無創外周血管檢測技術評估血管功能的應用及進展

王云飛　汪　麗　楊　萍　李文琦　司道遠

(吉林大學中日聯誼醫院心內科，吉林　長春　130033)

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無創外周血管檢測技術評估血管功能的應用及進展

王云飛汪麗楊萍李文琦司道遠

(吉林大學中日聯誼醫院心內科，吉林長春130033)

〔關鍵詞〕冠心病；危險因素；血管功能；內皮功能；無創檢測

近年來，心血管疾病特別是冠心病的治療觀念及技術得到了極大的發展及進步，但冠心病的發病率及死亡率仍居高不下，因此，如何早期發現及盡早干預成為學界關注的重點。傳統的心血管疾病危險因素對于心血管疾病有預測性，但是其價值是有限的〔1，2〕。目前，針對血管功能的檢測手段發展迅速，而無創檢查具有操作簡便、易于重復及隨訪、無創等優點，便于臨床開展及早期評價心血管疾病的危險程度。本文將討論多種通過無創檢測外周動脈功能評估血管功能的技術及其應用、進展作一綜述。

1內皮功能檢測

1.1血流介導的血管擴張(FMD)FMD已經被證明是由一氧化氮(NO) 介導的，可以有效地反映內皮局部的NO生物利用度，反映了內皮依賴性血管舒張〔3〕。FMD現已經成為臨床上應用最廣泛的檢測血管內皮細胞功能的方法，其及與已經確定的冠心病因素危險具有明顯相關性的無創方法〔4〕。方法：受試者保持禁食至少6 h，停止血管活性藥物(如血管緊張素轉換酶抑制劑類、鈣離子拮抗劑類及β受體阻滯劑類等)>12 h，禁止咖啡、茶，香煙或尼古丁>12 h，沒有練習>6 h 絕經期前的婦女在其月經周期的1～7 d內。在安靜適宜溫度的操作室，患者平臥至少10 min，將壓力袖帶置于患者上臂用以阻斷肱動脈血流5 min，然后釋放袖帶，導致反應性充血〔3〕，即外周局部動脈血流增加對血管壁的切應力增加，NO的釋放，從而引起血管舒張。高分辨超聲(>7.5 MHz)分別測量充血后管腔內徑、管腔基礎內徑、充血前管腔內徑，FMD=(充血后管腔內徑-管腔基礎內徑)÷充血前管腔內徑×100%。Yeboah等〔5〕經過多年對FMD的研究，FMD可作為心血管疾病的獨立預測因素。這是一種無創的手法，而且具有較高的預測性，對于那些未行冠脈造影術的低風險患者具有良好的預測價值，以及其低廉的設備價格、可重復性操作、安全性讓其成為一種應用廣泛的評價方法。但其存在主要3點不足：(1)對于操作者依賴性，超聲作為一種定量方法，過于主觀，檢測血管的內徑具有差異；(2)缺乏廣泛的培訓及標準規范化〔6〕，如壓力袖帶的位置選擇、探頭的切面選取及按壓力度；(3)在釋放袖帶壓力后的峰流量有很大變異，使得不能檢測到真正的FMD峰值〔7〕。因此，將不同的標準規范化，才能提高FMD的可靠性及可重復性〔8〕。隨著電子科技設備的迅速發展，部分技術上的問題已得到解決〔9〕。FMD現已成為無創檢測內皮功能的“金標準”，多種新型技術的出現均首選與FMD進行對比分析。

1.2低血流量介導的血管收縮(L-FMC)2008年，Gori等〔10〕運用同FMD同樣的裝置，描述了低流量導致的橈動脈收縮，可以作為評估一種新的評估血管功能指標。L-FMC對FMD提供了補充。發生在前臂血流閉塞期間減少的血流量引起的前臂動脈直徑減小，其機制可能是由其他物質介導，通過血流介導的血管收縮劑(如ET-1)增加和血管擴張劑(EDHF和前列腺素)減少共同完成。一些證據表明，L-FMC是內皮依賴性〔11〕，但導致在肱動脈、橈動脈或頸動脈的L-FMC機制仍不清楚。方法：L-FMC需要受試者保持與FMD相同的條件下，同FMD相同的設備，如壓力袖帶、高分辨超聲儀，將壓力袖帶置于患者上臂用以阻斷肱動脈血流5min，以高分辨超聲測量加壓的最后30 s的橈動脈管腔內徑相較于內徑基線水平的最大變化〔12〕。評價：Gori等〔13〕報道，較單獨使用FMD，聯合L-FMC可以提高對冠心病患者預測的敏感性及特異性。近期的研究〔12〕表明，FMC在不穩定型心絞痛及穩定型心絞痛患者之間的差異，以及NESTEMI患者PCI術后及恢復期的變化。這種易于重復且無創的方式為血管功能提供了更多的信息，可作為對FMD是一種補充。但其機制仍有待于進一步的研究。

