無(wú)創(chuàng)性評(píng)價(jià)大動(dòng)脈生物特性及其臨床應(yīng)用

姜容容（綜述） 王宜青 黃國(guó)倩（審校）

各種心血管危險(xiǎn)因素和疾病均可導(dǎo)致動(dòng)脈生物特性的改變，而后者又進(jìn)一步在心血管疾病的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮重要作用，最終導(dǎo)致心血管不良事件的風(fēng)險(xiǎn)升高。運(yùn)用超聲技術(shù)可以無(wú)創(chuàng)性評(píng)估動(dòng)脈硬度和順應(yīng)性等生物特性，研究已經(jīng)證實(shí)脈搏波傳導(dǎo)速度（pulse wave velocity, PWV）和β指數(shù)等對(duì)于普通人群和各種心血管疾病患者具有重要的預(yù)后價(jià)值，因此成為研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。本文對(duì)動(dòng)脈的生物學(xué)特性、無(wú)創(chuàng)性測(cè)量技術(shù)和指標(biāo)及其在不同人群中的應(yīng)用作一綜述。

1 動(dòng)脈的生物學(xué)特性、作用和病理生理意義

通常近端大動(dòng)脈更有彈性而遠(yuǎn)端小動(dòng)脈更僵硬。大動(dòng)脈起傳輸血液和緩沖作用以維持遠(yuǎn)端小動(dòng)脈血流的持續(xù)穩(wěn)定。心室射血產(chǎn)生原始的前向動(dòng)脈波形，當(dāng)遇到動(dòng)脈分叉處和小的肌性動(dòng)脈時(shí)反射回主動(dòng)脈（反射波）。反射波在舒張晚期回傳至升主動(dòng)脈，有助于維持舒張壓，以保證遠(yuǎn)端有足夠的血流。

近年來(lái)動(dòng)脈硬度在心血管疾病中的作用越來(lái)越受到重視，越來(lái)越多的學(xué)者認(rèn)為動(dòng)脈硬度和反射波現(xiàn)象是導(dǎo)致心血管事件的重要原因。當(dāng)發(fā)生動(dòng)脈硬化時(shí)，如老人和高血壓患者，反射波傳導(dǎo)速度加快，在心室收縮晚期即回傳至升主動(dòng)脈，與前向的原始波相互疊加，導(dǎo)致收縮壓升高、舒張壓快速下降以及中心脈壓差增加。收縮壓升高增加了左心室的后負(fù)荷，從而導(dǎo)致心肌耗氧量增加；中心脈壓差升高和舒張壓降低導(dǎo)致心臟舒張期冠脈灌注不足，進(jìn)而導(dǎo)致或加重心內(nèi)膜下心肌缺血。此外，左心室后負(fù)荷增加可導(dǎo)致心臟結(jié)構(gòu)改變，如左心室肥厚等，從而導(dǎo)致左心室舒張功能減退。中心脈壓差增加還使得顱內(nèi)和顱外動(dòng)脈內(nèi)中膜增厚，增加了頸動(dòng)脈狹窄和斑塊破裂的可能性[1]；如同時(shí)伴隨較高的脈壓差和心衰，使得動(dòng)脈僵硬患者卒中的發(fā)病率增加。在一般人群、高血壓、糖尿病、終末期腎病和老年人中，動(dòng)脈硬度具有獨(dú)立預(yù)測(cè)價(jià)值。最新的歐洲高血壓診斷和治療指南（2007年版）推薦將動(dòng)脈硬度作為靶器官損傷的標(biāo)志。

2 無(wú)創(chuàng)性測(cè)量動(dòng)脈生物特性的常用指標(biāo)和方法

許多參數(shù)可用來(lái)評(píng)估動(dòng)脈生物特性，包括動(dòng)脈硬度和反射波。這些參數(shù)原理不同，適用的臨床范圍不同，不能簡(jiǎn)單視為互相通用。

