无创性颈动脉瞬时减速度波强测定评价左心室舒张功能的研究*

苗冬梅，叶 平，张今尧，高 鹏，肖文凯

(中国人民解放军总医院老年心血管二科，北京 100853)

瞬时波强(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。WI通过无创方法获得动脉血管内任意点管径变化转换为压力变化，通过任意点的动脉管壁的压力变化(dP/dt)与血流运动速度变化(dU/dt)的乘积而得到。WI波形曲线中有2个正相波和1个负相波，分别为出现在收缩早期的W1波、收缩中期的负相波、收缩晚期的W2波(图1)。文献报道，W1能反映心脏的收缩特性，W2与心脏主动停止主动脉血流的能力及动脉硬化有关，其重复性高，可靠性好[1]。

在心脏收缩早期和晚期，动脉壁承受压力和运动速度的不同，分别会产生不同的瞬时波强，出现在收缩晚期的前向减速度波即W2波。W2出现在收缩晚期(即主动脉压力减小血流减速直到主动脉瓣关闭的时间)，此时管壁压力和血流运动速度同时降低，W2的大小由从收缩晚期到等容舒张期左室的功能状态决定，与左室主动阻止主动脉血流的能力即左室主动松弛能力有关，故可以敏感的反应左室舒张功能的减退。小规模的研究认为W2与有创检查的左室松弛时间常数相关[2]，可以反映心脏舒张功能和动脉僵硬度。而WI与目前常用的左室舒张功能评价指标之间关系的研究不多见。

本研究选择高血压病和健康对照组，分析目前常用的左室舒张功能指标与W2的相关性，以期为评价早期左室舒张功能诊断提供依据。

1 对象与方法

1.1 对象

随机抽取2008～2009年度，由解放军总医院老年心内科，按照中国高血压指南诊断标准确诊的，来自社区的高血压患者40名[平均年龄52.9±8.3岁，男性30(75.0%)，病程(2～15年)，吸烟史23(57.5%)1级高血压患者12例(30%)，2级高血压患者21例(52.5%)，3级高血压患者7例(17.5%)，服药情况[1级高血压均未用药，平均血压水平148/87 mmHg;2级高血压患者有13例用药(61.9%)，平均血压水平152/90mmHg;3级高血压患者有5例用药(71.4%)，平均血压水平 161/88 mmHg]，同时排除继发性高血压、冠心病、心脏瓣膜病、心功能不全、脑卒中、肝肾功能不全，房颤，超声检查有颈动脉斑块和/或整体收缩功能下降者。从同质人群中随机抽取健康对照组43例(平均年龄55.3±10.4岁，男性比例34(79.1%))，吸烟26(60.5%)为健康体检者。

1.2 仪器与方法

1.2.1 仪器 日本ALOKA 公司 ProSound α 10彩色多普勒超声诊断仪，心脏探头频率1～5 MHz，血管探头频率5～13 MHz。

1.2.2 颈动脉WI检查 受检者在安静明亮环境静坐20min以上，测量血压3次，每次间隔5 min，然后保持平卧位，连接心电图，头偏向对侧，取颈动脉膨大处近心端1.5 cm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个采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血流采样门宽4 mm，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，软件自动测算数据(图2)。W2为左室收缩末期(即主动脉压力开始减小血流减速直到主动脉瓣关闭的时间)，颈动脉管壁的压力变化(dP/dt)与血流运动速度变化(dU/dt)的乘积即(dP/dt)◦(dU/dt)其中P为管壁压力(mmHg)，U为血流速度(m/s3)。W2的单位是mmHg◦m/s3。

1.2.3 左室舒张功能测量 受试者取左侧卧位或平卧位，平静呼吸。取心脏四腔切面，将多普勒取样门(门宽2 mm)置于二尖瓣尖上1cm测量舒张早期峰值速度(E)、舒张晚期峰值速度(A)，并计算其比值(E/A)，取心尖五腔切面，将多普勒采样门(门宽2 mm)置于左室流出道和二尖瓣前叶之间，记录可同时显示收缩期左室流出道负向血流和舒张期二尖瓣正向血流，以左室流出道血流结束点到二尖瓣血流起始点间的时间为等容舒张时间(isovolumic relaxation time，IVRT)。心尖四腔切面上，转换组织多普勒模式，将多普勒采样门(门宽2 mm)置于二尖瓣环间隔侧和侧壁缘，取平均值，记录舒张早期峰值速度(Em)、舒张晚期峰值速度(Am)，并计算其比值(Em/Am)。

