血管内皮功能无创检测技术及进展

司道远，杨萍

血管内皮细胞是一层连续覆盖在血管腔表面的扁平鳞状细胞，它不仅是人体最大的内分泌、旁分泌器官，分泌几十种血管活性物质，而且还是许多活性物质的靶器官。血管内皮细胞在调节血管舒张状态、维持凝血和纤溶系统的平衡、抑制血小板聚集、抑制炎症细胞与内皮细胞间的黏附以及调控血管平滑肌生长等方面有重要的生理功能［1］。内皮功能的改变在动脉粥样硬化形态学改变发展之前，就参与了损伤的进展及随后的临床并发症，与心血管疾病关系密切。因此，血管内皮功能的检测，尤其是可以进行早期高危人群筛选的无创检测具有意义，本文将从内皮依赖性舒张功能的评价及动脉弹性检测两方面对血管内皮功能无创检测技术及进展做一综述。

1 内皮依赖性舒张功能的评价

1.1 肱动脉血流介导的血管扩张功能 通过超声测量肱动脉血流介导的血管扩张功能(flow mediated dilation，FMD)现已成为评价内皮功能最常用的无创方法。方法是用袖带阻断肱动脉或股动脉血流5 min，然后释放袖带气体而引起动脉内反应性血流增加，血流增加带来的切应力作用于血管壁，促进一氧化氮(NO)的释放，导致血管舒张，通过测量血管管径的变化来衡量血管内皮功能。研究表明，冠状动脉与血流介导的肱动脉扩张高度相关，可间接反映冠状动脉的内皮功能。因此，该方法可作为冠状动脉粥样硬化性心脏病(冠心病)的筛选试验之一［2］。同时也是评价内皮组织局部NO生物利用度的标志［3］。该方法可重复性好，安全性高，可以用于包括儿童在内的年轻人群，因此易于进行大规模的临床检查，还可用于在未出现临床症状的早期患者测定生活方式或药物干预对内皮生理的影响，其临床进程可能被逆转［4］。现在，肱动脉FMD已广泛应用，是衡量内皮功能的“金指标”。但传统意义上的肱动脉FMD测定仍存在以下不足:①需要训练有素的操作者，血压袖带位置、切面选取及探头按压力度都会对结果产生影响;②很难完全消除外界环境及自身对检测结果影响如活动、摄取咖啡因等物质、情绪波动及体温变化等［5］。近年来，随着计算机技术的进步，出现了一些半自动化设备进行测量解决了部分技术上的缺陷［6］，相信随着经验的积累和技术的进步，FMD会在临床上得到越来越广泛的应用。

1.2 离子电渗透激光多普勒血流测定 原理为:离子电渗透将内皮依赖性血管扩张剂乙酰胆碱和内皮非依赖性血管扩张剂硝普钠无创导入到前臂皮肤，采用标准探头激光多普勒法测定药物导入部位皮肤微血管灌注。药物导入前，记录基础图像，导入后记录峰值血流灌注量，比较前后血流灌注量可以反映血管内皮功能［7］。离子电渗透激光多普勒血流测定是评价活体血管内皮动能可靠有效的指标［8］，且安全性较高，儿童也可应用［9］。但该方法操作较为复杂，且尚缺乏统一的实验室标准。

1.3 静脉闭塞体积描记术 原理为:在阻断了远端静脉回流的情况下，前臂膨胀度与动脉血流量有关，通过测量反应性充血或应用血管活性药物前后前臂膨胀度的变化而不是肱动脉内径的变化，可反映动脉血流量的变化，进而反映血管内皮功能。该指标与心血管疾病有一定关系［10］，但仍需大样本实验证实且各研究中心缺乏统一的标准［11］。

1.4 外周动脉张力测定 外周动脉张力测定(peripheral artery tonometry，PAT)PAT是近年来出现的通过测量阻断肱动脉血流前后指尖脉搏波振幅来评价内皮功能的分析方法，其应用适应症及具体方法均与FMD相似。装置的指尖探测器与一个环形气囊相连，后者可在第三节指骨施加均匀的压力，这可避免因指尖静脉扩张及血液淤积导致的小动静脉血管收缩反应［12］。同样也应用两个指尖对比测定以减少系统误差及神经系统(自律神经，中枢神经)和自发变化的影响。Kuvin等［13］在一项89名受试者的研究中发现PAT与FMD有显著的相关性，并首次将PAT作为评价外周动脉内皮功能的指标。Bonetti等［14］对进行了冠状动脉造影及有创冠脉内内皮功能测量的受试者进行PAT测定，发现其检测冠状动脉内皮功能不全的敏感性和特异性分别为80%及85%。同 FMD一样，PAT同样有较好的可重复性［15-16］，其操作更简单，价格更低廉，是一种很有前途的检测手段。不足之处在于仍需要大样本实验的论证，且易受周围环境及自主神经的影响。