1.3外周動脈壓力測定(RH-PAT)2003年，RH-PAT成為評估內皮功能的一項的新的指標〔14〕。PAT是通過外周動脈壓力設備(Endo-PAT2000；Itamar Medical，Caesarea，Israel)〔15〕測定反應性充血后指尖張力變化程度，其原理與FMD基本相似，有研究表明這種反應指尖小血管的內皮功能的機制是復雜的，但仍是部分依賴于NO〔16〕。近10余年，因其具有簡便、易于重復、實時的完全自動化的分析技術等優點，使其廣泛使用。方法：受試側手臂：將指尖探頭于食指，壓力袖帶置于其上臂。對照側手臂：相同的指尖探頭置于食指。加壓前10 min記錄患者雙側指尖的基礎張力幅度，后以大于收縮壓50 mmHg的壓力加壓受試側手臂5 min，計算機自動記錄雙側指尖袖帶釋放后3min的指尖張力的平均變化程度。評價：Rubinshtein等〔17〕報道稱以該指數<0.4預測心血管事件具有良好的敏感性及特異性。近期，Matsuzawa等〔18，19〕對具備高危因素的冠心病患者進行PAT測試后報道稱，PAT對冠心病風險評分方面可作為獨立的預測因素。完全性的計算機自動化技術因其取代超聲需測量讀數的方式，消除了依賴于操作者引起的誤差。然而，在Framingham心臟研究中，RH-PAT 和FMD之間無明顯相關性，通過肱動脈和指尖血管評估內皮功能與心血管危險因素之間有不同的關系，而且它們之間基本不相關，這可能表明，FMD和PAT在肱動脈與較小的指尖血管測定血管功能上提供了不同的信息〔20〕。

1.4激光多普勒血流儀(LPF)LPF是一種檢測組織血流的無創方式，基于激光遇到血細胞會發生偏移這一原理，通過光傳感器收集反射光產生的光流量變化，我們可以得到血流量、血流速度及血細胞濃度。通過離子電滲透法或微透析的方式，將乙酰膽堿或硝普鈉導入皮膚組織，或者采用閉塞后反應性充血、局部加熱充血等刺激方式，LPF記錄了局部皮膚刺激后血流灌注量變化。激光技術不能直接測量血管內皮細胞功能，而是局部微血管功能反應內皮功能，經過多年研究，LPF測量微循環功能可以作為評估內皮功能的指標〔21〕。雖然LPF存在了多年，但是仍未被廣泛使用，同時也缺乏大樣本量的研究驗證，限制其發展的原因可能為以下兩點：(1)因幾種刺激方式的機制尚不完全清楚，以及刺激方式、測量的局部區域的選擇等缺乏統一的標準，皮膚灌注區域的異質性導致其重復性變異系數很高，可重復性差〔22〕。(2)包括環境因素及自身情緒、交感神經興奮等因素對局部血流的影響，限制了它的發展〔23〕。近期報道的包括激光多普勒血流成像(LDPI)〔24〕，激光散斑成像(LSCI)〔25〕因其改善了對欲測區域的空間分辨能力，提高了可重復性。

1.5靜脈體積閉塞描記法(VOP)早在一個多世紀前，VOP就被用作測量血流的手段〔26〕。其基本方法為，用一可調的壓力袖帶置于前臂，以40 mmHg壓力阻斷靜脈回流，但不阻斷動脈流入，前臂體積膨脹的程度就與動脈血流量有關，通過體積描記器計算反應性充血或應用血管活性藥物前后前臂膨脹程度的變化來反映前臂動脈血流量的變化，使其成為評估內皮功能的方式〔27，28〕。有報道稱心血管疾病與VOP具有有一定關系〔28〕，雖然具備相對較好重復性，但因其結果以注射乙酰膽堿的前臂血流和未注射乙酰膽堿的前臂血流之比表示，這種半有創性和操作的復雜性，限制了其臨床推廣〔27〕。

1.6指尖熱檢測(DTM)DTM檢測血管功能技術已經成為一種新的無創評估心血管功能的方式〔29〕。其原理與PAT相似，在肱動脈血流介導的血管擴張中引起反應性充血，而內皮功能受損的病人血管在這種反應下將下降，DTM正是利用，阻斷釋放后，擴張的血管引起血流反應性增加，增加的血量帶來大量的熱，使溫度反彈性的增高，以此增高的大小及速度來評估內皮功能狀態，較為普遍使用的檢測設備為美國休斯敦生產的VENDYS system。DTM檢測血管功能障礙已被證明與傳統心血管危險因素、Framingham危險評分(FRS)密切相關，且在預測冠狀動脈鈣化方面作用明顯優于FRS〔30〕。近期的一項研究，Schier等〔31〕對60例胸外科手術的病人，在其術前測出基線水平及術后24、 48 、72 h、5 d分別檢測其DTM，其目的用以檢驗DTM技術是否可以作為一種替代性的評價血管功能的方法上，盡管研究結果表明患有心血管危險因素能顯著降低DTM，但這種新型的無創技術在對術后評估血管功能及評價標準仍需進一步研究。

