钱胜利，杨 莉，刘 畅，李 延，梅枭雄

(中国人民解放军第161医院特诊科，湖北 武汉 430010)

目前潜水已成为国防、经济、科研、体育休闲和水下救援等领域的一种不可或缺的技术。研究[1-3]表明，潜水后心脏泵血功能会因自由基产生和氧化还原平衡紊乱而发生适应性反应。Peacher等[4]报道，水肺潜水导致心血管事件的风险明显高于预估的44%～72%。由于右心室独特的新月形结构和复杂运动增加了右心室径线测量和心肌定量分析的复杂性，既往对心室形态及收缩功能的研究多局限于左心室[5-6]，而对右心室的研究较少。本研究拟采用实时三维超声及二维超声斑点追踪技术观察潜水员右心室形态及收缩功能，探讨水肺潜水对潜水员右心室形态及收缩功能的影响。

1 资料与方法

1.1 一般资料 于2017年6月招募63名健康男性潜水员，年龄21～54岁，平均(32.1±7.8)岁，潜龄2～19年(其中潜龄2～5年45名，6～10年9名，11～15年6名，16～19年3名)，排除1名窦性心动过缓伴明显心律不齐及2名右心室超声图像显示不佳者，最终纳入60名，其临床查体、心电图及常规超声心动图均无异常发现。潜水前记录潜水员心率(heart rate， HR)、血压、身高、体质量等。本研究通过中国人民解放军第161医院医学伦理委员会审批，所有受试者均签署知情同意书。

1.2 潜水方法 60名潜水员均携带自携式呼吸系统分10批进入恒温潜水系统，潜水深度11 m，潜水时长60 min。

1.3 仪器与方法 采用GE Vivid E9超声诊断仪，M5s及4V-D探头，频率1.7～3.5 MHz，配备EchoPAC脱机分析工作站。嘱受试者左侧卧，平静呼吸，同步连接心电图，采用M5s探头，常规检查、测量并留存以右心室为主的心尖四腔心动态图像；采用4V-D探头，获取多心动周期合成模式下的右心室三维全容积动态图像并储存。分别于潜水前、潜水后即刻、1天和3天行超声心动图检查，并存储动态图像。

1.3.1 右心室常规超声心动图测量 将图像传输至EchoPAC工作站，选取以右心室为主的心尖四腔心切面动态图像，于舒张期末三尖瓣环水平测量右心室基底段最大横径(right ventricular basal diameter， RVD1)，于右心室中部相当于右心室心尖至三尖瓣环间的距离中点处测量右心室中部横径(right ventricular mid cavity diameter， RVD2)，以右心室心尖至三尖瓣环间的距离为右心室长径(right ventricular longitudinal diameter， RVD3)。再选取三尖瓣环右心室侧壁附着点处组织多普勒频谱静态图像，测量三尖瓣关闭—开放时间(tricuspid valve closure to open time, TCO)及三尖瓣射血时间(ejection time, ET)，计算右心室做功指数(right ventricular index of myocardial performance, RIMP)，RIMP=(TCO-ET)/ET。

1.3.2 右心室三维测量参数 选取三维容积图像，进入Volume模式下的4DRV Volume测量菜单，软件自动识别右心室心尖四腔、两腔、三腔及右心室短轴基底水平、乳头肌水平、心尖水平切面，确定心尖及三尖瓣环中点位置，手动调节并确定右心室心内膜追踪线，最后获得右心室心内膜表面模型及舒张末容积(end diastolic volume, EDV)、右心室收缩末容积(end systolic volume, ESV)、每搏输出量(stroke volume, SV)、右心室三维射血分数(3D right ventricular ejection fraction, 3DRVEF)、右心室游离壁三维纵向应变[3D global longitudinal strain of free wall, 3DGLS(F)]、右心室面积变化分数(fractional area change, FAC)及三尖瓣环收缩期位移(tricuspid annular plane systolic excursion, TAPSE)。

1.3.3 右心室游离壁二维纵向应变测量 选取以右心室为主的心尖四腔心切面动态图像，进入2D-strain菜单，手动勾画右心室游离壁心内膜，软件自动识别右心室游离壁，获得右心室游离壁基底段、中间段及心尖段节段纵向应变(longitudinal strain，LS，LSBase、LSMid、LSAp)、右心室游离壁二维整体纵向应变[2D global longitudinal strain of free wall, 2DGLS(F)]及应变曲线。以上各项均重复测量3次，取均值。

