影像學(xué)無(wú)創(chuàng)評(píng)估動(dòng)脈彈性研究進(jìn)展

黃少敏，陳曉東，羅澤斌*

(1.廣東醫(yī)科大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院，廣東 湛江 524002；2.廣東醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院放射科，廣東 湛江 524002)

近年來(lái)，我國(guó)心血管疾病發(fā)病率和死亡率持續(xù)上升，已躍居城鄉(xiāng)居民疾病死亡原因首位[1-2]。動(dòng)脈彈性是心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子[3-4]。影像學(xué)無(wú)創(chuàng)評(píng)估動(dòng)脈彈性是近年的研究熱點(diǎn)。本文對(duì)影像學(xué)無(wú)創(chuàng)評(píng)估動(dòng)脈彈性研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 概述

1.1 動(dòng)脈結(jié)構(gòu)與功能 動(dòng)脈壁包括內(nèi)膜、中膜及外膜。中膜由彈性蛋白和膠原蛋白組成，彈性蛋白使動(dòng)脈保持柔韌性與延展性，而膠原蛋白則維持動(dòng)脈剛度，限制其擴(kuò)張、延展；二者含量相對(duì)平衡，有利于動(dòng)脈收縮與舒張并保持血壓穩(wěn)定，維持心血管系統(tǒng)正常活動(dòng)。年齡是動(dòng)脈彈性的重要影響因素[5]。隨著年齡增長(zhǎng)，彈性蛋白在壓力負(fù)荷作用下斷裂、降解，內(nèi)皮細(xì)胞功能受損并出現(xiàn)脂類(lèi)物質(zhì)積聚和內(nèi)膜鈣化，導(dǎo)致動(dòng)脈硬化而彈性減低。動(dòng)脈彈性亦與血壓有關(guān)：血壓升高則管壁壓力負(fù)荷增加，彈性蛋白受到破壞，管壁纖維化，動(dòng)脈硬度增加；同時(shí)，動(dòng)脈硬化使動(dòng)脈緩沖作用減弱、順應(yīng)性減低而使血壓升高。此外，高血糖、高血脂、不良飲食結(jié)構(gòu)、吸煙及遺傳等因素亦可加速動(dòng)脈硬化進(jìn)展[6]。

1.2 動(dòng)脈彈性定義及相關(guān)參數(shù) 動(dòng)脈彈性定義為單位壓力下血管直徑、面積或體積的變化，反映血管形變能力。可通過(guò)脈搏波速度(pulse wave velocity, PWV)或壓力作用下血管的局部變化評(píng)估動(dòng)脈彈性：PWV=△L/△t，△L為兩點(diǎn)之間的距離，△t為通過(guò)兩點(diǎn)之間距離的時(shí)間；后者基于圖像(超聲、CT和MRI)衍生參數(shù)如動(dòng)脈擴(kuò)張性(aortic distensibility, AD)、動(dòng)脈順應(yīng)性(aortic compliance, AC)及動(dòng)脈僵硬度β等，AD=(△S/Sd)/PP，AC=△S/PP，△S為動(dòng)脈管腔截面積最大值與最小值差值，Sd為管腔截面積最大值，PP為脈壓(pulse pressure)，即收縮壓與舒張壓之差。

1.3 動(dòng)脈彈性與相關(guān)疾病的關(guān)系 動(dòng)脈彈性減低可引發(fā)一系列心血管疾病。動(dòng)脈粥樣硬化好發(fā)于大、中動(dòng)脈，其病理改變?yōu)閮?nèi)皮細(xì)胞功能受損，脂質(zhì)、炎癥細(xì)胞和纖維成分積聚，彈性蛋白破壞、減少，致動(dòng)脈彈性降低及管腔狹窄。主動(dòng)脈管壁結(jié)構(gòu)與功能易受血流動(dòng)力學(xué)影響而受損，使其彈性減低、管腔擴(kuò)張，局部膨脹則可形成動(dòng)脈瘤；動(dòng)脈瘤發(fā)生于血流壓力較大部位時(shí)，受損的內(nèi)膜產(chǎn)生破口，血流經(jīng)其進(jìn)入中膜，可致主動(dòng)脈夾層形成。動(dòng)脈彈性減低與動(dòng)脈粥樣硬化、動(dòng)脈瘤及動(dòng)脈夾層明顯相關(guān)[7-9]。此外，主動(dòng)脈壁僵硬使心臟后負(fù)荷增加，導(dǎo)致左心室肥大和纖維化，可引發(fā)急性冠狀動(dòng)脈綜合征。NAGAYAMA等[10]認(rèn)為動(dòng)脈彈性是再發(fā)急性冠狀動(dòng)脈事件的有效預(yù)測(cè)因子。動(dòng)脈彈性不僅與心血管疾病相關(guān)，還可用于評(píng)估外周血管病變。HASHIMOTO等[11]報(bào)道，動(dòng)脈彈性減低是慢性腎病的主要影響因素。

