極速成像技術評價慢性阻塞性肺疾病患者頸動脈僵硬度

王艷秋，劉 爽，張立敏，楊 軍

(中國醫科大學附屬第一醫院心血管超聲科，遼寧 沈陽 110001)

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease, COPD)是一種以進行性氣流受限為特征的慢性氣道炎性疾病。COPD與心血管疾病關系密切，心血管疾病是COPD患者最常見的慢性并發癥，也是導致患者住院率及死亡率增加的主要原因之一[1]。研究[2]表明，動脈硬化是預測心血管事件的獨立危險因素。因此，早期評價COPD患者動脈僵硬度，對臨床選擇治療方案及評估預后具有重要意義。脈搏波傳導速度(pulse wave velocity, PWV)是反映動脈硬化的經典指標之一，可反映早期頸動脈硬化程度，并已獲得廣泛認可。既往多采用頸-股PWV、肱-踝PWV、股-橈PWV、頸-橈PWV、心-主動脈PWV等方法評價PWV，但由于其操作復雜，檢測時間較長，兩點距離測值精確度易受某些病理狀態如代謝綜合征、肥胖等影響，不能評價局部動脈硬化等，在臨床應用受到限制。本研究采用極速成像技術測量頸動脈PWV(ultrafast imaging PWV, ufPWV)，評價COPD患者頸動脈硬化程度，為臨床早期評價及治療提供依據。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2015年7月—2016年4月在我院診斷為COPD患者48例(COPD組)，男26例，女22例，年齡41～77歲，平均(60.8±8.8)歲，其中糖尿病患者2例。COPD的診斷均符合中華醫學會呼吸病學分會慢性阻塞性肺疾病學組發布的“慢性阻塞性肺疾病診治指南(2013修訂版)”標準[3]。排除：急性心肌梗死、呼吸道感染、肺栓塞、肺癌、頸動脈斑塊形成者。另選性別、年齡、血壓等相匹配、既往無任何肺部疾病，肺功能正常的45名志愿者為對照組，男25名，女20名，年齡45～77歲，平均(57.7±7.1)歲，其中糖尿病患者1例。本研究經中國醫科大學倫理委員會審批通過，所有受檢者均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 常規超聲檢查：采用GE Vivid E9 彩色超聲診斷儀，M5S-D探頭，頻率2～5 MHz。囑受檢者患者取左側臥位，靜息狀態下測量左心室射血分數(left ventricular ejection fraction, LVEF)，于頸總動脈長軸二維圖像測量內中膜厚度(intimate-media thinckness, IMT)，于頸動脈分叉部近心端1 cm處采用頻譜超聲采集收縮期峰值速度(peak systolic velocity, PSV)、舒張末期峰值速度(end diastolic velocity, EDV)、阻力指數(resistance index, RI)、搏動指數(pulsatility index, PI)、時間峰值速度(time averaged peak velocity, TAPV)、時間平均速度(time averaged mean velocity, TAMV)、峰值壓差(peak gradient, PG)及平均壓差(mean gradient, MG)。

極速成像檢查：采用SuperSonic Imagine AixPlorer型全數字化彩色多普勒超聲診斷儀，SL10-2線陣探頭，頻率2～10 MHz，PWV條件。囑受檢者平臥，平靜呼吸，充分暴露頸部。將探頭與頸總動脈長軸最大切面平行，清晰顯示頸動脈前壁后，保持圖像與探頭靜止，啟動“PWV”鍵，2 s后機器自動測得頸動脈ufPWV值，包括收縮期起始時PWV值(beginning of systole, PWV-BS)、收縮期結束時PWV值(end of systole, PWV-ES)及動脈壁運動速度-時間彩色圖像并存儲(圖1)。同一動脈ufPWV取樣6次，取平均值。

1.3 統計學分析 采用SPSS 19.0統計分析軟件。計量資料以±s表示，兩組間比較采用獨立樣本t檢驗，計數資料比較采用χ2檢驗。ufPWV值與生理指標的相關性采用Pearson相關分析。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

與對照組比較，COPD組心率明顯增高(P<0.05)，余兩組一般資料差異均無統計學意義(P均>0.05)，見表1。兩組左、右側頸動脈PWV-BS值和PWV-ES值差異均無統計學意義(P>0.05，表2)，因此，以下ufPWV數據取兩側平均值。與對照組比較，COPD組PWV-BS值、PWV-ES值明顯增加(P均<0.05)，見表3。相關性分析顯示，ufPWV值與年齡、收縮壓、平均血壓及心率呈正相關，與第1秒用力呼氣容積(force expiratory volume in 1 s, FEV1)呈負相關(表4)。