1.4 统计学分析 采用SPSS 19.0统计分析软件。计量资料以±s表示。采用重复测量的方差分析比较潜水前和潜水后各时间点的指标，两两比较采用LSD法；2DGLS(F)与3DGLS(F)间的相关性采用Pearson相关分析，以|r|>0.5为强相关。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 常规参数比较 潜水前、潜水后即刻、1天、3天， RVD2及RIMP总体差异无统计学意义(P均>0.05)，HR、RVD1、RVD3总体差异有统计学意义(P均<0.05)。与潜水前比较，潜水后即刻HR减低、RVD1、RVD3增大(P均<0.05)；潜水后1天RVD1、RVD3已恢复至潜水前水平(P均>0.05)，HR仍减低(P<0.05)；潜水后3天上述各指标均已恢复至潜水前水平(P均>0.05)。见表1。

2.2 右心室三维参数比较 潜水前、潜水后即刻、1天、3天ESV、SV、TAPSE、3DRVEF总体差异无统计学意义(P均>0.05)，EDV、3DGLS(F)、FAC总体差异有统计学意义(P均<0.05)。与潜水前比较，潜水后即刻EDV增大，3DGLS(F)、FAC减低，差异有统计学意义(P均<0.05)；潜水后1天，EDV、FAC已恢复至潜水前水平(P>0.05)，但3DGLS(F)仍减低(P<0.05)；潜水后3天，上述指标已与潜水前无明显差异(P均>0.05)。见表2、图1。

2.3 右心室游离壁二维纵向应变比较 潜水前、潜水后即刻、1天、3天，右心室游离壁各节段纵向应变(LSBase、LSMid、LSAp)及2DGLS(F)总体差异均有统计学意义(P均<0.05)。与潜水前比较，潜水后即刻、1天右心室游离壁LSBase、LSMid、LSAp、2DGLS(F)均减低(P均<0.05)；潜水后3天，上述指标恢复至潜水前水平(P>0.05)。见表3、图2。

2.4 相关性分析 2DGLS(F)与3DGLS(F)呈较强正相关(r=0.711，P<0.01)，见图3。

3 讨论

近年来，随着斑点追踪及三维超声技术的发展，右心室心肌功能定量分析日益深入[7-9]。尽管目前MR检查仍为右心室收缩功能定量分析的金标准，但已有研究[10]表明，实时三维斑点追踪右心室容积定量与心脏MRI结果之间存在相关性。

表1 潜水前后常规超声心动图测值比较(±s，n=60)

表1 潜水前后常规超声心动图测值比较(±s，n=60)

时间点HR(次/分)RVD1(mm)RVD2(mm)RVD3(mm)RIMP潜水前75.60±10.1623.57±2.3430.63±6.9860.64±8.570.36±0.06潜水后 即刻64.60±7.85∗26.51±3.10∗30.83±7.2064.27±8.79∗0.35±0.07 1天71.13±11.82∗25.13±3.5030.39±8.8559.57±7.520.34±0.07 3天73.47±8.3025.14±3.4030.94±7.6661.35±9.690.35±0.07F值11.4955.5310.1553.3630.780P值0.0090.0370.9260.0210.508

注：*：与潜水前比较，P<0.05

图1 受试者男，26岁，右心室三维超声成像 A.潜水前； B.潜水后即刻，EDV增大，3DGLS(F)减低，ESV、SV、3DRVEF无明显改变

时间点EDV(ml)ESV(ml)SV(ml)3DRVEF(%)3DGLS(F)(%)FAC(%)TAPSE(mm)潜水前83.26±20.4942.64±12.8140.62±13.3448.67±8.72-18.04±13.8236.99±9.2713.11±3.31潜水后 即刻93.80±29.65∗45.91±26.4441.52±10.5046.47±9.66-13.74±11.64∗32.05±8.80∗12.73±4.50 1天86.13±19.7844.91±13.7041.04±13.4047.10±6.41-14.29±6.68∗37.16±9.7312.52±2.76 3天84.61±21.6643.65±16.1643.97±7.9247.72±7.32-17.45±7.2237.39±7.8313.75±3.19F值8.4412.3170.4580.75317.8860.8060.284P值0.0420.0790.7120.5230.0220.0430.837

