胸内负压对正常人下腔静脉血流的影响
作者：孙 鲲 曹铁生 段云友
单位：710038 西安市第四军医大学唐都医院超声诊断科
关键词：下腔静脉血流；胸腔内负压；多普勒超声
中国超声医学杂志990117 摘 要 目的：观察胸内压力变化对正常人下腔静脉血流的影响。方法：用口件控制正常人气道出入口面积造成不同的气道呼吸阻力，改变胸内负压随呼吸的变化幅度。运用多普勒超声观察不同的气道阻力情况下，下腔静脉血流随呼吸的变化。结果：胸内负压的变化对下腔静脉血流的影响非常显著；呼气相的持续时间影响其后吸气相的下腔静脉血流速度；吸气相的发生的时间对吸气时第一心动周期的右心充盈增量有一定影响。
Intrathoracic Negative Pressure Affects Inferior Vena
Cava Blood Flow in Normal Person
, 百拇医药
Sun Kun,Cao Tiesheng,Duan Yunyou
Tangdu Hospital,Fourth Military Medical University Xi'an 710038
ABSTRACT Objective:To study the intrathoracic negative pressure affecting inferior vena cava blood flow.Method:An artifact mouth piece mounted onto the patient's mouth to impede air flow there by elicit temperate intrathoracic negative pressure during forced inspiration and expiration phase.Observation of IVC blood flow changes followed by echocardiography.Results:Negative intrathoracic pressure greatly affected Doppler signals of IVC flow velocity and the right ventricular filling.Conclusion:This study revealed that negative intrathoracic pressure affect IVC flow velocity during the alternating expiration and inspiration phase.
, 百拇医药
KEY WORDS Inferior vena cava blood flow Intrathoracic negative pressure Doppler echocardiography
本实验通过在不同程度上增加正常人的呼吸阻力以控制胸内负压的变化，并利用多普勒超声研究下腔静脉(IVC)多普勒血流速度频谱的变化，旨在揭示不同胸内负压对回心血流的影响。
资料与方法
受检对象15例，均为排除心肺疾病的正常人，无明确吸烟史及近期感冒史。男9例，女6例，年龄24～57岁(平均36岁)，心电图及超声心动图未见异常。
仪器与方法 仪器使用Acuson 128 XP/10超声诊断仪，探头频率2.5～4.0mHz。受检者连接超声仪配备的三导心电图及热敏呼吸传感器，进行常规心脏超声检查后，将一口件置于受检者牙齿与嘴唇间并使其密合,口件另一端为一大小可调的圆形出口，分为三级，直径分别为5mm(1级)，3mm(2级)，2mm(3级)。受检者取平卧位，探头置于剑下探测区，取样容积在血管长轴中心，距下腔静脉入右房处约1～2cm，声束与血流方向夹角至少小于60度。记录平静呼吸时下腔静脉血流频谱后，将鼻孔夹闭，使口件为气道唯一进出口，按级调节口件出入口的大小，记录下腔静脉多普勒频谱图，注意观察频谱的变化与呼吸时相、口件出入口面积的关系，并用录相带记录。
, 百拇医药
计算与统计 分别测量IVC在正常呼吸及不同的出入口面积时吸气相与呼气相第一心动周期的流速VI、VE，每位受检者每档共测三个呼吸周期，将所得的VI、VE取平均值，并按公式(VI-VE)/VI计算呼吸性波动指数。计算不同级的VI、VE、波动指数的均值及标准差，并进行方差分析。
结 果
下腔静脉的血流速度随呼吸变化而变化，如附表。
附表 呼吸对IVC血流速度的影响 级别
VI(cm/s)
VE(cm/s)
波动系数
0
1
, 百拇医药
2
3
98±37
123±76
108±55
134±68
62±42
76±55
56±24
49±27
0.32±0.12
0.37±0.16
0.44±0.22
, http://www.100md.com
0.60±0.17*