2.1 動(dòng)脈硬度 分為系統(tǒng)、區(qū)域（兩點(diǎn)之間）和局部（某點(diǎn)）硬度。系統(tǒng)動(dòng)脈硬度需要估測(cè)，而局部和區(qū)域動(dòng)脈硬度可直接無(wú)創(chuàng)測(cè)量。

2.1.1 區(qū)域動(dòng)脈硬度的測(cè)量——脈搏波傳導(dǎo)速度 PWV指兩位點(diǎn)間的距離除以脈搏波傳導(dǎo)時(shí)間（圖1），是無(wú)創(chuàng)評(píng)價(jià)動(dòng)脈硬度最簡(jiǎn)單穩(wěn)定、重復(fù)性最好的指標(biāo)，也是目前研究最深入和預(yù)后價(jià)值較明確的指標(biāo)之一。歐洲高血壓協(xié)會(huì)推薦以頸-股脈搏波速度（carotid femoral pulse wave velocity, c-fPWV）作為無(wú)創(chuàng)性測(cè)量動(dòng)脈僵硬度的“金標(biāo)準(zhǔn)”。主動(dòng)脈的PWV隨年齡增加呈非線性增加，在50歲以上的人群中增加較快；而外周動(dòng)脈的PWV并不隨年齡增加而增加[2]。脈搏波在動(dòng)脈樹(shù)各個(gè)位置的傳導(dǎo)速度不同，由近及遠(yuǎn)逐漸增大；PWV在升主動(dòng)脈為4～5m/s，腹主動(dòng)脈為5～6m/s，而在髂動(dòng)脈和股動(dòng)脈則為8～9m/s。PWV可以預(yù)測(cè)無(wú)明顯心血管疾病人群的卒中、冠心病、腎衰竭和認(rèn)知功能障礙的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)?？垢哐獕旱闹委熜Чcc-fPWV呈負(fù)相關(guān)[3]，但是c-fPWV是否可以作為獨(dú)立預(yù)后因子成為治療干預(yù)的目標(biāo)尚無(wú)定論。目前，c-fPWV還未在臨床廣泛使用，原因在于測(cè)量方法尚未完全統(tǒng)一，各種測(cè)量方法結(jié)果差異很大，各項(xiàng)研究中采取的閾值也不盡相同，正常值范圍尚未完全確定。另外，肥胖、糖尿病和外周動(dòng)脈疾病患者記錄股動(dòng)脈的壓力波形比較困難；胸腹動(dòng)脈迂曲患者的外部測(cè)量距離不準(zhǔn)確。歐洲一項(xiàng)大型研究（11 092名正常人）首次統(tǒng)一了該指標(biāo)的測(cè)量技術(shù)，即采用正交切線法測(cè)定時(shí)間，改良直接法測(cè)定距離[4]；該研究還建立了不同年齡組和血壓組PWV的參考值，對(duì)于該指標(biāo)今后的臨床推廣具有重要指導(dǎo)意義。

