超声评价糖尿病足患者的血管内皮舒张功能

张 红,徐 薇 (长江大学临床医学院 荆州市第一人民医院超声科,湖北 荆州 434000)

超声评价糖尿病足患者的血管内皮舒张功能

张 红,徐 薇 (长江大学临床医学院 荆州市第一人民医院超声科,湖北 荆州 434000)

糖尿病足是指糖尿病患者由于合并下肢末梢血管病变及神经病变而导致其感染、溃疡和深组织损伤的病变。糖尿病足是糖尿病发展过程中的一个严重阶段。超声可以检测血管内皮舒张功能,对早期预防、诊断和治疗糖尿病足的血管病变具有重要的临床意义。

糖尿病足；血管内皮舒张功能；超声

糖尿病的3大并发症：血管病变、神经病变和感染,通常单独出现或合并出现[1]。大量的临床病例证实糖尿病患者致残致死最主要的原因是血管病变。血管病变、神经病变、感染等因素所导致的糖尿病患者下肢组织破坏的病变被称为糖尿病足。相关研究证实糖尿病患者的下肢截肢率是非糖尿病的15倍。据统计平均半分钟就会有1人因糖尿病而截肢[2],而50%的截肢患者在4年内行对侧截肢。美国糖尿病住院患者因足部疾病住院的约为20%[3]。至今糖尿病足的发病机理尚不明确。近年血管内皮功能的研究不断增多,研究表明对于糖尿病足的发生,血管内皮功能障碍起到一定的作用。采用高频超声仪检测糖尿病足患者的血管内皮功能,深入研究糖尿病足患者血管内皮功能的改变[4],有助于揭示糖尿病足的发病机理。

1 糖尿病足概述

1.1糖尿病足的发生与危害

糖尿病足(diabetic foot,DF)指糖尿病患者由于合并下肢末梢血管病变及神经病变而导致其感染、溃疡和深组织损伤的病变,是糖尿病患者并发的一种累及神经、血管、皮肤、肌腱及骨骼,以致坏死的慢性进行性疾病。临床所见的糖尿病患者的坏疽,不仅局限于足部, 96%均发生在四肢的末端,以足部为主,因此国际上统称为“糖尿病足”[5]。在临床上,糖尿病患者由于长期受高血糖影响,下肢血管逐渐硬化，血管壁不断增厚，从而致血管弹性下降,血管极易形成血栓,并结成粥样斑块,造成下肢血管的闭塞、肢端神经的损伤,造成下肢组织病变。而“足”离心脏最远,闭塞现象最为严重,从而引起水肿、发黑、腐烂、坏死。糖尿病发病率正呈日益增加趋势,约12%～25%的糖尿病病人在病程的进展中并发足部溃疡[6],其高发病率与致残率己成为一个重要的社会问题[7]。目前,各大医院对糖尿病足患者一般均采取截肢、搭桥或干细胞移植手术[8]。

1.2糖尿病足的诊断标准

①肢端供血不足表现：皮肤发凉、感觉迟钝或丧失以致紫绀及疼痛,足的畸形等；②肢端糜烂,化脓或变黑坏死；③湿性坏疽或干性坏疽；④踝/肱血压指数小于0.9；⑤彩色多谱勒检查表现肢端血管变细,血流量减少；⑥血管造影：血管腔狭窄或阻塞；⑦电生理检查：周围神经传导速度减慢或肌电图、体感诱发电位异常；⑧X线检查：骨质疏松或破坏,骨髓炎、关节病变、足畸形等。具备前3条结合或后5条任何一条之一者即可确诊[9]。

1.3糖尿病足的分级

糖尿病足的经典分级方法为Wagner分级法[10],共分6个级别：0级有发生足溃疡的因素,但目前无足溃疡；1级为足表面有溃疡，临床上无感染；2级有较深的足溃疡,常合并软组织炎,无脓肿或骨的感染；3级有深度的感染,伴有骨组织病变或脓肿；4级有局限性坏疽( 趾、足跟或前足背)；5级为全足坏疽。

