唐爽 綜述 王新宴 審校
(空軍總醫院特診科,北京 100142)
截至2012 年,估計全國心血管病患者2.9 億,其中高血壓2.66 億,每5 個成人中有1 人患心血管病,每年約350 萬人死于心血管病,占總死亡原因的41%,居各種疾病之首[1]。然而,心腦血管疾病往往不是器官本身發生了病變,而是供應器官血液的血管發生了改變。血管病變的發展是一個彌漫性漫長的過程,動脈粥樣硬化是最常見的改變。動脈粥樣硬化基本病變是內皮功能障礙,內膜脂質沉積,內膜灶狀纖維化,粥樣斑塊形成,致管壁變硬、管腔狹窄,甚至斑塊破裂、脫落導致血管腔閉塞引起急性心腦血管事件[2]。高血壓是動脈粥樣硬化的危險因素之一,高血壓患者收縮壓、平均血壓、脈壓長時間升高致動脈僵硬度增加;收縮壓每升高2 mm Hg(1 mm Hg=0.133 3 kPa),心血管疾病病死率升高7%,腦卒中病死率升高10%[3]。但是,對血壓數值正常而頸動脈血管硬度增加的人群進行6 年隨訪發現其高血壓患病率大大增加[4]。因此,歐洲心血管和高血壓協會建議有檢測條件的人群應該評估血管僵硬度。血壓數值達到所謂標準并不是治療的目的,血管健康才是預防高血壓、終末期靶器官損傷以及心血管事件的風向標。維護血管健康的前提是血管結構和功能障礙的早期檢測,其主要內容是利用無創簡便的方法發現亞臨床血管病變,預防嚴重血管事件的發生。現對血管健康管理現狀及進展做一綜述。
頸動脈內中膜厚度(IMT)增厚是動脈粥樣硬化的早期征象。頸動脈IMT 是指頸動脈內膜和中膜平滑肌層的厚度,采用高頻超聲線陣探頭測定,時相選擇在血管舒張期,即同步心電圖R 波峰尖,此時IMT 最厚。超聲下顯示內外兩條強回聲線以及中間一條低回聲或無回聲帶,兩條平行強回聲線之間的距離即IMT。目前主要的測量方法有:(1)一點測量法:在左右頸總動脈分叉處下方10 mm 處,取后壁測量IMT;(2)二點測量法:在頸總動脈遠端,頸內動脈近端,側位橫斷掃查,取狹窄最重處內徑與其最近的無狹窄管腔內徑百分數比;(3)多點測量法:對頸總動脈鄰近分叉10 mm、20 mm、30 mm 處采用縱向、前斜位、側位、后斜位,每次均取頸總動脈后壁測IMT,雙側共18 個IMT 值,取平均值作為頸總動脈IMT 值。頸內動脈取其鄰近分叉10 mm 處,采用后位、側位、前位三種角度,每次取其后壁,兩側共6 個頸內動脈IMT 值,取平均值作為頸內動脈IMT 值。目前超聲技術成熟、使用廣泛,但是IMT 只能局限于血管樹的一小段管壁厚度,結構和功能不得而知。
心臟周期性收縮,將血液射入主動脈,在主動脈壁上產生側壓力,并以一定的速度沿著血管樹向外周傳導,通過記錄兩個部位傳導的距離和時間,就可以計算出脈搏波傳導速度(PWV),計算方法如圖1 所示。一般選取體表易于觸摸、搏動明顯的部位測量,主要有肱踝動脈脈搏波傳導速度(baPWV)、頸股動脈脈搏波傳導速度(cfPWV),cfPWV 被認為是動脈僵硬度測量的金標準[5]。測量方法有:(1)壓力傳感器記錄動脈搏動波信號;(2)多普勒信號傳感器測量容積脈搏波;(3)光電傳感器測量容積脈搏波信號[6]。PWV 簡單易行,但股動脈搏動不好記錄,對操作的要求較高,傳導的距離不能準確測量,如遇到主動脈或股動脈狹窄的患者,壓力的傳導可能延遲、變弱。PWV 受血壓波動的影響,對于白大衣高血壓和假性高血壓來說PWV 和中心動脈壓可能不是準確的參數,且一次測量具有偶然性[7]。

圖1 PWV 測量原理