2.1.2 局部動(dòng)脈硬度的測(cè)量 超聲是目前無(wú)創(chuàng)測(cè)量動(dòng)脈壁楊氏系數(shù)（Young's modulus）、內(nèi)中膜（intima-media thickness,IMT）厚度和彈性性能關(guān)系的唯一方法。頸動(dòng)脈是常用的測(cè)量部位。圖2顯示了局部動(dòng)脈擴(kuò)張度。表1列出了超聲無(wú)創(chuàng)測(cè)量局部動(dòng)脈硬度的各項(xiàng)參數(shù)的定義和計(jì)算公式。由于測(cè)量局部動(dòng)脈硬度技術(shù)要求高、耗時(shí)長(zhǎng)，需同時(shí)測(cè)量局部血壓，目前只用于病理生理研究、藥理學(xué)研究和療效評(píng)價(jià)，流行病學(xué)研究較少。新出現(xiàn)的e-tracking技術(shù)測(cè)量心動(dòng)周期內(nèi)管腔內(nèi)徑、面積、壓力以及血流速度的變化，不僅可以計(jì)算楊氏系數(shù)、局部PWV[5]、β指數(shù)等，還能同時(shí)測(cè)量IMT，測(cè)量的精確度較傳統(tǒng)的血管超聲技術(shù)提高了6～10倍。在血壓正常的中年人群用e-tracking 測(cè)量擴(kuò)張度，胸主動(dòng)脈為40kPa ×10-3[6]，頸動(dòng)脈則降至10～20kPa×10-3[7]，在橈動(dòng)脈則為5kPa×10-3[8]。β指數(shù)是指收縮壓/舒張壓與直徑變化值的比值的對(duì)數(shù)，為非量綱指數(shù)，臨床應(yīng)用研究較為廣泛。相對(duì)于原發(fā)性高脂血癥兒童和正常兒童，家族性高脂血癥兒童β指數(shù)升高[9]。亞臨床甲狀腺功能減退患者的β指數(shù)較正常人高，且與年齡、舒張壓以及收縮壓呈正相關(guān)。血透患者的β指數(shù)與平均IMT及頸動(dòng)脈粥樣斑塊評(píng)分呈正相關(guān)；此外，在這類患者中，無(wú)癥狀腦梗死的患者β指數(shù)高于無(wú)腦梗死患者[10]。

2.1.3 系統(tǒng)動(dòng)脈硬度 動(dòng)脈順應(yīng)性與硬度成反比，可用來(lái)反映系統(tǒng)的動(dòng)脈硬度。系統(tǒng)動(dòng)脈順應(yīng)性（systemic arterial compliance, SAC）可以用如下公式進(jìn)行估算：SAC=SV/PP，其中，SV代表每搏輸出量，可通過(guò)M型、二維和彩色多普勒超聲獲得；PP是主動(dòng)脈內(nèi)的脈壓差。無(wú)創(chuàng)技術(shù)不能精確測(cè)量SV及主動(dòng)脈內(nèi)的脈壓差，限制了該參數(shù)的臨床應(yīng)用。

表1 局部動(dòng)脈僵硬度的參數(shù)

2.2 動(dòng)脈波形分析（pulse wave analysis, PWA）——反射波如圖3所示，中心動(dòng)脈壓力波形是由心室收縮產(chǎn)生的前向血流P1和反射波P2疊加而成，中心脈壓差、中心收縮壓和增強(qiáng)指數(shù)（augmentation index, AIx）反映了大動(dòng)脈生物特性。AIx＝（P2－P1）/PP，P2是第二收縮峰壓，P1是第一收縮峰壓，反映了收縮晚期反射波的疊加所占脈壓差的比例。動(dòng)脈硬度升高使得原本在舒張期到達(dá)主動(dòng)脈根部的反射波提早到達(dá)，導(dǎo)致收縮期血壓升高，中心脈壓差和AIx加大。PWA受心率及左心室功能影響，左心功能受損會(huì)影響PWA指標(biāo)的可靠性；此外，AIx還受到血壓、身高、年齡和性別等因素的影響[11]。與PWV相反，AIx在＜50歲的人群中與年齡呈正相關(guān)；接近或＞50歲人群中增長(zhǎng)緩慢。聯(lián)合這兩個(gè)指標(biāo)能更好地評(píng)估各年齡人群的動(dòng)脈硬度。

