健康成年男女肱動脈-指端微動脈血流動力學差異

譚雪艷，岳文勝*，陳思思，鄒 媛，尹立雪

(1.川北醫學院附屬醫院超聲科，川北醫學院附屬醫院院士工作站，川北醫學院附屬醫院超聲研究室，醫學影像四川省重點實驗室，超聲醫學工程南充市重點實驗室，四川 南充 637000；2.四川省人民醫院超聲醫學研究所，四川 成都 610072)

近年外周動脈疾病(peripheral arterial disease， PAD)發病率不斷上升，嚴重影響肢體功能，且增加心血管疾病發病風險和防控難度[1]。研究[2]表明女性PAD發病率高于男性，且臨床癥狀更嚴重，使得疾病發生性別差異逐漸引起重視。平面波超敏感血流顯像(angio planewave ultrasensitive imaging， Angio PLUS)可提高微細血管中低速血流信號顯像的敏感度及準確率[3]。本研究以常規彩色多普勒超聲結合Angio PLUS對比分析健康成年男女上肢動脈肱動脈至指端微動脈的血管結構及血流動力學特征。

1 資料與方法

1.1 一般資料 納入2019年8月—11月205名于川北醫學院附屬醫院健康管理中心接受體檢的健康志愿者，男88名，女117名，根據性別分為2組，年齡20～80歲，平均(48.6±14.8)歲。排除標準：①主動脈瓣反流、冠狀動脈粥樣硬化、高血壓等心血管系統疾病；②上肢血管變異、神經損傷或相關手術史；③肝腎功能不全，急慢性感染病、風濕血液系統疾病及代謝性疾病；④妊娠期或哺乳期女性。本研究經本院倫理委員會批準(倫理編號：2020ER191-1)，檢查前受檢者均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法

1.2.1 采集上肢肱動脈及尺橈動脈參數 采用Supersonic Aixplorer超聲診斷儀，SL15-4高頻線陣探頭，頻率4～15 MHz，針對右臂進行檢測。室溫23～25℃，囑志愿者仰臥靜息，自然伸直右臂，掌心向上。掃查肱動脈時受檢者外展右臂約60°，探頭沿大圓肌下緣肱動脈向遠端觀察動脈走行分支，評價動脈內壁及血管腔內血流；探查肱動脈及尺橈動脈時手掌放松，呈休息位，探查手指動脈時手指自然伸直。由1名具有3年以上工作經驗的超聲科醫師測量肘上5 cm處肱動脈(brachial artery， BA)、腕橫紋上2 cm處遠心端尺動脈(ulnar artery， UA)及橈動脈(radial artery， RA)橫斷面內徑(diameter， D)；以脈沖多普勒(pulse wave Doppler， PW)超聲獲取血管縱斷面管腔內各段動脈血流頻譜圖，觀察并記錄各類頻譜波形及各段動脈收縮期峰值流速(peak systolic velocity， PSV)、舒張末期流速(end diastolic velocity， EDV)、舒張期平均流速(mean diastolic velocity， MDV)、收縮期峰值血流加速度(Slope)、阻力指數(resistance index， RI)及每分鐘血流容積(volume flow， VFlow)，設備自動計算VFlow=π(D/2)2×單位心動周期平均血流速度×60。計算連續3個心動周期，取平均值作為結果。

1.2.2 采集上肢肢端微小動脈參數 以Angio PLUS彩色能量成像(color power imaging， CPI)模式觀察右中指橈側中節指骨區指、掌側固有動脈(proper palmar digital artery， PPDA)、指背動脈弓(dorsal digital artery arch， DDAA)及甲床三級動脈弓(third grade artery arch of fingernail， FN3AA)血流頻譜特點，測量頻譜參數方法同上。采用Angio PLUS CPI模式于血管縱切面調整血管內血流信號，至無外溢時測量指端微血管內徑。

1.3 血流頻譜形態 根據有無舒張期反向波將頻譜分為單相波與非單相波，再根據舒張期中晚期頻譜將非單相波分為典型三相波、非典型三相波及少見波形(圖1～6)。

1.4 統計學分析 采用SPSS 23.0統計分析軟件，以頻數和百分比表示計數資料，采用χ2檢驗比較動脈血流頻譜波分布比例性別差異；以±s表示呈正態分布的計量資料，采用獨立樣本t檢驗比較組間各參數差異，以單因素方差比較組內動脈參數差異。P<0.05為差異具有統計學意義。

