血管內皮功能無創(chuàng)檢測技術及進展

司道遠，楊萍

血管內皮細胞是一層連續(xù)覆蓋在血管腔表面的扁平鱗狀細胞，它不僅是人體最大的內分泌、旁分泌器官，分泌幾十種血管活性物質，而且還是許多活性物質的靶器官。血管內皮細胞在調節(jié)血管舒張狀態(tài)、維持凝血和纖溶系統(tǒng)的平衡、抑制血小板聚集、抑制炎癥細胞與內皮細胞間的黏附以及調控血管平滑肌生長等方面有重要的生理功能［1］。內皮功能的改變在動脈粥樣硬化形態(tài)學改變發(fā)展之前，就參與了損傷的進展及隨后的臨床并發(fā)癥，與心血管疾病關系密切。因此，血管內皮功能的檢測，尤其是可以進行早期高危人群篩選的無創(chuàng)檢測具有意義，本文將從內皮依賴性舒張功能的評價及動脈彈性檢測兩方面對血管內皮功能無創(chuàng)檢測技術及進展做一綜述。

1 內皮依賴性舒張功能的評價

1.1 肱動脈血流介導的血管擴張功能 通過超聲測量肱動脈血流介導的血管擴張功能(flow mediated dilation，F(xiàn)MD)現(xiàn)已成為評價內皮功能最常用的無創(chuàng)方法。方法是用袖帶阻斷肱動脈或股動脈血流5 min，然后釋放袖帶氣體而引起動脈內反應性血流增加，血流增加帶來的切應力作用于血管壁，促進一氧化氮(NO)的釋放，導致血管舒張，通過測量血管管徑的變化來衡量血管內皮功能。研究表明，冠狀動脈與血流介導的肱動脈擴張高度相關，可間接反映冠狀動脈的內皮功能。因此，該方法可作為冠狀動脈粥樣硬化性心臟病(冠心病)的篩選試驗之一［2］。同時也是評價內皮組織局部NO生物利用度的標志［3］。該方法可重復性好，安全性高，可以用于包括兒童在內的年輕人群，因此易于進行大規(guī)模的臨床檢查，還可用于在未出現(xiàn)臨床癥狀的早期患者測定生活方式或藥物干預對內皮生理的影響，其臨床進程可能被逆轉［4］?，F(xiàn)在，肱動脈FMD已廣泛應用，是衡量內皮功能的“金指標”。但傳統(tǒng)意義上的肱動脈FMD測定仍存在以下不足:①需要訓練有素的操作者，血壓袖帶位置、切面選取及探頭按壓力度都會對結果產生影響;②很難完全消除外界環(huán)境及自身對檢測結果影響如活動、攝取咖啡因等物質、情緒波動及體溫變化等［5］。近年來，隨著計算機技術的進步，出現(xiàn)了一些半自動化設備進行測量解決了部分技術上的缺陷［6］，相信隨著經驗的積累和技術的進步，F(xiàn)MD會在臨床上得到越來越廣泛的應用。

1.2 離子電滲透激光多普勒血流測定 原理為:離子電滲透將內皮依賴性血管擴張劑乙酰膽堿和內皮非依賴性血管擴張劑硝普鈉無創(chuàng)導入到前臂皮膚，采用標準探頭激光多普勒法測定藥物導入部位皮膚微血管灌注。藥物導入前，記錄基礎圖像，導入后記錄峰值血流灌注量，比較前后血流灌注量可以反映血管內皮功能［7］。離子電滲透激光多普勒血流測定是評價活體血管內皮動能可靠有效的指標［8］，且安全性較高，兒童也可應用［9］。但該方法操作較為復雜，且尚缺乏統(tǒng)一的實驗室標準。

1.3 靜脈閉塞體積描記術 原理為:在阻斷了遠端靜脈回流的情況下，前臂膨脹度與動脈血流量有關，通過測量反應性充血或應用血管活性藥物前后前臂膨脹度的變化而不是肱動脈內徑的變化，可反映動脈血流量的變化，進而反映血管內皮功能。該指標與心血管疾病有一定關系［10］，但仍需大樣本實驗證實且各研究中心缺乏統(tǒng)一的標準［11］。

1.4 外周動脈張力測定 外周動脈張力測定(peripheral artery tonometry，PAT)PAT是近年來出現(xiàn)的通過測量阻斷肱動脈血流前后指尖脈搏波振幅來評價內皮功能的分析方法，其應用適應癥及具體方法均與FMD相似。裝置的指尖探測器與一個環(huán)形氣囊相連，后者可在第三節(jié)指骨施加均勻的壓力，這可避免因指尖靜脈擴張及血液淤積導致的小動靜脈血管收縮反應［12］。同樣也應用兩個指尖對比測定以減少系統(tǒng)誤差及神經系統(tǒng)(自律神經，中樞神經)和自發(fā)變化的影響。Kuvin等［13］在一項89名受試者的研究中發(fā)現(xiàn)PAT與FMD有顯著的相關性，并首次將PAT作為評價外周動脈內皮功能的指標。Bonetti等［14］對進行了冠狀動脈造影及有創(chuàng)冠脈內內皮功能測量的受試者進行PAT測定，發(fā)現(xiàn)其檢測冠狀動脈內皮功能不全的敏感性和特異性分別為80%及85%。同 FMD一樣，PAT同樣有較好的可重復性［15-16］，其操作更簡單，價格更低廉，是一種很有前途的檢測手段。不足之處在于仍需要大樣本實驗的論證，且易受周圍環(huán)境及自主神經的影響。