中心動(dòng)脈壓力波形代表左心室和中心動(dòng)脈壁的真實(shí)負(fù)荷，但由于測(cè)量困難，常以橈動(dòng)脈或頸總動(dòng)脈波形替代。頸動(dòng)脈AIx略低于主動(dòng)脈內(nèi)AIx，兩者相關(guān)性良好，但存在技術(shù)要求高、易致患者不適，不能用于頸動(dòng)脈有大斑塊和鈣化的患者。由于年輕人脈搏波的放大效應(yīng)，用肱動(dòng)脈的脈壓差來(lái)代替主動(dòng)脈或者頸動(dòng)脈的脈壓差不夠準(zhǔn)確；而由于老年人中心動(dòng)脈硬化，脈壓差放大效應(yīng)減弱，外周脈壓差較年輕人更接近于中心脈壓差。用筆形探頭（SPT-301, Millar Instruments）可記錄橈動(dòng)脈和頸總動(dòng)脈的血壓波形，以橈動(dòng)脈更加方便易行，也更常用。外周動(dòng)脈波形可用手指光體積描記術(shù)進(jìn)行分析，其測(cè)值與主動(dòng)脈的擴(kuò)張度以及動(dòng)脈粥樣硬化的程度相關(guān)[12]。各種方法測(cè)量所得AIx的預(yù)后價(jià)值尚需進(jìn)一步研究。

3 PWV在各類人群中的應(yīng)用

3.1 普通人群 PWV在普通人群中有著很好的預(yù)后價(jià)值。一項(xiàng)包含1678名普通人群的研究證實(shí)，PWV升高是心血管事件的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子，PWV每升高一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差，則心血管事件的風(fēng)險(xiǎn)就上升16%～20%[13]。另一項(xiàng)包含2835名健康者的研究發(fā)現(xiàn)，調(diào)整多種傳統(tǒng)心血管危險(xiǎn)因素后，PWV是卒中和冠心病的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子[14]。在調(diào)整PWV后，肱動(dòng)脈脈壓差與心血管事件并無(wú)特別明顯的關(guān)系，可能與脈搏波的放大效應(yīng)有關(guān)，因此相對(duì)于肱動(dòng)脈脈壓差，PWV在普通人群危險(xiǎn)分層中更有優(yōu)勢(shì)[15]。

3.2 高血壓患者 PWV升高與高血壓患者發(fā)生冠脈事件和卒中事件相關(guān)；AIx與高血壓患者的左心室壁重量和頸動(dòng)脈內(nèi)中膜厚度的變化相關(guān)。頑固性高血壓患者的AIx和PWV顯著高于血壓可控制人群及血壓正常人群，主動(dòng)脈應(yīng)變和主動(dòng)脈擴(kuò)張性則顯著降低[16]。一項(xiàng)包含15項(xiàng)隨機(jī)雙盲對(duì)照研究的Meta分析提示所有治療組的PWV均較安慰劑組降低，其中ACEI改善動(dòng)脈硬度的效果優(yōu)于鈣離子拮抗劑[3]。

3.3 老年患者 老年患者的脈壓差放大效應(yīng)較弱，因此肱動(dòng)脈脈壓差是評(píng)估心血管風(fēng)險(xiǎn)的簡(jiǎn)便可靠指標(biāo)，PWV也是老年人重要的預(yù)后指標(biāo)。一項(xiàng)包含2488名老年人的大型研究發(fā)現(xiàn)，在調(diào)整年齡、血壓、血肌酐、既往心血管疾病等影響因素后，PWV是心血管死亡、冠心病和卒中的預(yù)后因子[17]。AIx在65歲以上人群中上升很少，因此在老年人中的預(yù)測(cè)價(jià)值并不高[18]。弗明漢心臟研究發(fā)現(xiàn)，社區(qū)中動(dòng)脈硬度異常的發(fā)病率與老齡化顯著相關(guān)，特別是肥胖和糖尿病患者，隨著老齡化的加劇，由動(dòng)脈硬度增加導(dǎo)致的疾病負(fù)擔(dān)也顯著加重[2]。對(duì)873名80歲以上老年人的微型精神狀態(tài)評(píng)估（MMSE）及c-fPWV隨訪1年，結(jié)果顯示，PWV異常越明顯，老年人的認(rèn)知功能障礙就越明顯，因此c-fPWV可作為檢測(cè)認(rèn)知功能減退的篩選指標(biāo)[19]。

