兒童病毒性心肌炎心臟儲備功能的初步研究霍俊明1易豈建1肖守中2謝梅蘭2肖子夫2（400014，重慶，重慶醫科大學附屬兒童醫院心臟中心1；400044，重慶，重慶大學生物工程學院2）摘要目的應用心力監測儀研究病毒性心肌炎兒童的心臟儲備功能變化。方法采用運動心力監測儀及心臟儲備軟件，在靜息狀態下記錄病毒性心肌炎（VMC）患兒（N60）和同齡健康兒童（N60）心音圖，分為13歲，7歲兩個年齡段，測量第1心音幅值（S1）、第2心音幅值（S2）、舒張期（D）和收縮期（S）時限，計算S1/S2比值、D/S比值。結果與對照組比較，VMC兩個年齡組S1/S2比值和D/S比值均降低（13歲組分別為136005，122014VS150011，133012；7歲組分別為144005，129011VS163013，145016）；兩組間比較，差異均有統計學意義P001。結論病毒性心肌炎患兒心臟收縮和舒張儲備功能均降低。關鍵詞病毒性心肌炎；兒童；S1/S2；舒張期/收縮期時限比值；心臟儲備中圖分類號R7254文獻標志碼A文章編號STUDYONCARDIACRESERVEINCHILDRENWITHVIRALMYOCARDITISHUOJUNMING1YIQIJIAN1XIAOSHOUZHONG2XIEMEILAN2XIAOZHIFU21HEARTCENTER,CHILDRENSHOSPITAL,CHONGQINGMEDICALUNIVERSITY,CHONGQING400014CHINA,2BIOENGINEERINGCOLLEGEOFCHONGQINGUNIVERSITY,CHONGQING,400044CHINAABSTRACTOBJECTIVETOINVESTIGATECARDIACRESERVEINCHILDRENWITHVIRALMYOCARDITISVMCMETHODSTHEPHONOCARDIOGRAMSOFCHILDRENWITHVIRALMYOCARDITISN60ANDHEALTHYCONTROLN60WERERECORDEDINRESTSTATEBYUSINGTHECARDIACCONTRACTILITYMONITORANDCARDIACRESERVESOFTWAREPRODUCEDBYBIOENGINEERINGCOLLEGEOFCHONGQINGUNIVERSITYANDCHONGQINGBOJINGMEDICALINFORMATICSINSTITUTERECENTLYTHENTHEAMPLITUDEOFTHEFIRSTS1ANDSECONDHEARTSOUNDS2,THEDURATIONOFDIASTOLEDANDSYSTOLESWEREMEASURED,RATIOOFTHEAMPLITUDEOFFIRSTANDSECONDHEARTSOUNDS1/S2ANDRATIOOFTHEDURATIONOFDIASTOLICANDSYSTOLICD/SWERECALCULATEDANDCOMPAREDBETWEEN13YEARSOLDGROUPAND7YEARSOLDGROUPRESULTSCOMPAREDWITHCONTROLGROUP,THERATIOSOFS1/S2ANDD/SWEREALLDECREASED136005，122014VS150011，133012IN13YEAROLDGROUP,AND144005，129011VS163013，145016IN7YEARSOLDGROUP,RESPECTIVELYINVMCGROUPP001CONCLUSIONTHESYSTEMOFCARDIACCONTRACTILITYMONITORANDCARDIACRESERVESOFTWARECANQUANTIFYTHECARDIACFUNCTIONCARDIACRESERVEISREDUCEDINSYSTOLICFUNCTIONANDDIASTOLICFUNCTIONINCHILDRENWITHVMC通訊作者易豈建，EMAILQJYI2003YAHOOCOMCN電EYWORDSVITALMYOCARDITISCHILDRENS1/S2D/SCARDIACRESERVE兒童與成人在心臟舒張期儲備、收縮期儲備和心率儲備方面都存在著明顯差異1。