脉象波强与瞬时加速度波强（W1）的相关性研究及其意义

肖沪生 银浩强 徐智章 张爱宏 彭欣 徐芳 任亚娟

瞬时波强[1](Wave intensity, WI)是一项研究心血管系统血流动力学及心脏与血管相互关系的新技术[2],国外研究表明此项技术具有良好的临床应用价值, 由于配备该技术的新型超声诊断仪价格昂贵, 在国内推广普及中受到一定范围的限制。本文旨在利用常规超声多普勒诊断仪和普通脉象诊断仪设计出桡动脉脉象波强新参数, 分析桡动脉脉象波强与颈动脉瞬时加速度波强(W1)参数的相关性, 并从脉象波强的物理学定义、临床应用、脉象研究三个层面探讨脉象波强与WI的关系及其意义。

1 资料与方法

1.1 研究对象

收集我院健康人群中的自愿受检者53例。男18例, 女35例, 年龄22岁～37岁, 平均26.42岁。纳入标准:①无心血管疾病史; ②无糖尿病史; ③无甲状腺疾病及肝肾疾病。

1.2 仪器与方法

1.2.1 仪器ALOKA Prosound α10彩色多普勒超声诊断仪, 血管探头频率5MHz～13MHz。脉象仪型号:DDMX-100脉象仪。

1.2.2 血压测量采用水银柱血压计。受检者平卧位,测量平静状态下右上肢血压2次, 以其平均值作为WI检测时的标准血压。

1.2.3 颈动脉WI检查受检者取平卧位, 连接心电图,选取颈总动脉开始膨大点近心端1.5cm处为WI检查部位。0°～20°范围内调节Beam Steer(B)键, 使动脉前后壁显示最清楚, 在B/M模式下, 启动WI功能。将B模式采样线上的2个取样门分别置于血管前、后壁外膜中层交界处; M型Sweep Speed设置为200mm/s, 启动WI血流显示键, WI血流取样门宽3.5mm, 0°～20°范围内调节Beam Steer(flow)键, 声束血流夹角≤60°, 按select键采样; 冻结后按WI键显示界面, 输入血压值, 挑选5个以上波形, 再按next键显示报告界面。界面自动显示瞬时加速度波强W1。

1.2.4 脉象测定在室温20℃左右环境下, 测试时间在餐后1h以上, 平静状态下进行血压、脉图检测, 取端坐位或仰卧位, 将脉象仪传感器放置于左侧桡骨茎突内侧桡动脉搏动处(左侧寸口脉关部), 调节传感器压力, 连续记录50g～175g 3个压力段处的系列脉图。利用计算机对脉图各项参数自动采集分析。

1.2.5 桡动脉血流流速曲线测定 将多普勒取样门置于脉象仪传感器取样的同一部位, 取样门宽1mm, 声束血流夹角≤60°。

1.2.6 脉象波强计算公式为WI(P)=△P·△U。△P代表压力上升平均速率, 相当于脉图幅度参数h1的上升斜率, 即h1/t1, 见图1; △U为血流平均加速度, 直接从桡动脉的血流流速曲线上测得, 见图2。

1.3 统计学方法应用SPSS 11.5统计软件进行统计分析。计量资料以表示。对各参数进行正态性检验, 相关性分析采用spearman非参数法。P 值<0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

h1与W1呈正相关(r＝0.401, P＜0.01); △P与W1呈正相关(r＝0.482, P＜0.01); △U与W1呈正相关(r＝0.370, P＜0.01); WI(P)与W1呈正相关(r＝0.548, P＜0.01)

