study on cardiac reserve in children with viral myocarditis

儿童病毒性心肌炎心脏储备功能的初步研究霍俊明1易岂建1肖守中2谢梅兰2肖子夫2（400014，重庆，重庆医科大学附属儿童医院心脏中心1；400044，重庆，重庆大学生物工程学院2）摘要目的应用心力监测仪研究病毒性心肌炎儿童的心脏储备功能变化。方法采用运动心力监测仪及心脏储备软件，在静息状态下记录病毒性心肌炎（VMC）患儿（N60）和同龄健康儿童（N60）心音图，分为13岁，7岁两个年龄段，测量第1心音幅值（S1）、第2心音幅值（S2）、舒张期（D）和收缩期（S）时限，计算S1/S2比值、D/S比值。结果与对照组比较，VMC两个年龄组S1/S2比值和D/S比值均降低（13岁组分别为136005，122014VS150011，133012；7岁组分别为144005，129011VS163013，145016）；两组间比较，差异均有统计学意义P001。结论病毒性心肌炎患儿心脏收缩和舒张储备功能均降低。关键词病毒性心肌炎；儿童；S1/S2；舒张期/收缩期时限比值；心脏储备中图分类号R7254文献标志码A文章编号STUDYONCARDIACRESERVEINCHILDRENWITHVIRALMYOCARDITISHUOJUNMING1YIQIJIAN1XIAOSHOUZHONG2XIEMEILAN2XIAOZHIFU21HEARTCENTER,CHILDRENSHOSPITAL,CHONGQINGMEDICALUNIVERSITY,CHONGQING400014CHINA,2BIOENGINEERINGCOLLEGEOFCHONGQINGUNIVERSITY,CHONGQING,400044CHINAABSTRACTOBJECTIVETOINVESTIGATECARDIACRESERVEINCHILDRENWITHVIRALMYOCARDITISVMCMETHODSTHEPHONOCARDIOGRAMSOFCHILDRENWITHVIRALMYOCARDITISN60ANDHEALTHYCONTROLN60WERERECORDEDINRESTSTATEBYUSINGTHECARDIACCONTRACTILITYMONITORANDCARDIACRESERVESOFTWAREPRODUCEDBYBIOENGINEERINGCOLLEGEOFCHONGQINGUNIVERSITYANDCHONGQINGBOJINGMEDICALINFORMATICSINSTITUTERECENTLYTHENTHEAMPLITUDEOFTHEFIRSTS1ANDSECONDHEARTSOUNDS2,THEDURATIONOFDIASTOLEDANDSYSTOLESWEREMEASURED,RATIOOFTHEAMPLITUDEOFFIRSTANDSECONDHEARTSOUNDS1/S2ANDRATIOOFTHEDURATIONOFDIASTOLICANDSYSTOLICD/SWERECALCULATEDANDCOMPAREDBETWEEN13YEARSOLDGROUPAND7YEARSOLDGROUPRESULTSCOMPAREDWITHCONTROLGROUP,THERATIOSOFS1/S2ANDD/SWEREALLDECREASED136005，122014VS150011，133012IN13YEAROLDGROUP,AND144005，129011VS163013，145016IN7YEARSOLDGROUP,RESPECTIVELYINVMCGROUPP001CONCLUSIONTHESYSTEMOFCARDIACCONTRACTILITYMONITORANDCARDIACRESERVESOFTWARECANQUANTIFYTHECARDIACFUNCTIONCARDIACRESERVEISREDUCEDINSYSTOLICFUNCTIONANDDIASTOLICFUNCTIONINCHILDRENWITHVMC通讯作者易岂建，EMAILQJYI2003YAHOOCOMCN电EYWORDSVITALMYOCARDITISCHILDRENS1/S2D/SCARDIACRESERVE儿童与成人在心脏舒张期储备、收缩期储备和心率储备方面都存在着明显差异1。