2 結果

本組男性平均(48.7±14.7)歲，女性平均(48.5±14.9)歲；男性20～40歲、41～60歲及61～80歲占比分別為43.64%、44.56%及39.66%，各年齡段男女比例差異均無統計學意義(P均<0.05)。

2.1 上肢動脈D 男性組上肢各段動脈D均大于女性組(P均<0.05)。2組內BA、RA及PPDA間D差異均有統計學意義(P均<0.05)，由近心端(BA)至遠心端(PPDA)D逐漸減小(P均<0.01)。見表1。

2.2 上肢動脈血流頻譜參數 男性組BA、UA、RA及PPDA的VFlow均高于女性組(P均<0.05)；BA、PPDA、DDAA及FN3AA的RI均低于女性組(P均<0.05)；PPDA的PSV、MDV及EDV均高于女性組(P均<0.05)；DDAA和FN3AA的PSV、MDV及EDV雖高于女性組，但差異均無統計學意義(P均>0.05)。2組內BA、RA、PPDA間的PSV、Slope、RI及VFlow差異均有統計學意義(P均<0.05)；女性組PSV、Slope及VFlow和男性組VFlow均自近心端(BA)至遠心端(PPDA)逐漸減小(P均<0.01)；女性組RI和男性組PSV、Slope和RI均由近心端(BA)至遠心端(FN3AA)逐漸減小(P均<0.01)。見表1。

圖1 志愿者女，65歲 CDFI和PW模式下RA呈單相波形，整個心動周期動脈頻譜波形均位于基線一側，頻譜線連續 圖2 志愿者男，34歲 CPI和PW模式下PPDA呈單相波形，整個心動周期動脈頻譜波形均位于基線一側，頻譜線連續 圖3 志愿者男，42歲 CPI和PW模式下FN3AA呈單相波形，頻譜波形較RA單相波形收縮期波峰更平坦

圖4 志愿者女，68歲 CDFI和PW模式下BA呈典型三相波形，動脈頻譜波形位于基線兩側，舒張早期可見一反向小波峰，舒張中晚期可見一正向小波峰，舒張末期頻譜不連續 圖5 志愿者女，61歲 CDFI和PW模式下BA呈非典型三相波形，動脈頻譜波形位于基線兩側，舒張早期可見一反向小波峰，舒張中晚期可見一正向小波峰，舒張末期頻譜連續 圖6 志愿者男，56歲 CDFI和PW模式下BA呈少見波形，動脈頻譜波形位于基線兩側，舒張期可見多個正向及反向小波峰，舒張末期頻譜不連續

表1 健康成人上肢動脈超聲參數(±s)

表1 健康成人上肢動脈超聲參數(±s)

組別動脈D(mm)PSV(cm/s)Slope(cm/s2)MDV(cm/s)EDV(cm/s)RIVFlow(ml/min)男性組BA4.11±0.6273.92±18.33755.37±262.47 7.58±6.92 8.88±7.270.88±0.0981.39±39.91(n=88)UA2.11±0.44a64.45±17.53a586.03±145.59a14.04±10.66a14.64±10.79a0.79±0.12a35.77±32.06aRA2.26±0.34ab55.67±16.27ab514.35±145.56ab11.57±7.69ab12.10±8.05ab0.80±0.11a31.48±23.67aPPDA0.88±0.19abc26.46±14.40abc159.65±93.51abc9.51±7.06b9.75±7.26bc0.66±0.11abc3.86±3.82abcDDAA0.73±0.18abcd19.53±12.90abcd104.85±74.80abcd7.07±5.53bcd7.65±5.94bc0.61±0.13abcd1.80±1.56abcFN3AA0.49±0.13abcde7.96±3.77abcde28.26±17.52abcde3.64±1.94abcde3.82±2.12abcde0.53±0.10abcde0.43±0.52abcF值1 255.42294.22374.4523.1122.42127.24162.51P值<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01女性組BA3.37±0.45*76.82±18.71837.82±245.73*6.82±7.466.89±7.53 0.91±0.09*58.46±29.00*(n=117)UA1.68±0.35*a59.19±18.67*a568.71±173.20a11.46±8.06a12.08±8.76a0.82±0.11a23.27±15.84*aRA1.98±0.27*ab54.87±14.69ab526.55±153.81ab10.98±7.44a10.95±8.23a0.82±0.11a25.27±17.70*aPPDA0.79±0.15*abc20.37±12.01*abc133.50±73.63abc6.60±5.65*bc6.82±5.77*bc0.70±0.12*abc2.54±2.20*abcDDAA0.65±0.15*abcd18.54±11.96abc98.80±77.15abc6.70±5.39bc6.92±5.48bc0.64±0.11*abcd1.54±1.39abcFN3AA0.45±0.11*abcde7.81±3.48abcde 24.22±12.79abcde3.34±1.82abcde3.53±1.90abcde0.56±0.08*abcde0.42±0.53abcF值1 889.55442.56594.5227.4025.67176.01252.05P值<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01