表1 一般情况

表2 脉象波强与瞬时加速度波强W1的相关性

3 讨论

近年来, Parker等[3]提出了关于脉搏波传播的一个新指标, 并将之命名为WI。WI最初被定义为△P和△U的乘积, △P和△U分别代表在恒定的一段时间内压力P和流速U的改变值。这个值可作为单位时间内通过单位面积的能流(W/m2)的量纲, 与声强的定义相似, 因此被命名为波强(WI)。Sugawara等[4]通过消除采样间隔△t对WI测值影响, 引入了“时间标准化”WI,目的是使不同的研究人员采用不同的仪器所测WI值更具可比性; 标准化WI的计算公式为: WI=(△P/△t)(△U/△t),△t值较小时, WI可表示为: WI＝(dP/dt) (dU/dt), 其中dP/dt和dU/dt为P和U对时间的导数。这样规定后, WI与声强之间就不再有相同的量纲。同时, 也没有一个物理量与新定义的WI之间具有相同的量纲。从量纲分析的角度, 国外学者认为这点是比较可惜的。2008年初, 该项新定义的WI技术首次引进国内, 在翻译Wave intensity命名时产生了疑惑, 困惑之一是新定义的WI与最初定义的WI为何同一命名, 至少应该加一个定语加以区分; 困惑之二是既然新定义的WI找不到一个与之相匹配的量纲, 是否还能称其为WI, 是否需改用其他命名。课题组成员查阅了大量国外文献, 经过反复讨论, 最后达成共识。考虑到新定义的WI原理比较复杂, 所涵盖的3个主要波形W1、NA、W2的形成机理各不相同, 很难找到一个能全面反映新定义WI精髓的命名, 这可能是国外学者仍然使用WI命名的原因之一。考虑到新定义的WI在国外已沿用多年, 如改命名将无法与国外同行交流。新定义的WI特点是通过检测循环系统中动脉血管内任意点的瞬时管径变化和瞬时平均血流流速变化[5]来评估心脏的瞬时功能[6]。根据其特点, 作者将新定义的WI翻译为瞬时波强[1]。将W1、NA、W2分别命名为瞬时加速度波强、负向波面积、瞬时减速度波强。随后, 国内学者周国辉等[7]从类比、量纲等角度对△P和△U、(dP/dt)·(dU/dt)的物理意义进行了深层次探讨。受国内外新近论文[3－7]的分析与启发, 本课题组着手设计一项国内容易推广, 有明确物理学定义的波强技术。开始从两个方面入手: 方法之一是用常规多普勒超声诊断仪测量颈动脉血流流速曲线, 用平面压力波传感器测量同一部位的压力波曲线,通过公式将两条曲线合二为一得到WI曲线。方法之二是用常规多普勒超声诊断仪测量桡动脉血流流速曲线, 用脉象仪测量同一部位的压力波曲线, 通过公式将两条曲线合二为一得到WI曲线。作者将上述两种方法得到的WI命名为多普勒波强或脉象波强。本文采用的脉象波强计算公式为: WI(P)= △P·△U, (P)取脉图(pulsography)第一个字母, 代表压力波曲线系通过脉象仪获取。△P·△U分别代表压力平均上升速率和血流平均加速度。

W1主要与心脏收缩功能有关[8-9], 其产生主要由心脏在左室射血早期, 向主动脉射血时, 血流加速, 冲击血管管壁而形成。肖沪生等[10]对66例健康志愿者的颈动脉及肱动脉进行测量、记录, 分析其W1波形特征, 发现W1的时相与加速度密切关联, W1曲线的起点与管径变化曲线的起点以及多普勒流速曲线的起点相一致;W1曲线的终点与多普勒流速曲线的最高点相一致。当血流流速为零时加速度也为零, 此时W1曲线为零并处于起点位置; 当血流流速达最大时加速度也为零, 此时W1曲线为零并处于终点位置。由此可见, W1的宽度(W1曲线终点减去W1曲线起点的时间)相当于血流加速时间(△t)。本文的研究结果表明, 脉象波强参数与W1之间具有较好的相关性, WI(P)与W1呈正相关（r＝0.548, P＜0.01）

△P与W1呈正相关（r＝0.482, P＜0.01）; △U与W1呈正相关（r＝0.370, P＜0.01）。从理论上分析脉象波强与W1之间应该具有更好的相关性, 由于△U与W1的相关性被低估了, 由此计算出来的WI(P)也被低估。原因是△P与W1同步采样, 相同心动周期比较; 而△U与W1之间为非同步采样, 不同心动周期比较。作者认为, 虽然脉象波强尚未经临床验证, 但凭借其与W1之间较好的相关性, 应该具有潜在的临床应用价值。

心室收缩射血过程中, 由于外周阻力的存在, 大动脉内的血液不可能迅速充盈至外周动脉, 在射血压力的作用下, 大动脉壁的弹力纤维被拉长, 管腔扩大, 心脏收缩时所输出的能量, 一部分由动能转化成势能, 暂时贮存在大动脉壁上。因此, 通过大动脉的能量传播可以分为两个部分, 即管腔内的血流传播和管壁上的压力波传播。心室射血以克服血液粘度及摩擦产生的阻力, 推动管腔内的血液从近心端向远心端流动; 心室射血时产生的压力波, 形成脉搏波以一定速度由心脏沿动脉壁外传。WI既研究动脉管壁的波动又研究管腔内血流流动, 由于同时研究两个变量, 所得到的信息量更趋完整。中医脉诊历史悠久, 内容丰富, 是我国传统医学中最具特色的一项诊断方法, 已有几千年中医学诊断应用历史。上世纪50年代脉象仪的研制成功, 为脉象图形的可视化创造了条件。脉象仪可随时记录脉象变化, 这种直视的脉搏波形图(脉图), 可使一些指感较难分辨的脉象, 根据其图形数据加以区别。医者可通过直视的脉图中对脉象变化一目了然[11-12]。现有的脉象技术模拟中医师手指取脉, 主要研究动脉管壁的波动。由于只研究一个变量, 所得到的信息量较少。作者在前期发表的论文中对WI与脉象仪技术对比分析进行了详细讨论, 对脉象客观化研究的现状及展望提出了新思路[13-16]。作者认为, 脉象波强具有明确的物理学定义和潜在的临床应用价值, 可以作为脉象研究的新方法之一。

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