1.7光電體積描記術(PPG)即脈搏容積測定(PAV)，其原理同FMD，動脈血管緊縮加壓，使之經過一段時間的缺血狀態，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。手指的的脈管系統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。采用紅外方法檢測指尖脈搏波，分析末梢循環信息從而評價血管內皮細胞功能狀態。患者6 h內禁煙、禁咖啡，安靜環境下在有靠背的椅子上休息至少5 min。取坐位，上肢裸露伸直并輕度外展，肘部置于心臟同一水平，將診斷儀袖帶均勻緊貼皮膚纏于左上臂，使其下緣在肘窩以上約2～3 cm，氣袖中央位于肱動脈表面，將診斷儀兩個指夾按照標識分別夾在患者左、右手食指指尖。檢測開始后診斷儀自動運行一下程序：記錄2 min基礎振幅值后袖帶加壓至180 mmHg，維持3 min后放氣，記錄2 min反應性充血振幅值，比較加壓前后振幅比及參照側振幅比后運行得出PAV數值。小樣本的研究表明，與FMD進行對比，PPG與FMD具有良好的相關性〔32〕，相對于傳統的FMD，該方法成本低，并且不需要依賴操作者的技能，測量雙側手指能夠有效地消除系統誤差。因此，以其作為臨床心血管事件的篩選工具易于推廣，但仍需大量樣本驗證其在臨床中的指導價值。

2動脈彈性

2.1脈搏波傳導速度(PWV) 心臟于收縮期射入主動脈內的血液，產生的脈搏波經血管壁向外周血管傳導，因PWV 取決于動脈壁的彈性、血管腔徑與壁厚度以及血液黏度。由于血管腔徑與壁厚度以及血液黏度變化相對較小，因此通過PWV的測量可反映動脈僵硬度〔33〕。采用的PWV壓力感受裝置多為或法國Colson&Les Lilas公司生產的自動PWV分析儀(Complior SP，Arteh medical)置于已選擇的動脈段搏動最明顯處并自動記錄某一動脈段兩點之間的傳導的時間，從而計算算出動脈順應性(亦稱為動脈彈性、動脈僵硬度)，常用的方式為頸-股動脈(CF-PWV)、肱-踝動脈(BA-PWV)、頸-踝動脈(CA-PWV)、頸-橈動脈(CR-PWV)及肱-橈動脈(BR-PWV )〔34〕。研究表明，不同動脈段之間的動脈順應性可以代表不同的臨床意義〔35〕，CF-PWV可反映主動脈彈性，相關研究證明CF-PWV對主動脈彈性評估可對心血管事件進行預測〔36〕，CA-PWV可一定程度上可替代CF-PWV作為大動脈僵硬度的指標，也可反映部分外周肌性動脈的僵硬度。CR-PWV主要反映周圍肌性動脈的僵硬度，與CF-PWV、CA-PWV不可相互替代〔37〕。基于其無創、簡便、可重復性高的特點，PWV已經成為國內外研究的熱門方式〔34〕。有研究表明，隨年齡增長，PWV顯著升高，大多數的冠心病危險因素與PWV高度相關〔38〕。PWV是一種較新興的測量動脈硬化的重要指標，其對全身動脈硬化的預測血管事件的價值應該繼續探討。

2.2脈搏波形分析(PWA)PWA是利用一種特定探頭置于橈動脈搏動最明顯處記錄心動周期中的壓力變化曲線，反應中心動脈壓，這種方式可以將壓力信號經計算機轉化得到脈搏波波形及幅度，其中蘊含了大量的心血管狀態的病理生理信息。如動脈硬化早期和高血壓的無癥狀患者，其血管彈性、血管阻力及血壓等指數上已發生變化，而且均已在PWA中的波形及幅度上已得到反應〔39〕。