2 無(wú)創(chuàng)評(píng)估動(dòng)脈彈性方法

2.1 功能參數(shù) 目前臨床常用動(dòng)脈彈性功能參數(shù)包括PP、脈搏波傳導(dǎo)速度(pulse wave velocity, PWV)及反射波增強(qiáng)指數(shù)(augumentation index, AI)等。PP簡(jiǎn)單且易獲取，但易受心臟搏出量和左心室收縮速度影響，對(duì)早期動(dòng)脈彈性改變不敏感。PWV=脈搏波行進(jìn)距離/通過(guò)時(shí)間。頸動(dòng)脈-股動(dòng)脈PWV(carotid-femoral PWV, cfPWV)和肱動(dòng)脈-踝動(dòng)脈PWV(brachial-ankle PWV, baPWV) 廣泛用于臨床，二者評(píng)估動(dòng)脈彈性的一致性較好，可用于識(shí)別心血管疾病高風(fēng)險(xiǎn)個(gè)體[12-13]。PWV預(yù)測(cè)心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)的價(jià)值較高，但因需以特定儀器進(jìn)行測(cè)量，且僅反映節(jié)段動(dòng)脈平均彈性而非局部動(dòng)脈彈性，并易受血壓、心率等影響而臨床應(yīng)用較少。

AI為主動(dòng)脈收縮期產(chǎn)生重疊的兩種反射波高度差與壓力波高度(即主動(dòng)脈脈壓)的比值，是評(píng)估整個(gè)動(dòng)脈系統(tǒng)彈性的有效參數(shù)，缺點(diǎn)是無(wú)法區(qū)分大、小動(dòng)脈，且易受心率影響。

2.2 影像學(xué)方法

2.2.1 超聲 超聲操作簡(jiǎn)便、成本低廉，已廣泛用于顯示心臟、血管形態(tài)及評(píng)估其功能。超聲可直接顯示淺表血管形態(tài)，如內(nèi)膜及中膜厚度、斑塊等信息；通過(guò)測(cè)量心動(dòng)周期血管直徑及血流速度計(jì)算動(dòng)脈順應(yīng)性、擴(kuò)張性和PWV等參數(shù)，可較好地評(píng)估局部動(dòng)脈彈性[14]。近年來(lái)，極速脈搏波速度(ultrafast pulse wave velocity, UFPWV)和血管回聲跟蹤(echo-tracking, ET)等技術(shù)成為研究熱點(diǎn)。UFPWV圖像采樣率高，能夠直接測(cè)量心臟收縮期起始及結(jié)束時(shí)的PWV，可用于定量評(píng)估慢性腎病患者頸動(dòng)脈彈性，預(yù)測(cè)其發(fā)生動(dòng)脈粥樣硬化的風(fēng)險(xiǎn)[15]。作為動(dòng)脈彈性評(píng)估方法，UFPWV技術(shù)臨床應(yīng)用前景較好，但目前缺乏統(tǒng)一測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)及參考值。既往建立PWV參考值多基于歐洲人群。YIN等[16]以UFPWV技術(shù)評(píng)估我國(guó)健康人群頸動(dòng)脈彈性，并建立相應(yīng)參考值，為臨床早期識(shí)別頸動(dòng)脈彈性異常提供了依據(jù)。焦新宇等[17]采用ET技術(shù)評(píng)估頸動(dòng)脈彈性。有學(xué)者[18]提出，可通過(guò)公式將超聲獲取的動(dòng)脈順應(yīng)性、擴(kuò)張性等參數(shù)轉(zhuǎn)換為局部PWV，且轉(zhuǎn)換后的PWV與cfPWV顯著相關(guān)。對(duì)于不同評(píng)估方法所獲結(jié)果的一致性有待更多研究加以進(jìn)一步觀察?？傮w而言，超聲觀察血管形態(tài)及評(píng)估血管功能存在圖像分辨率較低、顯示深部大血管效果欠佳，需采用特定儀器進(jìn)行分析，且缺乏統(tǒng)一測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)及參考值使結(jié)果的重復(fù)性較低等缺點(diǎn)，使其臨床應(yīng)用受到一定限制。