踝臂指數(ABI)為踝部動脈收縮壓與雙側肱動脈收縮壓最高值之比,主要是評估下肢血管的開放情況。目前ABI 閾值定為0.9,通過血管造影對比,ABI診斷下肢動脈疾病的敏感性為95%,特異性接近100%[8]。ABI 測量的金標準是多普勒法,臨床上多是通過同時測量四肢血壓實現。美國心臟病協會[9]將ABI 值分為以下4 個等級:ABI<0.9 為降低,0.9 ≤ABI<1.0 為臨界ABI,1.0 ≤ABI≤1.40 為正常值,ABI >1.40 為高ABI 值,多提示周圍動脈壁鈣化。有研究表明ABI 與冠心病存在明顯的相關性,多支病變冠心病患者的ABI 低于單支病變以及非冠心病患者,預測冠心病的敏感性低(18.9%),但特異性高(96.2%)[10]。ABI 局限性在于僅針對下肢血管彈性的評估。
心踝血管指數(CAVI)是新近引入的衍生于PWV的評價血管僵硬度的指標,測量原理如圖2 所示。CAVI 綜合分析心電圖、心音圖、四肢血壓、肱動脈脈搏波、踝動脈脈搏波和血管管徑變化等諸多參數,以僵硬指數β(表示血管原有硬化程度的指標)為基準,計算得出的指標,理論上不受血壓等因素的影響。其主要用于評價主動脈、肱動脈和踝動脈的整體僵硬度,而大動脈彈性的降低以及僵硬度的增加又與心腦血管疾病的病死率密切相關,是動脈硬化性血管疾病較強的預測指標[11]。目前國際上普遍以CAVI 9.0作為臨界值,>9 懷疑動脈硬化,數值越大表示血管越硬。CAVI 的升高與年齡、冠心病、腎功能不全、高血壓、糖尿病、吸煙以及精神壓力有關,降低則與他汀類藥物、血管緊張素受體拮抗劑、鈣離子拮抗劑藥物的使用有關[12]。

圖2 CAVI 測量原理
脈搏波是心臟周期性收縮和舒張使血液連續不斷地沿著動脈樹流動產生的血管波動軌跡,它綜合了心臟泵血活動和壓力波傳導所攜帶的多種信息,通過波形提取特征信息對血管健康進行評估,血管不同位點脈搏波波形如圖3 所示。脈搏波蘊涵豐富的血管病生理狀態信息,包括形狀、周期、幅值、速度等。脈搏波由前向波和反射波組成,前向波是心臟收縮射血產生的波,其在幾何形態與組織結構與前段血管有明顯差異的阻力小動脈處發生反射,即反射波。前向波與反射波的融合疊加,形成了脈搏波波形。脈搏波形態的不同主要取決于反射波的波幅以及到達時間。反射點主要位于下肢動脈,第一有效反射點位于下腹主動脈與股動脈之間,因此僅上肢動脈的脈搏波波形存在反射點[13]。不同位置記錄的脈搏波波形不同,從主動脈到肱動脈、橈動脈、股動脈,有效反射點依次后移,反射波到達的時間推后,形成波幅漸高、波峰漸明顯的波形。在同一位置不同血管狀態的人,脈搏波波形也不同。在青少年,血管彈性非常好,反射波很晚到達,與前向波融合產生的波形波幅小且無明顯的反射點。隨著年齡的增加,動脈老化動脈彈性降低,PWV 加快,反射點前移,反射波可能在收縮早期就到達,形成逼近前向波波峰的脈搏波形,甚至與前向波融為一體。典型的脈搏波由主波、重搏前波、重搏波組成。主波對應心動周期的收縮期,其主要成分是前向波;重搏前波是前向波與反射波的疊加重合;重搏前波之后有一波谷,表征收縮期的結束以及舒張期的開始;重搏波對應心動周期的舒張期,是具有儲器作用的動脈彈性回縮釋放血液撞擊主動脈瓣反彈形成[14](表1)。

圖3 脈搏波類型

表1 同一位置不同血管彈性者脈搏波波形及特點
通過外周動脈脈搏波波形還可以推算中心動脈波形,中心血壓代表左心室的真實壓力負荷[15],主動脈近端血管的硬化導致收縮壓和舒張壓水平的紊亂,心臟后負荷的增加,冠狀動脈灌注減少,腦、腎等靶器官脈壓的增加,預測靶器官病變的作用優于外周血壓[16]。脈搏波分析操作簡單,重復性好,價格易于接受,輕便易攜,直觀反映血管彈性,應作為未來廣泛應用于臨床的評價指標之一。
血管超聲、螺旋CT 和核磁共振成像、血管造影等可檢測某動脈的血管IMT、粥樣斑塊形成情況及冠狀動脈管腔情況。另外,國外有報道稱主動脈瓣環運動速度能幫助評估有心血管危險因素患者的動脈血管硬度[17]、組織多普勒成像技術能夠簡單評估中心動脈壓力并計算血管整體的順應性[18]。
