1、胸部阻抗图中左右心循环作用的探讨【摘要】 目的： 探讨人体胸部阻抗图中左、右心循环作用的比例. 方法： 利用重建心阻抗图计算胸部阻抗图中左、右心循环作用的比例. 结果： 在容积图中左心循环作用为（54.36.0）%，右心为（45.76.1）%；在微分图中左心循环作用为（53.04.7）%，右心为（47.04.6）%；对于人体胸部阻抗图的贡献，左心循环的作用大于右心的，主动脉的作用大于肺部血管的，而心室的作用很小. 结论： 重建心阻抗图的计算结果能够反映人体实际情况. 【关键词】 阻抗图 左心循环 右心循环 比例 0 引言 用 Kubicek 的环形四极法或 Sramek 点状电极法测得的传统胸
2、部阻抗图是从胸部体表直接描记得到的阻抗变化曲线1-2. 理论和实验证明，它是一种左、右心循环容积变化共同产生的混合阻抗信号3-4 ，缺乏唯一性. 为此，我们通过波形重建，从胸部体表混合阻抗信号中得到了重建心阻抗图5-6 ，并用它解释了胸部体表 O 波形成的机制7. 本实验我们将进一步利用重建心阻抗图无创伤地测定人体胸部阻抗图中左、右心循环作用的比例，并对 62 例正常成人的容积图和微分图作了统计分析. 1 对象和方法 1.1 对象 35 岁以下的正常青年人 62 例，其中男性 32 例，年龄为（25.35.9）岁；女性 30 例，年龄（25.04.7）岁. 所有受检者经询问病史，心电图、血压等
3、检查，均属正常. 为了避免体形变化对测量结果的影响，要求受检者不要过于肥胖或过于消瘦. 1.2 方法 1.2.1 测量采用 15 个电极组成的六导联方式同步检测胸部六个不同部位的阻抗图5. 高频恒定电流用环形带状电极 I1, I2, I2送入人体，其中 I1 位于头额部，I2 和 I2分别位于左、右小腿腓肠肌处，且I2 和 I2用导线相连. 阻抗检测电极为镀银铜方片，颈部电极 E1, E2, E3, E4, E5, E6 为 2.0 cm3.0 cm,胸部电极 E1, E2, E3, E4, E5, E6 为 2.5 cm4.0 cm. 六对检测电极 E1 E1, E2E2, E3E3, E4
4、E4, E5E5, E6E6 分别放于体表 45, 90, 135, 225, 270, 315的位置（角度以胸前剑突下缘处为 0，按左旋方向计算） ，其中 E1, E2, E3, E4, E5, E6 的 2.0 cm 边的下缘位于颈根部，E1, E2, E3, E4, E5, E6 的 2.5 cm 边的上缘位于剑突下缘同水平. 仪器为本课题组研制的重建装置5 ，它主要包括高频恒流源、六路性能相同的阻抗检测通道、心电放大器、心音放大器、A/D 采集卡、计算机等. 测量前，按常规测量身高、体质量、颈围、胸围等人体数据，并输入计算机. 测量时，同步采集和显示上述六导联胸部体表阻抗变化和基础阻抗
5、，以及心电图和心音图，选出连续的四个心动周期的心电图Q 波起点和相应周期的第二心音 S2，然后由计算机进行重建，得到重建心阻抗图，它包括主动脉（AO） 、左侧肺部血管（PL） 、右侧肺部血管（PR） 、左心室（LV） 、右心室（RV）五个阻抗变化分量. 图 1 是 1 例 40岁正常男性的重建心阻抗图，左边为容积图，右边为相应的微分图，其中第二、三、四、六、七道分别为 AO, PL, PR, LV, RV 分量，第一、五道分别为心电图和心音图. A: 容积图; B: 微分图. 图 1 重建心阻抗图 1.2.2 计算方法从图 1 中可以看出，心室分量 LV, RV 的基本波形与血管分量 AO,