2.2.2 MRI MRI無(wú)輻射、空間分辨率及軟組織分辨率均高，對(duì)顯示心臟、血管具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，可評(píng)估血管結(jié)構(gòu)變化，但費(fèi)用高、時(shí)間長(zhǎng)，且對(duì)患者自身?xiàng)l件要求較高?，F(xiàn)有MRI技術(shù)，包括電影MRI、二維相位對(duì)比MRI(two-dimensional phase contrast MRI, 2D PC MRI)及四維血流MRI(four-dimensional flow MRI, 4D flow MRI)均等可用于評(píng)估動(dòng)脈彈性，而評(píng)估方式有所不同。電影MRI通過(guò)獲取心動(dòng)周期內(nèi)血管直徑變化，計(jì)算血管擴(kuò)張性、順應(yīng)性等參數(shù)而評(píng)估血管彈性，多用于大、中動(dòng)脈[19]。2D PC MRI和4D flow MRI采集心動(dòng)周期內(nèi)血流數(shù)據(jù)，經(jīng)后處理獲得PWV，以此評(píng)估動(dòng)脈彈性；二者所獲PWV無(wú)明顯差異，并均與cfPWV具有良好的一致性，故均可用于評(píng)估動(dòng)脈彈性[20]。采用4D flow MRI獲取的主動(dòng)脈PWV與電影MRI及超聲所測(cè)數(shù)據(jù)的一致性亦較高[21-22]。4D flow MRI較2D PC MRI更具優(yōu)勢(shì)，更適用于腦血管及血流較復(fù)雜血管如動(dòng)脈夾層、動(dòng)脈瘤等，但其成像時(shí)間長(zhǎng)，且后處理步驟更為繁瑣。目前，4D flow MRI已用于評(píng)估腦血管彈性[23]，所示腦動(dòng)脈彈性減低與腦小血管疾病密切相關(guān)。MRI評(píng)估動(dòng)脈彈性前景可觀，但因已有臨床研究多為單中心、小樣本試驗(yàn)，未能采用統(tǒng)一掃描參數(shù)，后處理流程繁雜且工作量大等而尚未廣泛用于臨床。

2.2.3 CT 隨著技術(shù)和設(shè)備的不斷發(fā)展，CT的時(shí)間和空間分辨率進(jìn)一步提高，經(jīng)后處理可獲取心血管任意方位圖像，結(jié)合心電門(mén)控技術(shù)能對(duì)心血管進(jìn)行多時(shí)相動(dòng)態(tài)觀察，以實(shí)現(xiàn)從形態(tài)學(xué)觀察到綜合評(píng)價(jià)形態(tài)與功能的轉(zhuǎn)變。

動(dòng)脈隨心臟搏動(dòng)規(guī)律性收縮、舒張，通過(guò)測(cè)量其直徑變化可評(píng)估局部血管彈性。體外模型[24]及臨床研究[25]結(jié)果均證實(shí)CT結(jié)合心電門(mén)控技術(shù)評(píng)估動(dòng)脈彈性具有可行性。CT結(jié)合心電門(mén)控技術(shù)可測(cè)量正常人、腹主動(dòng)脈瘤及主動(dòng)脈夾層患者動(dòng)脈彈性[9,26-27]；亦可用于評(píng)估小動(dòng)脈彈性[28]，以及評(píng)估心血管以外其他動(dòng)脈的彈性，如胰腺炎患者脾動(dòng)脈彈性[29]；后者有助于實(shí)現(xiàn)一站式評(píng)價(jià)胰腺形態(tài)及脾動(dòng)脈功能，為臨床選擇治療方案提供更多信息。

CT評(píng)估動(dòng)脈彈性的優(yōu)勢(shì)在于無(wú)創(chuàng)、成像速度快、價(jià)格適中，能在不額外增加輻射劑量情況下滿(mǎn)足展示血管形態(tài)與評(píng)估其功能的需求，具有較好臨床應(yīng)用前景。目前相關(guān)研究尚處于起步階段，尚未建立規(guī)范、統(tǒng)一的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)及動(dòng)脈彈性參考值。

3 小結(jié)與展望

相比功能參數(shù)，采用影像學(xué)方法無(wú)創(chuàng)評(píng)估動(dòng)脈彈性的重要性逐漸凸現(xiàn)。由于評(píng)估方法眾多，尚未形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，后處理程序繁瑣且缺乏相應(yīng)參考值等因素，目前評(píng)估動(dòng)脈彈性尚未廣泛用于臨床。未來(lái)需通過(guò)多中心、大樣本研究建立統(tǒng)一、規(guī)范的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，簡(jiǎn)化后處理流程，并建立臨床適用彈性參考值，以幫助臨床醫(yī)師了解相關(guān)疾病早期動(dòng)脈彈性改變，及早擇優(yōu)選擇干預(yù)手段，改善患者預(yù)后。