在静息状态下，儿童心率较快，耗氧量高，接近其峰值，心脏储备较成人偏低，对各种应激状态的适应性低；在心脏疾病状态下，患儿外周循环中儿茶酚胺水平升高，心率加快接近其上限，氧耗更高，舒张期时限缩短，心肌血液灌注时间严重不足，在临床上表现出对各种应激反应的适应能力的下降。基于心音心力关系的心脏储备测评方法是从心音信号中提取心肌收缩和舒张能力信号，分析心脏储备能力，从而对心脏储备和心脏疲劳进行无创的客观量化评估。病毒性心肌炎儿童心脏储备是否改变鲜见临床研究报道。本实验采用运动心力监测仪及心脏功能储备检测软件初步研究VMC患儿的心脏储备功能的改变，以探索VMC的心脏储备动用规律，为VMC的诊断，治疗和病情评估提供参考。1对象和方法11对象在重庆医科大学附属儿童医院心脏中心确诊（满足病毒性心肌炎诊断标准2）的60例病毒性心肌炎（VMC）住院患儿，其中男35例，女25例，年龄17岁5526岁；另60名体检健康同龄儿童为对照组，其中男20例，女40例，年龄17岁5834岁。每组分为两个年龄段，分别为13岁和37岁。两组均排除器质性心脏病、甲状腺功能亢进、B受体功能亢进等。两组间年龄、性别均无统计学差异。12仪器应用重庆博精医学信息研究所研制的“运动心力监测仪”3进行心脏储备检测。该系统的硬件组成包括心音脉搏传感器、CCM信号采集器、计算机和打印机。心力信号处理软件用VISUALBASIC和VC写成，其运行环境为WINDOWS操作系统。13信号的基本测量方法心音信号量化分析的基本思想是（1）测量心音有关成分的幅值和时限；（2）根据以上测量数据，生成所需要的有关指标，供分析使用。该系统对心音信号用11KHZ采样，量化精度为8位。在该系统中，用鼠标在S1和S2波峰点击，即可方便地获取S1和S2幅值并显示S1和S2波幅对应的0255间的级值。为排除由于胸壁厚薄等因素的影响，所采集的心力信号的强度采用相对值；同时，心力信号在处理中经过多次转换，最后转换为用屏幕坐标作图，故S1/S2比值和D/S比值为无量纲数值。14试验方法采用心音图记录和测量方法3,4，其精密度和准确度已作初步分析5。受试者在安静状态下平静呼吸,心音脉搏传感器置于心前区心尖搏动最明显处，记录静息状态下的心音图。操作上的要点是受试者测试的体位、传感器放置部位、检查者对传感器的施压情况均应一致，从而尽可能减少人为误差。15统计学分析采用SPSS160统计软件，计量资料以平均值标准差（S）表示,同一年龄段两组间比较采用TX检验，以P005为具有统计学意义。2结果21正常儿童与心肌炎患儿心音图实例如图1，图2，所示图1正常儿童心音图李丽娟，女，6岁3个月，S1/S2比值162，D/S比值142图2心肌炎患儿心音图谢静婷，女，6岁6个月，S1/S2比值137，D/S比值12922两组受试者S1/S2和D/S测试数据的统计如表1所示。表1对照组和心肌炎组儿童S1/S2，D/S比较（S）X13Y（N30）7Y（N30）分组S1/S2D/SS1/S2D/S对照组150011133012163013145016心肌炎组136005122014144005129011T值614333729443P值P001P001P001P001结果显示与对照组比较,心肌炎儿童的S1/S2和D/S比值降低，差异有统计学意义，P001。3讨论心脏储备是指心脏功能上调可能性的大小。心脏储备评估的理想方法应当无创、客观、简单、安全。目前，临床上应用了多种心功能测试手段和评估方法。例如，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，且不宜常规和重复使用；超声检测的最大心肌劲度（MAXEAV是左室收缩末期应力应变关系的斜率）是评估心力的最佳指标，但该指标目前尚未能普及应用；放射性核素心血池显影的敏感性、特异性高，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，但受呼吸功能影响，且不适于在日常条件下应用。