1.5 光学体积描记法分析指尖脉搏 手指的的脉管系统有高度吻合的动静脉组成，无明显团块肌肉组织，因此为评估搏动血流量体积提供的容易检测的窗口。采用指尖光体积描述法(digital volume pulse，DVP)检测指尖脉搏波，用混沌技术和非线性解析技术分析末梢循环信息从而评价血管内皮细胞功能状态［17］。利用动脉血管的充血灌流性反应原理，动脉血管紧缩加压，使之经过一段时间的缺血状态，然后开放压力，血管受到血流的剪切应力刺激后，血管内皮释放NO，使血管平滑肌弛缓，产生血管扩张反应。其扩张反应的程度界定了血管内皮功能状况。观察末梢指尖的紧张性的复杂性变化，而且用两个指尖对比测定，消除了系统误差，减少了神经系统和自发变化的影响。虽然该方法应用不广泛且易受环境因素等影响，但其方便快捷、操作简单，能较好的反映血管内皮功能［18］。

1.6 指尖热检测 指尖热检测(Digital thermal monitoring，DTM)通过连续测量阻断肱动脉血流前后指尖温度变化来评价内皮功能的分析方法。原理同PAT相似，血流量改变引起的指尖温度改变可以反映血管扩张程度，进而评价血管内皮功能，同样采用两个指尖对比测定以消除系统误差及自身影响［19］。通过与多排CT及核素心肌显像的比较，DTM与冠心病有一定的关系而且可以评价治疗的效果［20］，但仍需要大样本的研究来明确其评估心血管疾病风险的作用。

2 动脉弹性检测

动脉弹性又称顺应性，主要反映动脉舒张功能的状态，它取决于动脉腔径小和血管壁僵硬度。动脉弹性下降是高血压患者血管的特征性改变，而内皮功能受损导致动脉壁结构和舒缩功能的变化是引起动脉弹性下降的主要原因。因此，动脉弹性可作为反映高血压内皮功能的重要指标。

2.1 脉搏波传导速度 脉搏波传导速度(pulse wave velocity，PWV)测定是目前经典的检测大动脉弹性的方法。其基本原理:心动周期中左室收缩将血液射入主动脉，扩张主动脉壁产生脉搏波，脉搏波以一定速度沿着血管壁传播至整个动脉系统。此时，通过测量动脉血管两点间PWV，可以反映动脉血管的僵硬度［21］。与外周小动脉相比，大动脉僵硬度的评价更与心血管疾病的危险分层相关［22］，其中颈-股动脉PWV是评价血管僵硬度的“金标准”。但它需要更高的操作技巧且需暴露腹股沟区，所以很大程度上限制了其应用［25］。肱-踝动脉 PWV因操作简单而常用，虽然其反映的不只是弹性动脉还有肌性动脉的僵硬度，但与颈-股动脉PWV仍有很好的关联性，可以作为评价动脉弹性的方法［24］。该方法重复性较好，但影响因素较多，如年龄、身高、测量距离、体表面积、血糖和血脂等都能影响试验结果。

2.2 脉搏波形分析 脉搏波形分析(pulse wave analysis，PWA)是动脉压力波形的特征性分析方法。该方法通过桡动脉测定仪测量大动脉弹性指数(容量顺应性，C1)和小动脉弹性指数(振荡顺应性，C2)。C1是指在舒张期血管压力呈指数样衰减期间，血管内血流体积下降与动脉树中压力下降的比值，主要反映大动脉顺应性;C2是指在舒张期血管压力呈指数样衰减期间，血流体积振荡性变化和压力振荡性变化的比值，主要反映外周小动脉顺应性。PWA已经被认为是早期血管疾病的敏感标志。特别是C2降低被认为是搏动性动脉功能受损的早期特征，可筛选出无症状的亚临床血管病变，为早期积极干预提供依据并可用来评价干预效果［25］。

2.4 反射波增量百分比 反射波增量百分比(Augmentation Index，AI)AI表示反射波增量在脉压中所占的百分比，是反映动脉硬化度的重要指标［26］。当动脉延伸至外周分支变细时动脉阻力也相应的增加，而反射波就出现在像动脉分支处这样动脉压力突然增大的地方。入射波与反射波的关系用脉搏波波形分析评估，表现为AI。中心动脉硬化度及外周反射比均为AI的决定因素，因此大血管与微小血管功能均影响AI，随着入射波与反射波相互作用的增强，增加的中心动脉硬化度与外周动脉反射比与脉搏波的扩布速度及反射点向近心端移位有关［27］。有两种常用的测量AI的方法，分别为颈动脉AI及桡动脉AI。传统上认为，动脉树中硬化度的增加会加快入射波的传导速度并使反射点向动脉树中心位置移动。因此，大动脉功能异常与前一现象有关，微小动脉功能异常与后一现象有关。但是，新近研究表明动脉功能异常导致大动脉与微小动脉之间的阻力错配，而且这种错配将动脉树中的反射点向远端移位，然而大动脉及微小动脉在反射波方面的相互作用仍未完全阐明［28］。

综上所述，目前各种无创性内皮功能检测方法的出现及应用，有利于及时检出亚临床血管病变者并指导进行改变生活方式及药物干预，从根本上预防心血管事件的发生。随着我国大规模内皮功能无创性检测的开展，可以进一步建立各类检测方法的适合国民的正常参考值，并出现更多实用、便于操作的检测方法，提高心血管疾病的诊疗水平。

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