音頻處理技術(shù)自動(dòng)定量估測(cè)肺動(dòng)脈壓力、肺血流量及全肺阻力的研究

1、    音頻處理技術(shù)自動(dòng)定量估測(cè)肺動(dòng)脈壓力、肺血流量及全肺阻力的研究         摘要：目的評(píng)價(jià)音頻處理技術(shù)(ASPT)自動(dòng)定量估測(cè)肺動(dòng)脈收縮壓(PASP)、平均壓(PAMP)、肺血流量(QP)及全肺阻力(TPR)的準(zhǔn)確性。方法對(duì)60例先心病患兒,應(yīng)用ASPT和多普勒超聲技術(shù)(DE),根據(jù)改良的肺動(dòng)脈/主動(dòng)脈血流時(shí)間間期比法及容積血流測(cè)量技術(shù)估測(cè)PASP、PAMP、QP,按Poiseuille公式計(jì)算TPR,并與心導(dǎo)管測(cè)值對(duì)比。結(jié)果ASPT估測(cè)PASP、PAMP、QP、T

2、PR所需時(shí)間短于DE所需時(shí)間(P<0.01)。PASP、PAMP、QP、TPR的心導(dǎo)管測(cè)值與ASPT估測(cè)值高度相關(guān)(r=0.96、0.96、0.82、0.87,P<0.001),且重復(fù)性較好;與DE估測(cè)值中等程度相關(guān)(r=0.86、0.86、0.71、0.75,P<0.001)。結(jié)論ASPT可準(zhǔn)確地自動(dòng)定量估測(cè)PASP、PAMP、QP、TPR。關(guān)鍵詞：超聲心動(dòng)描記術(shù),多普勒;音頻處理技術(shù);肺楔壓;肺動(dòng)脈Study on the auto-estimation of pulmonary artery pressure,flow and resistance by audio-s

3、ignal processing techniqueZHANG Yuqi,CHEN Shubao,SUN Kun,et al.(Department of Pediatric Cardiology,Shanghai Children's Medical Center,Xinhua Hospital,Shanghai Second Medical University,Shanghai 200127,China)Abstract：ObjectiveTo assess the accuracy of audio-signal processing technique(ASPT) in no

4、ninvasive automatic estimation of systolic pulmonary arterial pressure(PASP),mean pulmonary arterial pressure(PAMP),flow(QP),and resistance(TPR).MethodsComparative studies among Doppler echocardiography(DE),ASPT and cardiac catheterization for predicting PASP,PAMP,QP,and TPR had been done in 60 chil

5、dren with congenital heart disease.ResultsASPT-derived PASP,PAMP,QP,and TPR correlated closely with those measured by cardiac catheterization(r=0.95,0.96,0.82,0.87,P<0.001),and by DE(r=0.86,0.86,0.71,0.75,P<0.001).ConclusionsPASP,PAMP,QP,and TPR could be auto-estimated noninvasively adopting m

6、odified FPA/FAO and poiseuille formula by ASPT.Key words：Echocardiography,Doppler;Audio-signal processing technique;Pulmonary wedge pressure;Pulmonary artery近年來,應(yīng)用多普勒超聲技術(shù)(DE)結(jié)合二維超聲心動(dòng)估測(cè)肺動(dòng)脈壓力、肺血流量(QP)及全肺阻力(TPR)的研究較多,但因測(cè)算復(fù)雜費(fèi)時(shí),結(jié)果差異較大,臨床應(yīng)用受到限制1-3。本研究采用音頻處理技術(shù)(ASPT)對(duì)主動(dòng)脈、肺動(dòng)脈血流的音頻信號(hào)進(jìn)行分析、處理及自動(dòng)識(shí)別,探索應(yīng)用ASPT自動(dòng)定量估