1.5 光學體積描記法分析指尖脈搏 手指的的脈管系統(tǒng)有高度吻合的動靜脈組成，無明顯團塊肌肉組織，因此為評估搏動血流量體積提供的容易檢測的窗口。采用指尖光體積描述法(digital volume pulse，DVP)檢測指尖脈搏波，用混沌技術和非線性解析技術分析末梢循環(huán)信息從而評價血管內皮細胞功能狀態(tài)［17］。利用動脈血管的充血灌流性反應原理，動脈血管緊縮加壓，使之經過一段時間的缺血狀態(tài)，然后開放壓力，血管受到血流的剪切應力刺激后，血管內皮釋放NO，使血管平滑肌弛緩，產生血管擴張反應。其擴張反應的程度界定了血管內皮功能狀況。觀察末梢指尖的緊張性的復雜性變化，而且用兩個指尖對比測定，消除了系統(tǒng)誤差，減少了神經系統(tǒng)和自發(fā)變化的影響。雖然該方法應用不廣泛且易受環(huán)境因素等影響，但其方便快捷、操作簡單，能較好的反映血管內皮功能［18］。

1.6 指尖熱檢測 指尖熱檢測(Digital thermal monitoring，DTM)通過連續(xù)測量阻斷肱動脈血流前后指尖溫度變化來評價內皮功能的分析方法。原理同PAT相似，血流量改變引起的指尖溫度改變可以反映血管擴張程度，進而評價血管內皮功能，同樣采用兩個指尖對比測定以消除系統(tǒng)誤差及自身影響［19］。通過與多排CT及核素心肌顯像的比較，DTM與冠心病有一定的關系而且可以評價治療的效果［20］，但仍需要大樣本的研究來明確其評估心血管疾病風險的作用。

2 動脈彈性檢測

動脈彈性又稱順應性，主要反映動脈舒張功能的狀態(tài)，它取決于動脈腔徑小和血管壁僵硬度。動脈彈性下降是高血壓患者血管的特征性改變，而內皮功能受損導致動脈壁結構和舒縮功能的變化是引起動脈彈性下降的主要原因。因此，動脈彈性可作為反映高血壓內皮功能的重要指標。

2.1 脈搏波傳導速度 脈搏波傳導速度(pulse wave velocity，PWV)測定是目前經典的檢測大動脈彈性的方法。其基本原理:心動周期中左室收縮將血液射入主動脈，擴張主動脈壁產生脈搏波，脈搏波以一定速度沿著血管壁傳播至整個動脈系統(tǒng)。此時，通過測量動脈血管兩點間PWV，可以反映動脈血管的僵硬度［21］。與外周小動脈相比，大動脈僵硬度的評價更與心血管疾病的危險分層相關［22］，其中頸-股動脈PWV是評價血管僵硬度的“金標準”。但它需要更高的操作技巧且需暴露腹股溝區(qū)，所以很大程度上限制了其應用［25］。肱-踝動脈 PWV因操作簡單而常用，雖然其反映的不只是彈性動脈還有肌性動脈的僵硬度，但與頸-股動脈PWV仍有很好的關聯(lián)性，可以作為評價動脈彈性的方法［24］。該方法重復性較好，但影響因素較多，如年齡、身高、測量距離、體表面積、血糖和血脂等都能影響試驗結果。

2.2 脈搏波形分析 脈搏波形分析(pulse wave analysis，PWA)是動脈壓力波形的特征性分析方法。該方法通過橈動脈測定儀測量大動脈彈性指數(shù)(容量順應性，C1)和小動脈彈性指數(shù)(振蕩順應性，C2)。C1是指在舒張期血管壓力呈指數(shù)樣衰減期間，血管內血流體積下降與動脈樹中壓力下降的比值，主要反映大動脈順應性;C2是指在舒張期血管壓力呈指數(shù)樣衰減期間，血流體積振蕩性變化和壓力振蕩性變化的比值，主要反映外周小動脈順應性。PWA已經被認為是早期血管疾病的敏感標志。特別是C2降低被認為是搏動性動脈功能受損的早期特征，可篩選出無癥狀的亞臨床血管病變，為早期積極干預提供依據(jù)并可用來評價干預效果［25］。

2.4 反射波增量百分比 反射波增量百分比(Augmentation Index，AI)AI表示反射波增量在脈壓中所占的百分比，是反映動脈硬化度的重要指標［26］。當動脈延伸至外周分支變細時動脈阻力也相應的增加，而反射波就出現(xiàn)在像動脈分支處這樣動脈壓力突然增大的地方。入射波與反射波的關系用脈搏波波形分析評估，表現(xiàn)為AI。中心動脈硬化度及外周反射比均為AI的決定因素，因此大血管與微小血管功能均影響AI，隨著入射波與反射波相互作用的增強，增加的中心動脈硬化度與外周動脈反射比與脈搏波的擴布速度及反射點向近心端移位有關［27］。有兩種常用的測量AI的方法，分別為頸動脈AI及橈動脈AI。傳統(tǒng)上認為，動脈樹中硬化度的增加會加快入射波的傳導速度并使反射點向動脈樹中心位置移動。因此，大動脈功能異常與前一現(xiàn)象有關，微小動脈功能異常與后一現(xiàn)象有關。但是，新近研究表明動脈功能異常導致大動脈與微小動脈之間的阻力錯配，而且這種錯配將動脈樹中的反射點向遠端移位，然而大動脈及微小動脈在反射波方面的相互作用仍未完全闡明［28］。

綜上所述，目前各種無創(chuàng)性內皮功能檢測方法的出現(xiàn)及應用，有利于及時檢出亞臨床血管病變者并指導進行改變生活方式及藥物干預，從根本上預防心血管事件的發(fā)生。隨著我國大規(guī)模內皮功能無創(chuàng)性檢測的開展，可以進一步建立各類檢測方法的適合國民的正常參考值，并出現(xiàn)更多實用、便于操作的檢測方法，提高心血管疾病的診療水平。

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