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波强度分析(WIA)是最近描述的一种血流动力学分析方法,可以评估心室-动脉相互作用通过压力和流量波形的时域分析[1].它可以量化波能,将波分离为正向和反向分量,并估计波的速度[2].迄今为止,WIA尚未应用于人体肺动脉循环。由于WIA为肺血流动力学研究提供了一种潜在的新方法,本研究试图评估右心导管(RHC)中有创肺循环WIA的可行性。
该研究获得了机构审查委员会(悉尼地方卫生区伦理审查委员会(RPA Zone))的批准,并获得了7名对照组的同意(平均值±)sd肺动脉高压(PAH)患者6例(56±13岁,4例女性)。对照组受试者到心导管实验室调查可能的冠状动脉疾病。根据标准的肺血流动力学测量(包括热调节心输出量),使用双尖压和多普勒联合导线(ComboWire;Volcano, Rancho Cordova, CA, USA)位于右或左下叶肺动脉起源的远端通过6 Fr多用途导管(马赫1;Boston Scientific, Natick, MA, USA)在血管造影指导下。一旦获得稳定信号,就以1000 Hz的采样频率同时进行压力和流量测量。
数据离线处理使用定制的MatLab软件(MathWorks, Natick, MA, USA)。信号通过对心电r波的定时门控进行集成平均,并使用萨维茨基-戈莱滤波器进行平滑[3.].内在的硬件处理延迟(在压力和流量信号之间)通过移动信号得到纠正,从而在收缩早期实现线性压力-流量(P-U)关系[4].波速(c)由P-U环路法推导[2]:
其中dP/dU是收缩期早期P-U回路的斜率,ρ是血液密度,假设为1060 kg·m−3.
WIA的执行如前所述[3.随着波的分离而向前(dI+)和向后(dI-)波强度:
分离波的总波能是通过波的强度随时间的积分来计算的。波的反射幅度(反射系数)计算为总前向压缩波强度与总后向压缩波强度之比[5].从正向压缩波和反向压缩波的峰值之间的时间延迟,结合波速的知识,估计到测量点的反射距离L:
结果以平均值±表示sd,除非另有说明。采用Mann-Whitney u检验比较组间差异。相关性采用Pearson检验。显著性推断为双侧p<0.05。
原发性肺动脉高压(n=3)、硬皮病型肺动脉高压(n=2)和门脉性肺动脉高压(n=1)的病因。肺动脉压(PAP)为41±5 mmHg,肺血管阻力(PVR)为6.3±4.4木单位,肺毛细血管楔压(PCWP)为8±3 mmHg。对照组肺血流动力学正常(PAP为16±5 mmHg, PVR为1.3±0.7 mmHg, PCWP为8±3 mmHg)。
在对照组和PAH组中,三种主要波一致被识别出来:1)收缩早期的正向压缩波(FCW),与心室射血相对应;2)收缩期前向扩张波(FEW),代表心室舒张和血流减速;3)与入射FCW的下游反射相关的后向压缩波(BCW) (图1).
PAH患者在所有确定的波中总强度均增加(总FCW为164.5±39.7×10)2W·m−2·年代−1与88.3±20.7×102W·m−2·年代−1在控制;total FEW为85.1±36.0×102W·m−2·年代−1与32.5±13.7×102W·m−2·年代−1在控制;均p<0.01),其中最显著的差异是总BCW强度增加5倍(总BCW为56.9±14.6 W·m)−2·年代−1与10.7±5.6 W·m−2·年代−1在控制;p < 0.01)。重要的是,在PAH患者中,总BCW强度相对于总FCW强度的比例更大,从而导致更高的反射系数(0.35±0.05)与0.11±0.06;p < 0.01)。波速在PAH患者中明显较快(6.9±1.3 m·s)−1与3.8±1.0 m·s−1;P <0.01),导致到达时间提前(45±20 ms)与89±30 ms;p<0.01)。估计肺动脉高压患者的反射位置在近端下叶动脉测量位置下游15±5 cm处。波速与肺容量呈正相关(r=0.7, p<0.01)。
据我们所知,这是第一个将WIA应用于评估人体肺动脉循环中的脉动波传播的研究。WIA在常规RHC中是可行的,使用市售的双折线和多普勒导线,并揭示了PAH受试者的相关病理生理变化,特征为:1)由于远端封闭反射位点导致波反射增加;2)行波能量增加,右心室负荷增加;3)动脉硬化引起的波速升高导致大反射波提前到达,不利于仍在喷射的右心室的后负荷。WIA的潜在吸引力在于,这些病理生理变化可以在综合时域方法中量化。
使用侵入性高保真测量的肺动脉波形时域分析以前仅限于压力波形[6].有人认为,肺动脉压力波形分析可以评估波反射的时间、幅度和幅度[7].然而,时域压力波形分析严重依赖于拐点的准确确定,拐点可能不是所有患者都可以识别的[8],从而可能导致对波反射指数的错误估计[9].通过结合压力和流量波形,WIA克服了孤立肺动脉压力波形分析的这些局限性,并可能提供更好的波反射评估。此外,WIA还可以确定局部波速,从而估计反射点的距离。然而,目前尚不清楚WIA能否区分慢性血栓栓塞性肺动脉高压(CTEPH)中反射位点的差异。与多肺动脉高压,是否有助于近端为主的分割与CTEPH的远端疾病。
肺动脉阻抗分析已成为充分表征脉动性右心室后负荷的传统方法[10,11].由于阻抗谱是在频域内显示的,对大多数临床医生来说,解释并不简单,也不直观。WIA为阻抗分析提供了另一种方法,并且已经证明阻抗和WIA都可以为正向和反向波形的分离提供类似的结果[12],而WIA在时域数据表示方面具有明显的优势。然而,阻抗和WIA在其他方面是不可互换的。WIA描述的波能是泵和血管系统的功能,而阻抗提供有关右心室后负荷(或动脉系统)的信息。
需要承认一些方法上的局限性。获得高质量的在活的有机体内测量具有挑战性,而且在技术上很难在主肺动脉中达到稳定的导管位置(理想的解剖位置,因为整个循环被“看到”);因此,对下叶血管进行了研究。目前尚不清楚健康人和PAH患者在仰卧位时上叶或下叶肺动脉的WIA(或阻抗)是否不同,因为我们没有了解关于这方面的任何文献。本初步研究的受试者数量较少,但组间差异非常明显。
总之,在这项初步的“原理证明”研究中,我们证明了肺循环WIA在RHC期间是可行的,并可能为评估肺血管疾病中心室-动脉相互作用提供一种新的基于时域的方法。还需要进一步的验证研究来确定WIA参数是否能够提供常规血流动力学之外的关于预后和治疗反应的临床信息。
脚注
支持声明:国家卫生和医学研究理事会项目拨款512404和澳大利亚皇家医师学院巴塞尔奖学金。
利益冲突:无声明。
- 收到了2013年8月25日。
- 接受2013年12月3日。
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