3.4 冠心病患者 動(dòng)脈硬度和冠脈造影中冠脈病變的嚴(yán)重程度呈正相關(guān)；其中，PWA和中心動(dòng)脈壓預(yù)測(cè)冠脈病變的嚴(yán)重程度比外周動(dòng)脈壓更加敏感[20]。冠心病患者行再血管化治療后c-fPWV并無(wú)明顯變化，提示再血管化的心臟局部治療作用并不伴隨動(dòng)脈功能的改善[21]。

3.5 慢性腎?。–KD）患者 相對(duì)于年齡和血壓水平相同的人群，CKD患者動(dòng)脈硬度升高。主動(dòng)脈PWV與CKD的心血管死亡顯著相關(guān)，PWV＞12m/s的患者罹患心血管事件的風(fēng)險(xiǎn)是PWV＜9.4m/s患者的5.9倍；在血壓控制后，PWV每降低1m/s可進(jìn)一步降低21%的心血管死亡風(fēng)險(xiǎn)。在未行透析的CKD患者中，PWV和AIx與GFR呈負(fù)相關(guān)；已行腹膜透析或血透患者的PWV和AIx低于未行透析的CKD 5期患者，提示透析能改善動(dòng)脈硬度[22]。在另一項(xiàng)包含367名CKD患者的研究中，PWA的各項(xiàng)指標(biāo)，包括AIx、主動(dòng)脈脈壓差、中心收縮壓和舒張壓均與IMT顯著相關(guān)，可用來(lái)預(yù)測(cè)腦血管事件的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)[23]。

3.6 心衰患者 在慢性心衰患者中，主動(dòng)脈僵硬和心血管死亡率之間的關(guān)系尚不明確；但主動(dòng)脈的硬度和活動(dòng)耐量相關(guān)[24]，而活動(dòng)耐量是死亡率的重要決定因子之一。

3.7 行心血管外科手術(shù)的患者 馬方綜合征患者的腹主動(dòng)脈硬度較正常升高。主動(dòng)脈硬度異常升高是馬方綜合征患者發(fā)生主動(dòng)脈夾層和主動(dòng)脈擴(kuò)張（OR＝2.2）的預(yù)后因子。主動(dòng)脈縮窄修補(bǔ)術(shù)后血壓正常者的AP、AIx、APP和PWV仍較正常升高，且與手術(shù)時(shí)的年齡無(wú)關(guān)，提示手術(shù)不能緩解縮窄對(duì)大血管的損傷[25]。

4 現(xiàn)狀和發(fā)展前景

動(dòng)脈硬度反映心血管的危險(xiǎn)負(fù)荷，在各種心血管疾病的發(fā)生、發(fā)展和預(yù)后中扮演重要角色。運(yùn)用超聲等無(wú)創(chuàng)技術(shù)可定量評(píng)價(jià)動(dòng)脈硬度、順應(yīng)性、反射波等指標(biāo)，有助于了解疾病的進(jìn)程、靶器官的損害程度及預(yù)后信息。然而目前大多數(shù)資料主要來(lái)源于流行病學(xué)和預(yù)防醫(yī)學(xué)研究。雖然技術(shù)和指標(biāo)眾多，但各有優(yōu)勢(shì)和不足，臨床意義和適用范圍尚未完全明確，方法學(xué)尚未統(tǒng)一，缺乏大規(guī)模的隨機(jī)對(duì)照雙盲的前瞻性研究和公認(rèn)的正常值，因此，動(dòng)脈生物特性的指標(biāo)尚不能常規(guī)應(yīng)用于臨床診斷、預(yù)后評(píng)價(jià)和指導(dǎo)治療。相信今后隨著研究的不斷深入及測(cè)量方法的逐漸完善，超聲無(wú)創(chuàng)性檢測(cè)動(dòng)脈生物特性必將成為臨床早期識(shí)別高?；颊呒爸笇?dǎo)干預(yù)治療的有效手段。

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