注：*代表0级、1级与3级方差分析相差显著，p<0.05
讨 论
正常人在平静呼吸时的下腔静脉频谱并非平稳的朝一个方向流动，其波动性较大，且有方向变化。心房收缩期右房压力上升，IVC频谱为一较小的正波A波，为离心血流；心室收缩期三尖瓣关闭，右房充盈，IVC出现第一个较大的向心性血流S波；心室舒张早期三尖瓣开放，IVC出现第二个较大的向心性血流D波〔1～3〕(图1)。由流体力学原理我们可以推断出，IVC血流的速度及方向是由位于腹内的下腔静脉与位于胸内的右心房的瞬时压差决定的，压差大则流速快，流量大，压差小则反之，压差为负则出现离心血流。
图1 正常人平静呼吸时下腔静脉血流频谱
, 百拇医药
正常人在平静呼吸时IVC的血流为层流，流速的呼吸性波动亦较小〔1，2〕；深呼吸时胸内吸气性负压增加显著，右房压也较平静吸气时下降，导致IVC的吸气性回流增加，而呼气时由于气道阻力未增加，胸内正压不是很大，IVC的回流较平静时变化不大。当我们控制受检者的进出气量时，其吸气与呼气阻力均增加，导致胸内吸气性负压与吸气性正压增大，进出口愈小，增大愈明显。此种状态较单纯深呼吸更符合某些疾病的病理生理变化，如哮喘、心包积液等。心包积液时，虽然没有气道阻塞，但其呼吸深度增加，胸内吸气性负压较正常显著加大。由于心包内压上升，导致右房压升高，因此IVC血流在呼气时受到的阻力也明显加大。
从本文结果可以看出，正常人的IVC血流速度相差是很大的，这可能与个人的身体状况、平静呼吸的深度及频率有关。进出口为1级时，IVC的呼吸波动指数为0.37±0.16，根据柏努利方程我们可以推算出吸气是，腹内IVC与胸内右房的压力差较呼气时增加了1～4倍，频谱显示多为层流，S波大于D波；2级与3级控制时，IVC波动指数显著增加，3级可达0.60±0.17，其吸气时压差可达呼气时的3～18倍，频谱显示为湍流。流速的增加几乎与吸气相同时发生，呼气恢复层流。吸气后第一个心动周期IVC的流速增加最显著，且与其前的呼气相时间有关，呼气相愈长，吸气时IVC流速增加愈大，严重时可呈“冲击样”增加(图2)，这表明由于呼气时IVC回流阻力增加，血液淤滞于静脉内，时间越长，则静脉压越高。若此时发生吸气，胸内由正压一变而为负压，回流阻力突然消失，IVC两端的压差几乎在瞬间显著上升，引起其内的血液快速释放，冲入右心房，导致右心房及右室的快速充盈。由于IVC在快速的湍流时管径不会低于层流时，其吸气瞬间流量的增加异常显著，因此吸气后，第一心动周期的右房右室呈明显的过度充盈状态。而在其后的心动周期由于IVC内的压力“贮备”已经释放，右房压也不会进一步降低，因此IVC的回流减少(较呼气时的回流仍是增加的)，右心的充盈速度及充盈量均下降。
, 百拇医药
图2 呼气时间延长，随后的吸气相下腔静脉血流呈冲击样
由受检者的IVC血流频谱我们还可观察到，吸气相的发生时间对第一心动周期的右房右室充盈也可产生一定的影响。吸气相发生于收缩早期时，S波与D波的流速均增加，右房右室充盈增加明显；吸气时发生于收缩晚期或舒张早期，右房充盈波S波已结束，吸气相的右房压下降只影响到D波，因此，右室的充盈增量就较小(图3)。
图3 吸气相的发生时间不同，对下腔静脉血流S峰与D峰的影响也不相同
从以上实验资料我们以得到如下结论：(1)胸内负压的变化对下腔静脉的血流影响是非常显著的，吸气性负压越大，其流速及流量增量愈明显，波动指数就越大；(2)吸气相下腔静脉血流速度亦受呼气相持续时间影响，呼气相越长，下腔静脉血流受阻越重，其内压越高，随后的吸气相下腔静脉流速也就越大；(3)吸气相的发生时间对吸气时第一心动周期的右心充盈增量有一定的影响。
, 百拇医药
总之，了解胸内负压的变化对下腔静脉血流的影响，可以帮助我们更好地理解人体生理及病理生理上的变化与呼吸的关系。特别对我们深入了解有些病理情况下的血流动力学改变，如奇脉产生的机理有指导意义。
参考文献
[1]曹铁生，L.S.里力，T.普拉波特等.下腔静脉的多普勒频谱分析.中华物理医学杂志，1987，9(2)：83～86
[2]曹铁生，L.S.里力，T.普拉波特等.心包积液时血液动力学的脉冲多普勒超声心动图评定.中华心血管杂志，1987，15(1)：19～21
[3]Shabetai R,Fowler NO,Guntheroth WG,The hemodynamics of cardiac tamponade and constrictive pericarditis.Am J Cardiol 1970,26:480～488
(1998-07-17收稿), http://www.100md.com
单位：710038 西安市第四军医大学唐都医院超声诊断科
关键词：下腔静脉血流；胸腔内负压；多普勒超声