動脈僵硬度與很多疾病相關。有癥狀的周圍血管疾病患者小血管僵硬度增加是全因死亡以及心血管疾病死亡的獨立預測因子[19];血清游離甲狀腺素濃度增高促進血管硬化、加速血管系統老化進程[20];血管僵硬度增加與老年人認知水平下降有關,預防動脈硬化對此有保護作用[21];不相匹配的中心動脈脈壓增高而cfPWV 降低預示外周血管病[22]。缺血性卒中之后,較低的cfPWV 臨床預后好于cfPWV 高的患者,等等。動脈僵硬度綜合反映了已知以及未知心血管危險因素的長期影響,抗高血壓藥物可以減慢動脈硬化進程[23]。早期在無創動脈硬化檢測指標指導下的臨床診療行為可以明顯提高高血壓病患者的治療率及控制率,改善baPWV、ABI 可大幅度減少心腦血管事件的發生[24]。
目前并沒有特效的針對血管僵硬的藥物或治療,但有證據表明血管緊張素轉換酶抑制劑、鈣通道阻滯劑除了降血壓之外還有利于血管功能,但是唯一能直接而明顯增加血管順應性的保護作用是有氧運動,對于健康年輕人來說,8 周斷續的中等強度的訓練可以改善動脈硬度[25]。對于血壓正常人群而言,運動、低鹽飲食、降低卡路里攝入等生活方式的調節有利于血管健康;對于高血壓患者而言降低血壓是最有效措施,傳統的治療包括:血管緊張素轉換酶抑制劑、鈣通道阻滯劑、他汀類藥物、左旋精氨酸、激素等,新近研究表明白藜蘆醇、彈性蛋白酶抑制劑、基質金屬蛋白酶抑制劑,未來可能作為與血管僵硬度有關的保護策略[16]。
血壓值處于正常范圍是血管健康維護的一個重要方面,但并非治療目的,以脈搏波波形分析為代表的各項反映血管彈性的指標應引起醫療工作者的注意。未來,隨著科學技術的發展和臨床研究的深入,期待更加易行、穩定、抗干擾、舒適的評價血管健康的技術,能夠在病變早期發現問題,保護心血管系統。同時,預防動脈僵硬度增加、改善血管彈性的新型藥物的研發也至關重要。
[1]王文,朱曼璐,王擁軍,等.《中國心血管病報告2012》概要[J].中國循環雜志,2013,28(6):408-412.
[2]李玉林,文繼舫,唐建武,等.病理學[M].第八版.人民衛生出版社,2013:129-137.
[3]Lewington S,Clarke R,Qizilbash N,et al.Age-specific relevance of usual blood pressure to vascular mortality:a meta-analysis of individual data for one millionn adults in 61 prospective studies[J].Lancet,2002,360:1903-1913.
[4]Liao D,Arnett DK,Tyroler HA,et al.Arterial stiffness and the development of hypertension.The ARIC study[J].Hypertension,1999,34:201-206.
[5]Laurent S,Cockcroft J,van Bortel L,et al.Expert consensus document on arterial stiffness:methodological issues and clinical applications[J].Eur Heart J,2006,27:2588-2605.
[6]孫紹梅.多種早期無創動脈硬化檢測指標的應用及臨床意義[J].醫學綜述,2013,19(22):4104-4106.