在靜息狀態下，兒童心率較快，耗氧量高，接近其峰值，心臟儲備較成人偏低，對各種應激狀態的適應性低；在心臟疾病狀態下，患兒外周循環中兒茶酚胺水平升高，心率加快接近其上限，氧耗更高，舒張期時限縮短，心肌血液灌注時間嚴重不足，在臨床上表現出對各種應激反應的適應能力的下降。基于心音心力關系的心臟儲備測評方法是從心音信號中提取心肌收縮和舒張能力信號，分析心臟儲備能力，從而對心臟儲備和心臟疲勞進行無創的客觀量化評估。病毒性心肌炎兒童心臟儲備是否改變鮮見臨床研究報道。本實驗采用運動心力監測儀及心臟功能儲備檢測軟件初步研究VMC患兒的心臟儲備功能的改變，以探索VMC的心臟儲備動用規律，為VMC的診斷，治療和病情評估提供參考。1對象和方法11對象在重慶醫科大學附屬兒童醫院心臟中心確診（滿足病毒性心肌炎診斷標準2）的60例病毒性心肌炎（VMC）住院患兒，其中男35例，女25例，年齡17歲5526歲；另60名體檢健康同齡兒童為對照組，其中男20例，女40例，年齡17歲5834歲。每組分為兩個年齡段，分別為13歲和37歲。兩組均排除器質性心臟病、甲狀腺功能亢進、B受體功能亢進等。兩組間年齡、性別均無統計學差異。12儀器應用重慶博精醫學信息研究所研制的“運動心力監測儀”3進行心臟儲備檢測。該系統的硬件組成包括心音脈搏傳感器、CCM信號采集器、計算機和打印機。心力信號處理軟件用VISUALBASIC和VC寫成，其運行環境為WINDOWS操作系統。13信號的基本測量方法心音信號量化分析的基本思想是（1）測量心音有關成分的幅值和時限；（2）根據以上測量數據，生成所需要的有關指標，供分析使用。該系統對心音信號用11KHZ采樣，量化精度為8位。在該系統中，用鼠標在S1和S2波峰點擊，即可方便地獲取S1和S2幅值并顯示S1和S2波幅對應的0255間的級值。為排除由于胸壁厚薄等因素的影響，所采集的心力信號的強度采用相對值；同時，心力信號在處理中經過多次轉換，最后轉換為用屏幕坐標作圖，故S1/S2比值和D/S比值為無量綱數值。14試驗方法采用心音圖記錄和測量方法3,4，其精密度和準確度已作初步分析5。受試者在安靜狀態下平靜呼吸,心音脈搏傳感器置于心前區心尖搏動最明顯處，記錄靜息狀態下的心音圖。操作上的要點是受試者測試的體位、傳感器放置部位、檢查者對傳感器的施壓情況均應一致，從而盡可能減少人為誤差。15統計學分析采用SPSS160統計軟件，計量資料以平均值標準差（S）表示,同一年齡段兩組間比較采用TX檢驗，以P005為具有統計學意義。2結果21正常兒童與心肌炎患兒心音圖實例如圖1，圖2，所示圖1正常兒童心音圖李麗娟，女，6歲3個月，S1/S2比值162，D/S比值142圖2心肌炎患兒心音圖謝靜婷，女，6歲6個月，S1/S2比值137，D/S比值12922兩組受試者S1/S2和D/S測試數據的統計如表1所示。表1對照組和心肌炎組兒童S1/S2，D/S比較（S）X13Y（N30）7Y（N30）分組S1/S2D/SS1/S2D/S對照組150011133012163013145016心肌炎組136005122014144005129011T值614333729443P值P001P001P001P001結果顯示與對照組比較,心肌炎兒童的S1/S2和D/S比值降低，差異有統計學意義，P001。3討論心臟儲備是指心臟功能上調可能性的大小。心臟儲備評估的理想方法應當無創、客觀、簡單、安全。目前，臨床上應用了多種心功能測試手段和評估方法。例如，心電圖檢查是心臟變時性和變傳導性的最佳監測方法，但不能用來監測心臟的變力性；心導管檢查測定心功能雖客觀、量化，但屬于有創傷檢查，需在導管室無菌操作下進行，且不宜常規和重復使用；超聲檢測的最大心肌勁度（MAXEAV是左室收縮末期應力應變關系的斜率）是評估心力的最佳指標，但該指標目前尚未能普及應用；放射性核素心血池顯影的敏感性、特異性高，但價昂，難以推廣；采用最大氧攝入量及無氧代謝閾測定雖屬客觀、實用、可靠，但受呼吸功能影響，且不適于在日常條件下應用。