加，C組可見大量氣泡；右心室體積增大亦呈系統(tǒng)相同趨勢，而左心EF逐漸降低至心臟嚴(yán)重受損。超聲心動圖所見氣泡為減壓病致病因子，但僅根據(jù)氣泡量判斷病情嚴(yán)重程度難以避免操作者主觀因素影響。實驗組CO下降，RVEDD/LVEDD上升，表明減壓后動物出現(xiàn)心功能障礙，提示減壓病體循環(huán)中氣泡量增加，左心室射血功率減低，即為克服氣泡增加引起的外周阻力的無效功增加[13]。以EF值作為參考，發(fā)現(xiàn)癥狀輕時EF值有下降趨勢，下降程度越大病情越危重，但癥狀嚴(yán)重時EF值可有短暫反彈。氣泡增多引起右心室體積增大，使RVEDD/LVEDD增大更明顯，提示病情加重。B、C組RVEDD/LVEDD均大于0.4，病情較A組更嚴(yán)重，提示RVEDD/LVEDD可作為減壓病量化分級指標(biāo)。

本研究的主要局限性在于樣本量少，有待擴(kuò)大樣本量進(jìn)一步觀察；以HR作為協(xié)變量對超聲測值進(jìn)行協(xié)方差分析，實驗組EF與對照組無顯著差異，提示HR對超聲心動圖結(jié)果存在潛在干擾。