7、測(cè)肺動(dòng)脈收縮壓(PASP)、肺動(dòng)脈平均壓(PAMP)、QP和TPR的新方法。資料與方法一、研究對(duì)象入院行心導(dǎo)管檢查的患兒60例,經(jīng)超聲心動(dòng)及心導(dǎo)管檢查明確診斷,其中房間隔缺損6例,室間隔缺損37例,房間隔缺損并室間隔缺損6例,完全性房室間隔缺損6例,完全性肺靜脈異位引流4例,右冠狀動(dòng)脈右室瘺1例,除外心室流出道梗阻或房室傳導(dǎo)阻滯患者。男31例,女29例,年齡6個(gè)月12歲,平均5.8歲。心功能級(jí)。二、研究方法1.心導(dǎo)管檢查:常規(guī)麻醉后經(jīng)皮穿刺股動(dòng)、靜脈,插入相應(yīng)型號(hào)的Lehman、Pigtail導(dǎo)管至各心腔測(cè)壓并抽取血氧標(biāo)本,應(yīng)用HP 8890B型監(jiān)護(hù)儀記錄肺動(dòng)脈收縮壓(PASPC)、平均壓(P

8、AMPC),根據(jù)Fick法計(jì)算QPC,根據(jù)Poiseuille公式計(jì)算TPRTPRC=PAMPC/QPC。2.多普勒超聲心動(dòng)檢查:應(yīng)用HP SONOS 1000型超聲儀,探頭 3.5/2.7 MHz。同步記錄心電?；颊呷∽髠?cè)臥位,取樣容積 0.22 cm,從心尖五腔切面主動(dòng)脈瓣口記錄主動(dòng)脈血流頻譜,胸骨旁右室流出道長軸肺動(dòng)脈瓣口記錄肺動(dòng)脈血流頻譜,測(cè)量主、肺動(dòng)脈血流時(shí)間間期參數(shù):射血前期(PEP)、加速時(shí)間(AT)、射血時(shí)間(ET)和血流平均速度(V),并于同一切面測(cè)量肺動(dòng)脈直徑(D),根據(jù)改良肺動(dòng)脈/主動(dòng)脈血流時(shí)間間期比(FPA/FAO)法4估測(cè)肺動(dòng)脈收縮壓(PASPE)、平均壓(PAMPE

9、),根據(jù)容積血流測(cè)量技術(shù)計(jì)算肺血流量(QPE):QPE=60VA(A=D2/4),按Poiseuille公式計(jì)算全肺阻力(TPRE)。所有指標(biāo)均連續(xù)測(cè)量5個(gè)心動(dòng)周期,然后取平均值。3.音頻處理技術(shù)檢查:在超聲檢查時(shí),將血流的音頻信號(hào)、心電信號(hào)、肺動(dòng)脈直徑同步輸入Pentium 166電子計(jì)算機(jī),經(jīng)機(jī)內(nèi)自行設(shè)計(jì)的音頻處理模塊、實(shí)時(shí)聲譜模塊、自動(dòng)識(shí)別模塊分析、處理后,根據(jù)改良FPA/FAO法、容積血流測(cè)量技術(shù)及Poiseuille公式自動(dòng)估測(cè)肺動(dòng)脈收縮壓(PASPA)、平均壓(PAMPA)、肺血流量(QPA)、全肺阻力(TPRA)5,6,顯示、打印并儲(chǔ)存結(jié)果(1)。以上指標(biāo)均連續(xù)測(cè)量 10 s內(nèi)所

10、有心動(dòng)周期,然后取平均值。    三、統(tǒng)計(jì)學(xué)處理在10例患者中進(jìn)行同一檢查者和不同檢查者的DE及ASPT檢查,對(duì)比兩種檢查方法所需要的時(shí)間,評(píng)價(jià)兩種估測(cè)方法的重復(fù)性7。數(shù)據(jù)用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(<"115 (147 bytes)" src="/med/cano/201003/20100323172812212" 42 16>)表示,配對(duì)t檢驗(yàn)及相關(guān)與回歸分析應(yīng)用Statpal軟件包。結(jié)果PASP、PAMP、QP、TPR的DE、ASPT估測(cè)值及心導(dǎo)管實(shí)測(cè)值見表1,PASP、PAMP、QP、TPR的心導(dǎo)