動物實驗以及有創和無創臨床對照研究6表明第一心音幅值（S1）的大小與心肌收縮能力強弱密切相關，故可以用第一心音幅值的變化趨勢來評估心力儲備、心臟耐力。肖守中等提出用相對值法7來建立心音幅值參數，進行了心音圖運動試驗的系統研究，把完成規定運動量后S1幅值對安靜時S1幅值的倍數定義為心肌收縮能力儲備指數，并提出了“心力變異性”概念8，把不同運動負荷下S1幅值對安靜時S1幅值增加的相應倍數定義為心力變化趨勢9，據此評估受試者的心力儲備狀態。因為S1幅值能反映心肌收縮能力的大小，S2幅值能反映外周阻力的大小，S1/S2比值能在一定程度上反映心臟收縮功能的大小。此外，心臟舒張期自身供血時限（D）也是一個心臟儲備指標9，雖然利用超聲心動圖能夠獲得心臟舒張期和收縮期時限值，而“心力監測儀”利用計算機能將時鐘精確到毫秒級，是獲取心臟舒張期自身供血時限數據的一種有用工具。舒張期和收縮期時限的比值及（D/S）能在一定程度上反映心臟的舒張功能大小。課題組前期工作已對運動心力監測儀檢測兒童心臟儲備的可行性進行了論證10。本研究再應用該設備對VMC患兒心臟功能儲備進行檢測并與正常對照組比較，初步結果顯示，VMC患兒心臟收縮和舒張儲備功能均降低。由于病原體在心肌細胞內繁殖及在局部產生毒素，引起VMC患兒心肌纖維溶解、壞死以及修復性疤痕和纖維化，致使心室順應性減低，從而導致舒張功能下降，即D/S比值降低，當心室舒張功能降低，心臟舒張末容積減低,據STARTING定律，在一定限度內，心肌收縮產生的張力大小與心肌初長度成正比，而影響初長度的主要因素是左室舒張期容量和靜脈回流量的多少，故舒張功能降低會導致心肌收縮力降低；心肌細胞及其組織間隙局限性或彌漫性炎癥，心肌細胞受損及間質水腫，也會影響心肌收縮能力。由于本研究樣本數量相對較少，以后將擴大樣本量同時進行治療前后的對比研究，以探索VMC患兒的心臟儲備動用規律，為VMC的診斷和治療以及病情評估提供參考。參考文獻1ACHERMANRJ,EVANSWN,LUNACF,ETALPRENATALDELECTIONOFCONGENITALHEARTDISEASEINSOUTHERNNEVADATHENEEDFORUNIVERSALFETALCARDIACEVALUATIONJULTRASOUNDMED,2007,2612171517192吳鐵吉病毒性心肌炎診斷標準（修訂草案）J中華兒科雜志,2000,38（2）753XIAOYH,XIAOSZ,CAOZH,ETALASTUDYONPHONOCARDIOGRAMEXERCISETESTJIEEEENGINEERINGINMEDICINEANDBIOLOGYMAGAZINE,1999,18（4）1111154肖守中,周書先,周繼英,等心力監護儀在心音圖運動試驗和頸動脈圖運動試驗中的應用J儀器儀表學報,2000,215增刊1231265劉國傳,肖守中,靳平,等心音圖運動試驗的精密度和準確度的分析J生物醫學工程學雜志,2000,17（3）3053086LEUNGSK,LAUCP,LAMCT,ETALAUTOMATICOPTIMIZATIONOFRESTINGANDEXERCISEATRIOVENTRICULARINTERVALUSINGAPEAKENDOCARDIALACCELERATIONSENSORVALIDATIONWITHDOPPLERECHOCARDIOGRAPHYANDDIRECTCARDIACOUTPUTMEASUREMENTSJPACE2000,23PT176217667XIAOSZ,GUOXM,WANGF,ETALEVALUATINGTWONEWINDICATORSOFCARDIACRESERVEJIEEEENGINEERINGINMEDICINEANDBIOLOGY,2003,22（4）1471628XIAOSZ,CAISX,LIUGCSTUDYINGTHESIGNIFICANCEOFCARD