1.2.4 NT-proBNP测定 清晨空腹抽静脉血5 ml，高速离心提取血清，采用德国Roche Diagnostics GmbH公司提供的试剂盒由生化实验室使用酶联免疫方法测定。

1.3 统计分析

用SPSS 13.0统计软件进行统计分析。计量资料用均数±标准差()表示;计数资料以“率”表示，进行 t检验或χ2检验以及spearmen相关性分析。

2 结果

2.1 组间双侧颈动脉W2比较

两组在年龄、性别比例无统计学差异，双侧颈总动脉W2差异无统计学意义，高血压组与对照组比较，W2减小，有统计学差异(表1)。

Tab.1 Wave attenuated intensity(W2)in bilateral carotid arteries()

Tab.1 Wave attenuated intensity(W2)in bilateral carotid arteries()

HR:Heart rate;L:Left carotid artery;R:Right carotid artery*P＜0.05，**P＜0.01 vs control

Group n HR(beats/min)W2R W2L(mmHg◦m/s3)(mmHg◦m/s3)Control 43 72±12 1514±986 1690±1126 Hypertension 40 75±11 1023±1170* 1126±996**

2.2 组间心脏舒张功能比较

高血压组与对照组比较，IVRT延长，E/Em增大，Em/Am降低，NT-proBNP升高(表2，见下页)。

Tab.2 Parameters of left ventricular diastolic function between the two groups()

Tab.2 Parameters of left ventricular diastolic function between the two groups()

E:Peak velocity of early filling of mitral flow;A:Peak velocity of later filling of mitral flow;IVRT:Isovolumic relaxation time;Em:Peak early diastolic motion velocity of mitral annulus;Am:Peak atrial systolic motion velocity of mitral annulus;NT-proBNP:N-terminal probrain natriuretic peptide*P＜0.05，**P＜0.01 vs control

Group n E/A IVRT(ms) Em(cm/s) Em/Am E/Em NT-proBNP(ng/ml)Control 43 0.92±0.36 88±22 10.6±1.8 1.10±0.24 7.39±1.83 45.2±13.8 Hypertension 40 0.83±0.22 114±37** 8.0±2.3** 0.73±0.23** 9.37±3.32** 94.6±48.5**

2.3 相关性研究

就高血压患者左侧颈动脉W2与相应的舒张功能指标做单因素相关分析，W2与IVRT呈负相关(r=-0.48，P ＜0.05)，W2与 E/Em负相关(r=-0.46，P＜0.05)，W2与 Em/Am正相关(r=0.35，P＜0.05)，与 NT-proBNP成负相关(r=-0.21，P＜0.05)。

3 讨论

WI可以反映心脏和动脉系统的相互作用，评估心脏和动脉系统的综合功能，可在同一时间无创性评价左室收缩功能和舒张早期功能。WI借用血管回声跟踪技术，实时跟踪描记动脉血管收缩期和舒张期的运动轨迹，并将其中所包含的相位信息，即射频信号进行采集分析，通过零交叉方法，实时地将这种相位变化转换为距离，以曲线形式加以显示，在输入血压数据后，系统即可自动计算出多项反映心功能的指标，该方法的测量管壁位移精确度达0.007～0.013 mm，明显高于传统的检测方法[3]。而对于WI的临床应用研究为数尚少，针对W2的研究更不多见。随着老龄化，以及高血压糖尿病发病率的持续增长，舒张功能减退发生率也迅速增加，而其评价方法和治疗手段却很有限[4]，所以本研究着重评价W2在无创评价舒张功能方面的价值。

心脏舒张起始于主动脉瓣关闭的等容舒张期，是一个主动的、消耗能量的过程。心室松弛的延缓或不完全将阻碍或推迟舒张期充盈的开始。IVRT越长，心室主动扩张能力越差，此期处于舒张初始阶段，主要受主动松弛因素影响。血流多普勒评价二尖瓣口从左房到左室血流流速，E波反映早期舒张充盈，A波发生在舒张晚期，由于E/A受左房压力，心率以及伪正常现象等因素干扰较多，只能做为舒张功能的参考指标[5]。组织多普勒成像通过消除血流产生的高频信号，只以彩色或脉冲多普勒形式显示室壁运动产生的低频信号，可以提供心肌收缩和舒张速率的信息。目前常采用局部二尖瓣环运动速度反映左室整体功能，Em/Am敏感性和特异性均较E/A高，E/Em可消除E峰流速达峰值时左室舒张的影响，并能反映左房压力[6]。常用的组织多普勒超声心动图是评价二尖瓣环的纵向运动，间接反映心肌的运动速度。左室心肌的纵向运动功能占左室整体功能的 70%以上，由心内膜下心肌纤维控制[7]。所以，组织多普勒对于整体舒张功能的判定仍然有其局限性。目前评价左室松弛性最准确的参数是左室等容舒张期压力下降时间常数，主要由心导管测定，因而限制了其广泛应用。