3 討論

COPD患者普遍存在系統性炎癥及慢性缺氧，二者協同作用可刺激C反應蛋白、IL-6、NO等炎性因子釋放，增加血管內皮細胞黏附分子表達，進而引起血管壁組成成分改變、彈性纖維減少，進一步導致動脈僵硬度增加，影響心肌血流灌注及心臟功能。研究[4-5]顯示，動脈管壁彈性減低與左心室功能不全有密切關系。心血管疾病是COPD最常見的并發癥，27%～30%的COPD患者死于心血管疾病[1,5]，因此，早期檢測并預防其并發癥的發生，是治療COPD的主要目的之一，也是降低患者死亡率的關鍵。PWV與動脈僵硬度呈正相關，動脈血管彈性越小，順應性越差，動脈壁越硬，則PWV越快。頸動脈僵硬度是心血管疾病危險性的獨立預測因子[6]。

表1 2組一般資料和頸動脈常規超聲參數比較(±s)

表1 2組一般資料和頸動脈常規超聲參數比較(±s)

組別體質量指數(kg/m2)心率(次/分)收縮壓(mmHg)舒張壓(mmHg)血壓(mmHg)糖尿病[例(%)]LVEF(%)IMT(mm)COPD組(n=48)22.24±3.6878.28±12.19127.54±19.2579.29±11.5995.38±13.232(4.17)60.57±5.090.65±0.14對照組(n=45)23.60±2.4467.21±8.91122.82±15.4776.58±9.2291.99±9.981(2.22)62.74±5.680.60±0.17t/χ2值2.05-4.94-1.31-1.25-1.400.19-1.40-1.53P值0.05<0.010.200.210.170.620.170.13組別PSV(cm/s)EDV(cm/s)RIPITAPV(cm/s)TAMV(cm/s)PG(mmHg)MG(mmHg)COPD組(n=48)83.60±30.4424.75±11.170.70±0.081.49±0.5341.55±13.4922.75±9.333.40±3.310.98±0.76對照組(n=45)78.43±17.2124.21±5.340.69±0.051.39±0.3040.32±8.0420.80±5.202.56±1.320.76±0.33t值-1.01-0.30-0.56-1.16-0.53-1.25-1.43-1.62P值0.320.770.580.250.600.220.160.11

圖1 采用極速成像技術測量頸動脈PWV值 A.正常人頸動脈ufPWV值； B.COPD患者頸動脈ufPWV值 (紅色代表PWV朝向探頭運動；藍色代表PWV背離探頭運動；顏色明暗代表PWV運動的相對速度)

組別PWV-BSPWV-ESCOPD組(n=48) 左側6.29±1.458.66±2.23 右側5.92±1.368.06±1.87對照組(n=45) 左側5.63±1.397.58±1.88 右側5.66±1.317.44±2.29

表3 2組ufPWV值比較(m/s，±s)

表3 2組ufPWV值比較(m/s，±s)

組別PWV-BSPWV-ESCOPD組(n=48)6.17±1.248.42±1.79對照組(n=45)5.64±1.177.59±1.89t值-2.08-2.16P值0.040.03

表4 生理指標與ufPWV參數的相關性

極速成像技術是近年快速發展的超聲成像新技術，其采樣幀頻達2 000～10 000幀/秒，并可在2 s內快速、精確獲得動脈管壁細微運動的速度和方向，在B型超聲模式下根據組織多普勒原理，檢測頸動脈管壁脈搏波的傳導，并可迅速、直接地獲得頸動脈管壁收縮起始和結束時的PWV精確數值和標準差；且不需測量血壓，不受測量兩點之間距離誤差的影響。研究[7-10]表明，ufPWV可早期、準確評價頸動脈硬化程度，有較好的一致性和可重復性，是反映頸動脈彈性的可靠指標[11]。