2.2.1反射波增強指數(AI)血液向外周血管流動的同時，脈搏波亦沿動脈壁向外周做前向傳導，在如血管分叉處這種壓力突然增大的地方可產生反射波。反射波與前向波一般在舒張期相疊加。但阻力提前出現或脈搏波傳導速度增快，疊加點出現在收縮期，收縮壓將增加，舒張壓下降。AI通常采用脈搏波分析，將反射波引起的第二峰值壓力(即中心動脈壓力反射波增壓)與前向波引起第一峰值收縮壓(即中心動脈脈壓)之比值來表示AI。它表示在脈壓中反射波增量所占的百分比。目前測量AI的儀器為澳大利亞SphygmoCor系統及日本Omron HEM-9000AI脈波檢測儀，國內相關研究對兩者進行比較表明，測量外周橈動脈AI上一致性較好，都較適合大規模的臨床及流行病學研究〔40〕。AI與動脈彈性有較好的相關性，即隨著AI值降低表示動脈彈性越差，因此其可以較好的反映動脈硬化程度〔41〕。但近期的研究，Mitchell等〔42〕發現，PWV可較好地預測心血管事件，在Framingham心臟研究中AI卻不能作為心血管事件的獨立預測因子。van Sloten等〔43〕也并未發現發現AI的預測性。

2.2.2舒張脈搏波形分析(DPCA)通過橈動脈脈搏波分析法可無創評估大動脈彈性C1，小動脈彈性C2，檢測設備有美國HDI公司生產的CVProfilor DO-2020型動脈彈性功能測定儀，將探頭置于橈動脈搏動最明顯處，記錄30 s橈動脈搏動波形，得到橈動脈脈搏波舒張壓力曲線〔44〕。C1又稱為容量順應性，C2稱為震蕩順應性。前者主要反映近端大動脈的功能，為血流體積下降與動脈樹中壓力下降的比值；后者主要反映外周小血管的功能，血流體積振蕩性變化和動脈中壓力振蕩性變化的比值，且二者均須在舒張期壓力呈指數樣衰減時期測得。早期的研究表明，內皮功能受損及年齡增長可明顯對C1和C2造成影響〔45〕。

2.3踝肱指數(ABI)ABI作為一種無創的測量方式廣泛用于外周血管的檢測，早期的研究發現，ABI<0.9在外周動脈疾病的診斷上其敏感性和特異性分別為95%和99%，ABI即踝動脈收縮壓與肱動脈收縮壓之間的比值，已成為評估下肢動脈疾病(PAD)的重要指標〔46〕。測量方法為用同一血壓計袖帶分別置于上臂及近踝的下肢動脈搏動最明顯處，重復2次以上測量選擇較大者作為踝動脈和肱動脈收縮壓較大值，將兩者相除得到ABI，相關研究表明〔47〕，反復的多次測量所得數值在PAD早期診斷中意義更大。經過多年研究，ABI降低已成為動脈硬化性疾病的重要危險因素，并可對包括死亡在內的心血管疾病患者進行獨立預測，ABI的降低將導致心血管事件風險的增加〔48〕。盡管如此，ABI仍存在其局限性：(1)任一踝部以上動脈段的病變均可導致踝部動脈壓降低，且不能對病變動脈段進行準確定位。(2)相關的研究報道，在糖尿病患者中鈣化的下肢動脈導致血管彈性減低，血管回縮力減小，異常升高的踝部收縮壓可使本應較低德爾ABI正常或升高，干擾診斷結論〔49〕。相關研究結果表明，因動脈鈣化對足趾動脈影響較小，利用足趾動脈收縮壓代替踝動脈收縮壓，即趾肱壓指數(TBI)，因此TBI對糖尿病人有更好的預測價值，且對ABI做了良好的補充價值〔50〕。

3小結

血管內皮功能障礙是心血管疾病發生發展的關鍵環節，檢測血管內皮功能可以有效地評估疾病的發展和預后情況，通過外周血管無創地檢測血管功能易于在臨床中推廣，尤其在心血管疾病的篩查上做出巨大貢獻，協助預測了心血管事件的發生發展，并減低了不良事件的風險，因此建立并規范內皮功能檢測操作指南將從根本上有益于心血管疾病的防治工作，對內皮功能檢測無創手段的進一步研究在臨床上具有廣闊的應用前景，需要我們繼續對已存在的方式進行更多樣本的研究以及開創更多簡便、重復性好、可信程度高的無創手段。

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〔2015-08-10修回〕

(編輯滕欣航)

〔中圖分類號〕R543.3

〔文獻標識碼〕A

〔文章編號〕1005-9202(2016)08-2014-05；

doi：10.3969/j.issn.1005-9202.2016.08.109

通訊作者：司道遠(1984-)，男，主治醫師，主要從事動脈粥樣硬化的早期診斷與治療研究。

基金項目：吉林省科技廳資助項目(No.20140204016SF);長春市科技計劃項目(No.14KG063)

第一作者：王云飛(1988-)，男，在讀碩士，主要從事內皮功能評估及早期檢測研究。