人體主動脈血流速度波形畸變的研究

1、人體主動脈血流速度波形畸變的研究                 關(guān)鍵詞：超聲心動描記術(shù)主動脈血流速度 應(yīng)用超聲多普勒對存在非線性因素的17名主動脈瓣關(guān)閉不全患者的升主動脈、主動脈弓以及腹主動脈進行分段逐點測試血流速度波，并與年齡相匹配的15名健康受試者為對照進行前瞻性研究，以探討人體動脈系統(tǒng)中血流波形畸變的規(guī)律及激波的存在。結(jié)果表明：患者組主動脈各段均測及23處突然出現(xiàn)的畸變血流速度波形，畸變波高尖陡峭，其峰值流速PFV169253c

2、m/s，畸變波在血管內(nèi)的傳播符合非線性條件下激波的傳播特點?；颊呓M主動脈流速波形的其它指標與正常對照組比較均存在明顯變異(P0.01)。 STUDYOFPULSEDDOPPLERECHOCARDIOGRAPHYON VELOCITYWAVEFORMDISTORTIONOFAORTABLOODFLOW ABSTRACT PulsedDopplerechocardiographwasusedtotestseparatelybloodflowvelocitywaveofascendingaortaarcus,aortaandabdominalaortainof17patientswithaortic

3、insufficiencywithnonlinerfactor(strongharassment)andresultscomparedwiththoseof15normalsubjectsofthesameages.Thepurposewastodisclosetheregulationofbloodflowwaveformdistortioninarterialsystemandtheexistanceofshockwave.Theresultsshowedthat2to3sitesofbloodflowwaveformdistortionappearedunexpectedlywerefo

4、undatdifferentpartsofaortainthepatientsgroupwithsharpwavedistortionandpeakflowvelocity(PFV)of169253cm/s.Thewavedistortionpropagationinsidethebloodvesselappearedtohavecertainregulationwhichwasinaccordswithcharacteristicsof“shockwave”.Theotherdataofaortabloodwavedistortionofthepatientsgroupweresignifi

5、cantlyaifferentascommparedwiththeseofthen ) ormalgroupP0.01). Keywords:Echocardiography;Aorta;Bloodflowvelocity 為探討動脈系統(tǒng)中血流波形畸變的規(guī)律及激波的存在，本項研究應(yīng)用超聲多普勒檢測血流速度波，對主動脈瓣關(guān)閉不全(心臟非線性輸出)患者的升主動脈，主動脈弓及腹主動脈進行分段逐點測試，并與年齡相匹配的健康受試者為對照，進行前瞻性研究。 1資料和方法 1.1研究對象 本研究測試對象分為二組?；颊呓M17例，均為主動脈瓣關(guān)閉不全患者，病因主要有風(fēng)濕性心臟病、心肌病、主動脈瓣炎等，男性11例

6、，女性6例，平均年齡58.3±3.7歲，主動脈瓣口返流(AR)程度均在中度以上，返流速度(負向頻移)最低為170cm/s，最高達221cm/s，平均返流速度為197.73±19.1cm/s。經(jīng)體檢、心電圖、X線以及常規(guī)超聲心動圖等輔助檢查，排除了心血管疾病及其它系統(tǒng)重要疾病。兩組受試者均抽血測定血液粘滯度。 1.2儀器 采用美國惠普公司生產(chǎn)的HP500型、HP2000型多功能彩色多普勒儀。探頭頻率2.03.5MHz。該儀器具有描記M型超聲心動圖、二維超聲心動圖、脈沖多普勒、連續(xù)多普勒以及彩色血流顯像功能，配置有電影回放系統(tǒng)及計算機自動分析裝置，能夠準確索取本研究所需的各項參

7、數(shù)。 1.3測試方法 分三個部位測試主動脈多普勒血流頻譜，在彩色血流顯像引導(dǎo)下進行定點取樣測試。 (一)主動脈根部：取心尖左室長軸移行切面，充分顯示主動脈根部，該切面對主動脈根部可顯示段達1216cm，從主動脈瓣環(huán)起每隔2cm作為一個測試點，共取6個測試點。 (二)主動脈弓部：取胸骨上凹方位，充分清晰顯示主動脈弓，從無名動脈分叉處近主動脈口方向34cm起每隔2cm作為一個測試點，共取6個測試點。 (三)腹主動脈：取劍下腹主動脈長軸，充分顯示腹主動脈，從腹腔動脈分叉處開始自上而下每隔2cm作為一個測試點，共取10個測試點。 上述分段逐點測試過程中，在彩色血流引導(dǎo)下多普勒取樣容積始終置于血管中軸部