本研究采用極速成像技術直接測量頸動脈PWV，結果顯示COPD組ufPWV值高于對照組，提示COPD患者頸動脈僵硬度增加，其原因可能與COPD患者內皮功能障礙有關。而兩組頸動脈常規參數，包括PSV、EDV、RI、PI及IMT差異均無統計學意義。IMT作為評價動脈硬化的傳統指標，可反映動脈管壁結構改變，但本研究兩組IMT差異無統計學意義，提示在動脈管壁結構改變和動脈粥樣硬化斑塊形成前，血管內皮功能障礙已存在，動脈彈性功能減低早于形態結構的改變，表明ufPWV可早期檢測頸動脈僵硬度，與既往研究[12-13]結果一致。此外，本研究結果還顯示，COPD患者肺通氣功能中ufPWV與FEV1值呈負相關，提示肺功能減低是影響頸動脈硬化的因素之一。分析原因可能是COPD患者氣流受限呈進行性發展，存在慢性或間歇性缺氧，而缺氧可激活腎素-血管緊張素-醛固酮系統，使細胞外基質膠原含量增加，促進血管平滑肌細胞增殖，從而增加動脈僵硬度[14]。ufPWV與年齡、心率、收縮壓及平均血壓呈正相關，提示COPD患者頸動脈硬化受多種因素影響。

本研究的局限性：未分析血生化指標對動脈硬化的影響；年齡在動脈硬化發展過程中亦起著一定作用，本研究未對其進行分層分析。

總之，ufPWV可早期評價COPD患者頸動脈硬化，為臨床治療方案的選擇和預后評價提供重要依據，有望成為定量評價動脈硬化的新方法。

[1] Vivodtzev I, Tamisier R, Baguet JP, et al. Arterial stiffness in COPD. Chest, 2014,145(4):861-875.

[2] Ikonomidis I, Makavos G, Lekakis J. Arterial stiffness and coronary artery disease. Curr Opin Cardiol, 2015,30(4):422-431.

[3] 中華醫學會呼吸病學分會慢性阻塞性肺疾病學組．慢性阻塞性肺疾病診治指南(2013年修訂版).中國醫學前沿雜志(電子版)，2014，6(2)：67-80．

[4] Fernandes VR, Polak JF, Cheng S, et al. Arterial stiffness is associated with regional ventricular systolic and diastolic dysfunction: The multi-ethnic study of atherosclerosis. Arterioscler Thromb Vasc Biol, 2008,28(1):194-201.

[5] Khafaji HA, Sulaiman K, Singh R, et al. Chronic obstructive airway disease among patients hospitalized with acute heart failure; clinical characteristics, precipitating factors, management and outcome: Observational report from the Middle East. Acute Card Care, 2015,17(4):55-66.

[6] Laurent S, Boutouyrie P, Asmar R, et al. Aortic stiffness is an independent predictor of all-cause and cardiovascular mortality in hypertensive patients. Hypertension, 2001,37(5):1236-1241.

[7] 張蕾，勇強，程虹，等．超聲極速成像技術評價維持性血液透析患者頸動脈脈搏波傳導速度的臨床研究．中國血液凈化，2015，14(4)：216-218．

[8] 張光華，安靜，洪林?。畼O速成像技術檢測脈搏傳導速度早期評價原發性高血壓患者頸動脈彈性的研究．中國臨床醫學影像雜志，2016，27(4)：297-299．

[9] Li X, Jiang J, Zhang H, et al. Measurement of carotid pulse wave velocity using ultrafast ultrasound imaging in hypertensive patients. J Med Ultrason (2001), 2017,44(2):183-190.

[10] 孟平平，李東東，朱丹，等.超聲極速成像技術評價冠狀動脈慢血流患者頸動脈脈搏波傳導速度.中國醫學影像技術，2017，33(1)：17-20.

[11] 張宏，胡向東，錢林學．基于超高速成像技術的脈搏波傳導速度檢測頸動脈彈性的一致性和重復性研究．臨床和實驗醫學雜志，2014，13(22)：1900-1902．

[12] Chen R, He W, Zhang K, et al. Airflow obstruction was associated with elevation of brachial-ankle pulse wave velocity but not ankle-brachial index in aged patients with chronic obstructive pulmonary disease. Atherosclerosis, 2015,242(1):135-140.

[13] Cinarka H, Kayhan S, Gumus A, et al. Arterial stiffness measured via carotid femoral pulse wave velocity is associated with disease severity in COPD. Respir Care, 2014,59(2):274-280.

[14] Vanfleteren LE, Spruit MA, Groenen MT, et al. Arterial stiffness in patients with COPD: The role of systemic inflammation and the effects of pulmonary rehabilitation. Eur Respir J, 2014,43(5):1306-1315.