11、管測(cè)值與DE、ASPT估測(cè)值間相關(guān)關(guān)系見表2。結(jié)果顯示:PASP、PAMP、QP、TPR的心導(dǎo)管測(cè)值與ASPT估測(cè)值高度相關(guān)(P<0.01,r=0.96、0.96、0.82、0.87),與DE估測(cè)值中等程度相關(guān)(P<0.01,r=0.86、0.86、0.71、0.75)。DE及ASPT估測(cè)PAMP、QP、TPR的重復(fù)性評(píng)價(jià)見表3。結(jié)果顯示:ASPT估測(cè)PAMP、QP、TPR肺動(dòng)脈壓所需時(shí)間為(5.1±1.7) min,明顯短于DE估測(cè)所需時(shí)間(22.5±5.3) min,且有顯著性差異(P<0.01);ASPT估測(cè)PAMP、QP、TPR的重復(fù)性優(yōu)于DE(P

12、<0.05)。表1PASP、PAMP、QP、TPR的DE、ASPT及心導(dǎo)管測(cè)值指標(biāo)測(cè)值(<"115 (147 bytes)" src="/med/cano/201003/20100323172812212" 42 16>)范圍PASPA(kPa)6.87±3.052.1316.00PAMPA(kPa)4.97±2.211.4711.31QPA(L/min)5.82±2.601.6015.60TPRA(kPa.s/L)57.67±29.8816.80144.80PASPE(kPa)6.87±

13、;2.783.0016.53PAMPE(kPa)4.99±1.952.4011.20QPE(L/min)8.17±4.183.1020.50TPRE(kPa.s/L)44.28±23.3712.00101.04PASPC(kPa)7.47±3.022.6714.67PAMPC(kPa)4.84±2.281.3311.20QPC(L/min)5.16±2.691.6518.80TPRC(kPa.s/L)61.70±30.2820.00128.80     表2PASP、PAMP、QP、T

14、PR的DE估測(cè)值與心導(dǎo)管測(cè)值間相關(guān)分析YXr值回歸方程<"g72 (96 bytes)" src="/med/cano/201003/20100323172812633" 18 16>P值PASPAPASPC0.96Y=0.9649 X-0.33970.3429<0.001PAMPAPAMPC0.96Y=0.9338 X+0.45730.2050<0.001QPAQPC0.82Y=0.7940 X+1.72520.4603<0.001TPRATPRC0.87Y=0.8545 X+4.94564.8432<0.001PA

15、SPEPASPC0.86Y=0.7959 X+0.92260.5348<0.001PAMPEPAMPC0.86Y=0.7370 X+1.42130.3287<0.001QPEQPC0.71Y=0.1042 X+2.47150.9063<0.001PTRETPRC0.75Y=0.5760 X+8.74325.0352<0.001     表3DE及ASPT估測(cè)PAMP、QP、TPR的重復(fù)性評(píng)價(jià)指標(biāo)同一檢查者(%)不同檢查者(%)DEASPTDEASPTPAMP9.46±14.90*2.38±10.024.70&#

16、177;32.50*3.73±17.70QP2.80±19.00*4.82±9.9613.80±26.70*7.72±17.90TPR11.30±15.00*6.57±11.040.40±36.10*17.80±25.20     注:*P<0.05討論P(yáng)ASP、PAMP、QP、TPR是判斷肺循環(huán)血液動(dòng)力學(xué)的重要指標(biāo),對(duì)心血管疾病的診治及預(yù)后判斷具有重要意義。心導(dǎo)管檢查可以獲得這些數(shù)據(jù),但為創(chuàng)傷性檢查,復(fù)查隨訪不方便。因此,應(yīng)用DE無創(chuàng)估測(cè)PASP、PAMP、

