单兵高压氧舱对急进高海拔地区人员右心功能及右心收缩储备能力的影响

王 坤，王艺璇，安 泉，白文栋，杨文静，贾 佳，王广军

（1.新疆军区总医院超声医学科，乌鲁木齐 830001；2.广东省公安厅刑侦局刑事技术中心化验科，广州 510030；3.新疆军区总医院卫勤部，乌鲁木齐 830001）

0 引言

我国高原地区面积广大，近年来，随着社会经济建设与军事行动的需要，越来越多的人由平原地区急进高原地区。而海拔5 000 m以上的高原地区由于高海拔、低大气压强的因素，周围环境氧分压更低。世居平原的人员急性暴露于海拔5 000 m以上的高原环境，会由于氧分压的降低而引起一系列低氧性肺血管收缩（hypoxic pulmonary vasoconstriction，HPV），从而导致其机体的右心功能及右心收缩储备能力产生相应的变化[1-2]。若不及时治疗，急进高原的人员极易诱发缺氧性肺动脉高压，引发以肺动脉增宽，右房、右室内径增大为主的右心重构，病情进一步发展会导致其右心失代偿，最终引起右心衰竭，产生不可逆性损伤[3]。

目前，用于缓解因高原低氧分压环境导致的HPV最常见的治疗方法为低流量氧疗法[4]。近年来，高原医学研究人员发现，高压氧治疗能更高效地改善急进高原人员机体的缺氧状态，增加其对缺氧的耐受力[5]。随着高压氧舱设计、制造工艺的不断发展，单兵高压氧舱逐渐被广泛应用于高原环境。然而，单兵高压氧舱对高原环境下机体右心系统的影响研究却鲜见报道。本研究拟选取单兵高压氧舱，利用负荷超声心动图（stress echocardiography，SE）检查方案，观察其对急进高原人员的右心功能及右心收缩储备能力的影响。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2020年5月由乌鲁木齐地区（海拔890 m）乘车急进喀喇昆仑山区（海拔5 137 m）的健康青年男性官兵90例，年龄19～29岁，体质量57～83 kg，身高163～184 cm。所有受试者既往体健，无高原暴露史，在急进高原地区前，均经新疆军区总医院体检，无呼吸系统及心血管系统疾病。将90例研究对象依照随机数字表法分为对照组、低氧组及高压氧组3组，每组30例。3组受试者年龄、身高、体质量均无统计学差异。所有受试者均对本次实验内容及目的充分了解，实验依从性良好。本研究取得新疆军区总医院伦理委员会批准。

1.2 实验仪器

本研究采用EPIQ7C彩色多普勒超声诊断仪（荷兰飞利浦公司），S5-1心脏检查探头（中心频率3.5 MHz）。低流量氧疗时所用的氧气由HS1型大型分子筛式制氧机（山东潍坊华盛医疗器械有限公司）制取，经导管装入氧气罐内进行存储，供氧时氧气罐连接湿化瓶及流量仪（浙江余姚艾克仪表厂）并接上鼻氧管（浙江余姚吉康医疗器械厂），受试者以鼻氧管方式吸入氧气进行氧疗。单兵高压氧舱选用Coolmay系列氧舱（山东烟台冰轮高压氧舱有限公司）。指脉氧测试仪器为MS50D型脉搏血氧仪（河北秦皇岛康泰医学系统股份有限公司）。

1.3 实验方法

对照组急进高原后不给予任何干预；低氧组每日早、晚饭后分别进行低流量氧疗（流量为2 L/min，每次持续60 min，2次/d）；高压氧组每日晚饭后进入单兵高压氧舱进行1次高压氧治疗（压力为0.25 MPa，每次持续90 min，1次/d）。为确保实验安全进行，医务人员在实验过程中全程监测受试者血压、心率、血氧等生理指标。