动物实验以及有创和无创临床对照研究6表明第一心音幅值（S1）的大小与心肌收缩能力强弱密切相关，故可以用第一心音幅值的变化趋势来评估心力储备、心脏耐力。肖守中等提出用相对值法7来建立心音幅值参数，进行了心音图运动试验的系统研究，把完成规定运动量后S1幅值对安静时S1幅值的倍数定义为心肌收缩能力储备指数，并提出了“心力变异性”概念8，把不同运动负荷下S1幅值对安静时S1幅值增加的相应倍数定义为心力变化趋势9，据此评估受试者的心力储备状态。因为S1幅值能反映心肌收缩能力的大小，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脏收缩功能的大小。此外，心脏舒张期自身供血时限（D）也是一个心脏储备指标9，虽然利用超声心动图能够获得心脏舒张期和收缩期时限值，而“心力监测仪”利用计算机能将时钟精确到毫秒级，是获取心脏舒张期自身供血时限数据的一种有用工具。舒张期和收缩期时限的比值及（D/S）能在一定程度上反映心脏的舒张功能大小。课题组前期工作已对运动心力监测仪检测儿童心脏储备的可行性进行了论证10。本研究再应用该设备对VMC患儿心脏功能储备进行检测并与正常对照组比较，初步结果显示，VMC患儿心脏收缩和舒张储备功能均降低。由于病原体在心肌细胞内繁殖及在局部产生毒素，引起VMC患儿心肌纤维溶解、坏死以及修复性疤痕和纤维化，致使心室顺应性减低，从而导致舒张功能下降，即D/S比值降低，当心室舒张功能降低，心脏舒张末容积减低,据STARTING定律，在一定限度内，心肌收缩产生的张力大小与心肌初长度成正比，而影响初长度的主要因素是左室舒张期容量和静脉回流量的多少，故舒张功能降低会导致心肌收缩力降低；心肌细胞及其组织间隙局限性或弥漫性炎症，心肌细胞受损及间质水肿，也会影响心肌收缩能力。由于本研究样本数量相对较少，以后将扩大样本量同时进行治疗前后的对比研究，以探索VMC患儿的心脏储备动用规律，为VMC的诊断和治疗以及病情评估提供参考。参考文献1ACHERMANRJ,EVANSWN,LUNACF,ETALPRENATALDELECTIONOFCONGENITALHEARTDISEASEINSOUTHERNNEVADATHENEEDFORUNIVERSALFETALCARDIACEVALUATIONJULTRASOUNDMED,2007,2612171517192吴铁吉病毒性心肌炎诊断标准（修订草案）J中华儿科杂志,2000,38（2）753XIAOYH,XIAOSZ,CAOZH,ETALASTUDYONPHONOCARDIOGRAMEXERCISETESTJIEEEENGINEERINGINMEDICINEANDBIOLOGYMAGAZINE,1999,18（4）1111154肖守中,周书先,周继英,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,2000,215增刊1231265刘国传,肖守中,靳平,等心音图运动试验的精密度和准确度的分析J生物医学工程学杂志,2000,17（3）3053086LEUNGSK,LAUCP,LAMCT,ETALAUTOMATICOPTIMIZATIONOFRESTINGANDEXERCISEATRIOVENTRICULARINTERVALUSINGAPEAKENDOCARDIALACCELERATIONSENSORVALIDATIONWITHDOPPLERECHOCARDIOGRAPHYANDDIRECTCARDIACOUTPUTMEASUREMENTSJPACE2000,23PT176217667XIAOSZ,GUOXM,WANGF,ETALEVALUATINGTWONEWINDICATORSOFCARDIACRESERVEJIEEEENGINEERINGINMEDICINEANDBIOLOGY,2003,22（4）1471628XIAOSZ,CAISX,LIUGCSTUDYINGTHESIGNIFICANCEOFCARD