8、位，對于血流方向與聲束之間夾角(角)較大的測試點，采用儀器配置的角度糾偏系統(tǒng)進行角度糾偏，使夾角盡量減小到20°以下(20°)。以獲得各測試點理論上的最大血流速度波形。各項測試指標均從同一心動周期中采取。為排除每搏舒張間期變異及呼吸的影響，取連續(xù)8個心動周期的均值為最終測試結(jié)果。 1.4主要測試指標 各測試點主動脈內(nèi)徑，主動脈峰值血流速度(PFVcm/s)、血流加速度(ACRcm/s2)、血流加速時間(ATms)、血流減速度(DCRcm/s2)、血流減速時間(DTms)、射血時間(ETms)、血流速度積分(FVIcm)。 1.5統(tǒng)計學(xué)處理 本研究各項指標的統(tǒng)計均采用均值&#

9、177;標準差(±SD)表示。所測主動脈血流頻譜指標，各測試段(主動脈根部、主動脈弓及腹主動脈)分別計算變異系數(shù)CV，將兩組受試者各測試段各項指標的變異系數(shù)進'' >人體主動脈血流速度波形畸變的研究(2) 行團體比較(t檢驗)。 2結(jié)果 2.1受試者一般資料對照 從表1中可以看出，二組受試者年齡匹配，病人組為明顯主動脈瓣返流(AR)患者，且全血粘滯度較對照組高，相差顯著(P0.05)，即耗散(粘性)因素病人組較對照組明顯。 表1受試者一般資料的對照 年齡全血粘滯度 (mpa·s)AR速度 (cm/s) 對照組57.2±4.34.41±

10、;0.37(-) 患者組58.3±3.77.01±0.43197.73±19.1 P值0.050.05(-) 2.2受試者各測試點主動脈內(nèi)徑的對照 對各試點的主動脈內(nèi)徑逐一測量，兩組受試者的各段主動脈內(nèi)徑均無顯著差異(P0.05)，即使在測及畸變高速血流處的血管內(nèi)徑也無明顯增寬及變窄現(xiàn)象。 2.3受試者峰值血流速度(PFV)的對照 在對受試者主動脈各段逐點測試PFV過程中，病人組主動脈各個部位均測及23個突然出現(xiàn)的畸變血流速度波形，畸變波形態(tài)高尖陡峭，其中主動脈根部的畸變波流速峰值PFV最低為169cm/s，最高達253cm/s，主動脈弓畸變波PFV179219c

11、m/s，腹主動脈畸變波PFV169198cm/s。對照組主動脈各段均呈比較平穩(wěn)的流速波形，PFV均在125cm/s以內(nèi)，對照組未見顯著增高的畸變波。 主動脈各段PFV平均值病人組高于對照組，相差顯著(見表2)。在出現(xiàn)畸變波的17名病人組中，畸變波的出現(xiàn)與演變呈現(xiàn)一定規(guī)律性，畸變波隔34個測試點出現(xiàn)一次，從主動脈根部至腹主動脈，隨著測試點遠心端距離增大，其PFV呈遞減趨勢，但畸變波出現(xiàn)的具體部位及次數(shù)無特定規(guī)律。 我們對二組受試者主動脈各段每一測試點的PFV之變異系數(shù)(CV)進行團體比較(見表3)。從表中看出，在主動脈各個段，無論是主動脈根部，主動脈弓或是腹主動脈病人組PFV的變異系數(shù)均較對照組

12、顯著增高，相差非常顯著(P0.01)。 表2受試者主動脈PFV平均值(cm/s)對照組 主動脈根部主動脈弓腹主動脈 患者組139.72±14.37129.70±8.69115.85±9.68 對照組117.23±4.31101.67±5.6088.71±3.83 P值0.050.050.05 表3受試者主動脈PFV變異系數(shù)比較 主動脈根部主動脈弓腹主動脈 患者組37.72±4.6142.63±3.7644.07±4.81 對照組6.21±1.316.56±1.276.76±1

13、.26 P值0.010.010.01 2.4受試者主動脈血流頻譜其它指標 病人組主動脈血流畸變波的ACR和DCR較對照組顯著增高(P0.01)。由于病人組17例受試者均出現(xiàn)高尖陡峭的畸變波，致使血流速度變異較大，所有其它指標(ACR、DCR、AT、DT、ET、FVI)的變異系數(shù)均顯著高于對照組(P0.01)。 3討論 本研究選擇的病例均為主動脈瓣關(guān)閉不全患者，其返流分數(shù)均大于35%，即主動脈瓣的返流程度均為中等程度以上。較為嚴重的主動脈瓣關(guān)閉不全導(dǎo)致在舒張期大量血流回流至左室，但為滿足全身組織對血流量的需要，心臟代償性地增強收縮，心輸出量大大增加，而心臟收縮間期相對恒定，必然致使射血速度明顯增

