关键词： 中老年人, 心脏储备，心脏自身供血时限, 舒张期/收缩期比值, 心力监测仪

 

 

Xiao Shouzhong, Fang xianglin*, Zhan Zhifu*, Sun Xiaobo*, Xiao Zifu*

(Biomedical Engineering Department, Chongqing University, Chongqing 400044, China;

*Chongqing Bo-Jing Medicine & Information Engineering Institute, Chongqing 400044, China)

Abstract: Objective To use a noninvasive indicator to measure and evaluate the situation of heart blood supply time for itself in middle and old man. Method vibration signal from heart activity was recorded, durations of diastolic and systolic phases were measured, and the ratio of diastolic phase duration to systolic phase duration (D/S) was calculated; the differences of D/S ratios between various subgroups were compared by using t-test method; the cutoff point of D/S ratio was selected with receiver operator characteristic curve (ROC curve), and D/S ratio was evaluated from multiple aspects. Result For 234 subjects, D/S ratio was 1.52±0.374; Area under the ROC curve was 0.79; LR was 3.13 at D/S ratio 1.5; the difference of D/S between cardiovascular patients and healthy persons or with other diseases but without cardiovascular symptoms and signs is very significant（p<0.01）. Conclusion The method used in this study can offer the advantages of being noninvasive, convenient, inexpensive, rapid, simple and easy, objective and quantitative, repeatable, high accurate , able to be performed at bedside and diagnosing desk , which might provide a reference indicator for measuring and evaluating cardiac function of patients and general persons. 

Keywords: Elderly man; Cardiac reserve; Diastole to systole ratio; Heart blood supply time for itself; Cardiac contractility monitor

 

 

 

 

 

    心脏功能检测包括心脏储备的检测。关于心脏储备，一般文献主要论及心率储备，舒张期容量储备，收缩期容量储备，有时还提及冠状动脉扩张储备[1]。肖守中等于1999年提出了“可实现心力储备”的概念，即在一定的体内外条件下动用的心力储备，如在不同负荷下心力储备的动态变化，并系统研究了可实现心力储备的无创性检测和评估方法[2,3]。此外，心脏舒张期自身供血时限也是一个心脏储备指标，心脏舒张期自身供血时限充分与否涉及到舒张期为心脏收缩准备的养料和氧气的多少，涉及到心脏代谢环境的优劣，关系到心脏充盈和输出量。

利用超声心动图能够获得心脏舒张期和收缩期时限的数据。而现代数字心音图的时间测量因利用计算机时钟能精确到毫秒级，是获取心脏舒张期自身供血时限数据的一种有用工具。

受试者工作特征曲线（Receiver operator characteristic curve, ROC curve）和似然比（Likelihood ratio, LR）是两种全面、准确评价诊断试验的非常有效的方法[4]，可为D/S比选择截断点(cutoff point)，通过计算ROC曲线下面积（Area under the ROC curve, AUC^ROC）来判断诊断试验的诊断效率。一项诊断试验的似然比越大，其诊断价值越高。采用AUC^ROC 和LR来评价诊断试验在国外文献已很普遍，而在国内报道尚少。

鉴于中老年人常有心脏自身供血问题，我们应用上述无创性方法进行了中老年人心脏自身供血时限检测的临床研究。有关实验和结果报告于后。

 

    该项研究共计纳入234名对象，他们是重庆市、成都市、四川省的几个县镇、北京市等地的连续加入的志愿受试者。女性114名，男性120名，年龄在30-92岁之间, 其中111名患有心血管疾病或有心脏体征的病人，包括高血压、肺心病、风心病，糖尿病、甲亢等；另123名未发现疾病或者是尚未见心脏症状和体征的普通疾病病人。

    应用重庆博精医学与信息工程研究所研制的 “心力监测仪”[5]进行该项研究。 该仪器是“心音视听诊断仪”（专利号97223076.9）的第二代产品。该系统的硬件组成包括心音脉搏传感器、CCM信号采集器、多媒体计算机、音箱和打印机。心音脉搏信号处理软件用Visual Basic写成，其运行环境为WINDOWS 95/98操作系统。

    受试者进入检测室休息15分钟后取坐位进行测试。心音信号量化分析的方法是：（1）对心音信号用8KHz采样，量化精度为8位，通过心力监测仪生成数字心音图；（2）测量心音有关成分的时限，主要是舒张期和收缩期时限；（3）以上测量得到的数据，生成所需要的有关指标，供分析使用。

利用舒张期和收缩期时限数据计算舒张期/收缩期比值（D/S比），各分组D/S比平均值之间差异的比较采用t-检验方法，并用受试者工作特征曲线（Receiver operator characteristic curve, ROC curve）方法选择D/S比截断点, 结合似然比（likelihood ratio, LR）等对D/S比截断点进行综合评估。似然比的计算公式用LR=TP/FP(TP为真阳性率，FP为假阳性率)。随访6个月后计算总死亡率和心血管疾病死亡率。

 

 

   234名受试者D/S比数据的统计如表1所示。

 