[7]Suzuki H,Dogi M,Takenaka T,et al.Various approaches for vascular health in elderly women[J].Clin Exp Hypertens,2013,35(4):295-299.
[8]McDermontt MM,Greenland P,Liu K,et al.The ankle brachial index is associated with leg function and physical activity:the Walking and Leg Circulation Study[J].Ann Intern Med,2002,136:873-883.
[9]Rooke TW,Hirsch AT,Misra S,et al.2011 ACCF/AHA Focused update of the guideline for the management of patients with peripheral artery disease(updating the 2005 guideline):a report of the American College of Cardiology Foundation/American Heart Association task force on practice guidelines[J].J Am Coll Cardiol,2011,58(19):2020-2045.
[10]陳保見,呂羅巖,譚艷嬌,等.心踝血管指數與踝臂指數預測冠心病的價值[J].中國動脈硬化雜志,2014,22(2):163-167.
[11]Horinaka S,Yabe A,Yagi H,et al.Comparison of atherosclerotic indicators between cardio ankle vascular index and brachial ankle pulse wave velocity[J].Angiology,2009,60(4):468-476.
[12]Shirai K,Song M,Suzuki J,et al.Contradictory effects of β1-and α1-aderenergic receptor blockers on cardio-ankle vascular stiffness index(CAVI)-the independency of CAVI from blood pressure[J].J Atheroscler Thromb,2011,18:49-55.
[13]張永亮.基于橈動脈波形分析的心血管功能評估方法研究[D].中國科學技術大學,2012.
[14]姜元恩.人體脈搏波檢測分析及在心血管健康監測中的應用[D].中國科學技術大學,2008.
[15]Avolio AP,Butlin M,Walsh A.Arterial blood pressure measurement and pulse wave analysis their role in enhancing cardiovascular assessment[J].Physiol Meas,2010,31(1):R1-R47
[16]Cameron JD,Asmar R,Struijker-Boudier H,et al.Current and future initiatives for vascular health management in clinical practice[J].Vasc Health Risk Manag,2013,9:255-264.
[17]Masugata H,Senda S,Okuyama H,et al.Aortic annular velocity assessed by tissue Doppler echocardiography as a potential parameter of arterial stiffness[J].Tohoku J Exp Med,2010,221(2):169-174.
[18]Haluska BA,Jeffriess L,Mottram PM,et al.A new technique for assessing arterial pressure wave forms and central pressure with tissue Doppler[J].Cardiovasc Ultrasound,2007,5:6-11.
[19]Kals J,Lieberg J,Kampus P,et al.Prognostic impact of arterial stiffness in patients with symptomatic peripheral arterial disease[J].Eur J Vasc Endovasc Surg,2014,5:8.
[20]Delitala AP,Orru M,Filigheddu F,et al.Serum free thyroxine levels are positively associated with arterial stiffness in the SardiNIA study[J/OL].http://onlinelibrary.wiley.com,2014-06-24.
[21]Zeki AI Hazzouri A,Newman AB,Simonsick E,et al.Pulse wave velocity and cognitive decline in elders:the Health,Aging,and Body Composition study[J].Stroke,2013,44(2):388-393.
[22]Brand M,Woodiwiss AJ,Michel F,et al.A mismatch between aortic pulse pressure and pulse wave velocity predicts advanced peripheral arterial disease[J].Eur J Vasc Endovasc Surg,2013,46(3):338-346.
[23]Doba N,Tokuda Y,Tomiyama H,et al.Changes in ankle brachial pulse wave velocity during a five-year follow-up period in older Japanese adults:sub-analysis results of the Health Research Volunteer Study in Japan[J].Intern Med,2013,52(1):21-27
[24]Gasecki D,Rojek A,Kwarciany M,et al.Pulse wave velocity is associatedwith early clinical outcome after ischemic stroke[J].Atherosclerosis,2012,225(2):348-352.
[25]Tanaka M,Sugawara M,Ogasawara Y,et al.Intermittent,moderate-intensity aerobic exercise for only eight weeks reduces arterial stiffness:evaluation by measurement of stiffness parameter and pressure-strain elastic modulus by use of ultrasonic echo tracking[J].J Med Ultrason,2013,40(2):119-124.