中国超声医学杂志990117 摘 要 目的：观察胸内压力变化对正常人下腔静脉血流的影响。方法：用口件控制正常人气道出入口面积造成不同的气道呼吸阻力，改变胸内负压随呼吸的变化幅度。运用多普勒超声观察不同的气道阻力情况下，下腔静脉血流随呼吸的变化。结果：胸内负压的变化对下腔静脉血流的影响非常显著；呼气相的持续时间影响其后吸气相的下腔静脉血流速度；吸气相的发生的时间对吸气时第一心动周期的右心充盈增量有一定影响。
Intrathoracic Negative Pressure Affects Inferior Vena
Cava Blood Flow in Normal Person
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Sun Kun,Cao Tiesheng,Duan Yunyou
Tangdu Hospital,Fourth Military Medical University Xi'an 710038
ABSTRACT Objective:To study the intrathoracic negative pressure affecting inferior vena cava blood flow.Method:An artifact mouth piece mounted onto the patient's mouth to impede air flow there by elicit temperate intrathoracic negative pressure during forced inspiration and expiration phase.Observation of IVC blood flow changes followed by echocardiography.Results:Negative intrathoracic pressure greatly affected Doppler signals of IVC flow velocity and the right ventricular filling.Conclusion:This study revealed that negative intrathoracic pressure affect IVC flow velocity during the alternating expiration and inspiration phase.
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KEY WORDS Inferior vena cava blood flow Intrathoracic negative pressure Doppler echocardiography
本实验通过在不同程度上增加正常人的呼吸阻力以控制胸内负压的变化，并利用多普勒超声研究下腔静脉(IVC)多普勒血流速度频谱的变化，旨在揭示不同胸内负压对回心血流的影响。
资料与方法
受检对象15例，均为排除心肺疾病的正常人，无明确吸烟史及近期感冒史。男9例，女6例，年龄24～57岁(平均36岁)，心电图及超声心动图未见异常。
仪器与方法 仪器使用Acuson 128 XP/10超声诊断仪，探头频率2.5～4.0mHz。受检者连接超声仪配备的三导心电图及热敏呼吸传感器，进行常规心脏超声检查后，将一口件置于受检者牙齿与嘴唇间并使其密合,口件另一端为一大小可调的圆形出口，分为三级，直径分别为5mm(1级)，3mm(2级)，2mm(3级)。受检者取平卧位，探头置于剑下探测区，取样容积在血管长轴中心，距下腔静脉入右房处约1～2cm，声束与血流方向夹角至少小于60度。记录平静呼吸时下腔静脉血流频谱后，将鼻孔夹闭，使口件为气道唯一进出口，按级调节口件出入口的大小，记录下腔静脉多普勒频谱图，注意观察频谱的变化与呼吸时相、口件出入口面积的关系，并用录相带记录。
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计算与统计 分别测量IVC在正常呼吸及不同的出入口面积时吸气相与呼气相第一心动周期的流速VI、VE，每位受检者每档共测三个呼吸周期，将所得的VI、VE取平均值，并按公式(VI-VE)/VI计算呼吸性波动指数。计算不同级的VI、VE、波动指数的均值及标准差，并进行方差分析。
结 果
下腔静脉的血流速度随呼吸变化而变化，如附表。
附表 呼吸对IVC血流速度的影响 级别
VI(cm/s)
VE(cm/s)
波动系数
0
1
, 百拇医药
2
3
98±37
123±76
108±55
134±68
62±42
76±55
56±24
49±27
0.32±0.12
0.37±0.16
0.44±0.22