注：*：与潜水前比较，P<0.05

表3 潜水前后右心室游离壁二维纵向应变参数比较(%，±s，n=60)

表3 潜水前后右心室游离壁二维纵向应变参数比较(%，±s，n=60)

时间点LSBaseLSMidLSAp2DGLS(F)潜水前-34.66±2.33-33.75±1.95-32.89±3.31-33.93±3.42潜水后 即刻-27.26±2.98∗-26.06±3.52∗-24.78±4.06∗-26.09±3.38∗ 1天-29.14±3.08∗-27.55±2.66∗-26.18±2.37∗-27.78±3.46∗ 3天-33.85±4.17-32.96±3.56-31.63±2.88-32.85±4.24F值19.98246.8719.74725.192P值0.014<0.0010.0260.009

注：*：与潜水前比较，P<0.05

图2 受试者男，26岁，右心室2DGLS(F)曲线 A.潜水前； B.潜水后即刻，2DGLS(F)显著减低

本研究发现潜水后HR减低，与黄育敏等[11]的结果一致；RVD1、RVD3及EDV均增大，提示潜水后右心室扩大，原因可能在于潜水过程中人体在水下呼吸自携气体，HR下降，心肌耗氧增加，心肌缺血缺氧不可避免，心脏泵血功能受损[5-6]，且外周血管阻力增加，回心血量增多。本研究发现潜水前后ESV、RVD2差异无统计学意义，提示右心室在舒张末期和收缩末期均扩大，且以长径和基底部横径扩大为主。

既往研究[12-13]认为TAPSE和RIMP是评价右心室收缩功能的重要指标。本研究潜水后FAC及3DGLS(F)明显减低，而3DRVEF、TAPSE和RIMP无明显变化。推测既往TAPSE多由M型超声心动图测得，仅评估右心室游离壁基底段的纵向运动，易受角度和心脏本身的位移影响，其准确性低于三维超声心动图； RIMP和3DRVEF是评估右心室整体收缩功能的重要参数，但在本研究并无明显改变，提示潜水后右心室心肌收缩功能与左心室[6]一样仅轻微受损。本研究采用二维斑点追踪技术对右心室游离壁进行定量分析，发现LS数值由高到低分别为基底段、中间段、心尖段；潜水后即刻及1天2DGLS(F)明显减低，至潜水后3天2DGLS(F)恢复至潜水前水平。分析其原因，右心室心肌缺乏中间层，室壁运动以心内膜下心肌的纵向运动为主；且纵向肌纤维在右心室收缩过程中占据主导作用[14]，一旦心内膜下冠状动脉微血管网缺血缺氧，则心肌长轴方向上收缩功能将首先出现功能障碍。已有研究[15-16]表明，整体LS评估右心室心肌功能优于其他指标，推测右心室游离壁LS可独立评价右心室收缩功能。本研究采用二维斑点追踪及实时三维超声2种方法对右心室游离壁整体LS进行定量分析，虽然3DGLS(F)较2DGLS(F)明显偏小，但二者间存在较强正相关；FAC反映右心室心肌纵向及径向收缩能力，右心室FAC在潜水后即刻减低，推测潜水后即刻LS不同程度减低。

图3 2DGLS(F)与3DGLS(F)的相关性散点图

本研究的局限性：①右心室三维容积成像对受试者图像要求较高，工作站对右心室心内膜勾画存在误差，需手动调节，其可重复性有待提高；②超声检查于潜水现场进行，未行MR检查对照；③未对不同潜龄研究对象进行分组比较。理论上潜水深度、温度、时长和水下作业的强度等均可能影响结果，有待进一步证实。

综上所述，潜水员佩戴自携式水下呼吸器潜水后，右心室形态及收缩功能短时间内受到不同程度损害，但经短暂休息即可恢复。实时三维超声及二维斑点追踪技术可早期动态定量评估潜水员潜水后右心室形态及收缩功能的细微改变。