   表1 234名受试者D/S比数据的统计

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项目                                                  例数     平均值±标准差

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全部受试者总的D/S比数据的统计                        234        1.52±0.374

男性*                                                 120        1.59±0.308

女性*                                                 114        1.45±0.222

30~49岁#                                              68        1.54±0.263

50~92岁#                                             166        1.51±0.284

患有心血管疾病或有心脏体征的病人$                     123        1.38±0.238

未发现疾病或者是尚未见心脏症状和体征的普通疾病病人$   111        1.64±0.255

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*p <0.01; #p>0.05; $p<0.01

 

 

234名受试者有关D/S比的ROC 曲线下面积、LR和死亡率数据如表2所示。

 

表2 234名受试者有关D/S比的ROC 曲线下面积、截断点、LR和死亡率数据

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项目                                                 数据

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ROC 曲线下面积                                       0.79

D/S比1.5时的TP                                     72%

D/S比1.5时的TN                                     77%

D/S比1.5时的LR                                     3.13

D/S比低于1.5的受试者6个月后随访总死亡率           1.28%

D/S比低于1.5的受试者6个月后随访心血管疾病死亡率   0.85%

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TP为真阳性率，TN为真阴性率，LR 为似然比

 

 

表1所示结果表明，患有心血管疾病或有心脏体征的病人和未发现疾病或者是尚未见心脏症状和体征的普通疾病病人之间的D/S比的差异以及男性和女性D/S比的差异非常显著， 而中年人和老年人的D/S比之间没有显著的差异。我们认为，男性和女性D/S比的显著差异的可能因素之一是他们的心脏受生活和运动锻炼的程度不同。此外，由于该组受试者中80岁以上的老人只有几例，不能认为高龄老人的D/S比与一般人没有明显差异。

表2所示数据表明， 表示舒张期心脏自身供血时限的D/S比可以用来作为一个心功能评估指标，D/S比的截断点以选D/S=1.5为宜。 若选D/S=1.4作为截断点，LR 虽增至5.55, 但TP将降至50%。受试者总的D/S比的统计数据亦支持D/S比=1.5作为截断点。D/S比低于1.5的受试者6个月后随访心血管疾病死亡者，一例是高血压心衰，另一例是风心病心衰。非心血管疾病死亡者是一例D/S比低于1.5的胸腔积液病人。

    临床工作中应用了多种心功能测试手段和心功能评估方法。例如，目前, 心电图检查是心脏变时性和变传导性的最佳监测方法，但不能用来监测心脏的变力性。心导管检查测定心功能虽客观、量化，但属于有创伤检查，需在导管室无菌操作下进行，且不宜重复使用和常规使用；超声心动图能通过对心腔直径从舒张期到收缩期的变化程度和速度以及射血分数的测算来评估心肌的功能状态，又能无创地评估心功能，但有些指标敏感性较差，且病床旁和运动现场使用不方便；放射性核素心血池显影的敏感性、特异性都高，但价昂，难以推广；采用最大氧摄入量及无氧代谢阈测定虽属客观、实用、可靠，但又受呼吸功能影响，且不适于在日常条件下应用。该项研究所用方法的实用性在于它同时具有无创、能精确到毫秒级、客观量化、简便、快速、低代价、可重复采用、适于病床旁和和临床医师的诊断桌上使用等特点，此外，它能同时测评心脏变力性和变时性状态[5]。

    影响信号采集质量的因素很多, 例如环境噪声，传感器的放置位置、移位及其与接触物的摩搽声，不同受试者的性别、年龄、情绪、心脏前后负荷的变化、心率和心律的变化、瓣膜疾病、P-R间期长短, 等等。可见，心音信号的记录、测量和分析是一项复杂和困难的诊断技术。这提醒我们在应用这一方法前, 检查者必须经过必要的训练, 统一测量和评估标准, 选择适当环境，受试者在测试中须进行必要的配合。在作评估时，应考虑受试者的生理和病理状态，如心理状态的稳定性，P-R间期长短，病态窦房结综合征等。

 

[1] Braunwald E,eds. Heart Disease. ed5. Singapore : W. B. Saunders,1997: 421-444.

[2] Xiao Shouzhong, Cao Zehan, Zhou Shiyong et al. An Application of Phonocardiogram Exercise Test in Evaluation of Cardiac Reverse[C]. In IEEE EMBS'98 Satellite Conference Proceedings, Beijing, 1998,82-83.

[3] Xiao Yihua, Xiao Shouzhong, Cao Zehan, Zhou Shiyong, Pei Jianhua.. A study on phonocardiogram exercise test[J]. IEEE Engineering in Medicine and Biology Magazine，1999；18（4）：111-115.

[4] 中华医学会临床流行病学学会等.全国临床科研设计专题研讨会纪要[J].中华医学杂志， 1999；79（2）：89-93.

[5] 肖守中等，心力监护仪在心音图运动试验和颈动脉图运动试验中的应用[J]. 仪器仪表学报，2000,21(5)(增刊):123-126.