6、PL, PR 是反相的，且心室分量主波负峰点位于血管分量主波正峰点之后，在同一个心动周期内不同时刻左心、右心循环作用的比例是不同的. 为了便于比较，取 AO, PL, PR 分量收缩期正峰点的平均位置（图 1 垂直虚线）所对应的各分量阻抗变化数值进行计算. 例如，对于某一受检者，按上述方法测得的阻抗变化分别为：ZAO=0.23 ，ZPL=0.12 ，ZPR=0.10 ，ZLV=-0.05 ，ZRV=-0.04 ，血管分量的ZAO, ZPL, ZPR 为正，而心室分量的ZLV, ZRV 为负，它们叠加形成体表混合阻抗变化时两者的贡献相反. 当考虑它们对总阻抗变化的贡献以及各自的贡献比例时，应以它
7、们的绝对值参与运算，即总阻抗变化为 Z=0.230.120.10|-0.05|-0.04|=0.54 在容积图中，各分量所占的比例分别为： AO: ZAO/Z=0.23/0.54=42.6% PL: ZPL/Z=0.11/0.54=22.2% PR: ZPR/Z=0.10/0.52=18.5% LV: ZLV/Z=0.05/0.54=9.3% RV: ZRV/Z=0.04/0.52=7.4% PL+PR: 22.2%18.5%=40.7% LV+RV: 9.3%7.4%=16.7% AO+LV: 42.6%9.3%=51.9% PL+PR+RV: 22.2%18.5%7.4%=48.1% 其中
8、 PLPR 表示肺部血管的作用，LVRV 表示心室的作用，AOLV表示左心循环作用，PLPRRV 表示右心循环作用. 按照上述类似的方法也可以计算微分图各分量的比例. 统计学处理：所得数据用 xs 表示，采用 SPSS 12.0 统计软件分析，对于不同分量指标间的比较，应用随机区组方差分析，P0.05 为有统计学差异. 2 结果 将上面得到的 AO, PL+PR, LV+RV 及 AOLV 和 PLPRPV 作用的比例进行统计. 从表 1 和表 2 可以看出：无论是男性组还是女性组，对于胸部阻抗图的贡献（包括容积图和微分图） ，左心循环的作用大于右心循环（P0.01） ，主动脉的作用大于肺部血
9、管（除男性容积图外，均有P0.05） ，而心室的作用很小.表 1 胸部阻抗容积图中左右心循环作用的比例表 2 胸部阻抗微分图中左右心循环作用的比例 3 讨论 在胸部阻抗图测量中，不管是采用 Kubicek 环形四极法（或 Sramek八点电极法）测量，还是采用我们 15 电极组成的六导联方式测量，检测阻抗信号的部位都是颈部到剑突水平这一段的胸腔，其中包含有主动脉、肺部大血管、左心室、右心室等，它们的容积搏动所引起的阻抗变化均会对胸部阻抗变化产生影响. 静态阻抗摸型实验表明8 ，多根血管搏动在体表某一对检测电极之间产生的综合阻抗变化，等于各血管在该检测电极之间单独产生的阻抗变化的代数和，即阻抗变
10、化满足标量叠加原理. 因此，胸部体表阻抗图是主动脉、肺部大血管、左心室、右心室等的容积变化的综合反映. 对于动物，左、右心循环作用的比例可以用堵塞主动脉根部、肺动脉干或诱发室性早搏进行测量，但是这些方法有创伤性，风险大，不能用于人体测量. 为此，我们用重建心阻抗图来无创伤地测定人体胸部体表阻抗图中左、右心循环作用的比例. 重建心阻抗图是通过建立胸部阻抗重建方程组5 ，借助计算机和代数重构技术求解（即波形重建） ，从胸部体表六个导联的混合阻抗信号中分离得到的，它有 AO, PL, PR, LV, RV 五个阻抗变化分量的容积图和微分图. 虽然，重建心阻抗图也是胸部体表阻抗变化，但它不是混合阻抗信