瞬时波强的产生为心功能的研究开辟了新的领域。心脏血管有同样的组织起源，并相互交通，相互影响，通过探测循环中任意点的压力和血流速度变化反映心功能是有生理基础的。颈动脉与心脏距离近，体表最容易探测。心肌射血产生前向的压力，以脉搏波的速度由心脏向外周传播;心脏舒张时反射波从外周动脉再反射回心脏。对于动脉顺应性正常者，反射回波在主动脉瓣关闭后到达升主动脉，中心动脉收缩压不发生变化，反射波增加了中心动脉的舒张压和冠状动脉的灌注压;而降低的动脉顺应性则加速动脉反射回波的时间，反射回波落在主动脉瓣尚未关闭时，从而增加心室后负荷，冠状动脉的灌注减少导致心内膜下心肌缺血发生，继而心肌纤维化最终影响心室的舒张功能[8]。

本文研究选取的高血压患者来自社区，以轻中度高血压为多，与对照组比较，由于收缩末期血流速度和压力下降延缓，IVRT延长，瞬时减速波W2明显下降，与高血压早期即可出现心内膜下心肌供血不平衡导致舒张功能受损有关[7]。而左侧颈动脉的W2比右侧W2的变化更敏感，可能与右侧颈动脉变异大，颈动脉W2数值变异有关.

W2的大小决定于左室收缩晚期到等容舒张期间的运动[2]，IVRT指主动脉瓣关闭至二尖瓣开放这段时间，W2与IVRT相关性最好，与舒张异常起始的心肌运动速度的相关性也很好。NT-proBNP是公认的反映左室早期充盈压力的增高的敏感的血清标志物，但其影响因素较多，需要谨慎选择[9]，在排除了冠心病，心功能不全，肾脏病等合并症后，NT-proBNP与W2也相关，进一步证实W2对舒张功能的评价价值。作为初步研究，本文只局限于轻中度高血压的患者的探讨，对于严重的舒张功能不全，或者合并糖尿病或冠心病的人群中是否有类似结果还有待进一步的研究。

综上所述，对于轻中度高血压患者，新的无创反映血流动力学的指标W2可以敏感、准确的反映左室舒张功能的变化。

[1]Niki K，Sugawara M，Chang D，et al.A new noninvasive measurement system for wave intensity:evaluation of carotid arterial wave intensity and reproducibility[J].Heart Vessels，2002，17(1):12-21.

[2]Ohte N，Narita H，Sugawara M，et al.Clinical usefulness of carotid arterialwave intensity in assessing left ventricular systolic and early diastolic performance[J].Heart Vessels，2003，18(3):107-111.

[3]Sugawara M，Niki K，Ohte N，et al.Clinical usefulness of wave intensity analysis[J].Med BiolEng Comput，2009，47(2):197-206.

[4]Zile M R，Brutsaert D L.New concepts in diastolic dysfunc-tion and diastolic heart failure:Part II:causal mechanisms and treatment[J].Circulation，2002，105(12):1503-1508.

[5]Ommen S R，Nishimura RA，Appleton C P，et al.Clinical utility of Doppler echocardiography and tissue Doppler imaging in the estimation of left ventricular filling pressures:A comparative simultaneous Doppler-catheterization study[J].Circulation，2000，102(15):1788-1794.

[6]Arques S，Roux E，Luccioni R.Current clinical applications of spectral tissue Doppler echocardiography(E/E'ratio)as a noninvasive surrogate for left ventricular diastolic pressures in the diagnosis of heart failure with preserved left ventricular systolic function[J].CardiovascUltrasound，2007，5:16.

[7]Vinereanu D，Nicolaides E，Boden L，et al.Conduit arterial stiffness is associated with impaired left ventricular subendocardial function[J].Heart，2003，89(4):449-450.

[8]Borlaug B A，Melenovsky V，Redfield M M，et al.Impact of arterial load and loading sequence on left ventricular tissue velocities inhumans[J].J Am CollCardiol，2007，50(16):1570-1577.

[9]Zile M R，Brutsaert D L.New concepts in diastolic dysfunction and diastolic heart failure:Part I:diagnosis，prognosis，and measurements of diastolic function[J].Circulation，2002，105(11):1387-1393.