17、QP、TPR一直是研究的熱點(diǎn)。根據(jù)改良FPA/FAO法、容積血流檢測(cè)技術(shù)及Poiseuille公式可無創(chuàng)估測(cè)PASP、PAMP、QP、TPR,但應(yīng)用參數(shù)較多,手工測(cè)量誤差大,計(jì)算復(fù)雜費(fèi)時(shí),重復(fù)性較差4-6,臨床應(yīng)用受到一定限制。音頻處理技術(shù)(ASPT)是指在DE檢查時(shí),將主、肺動(dòng)脈血流的音頻信號(hào)和心電信號(hào)同步輸入計(jì)算機(jī),由機(jī)內(nèi)自行設(shè)計(jì)的音頻處理模塊、實(shí)時(shí)聲譜塊、自動(dòng)識(shí)別模塊進(jìn)行分析、處理及自動(dòng)識(shí)別,同步輸入肱動(dòng)脈收縮壓、舒張壓及肺動(dòng)脈直徑后,系統(tǒng)可根據(jù)改良FPA/FAO法、容積血流檢測(cè)技術(shù)及Poiseuille公式對(duì)PASP、PAMP、QP、TPR進(jìn)行自動(dòng)定量估測(cè)5,6。由于ASPT可進(jìn)行特征

18、點(diǎn)的自動(dòng)識(shí)別與所需參數(shù)的自動(dòng)測(cè)量,自動(dòng)定量估測(cè)肺循環(huán)血流動(dòng)力學(xué)指標(biāo),有可能減少手工測(cè)量所造成的誤差,縮短運(yùn)算時(shí)間,提高該方法的準(zhǔn)確性5。為證實(shí)這一假設(shè),我們對(duì)60例先心病患兒進(jìn)行研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn):PASP、PAMP、QP、TPR的心導(dǎo)管測(cè)值與ASPT估測(cè)值高度相關(guān)(r=0.96、0.96、0.82、0.87),與DE估測(cè)值中等程度相關(guān)(r=0.86、0.86、0.71、0.75)。ASPT估測(cè)這些指標(biāo)所需時(shí)間短于DE所需時(shí)間(P<0.01),且重復(fù)性較好(P<0.05),證明了上述假設(shè)的正確性?；谝陨辖Y(jié)果,我們認(rèn)為:根據(jù)改良FPA/FAO法、容積血流檢測(cè)技術(shù)及Poiseuille公

19、式,ASPT可準(zhǔn)確地?zé)o創(chuàng)自動(dòng)定量估測(cè)PASP、PAMP、QP、TPR,且具有操作簡便省時(shí)、重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)?；痦?xiàng)目：上海市高等學(xué)?？茖W(xué)技術(shù)發(fā)展基金(ZX95-002)作者單位：張玉奇(上海第二醫(yī)科大學(xué)附屬新華醫(yī)院上海兒童醫(yī)學(xué)中心心內(nèi)科200127)陳樹寶(上海第二醫(yī)科大學(xué)附屬新華醫(yī)院上海兒童醫(yī)學(xué)中心心內(nèi)科200127)孫錕(上海第二醫(yī)科大學(xué)附屬新華醫(yī)院上海兒童醫(yī)學(xué)中心心內(nèi)科200127)王榮發(fā)(上海第二醫(yī)科大學(xué)附屬新華醫(yī)院上海兒童醫(yī)學(xué)中心心內(nèi)科200127)郁怡(上海第二醫(yī)科大學(xué)附屬新華醫(yī)院上海兒童醫(yī)學(xué)中心心內(nèi)科200127)王威琪(復(fù)旦大學(xué)電子工程系)汪源源(復(fù)旦大學(xué)電子工程系)劉斌(復(fù)旦大

20、學(xué)電子工程系)參考文獻(xiàn)：1Skinner JR,Boys RJ,Heads A,et al.Estimation of pulmonary arterial pressure in the newborn:study of the repeatability of four Doppler echocardiographic techniques.Pediatr Cardiol,1996,17:360-369.2Graettinger WF,Greene ER,Voyles WF,et al.Doppler predictions of pulmonary artrey pressure,flow,and resistance in adults.Am He