11、号，具有唯一性，与直接从胸部体表测得的传统心阻抗图有本质的不同. 在图 1A 重建容积图中，左、右心室分量 LV, RV 与主动脉、肺部血管分量 AO, PL, PR 反相位，这与心脏收缩时，心室容积缩小，血管容积扩张的生理活动过程是一致的. 从生理学知，在主动脉半月瓣关闭到心脏二尖瓣和三尖瓣开放这段时间内，心脏处于等容舒张状态，心室容积最小，并伴有第二心音 S2. 而图 1A 重建得到的 LV, RV 分量的最低点与第二心音基本对齐，也就是说，LV, RV 波的最低点与心室容积最小的状态在时相上基本一致. 上述重建结果，不是人为作图引进的，而是求解胸部阻抗重建方程组自然得到的，说明该数学模型
12、深刻地描述了体表阻抗变化与各大血管阻抗变化的内在联系. 因此，重建的 AO, PL, PR, LV, RV 五个阻抗变化分量分别间接地反映了主动脉、左侧肺部血管、右侧肺部血管、左心室、右心室的容积变化，用它们来计算人体胸部阻抗图中左、右心循环的作用，其作法是可行的. 从表 1 和表 2 的总计结果可知，在容积图中主动脉占（44.16.2）%，肺部血管占（40.04.9）%；至于左、右心室的贡献，无论是在容积图中还是在微分图中，所占比例都很小. 我们六导联胸部阻抗图的动物实验表明，当阻断主动脉时，各导联容积图波幅下降值为（47.511.5）%；当阻断肺动脉干时，下降（41.86.5）%. 可见，
13、计算得到的人体结果与动物实验结果的基本趋势一致，都是主动脉的作用大于肺部血管的作用. 对于左、右心循环作用的计算结果，在容积图中左心作用占（54.36.0）%，右心作用占（45.76.1）%；在微分图中左心为（53.04.7）%，右心为（47.04.6）%. 1981 年 Baker 等3的实验表明，在 Kubicek 环形四极法心阻抗图中，右心的贡献约为 40%，左心的贡献可达 60%. 可见，用重建心阻抗图计算的人体结果与 Baker 实验结果的基本趋势也一致，都是左心循环作用大于右心循环作用. 因此，用重建心阻抗图来计算人体胸部阻抗图中左、右心循环作用，其结果能够反映人体的实际情况. 【
14、参考文献】 1 Kubicek WG, Karnegis JN, Patterson RP, et al. Development and evaluation of an impedance cardiac output system J. Aerosp Med，1966, 37(12): 1208-1212. 2 Sramek BB. Noninvasive technique for measurement of cardiac output by means of electrical impedance C. Proceeding of vth ICEBI (Tokyo), 1981
15、: 39-42. 3 Baker LE, Mistry GD. Assessment of cardiac function by electrical impedance C. Proceeding of vth ICEBI (Tokyo), 1981: 7-10. 4 顾菊康，邓开伯. 临床心功能学M. 合肥：安徽科学技术出版社，1992: 185-186. 5 况明星，肖秋金，况南珍，等. 心阻抗圖波形重建的測量方法和數學模型J 國際心血管雜誌（漢文版） ，2005，7（12 ）：64-68. 6 肖秋金，况明星，况南珍，等. 重建心阻抗微分图的探讨J. 第四军医大学学报，2007，28(2)：166-168. 7 况明星，况南珍，肖秋金，等用重建心阻抗图探讨 O 波形成的机制J 第四军医大学学报，2007，28(1)：36-38. 8 况明星，况南珍，肖秋金，等胸部體表阻抗變化形成的模型實驗研究J. 國際心血管雜誌（漢文版） ，2005，7（12 ）：42-45.