1.4 SE检查方案

由于本次实验进行的地点位于海拔5 137 m的喀喇昆仑山区，该地区海拔较高，氧分压极低。因此，在进行SE检查时，研究人员参照了2016年欧洲超声心动图协会建议的静态负荷方案[6]。具体的方案为：检查前，受试者取站立位，右上肢曲臂90°悬吊一质量为5 kg的重物，实验全程保持此状态，实现静态负荷。在实验过程中，研究人员全程实时监测受试者的指脉氧、心率、血压以及主观状况。当受试者出现如下几种情况时，则认定为静态峰值负荷状态：（1）受试者出现无法忍受的症状，包括呼吸不畅、视物不清等无法持续负荷的情况；（2）受试者感受到无法忍耐的肌肉疲劳，无法持续负荷；（3）血压过高（>220/120 mmHg）（1 mmHg=133.32 Pa）；（4）因过度疲劳而导致的血压降低（降低幅度>40 mmHg）；（5）不同情况的心率失常（包括房颤等）；（6）血氧饱和度<75%。若未出现上述症状，应鼓励受试者尽量坚持负荷状态以达到负荷峰值。

1.5 数据测量及参数计算

3组受试者在急进高原地区1个月后，采取SE检查方案，分别在静息状态以及峰值负荷状态检测右心功能参数，主要包括：三尖瓣环收缩期位移（tricuspid annular plane systolic excursion，TAPSE）、右室面积变化分数（fractionofrightventricular areachanges，FAC）、组织多普勒三尖瓣环收缩期峰值速度V以及右心室Tei（right ventricle-Tei，RV-Tei）指数。RVTei指数的获取参照2014年陆军军医大学的计算方法：利用多普勒超声测量三尖瓣舒张间期时间（diastolic time，DT）及肺动脉射血时间（ejection time，ET），RV-Tei指数=（DT－ET）/ET[7]。

受试者右心收缩储备能力参数TAPSEs、FACs、Vs的计算方法为：用峰值负荷状态下的TAPSEp、FACp、Vp，减去相应静息状态下的TAPSEr、FACr、Vr。为减少测量误差，本实验所有测量由从事超声临床工作5 a以上的医生进行，每组数据均测量3次并取平均值作为最终数据。

1.6 统计学分析

本研究所有数据采用SPSS19.0软件进行统计学分析。计量资料均以±s表示，3组计量资料的比较采用方差分析，进一步组间两两比较采用SNK-q检验。P<0.01为差异具有显著统计学意义。

2 结果

2.1 3组受试者静息状态下右心功能参数比较

3组受试者的TAPSEr、FACr、Vr、RV-Teir方差分析结果显示，总体均数不全相同，差异有统计学意义（P<0.01）。由组间比较可知，高压氧组TAPSEr、FACr、Vr显著高于对照组，RV-Teir指数显著低于对照组，差异有统计学意义（P<0.01）；低氧组TAPSEr、FACr显著高于对照组，RV-Teir指数显著低于对照组，差异有统计学意义（P<0.01）；高压氧组TAPSEr、FACr显著高于低氧组，差异有统计学意义（P<0.01）。详见表1。

表1 3组受试者静息状态下右心功能参数比较

2.2 3组受试者峰值负荷状态下右心功能参数比较

3组受试者的TAPSEp、FACp、Vp、RV-Teip方差分析结果显示，总体均数不全相同，差异有统计学意义（P<0.01）。由组间比较可知，高压氧组TAPSEp、FACp、Vp显著高于对照组，RV-Teip指数显著低于对照组，差异有统计学意义（P<0.01）；低氧组TAPSEp、FACp、Vp显著高于对照组，RV-Teip指数显著低于对照组，差异有统计学意义（P<0.01）；高压氧组TAPSEp、FACp显著高于低氧组，差异有统计学意义（P<0.01）。详见表2。

表2 3组受试者峰值负荷状态下右心功能参数比较

2.3 3组受试者右心收缩储备能力参数比较

3组受试者的TAPSEs、FACs、Vs方差分析结果显示，总体均数不全相同，差异有统计学意义（P<0.01）。由组间比较可知，高压氧组TAPSEs、FACs、Vs显著高于对照组，差异有统计学意义（P<0.01）；低氧组TAPSEs、FACs、Vs显著高于对照组，差异有统计学意义（P<0.01）；高压氧组FACs显著高于低氧组，差异有统计学意义（P<0.01）。详见表3。