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0.60±0.17*
注：*代表0级、1级与3级方差分析相差显著，p<0.05
讨 论
正常人在平静呼吸时的下腔静脉频谱并非平稳的朝一个方向流动，其波动性较大，且有方向变化。心房收缩期右房压力上升，IVC频谱为一较小的正波A波，为离心血流；心室收缩期三尖瓣关闭，右房充盈，IVC出现第一个较大的向心性血流S波；心室舒张早期三尖瓣开放，IVC出现第二个较大的向心性血流D波〔1～3〕(图1)。由流体力学原理我们可以推断出，IVC血流的速度及方向是由位于腹内的下腔静脉与位于胸内的右心房的瞬时压差决定的，压差大则流速快，流量大，压差小则反之，压差为负则出现离心血流。
图1 正常人平静呼吸时下腔静脉血流频谱
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正常人在平静呼吸时IVC的血流为层流，流速的呼吸性波动亦较小〔1，2〕；深呼吸时胸内吸气性负压增加显著，右房压也较平静吸气时下降，导致IVC的吸气性回流增加，而呼气时由于气道阻力未增加，胸内正压不是很大，IVC的回流较平静时变化不大。当我们控制受检者的进出气量时，其吸气与呼气阻力均增加，导致胸内吸气性负压与吸气性正压增大，进出口愈小，增大愈明显。此种状态较单纯深呼吸更符合某些疾病的病理生理变化，如哮喘、心包积液等。心包积液时，虽然没有气道阻塞，但其呼吸深度增加，胸内吸气性负压较正常显著加大。由于心包内压上升，导致右房压升高，因此IVC血流在呼气时受到的阻力也明显加大。
从本文结果可以看出，正常人的IVC血流速度相差是很大的，这可能与个人的身体状况、平静呼吸的深度及频率有关。进出口为1级时，IVC的呼吸波动指数为0.37±0.16，根据柏努利方程我们可以推算出吸气是，腹内IVC与胸内右房的压力差较呼气时增加了1～4倍，频谱显示多为层流，S波大于D波；2级与3级控制时，IVC波动指数显著增加，3级可达0.60±0.17，其吸气时压差可达呼气时的3～18倍，频谱显示为湍流。流速的增加几乎与吸气相同时发生，呼气恢复层流。吸气后第一个心动周期IVC的流速增加最显著，且与其前的呼气相时间有关，呼气相愈长，吸气时IVC流速增加愈大，严重时可呈“冲击样”增加(图2)，这表明由于呼气时IVC回流阻力增加，血液淤滞于静脉内，时间越长，则静脉压越高。若此时发生吸气，胸内由正压一变而为负压，回流阻力突然消失，IVC两端的压差几乎在瞬间显著上升，引起其内的血液快速释放，冲入右心房，导致右心房及右室的快速充盈。由于IVC在快速的湍流时管径不会低于层流时，其吸气瞬间流量的增加异常显著，因此吸气后，第一心动周期的右房右室呈明显的过度充盈状态。而在其后的心动周期由于IVC内的压力“贮备”已经释放，右房压也不会进一步降低，因此IVC的回流减少(较呼气时的回流仍是增加的)，右心的充盈速度及充盈量均下降。
, 百拇医药
图2 呼气时间延长，随后的吸气相下腔静脉血流呈冲击样
由受检者的IVC血流频谱我们还可观察到，吸气相的发生时间对第一心动周期的右房右室充盈也可产生一定的影响。吸气相发生于收缩早期时，S波与D波的流速均增加，右房右室充盈增加明显；吸气时发生于收缩晚期或舒张早期，右房充盈波S波已结束，吸气相的右房压下降只影响到D波，因此，右室的充盈增量就较小(图3)。
图3 吸气相的发生时间不同，对下腔静脉血流S峰与D峰的影响也不相同
从以上实验资料我们以得到如下结论：(1)胸内负压的变化对下腔静脉的血流影响是非常显著的，吸气性负压越大，其流速及流量增量愈明显，波动指数就越大；(2)吸气相下腔静脉血流速度亦受呼气相持续时间影响，呼气相越长，下腔静脉血流受阻越重，其内压越高，随后的吸气相下腔静脉流速也就越大；(3)吸气相的发生时间对吸气时第一心动周期的右心充盈增量有一定的影响。
, 百拇医药
总之，了解胸内负压的变化对下腔静脉血流的影响，可以帮助我们更好地理解人体生理及病理生理上的变化与呼吸的关系。特别对我们深入了解有些病理情况下的血流动力学改变，如奇脉产生的机理有指导意义。
参考文献
[1]曹铁生，L.S.里力，T.普拉波特等.下腔静脉的多普勒频谱分析.中华物理医学杂志，1987，9(2)：83～86
[2]曹铁生，L.S.里力，T.普拉波特等.心包积液时血液动力学的脉冲多普勒超声心动图评定.中华心血管杂志，1987，15(1)：19～21
[3]Shabetai R,Fowler NO,Guntheroth WG,The hemodynamics of cardiac tamponade and constrictive pericarditis.Am J Cardiol 1970,26:480～488
(1998-07-17收稿), http://www.100md.com