14、加，主動脈口的高速射流則形成一種強烈的擾動。這即是大血管流態(tài)中所存在的非線性因素。 O      lson等1，2早在1968年即在實驗犬的主動脈中觀察到了壓力波的畸變現(xiàn)象，繼之1986年Louie等4應(yīng)用超聲多普勒測及人體升主動脈內(nèi)存在畸變的速度波形，在本研究中，本文作者應(yīng)用二維彩色脈沖多普勒對17名大血管內(nèi)存在明顯非線性因素的受試者，作了主動脈分段(主動脈根部、主動脈弓以及腹主動脈)逐點測試點速度波形。測試結(jié)果表明，病人組17例受試者主動脈各段均測及畸變的血流速度波形，每例受試者平均測及69個畸變波，表明非線性因素促使形成流體波的畸變? ( 人體主動

15、脈血流速度波形畸變的研究(3) ) 詿笱苤惺譴嬖詰摹?本研究每一病例所測及的畸變波，其PFV均有一定的遞減趨勢，一般測試點愈遠離心臟，其畸變波PFV則愈小。以2號病例(溫某，男性，55歲)為例，該患者主動脈各段共測及畸變波7個，主動脈根部及主動脈弓兩段共測及畸變波4個(每段各2個)，其PFV分別為253cm/s、241cm/s、228cm/s及217cm/s，腹主動脈測及畸變波3個，PFV分別為208cm/s、194cm/s及180cm/s，該病人畸變波峰值流速PFV總的呈遞減趨勢。對畸變波PFV逐漸遞減的原因，侯文貴等5，6認為可能是血流中的耗散因素所致，主要包括流體粘性，管壁摩擦阻力，流體

16、動能衰減等。波的這種衰減現(xiàn)象與波在耗散媒質(zhì)中傳播性質(zhì)相符合。 理論上流速波畸變的同時存在壓力波的畸變，高流速產(chǎn)生低壓強，因而血流壓力波的畸變可能導(dǎo)致相應(yīng)部位的血管腔變窄3。但在測試中未觀察到這一現(xiàn)象，即病人組17例受試者主動脈各段出現(xiàn)流速波畸變的部位，其中動脈內(nèi)徑未見有變窄現(xiàn)象，其原因可能：(1)所述現(xiàn)象僅為體外模型或離體實驗獲得；(2)主動脈壁彈性纖維多、密度大，加之可能管壁鈣化，血管壁剛強度；(3)血管外筋膜組織包繞牽拉；(4)管徑變化可能十分迅速，而本方法測的是其平均值。 特別值得指出的是：血流畸變波在傳播過程中PFV呈一定的遞減趨勢，但畸變波的形狀沒有任何變化，這與具有一定結(jié)構(gòu)(波幅、

17、厚度)，一定傳播速度的激波特征非常相符合。激波形成的條件是：(1)非線性因素(強擾動)；(2)媒質(zhì)中存在耗散因素(粘滯、傳熱等)。非線性因素使波發(fā)生畸變，而耗散因素阻止波的繼續(xù)畸變而形成一個穩(wěn)定傳播速度(或壓力P，或密度)的突變層(即激波)，并在媒質(zhì)中傳播。在本研究中，病人組17例受試者除存在對血流有強擾動(非線性因素)外，血流粘性均明顯高于對照組受試者。 本研究應(yīng)用非線性動力學(xué)理論，對人體主動脈系統(tǒng)血流波的畸變、演變成激波的過程進行了較為詳盡的臨床醫(yī)學(xué)測試及理論分析，認為心臟非線性輸出時，在主動脈等大血管中可能形成激波，血流激波屬血液循環(huán)中某些病理過程的非線性因素(對血流的強擾動)而形成的非

18、線性波。經(jīng)過理論推導(dǎo)，得出其血流激波的數(shù)學(xué)表達式是U=1-tanh/2(X-t),在此激波解中，是波幅，是激波厚度，/2是傳播速度，U是血流速度。4參考文獻 1，OlsonJH.Aorticpressureandvelocityasafunctionoftimeandposition.JApplphysiol,1968,24:563 2，RudingerG.Shockwavesinmathematicalmodelsoftheaorta.JApplMechan,1970,3:34 3，CaroCG.TheMechanicsoftheCirculation.2ndOxfordUniversityPress.London1978,203210 4，LouieEK,MaronBJ,GreenKJ.VariationsofinflowvelocitywaveformsobtainedbypulsedDopplerechocardiographyinth