表3 3组受试者右心收缩储备能力参数比较

3 讨论

海拔5 000 m以上的高原地区由于更高的海拔、更低的氧分压，导致急进高原地区的人员因缺氧更早出现高原性HPV，使机体肺循环血流阻力增大。正常情况下，机体在静态负荷状态时，为适应肺循环血量的增加，右心室需要增加心肌的收缩力进行相应代偿[8]；而在高原环境下，出现高原性HPV的人员，其右心室心肌收缩力的增加程度较平原有所降低，这就使机体运动能力与耐力产生相应的降低[9]，若不及时予以治疗缓解，将会引起右心系统重构，最终导致右心衰竭等一系列不可逆性损伤[10-11]。目前，超声检查因其检查成本低、普及率高，已被高原地区广泛应用于右心系统检查评估。而基于超声检查的SE检查，因其无创性、对周围环境要求低、操作方法简单等优点，被临床广泛应用于评价机体右心功能及右心收缩储备能力[12-14]。

人员急进高原地区后，由于周围环境氧分压的降低，其机体会出现缺氧状态。在这种状态下，血管紧张素转化酶分泌增多，这种酶可在体内催化血管紧张素Ⅰ生成血管紧张素Ⅱ，而血管紧张素Ⅱ是强烈的血管收缩剂和肾上腺皮质类醛固酮释放的激活剂[15-17]。因此，缓解机体的缺氧状态，从而减少血管紧张素转化酶的分泌，是解决高原性HPV的关键。根据以往研究，针对急进高原地区的人员，及时给予低流量氧疗，可有效降低机体的肺小动脉血管平滑肌紧张度，缓解高原性HPV[18-20]。然而，有学者提出低流量氧疗缓解高原性缺氧症状见效较慢，往往需要持续治疗1个月以上才有显著效果[21]。近年来，如何快速缓解急进高原人员机体的缺氧症状，提高其高原运动能力与耐力，引起越来越多高原医学科研人员的关注。自19世纪法国制造出世界上第一座高压氧舱治疗疾病以来，经过多年的临床实践，高压氧治疗得到了不断的发展与完善[22]。作为一种比较安全的治疗手段，在高原地区进行高压氧治疗在提高机体运动储备、缓解右心重构方面越来越受到重视。然而，传统高压氧设备占地面积大，建设难度高，高原偏远地区难以普及。近年来，便携式高压氧设备的长足发展为高原偏远地区进行高压氧治疗提供了可能[23]。本研究所选取的单兵高压氧舱具有体积小、质量轻、便于携带、升压速度快等优点，可装车随行，并随时、随地展开使用，可充分满足高原偏远地区进行高压氧治疗的条件。

根据Hall等[24]的报道，RV-Tei指数可作为评价右心室重构的重要监测指标。高原性右心室重构主要是指由于机体长期暴露于低氧环境而引起HPV，导致右心后负荷增加、肺动脉压力持续增高，从而引发的一系列继发性改变。以往研究表明，低流量氧疗可显著降低急进高原人员的RV-Tei指数，减小右心系统因缺氧而致的远期损伤[25-26]。本研究中，高压氧组RV-Tei指数与低氧组在静息状态与峰值负荷状态下并无统计学差异，由此可以看出，在降低右心系统的远期损伤、预防慢性高原性心脏病方面，单兵高压氧舱的效果与低流量氧疗基本一致。同时，本研究发现，高压氧组右心功能参数的TAPSE、FAC在静息状态和峰值负荷状态下以及右心储备能力参数FACs显著高于低氧组，这说明相比传统的低流量氧疗，高压氧治疗可通过加压快速增加血浆中的物理溶解氧，增加机体血氧含量，提高血氧分压。同时，加压方式可快速缓解机体因缺氧导致的HPV，降低血液黏度，从而降低肺动脉压、改善肾脏功能、促进利水利钠，快速有效提高机体在高原环境的运动能力与储备[27-28]。因此，单兵高压氧舱在快速提高急进高原人员的右心功能及右心收缩储备能力方面的效果优于低流量氧疗。

由于本实验受试者均为男性且均为青年，因此，实验数据还存在一定的局限性。下一步，课题组还需要继续针对不同性别、不同年龄阶段人群进行进一步实验，以完善相关数据。

综上所述，单兵高压氧舱可有效提高急进高原人员的运动能力与耐力，缓解缺氧性右心室重构，且作用效果优于传统低流量氧疗，对急进高原人员提高工作效能、预防高原性心脏病的发生具有十分重要的意义。