注：*：與男性組各對應動脈參數比較P<0.05；a：與組內BA比較P<0.05；b：與組內UA比較P<0.05；c：與組內RA比較P<0.05；d：與組內PPDA比較P<0.05；e：與組內DDAA比較P<0.05

表2 健康成人上肢動脈血流頻譜波形分布[名(%)]

2.3 血流頻譜特征 2組間BA水平單相波及非單相波分布差異有統計學意義(χ2=5.194，P=0.023)，其余各級動脈頻譜特征差異均無統計學意義(P均>0.05)。2組內BA、RA、PPDA動脈間單相波及非單相波形分布差異均有統計學意義(男性組χ2=48.773，P<0.01；女性組χ2=93.887，P<0.01)，單相波占比自BA水平到PPDA水平均逐漸增多，至DDAA、FN3AA水平血流頻譜均為單相波。見表2。

3 討論

目前關于外周動脈血流動力學性別差異的研究較少，對于性別不同間疾病發展和療效差異、結構功能及病理分子機制仍未有充分認知。本研究定性定量觀察健康成年男女肱動脈至指端微動脈的解剖結構及血流動力學特征，發現上肢動脈(BA、RA及PPDA)由近心端至遠心端，男性和女性D、PSV、RI、Vflow及Slope均逐漸減小，動脈單相頻譜波形占比均逐漸增多，與既往研究[4]結果相似；血流RI隨之逐漸降低，至指端動脈(DDAA、FN3AA)完全衍變為舒張期持續血流灌注的低阻力模式，符合手部組織高代謝、高需氧的血流動力特點。

KAO等[5]基于近紅外光譜無創監測健康成人運動前后前臂皮膚微血管血流動力學變化，發現男性接受遠紅外線照射時前臂微血管氧合血紅蛋白變化速度約2倍于女性，提示微循環功能存在性別差異。本研究女性組右上肢動脈平均D及VFlow均小于男性組，平均血流RI高于男性，在PPDA及其遠心端微小分支動脈尤其明顯，提示健康成年男女上肢動脈血管結構及血流動力學存在差異。RIEDEL等[6]證實健康育齡期女性通過體內雌激素調節血管內皮細胞β受體及腎上腺素β1、β3受體表達，致血管釋放NO濃度更高，減弱由平滑肌α-腎上腺素受體激活引起的血管收縮效應，使其外周動脈血管收縮張力低于同齡男性。GARDNER等[7-8]認為老年女性外周動脈疾病患者外周微血管反應性痙攣和微循環障礙表現較同齡男性更為明顯，可能與雌激素水平下降所致血管內皮細胞及腎上腺素β受體作用機制減弱有關；而女性血管管腔較細，增加了血管狹窄風險，較高血流阻力及較低血流量可能進一步降低其肢體組織血流灌注量。

本研究男性組BA單相波形占57.95%，女性僅占41.88%(P<0.05)。出現非單相波中舒張期反向波原因在于舒張早期血流阻力大于血管舒張壓所致的一過性血流逆向[9]。既往研究[10-11]發現上肢動脈血流逆行程度與其血管外周阻力相關，女性動脈總體外周阻力高于男性，且總順應性較低[12]，本研究結果與之相符。動脈系統血管內皮細胞表型及血管平滑肌反應性具有性別特征[13]，健康女性動脈壓力反射波增強指數較高而心-踝血管指數較低[14]，可能是導致男女動脈壓力和流動波形不同的原因。

綜上，健康成人上肢動脈血管結構及血流動力學存在性別差異，診斷血管功能障礙時需要考慮性別因素。