2 超声检测血管内皮功能

2.1原理

血管内皮舒张功能(FMD)的两种形式：一是内皮依赖性的血管舒张功能(EDD),这是指用乙酰胆碱等药物与内皮细胞表面的受体相结合从而刺激内皮细胞的合成及分泌内皮衍生性的舒张因子，或者通过血流量量增加时所产生的剪切力等非受体介导作用而引起的EDRF的合成,从而引起血管的舒张,其依赖结构完整和功能正常的血管内皮组织；二是非内皮依赖性的血管舒张功能(EID),硝酸甘油是NO的前体药物,不依赖于血管内皮而直接释放出NO,作用于血管的平滑肌细胞从而引起血管舒张[11]。高分辨率的超声检测仪器可以检测血管内皮功能是通过测量反应性的充血前及充血后和舌下含服硝酸甘油前、后的血管内径变化来确定的。

2.2血管内皮舒张功能的超声测量方法

但Black等[15]试验后发现,在气囊放气的50～70s或70～90s后测量出的肱动脉内径,42%～100%的受试者所测得的值比肱动脉内径扩张的峰值低,即使是在气囊放气90s后测量肱动脉内径,老年人(53～63岁)受试者中则有42%达不到峰值,而在气囊放气后的120s时,所有的受试者基本上都能达到峰值,研究认为气囊放气后的120～160s才是测量内皮依赖性血管舒张功能的最适宜时期。而Thelen等[16]则研究了服用硝酸甘油后达到肱动脉内径扩张峰值所需要的时间,认为服药后3～5min测量肱动脉内径扩张峰值可能低估了动脉真实的扩张能力,因此提出在服用硝酸甘油后的5min测量会比较准确。

最近,Craiem 等[17]应用超声二维图像质量的提高以及边缘描画等新技术进行肱动脉内径的测量,具有更高的准确性和可重复性。总而言之,通过计算机及其衍生的新技术来分析处理肱动脉的超声断面图像,很大程度上提高了自动测量技术检测的准确性。Gemignani等[18]对健康志愿者的最新研究表明,受试者在有无心电图监控条件下所测得的血管内皮舒张功能并没有显著的差异,因此认为在无心电图监控的条件下测量血管内皮舒张功能亦是可行的。

2.2.2 ET实现的FMD检测技术 康利红等[19]运用高分辨率超声回声跟踪技术实现的肱动脉的血管内皮舒张功能。检查方法如下: 同样在清晨空腹安静的状态下进行,被研究者仰卧位休息约10min后, 使其右上肢外展约15°,将血压计的袖带缚于右前臂近肘窝处,连接心电图后,将超声探头置于右肘窝上方约2～10cm 处,清晰探出肱动脉的纵切面,嘱被研究者固定体位不动,调节超声仪的探测深度和增益大小,直至能清晰显示肱动脉血管壁的中内膜,调节超声声束与被探测肱动脉血流方向间的夹角小于60°,尽量平行以减少误差。在该状态下调节其跟踪门,获取基础状态下的血管内径跟踪图,在研究者者心电图正常时进行反应性的充血试验: 用相同的方法将血压计的袖带充气至200～250mmHg 处持续约5min,放气后引起肱动脉血管反应性的充血,血管内径值随之增大。仪器将全程自动跟踪记录肱动脉内径的变化数值,并自动的计算出反应性充血后的肱动脉内径的变化率[FMD(%)] =[(反应性充血后的肱动脉内径-基础状态的肱动脉内径)/基础状态的肱动脉内径]×100%,得出FMD结果分析的界面图。该实验全程超声探头均由特定的设备固定,测量同一部位的血管内径,超声仪器使用的参数均一致,所有的记录数值均全程自动记录,并存于工作站中以备其后的研究分析。 该技术通过血压计的窄袖带的加压使肱动脉反应性充血,在血流量增加的同时刺激血管内皮释放活性因子,从而导致内皮依赖性血管扩张。传统技术与该检测技术的对比,见表1。

表1 传统的FMD检测技术与ET实现的FMD检测技术的比较

总而言之,ET实现的FMD检测技术,它的优越性在于稳定性能好，操作简捷，可以连续采集数据，数据的获取量较大，可重复分析数据，测量精确度较高等。

2.2.3 非侵入性测量方法 由于常规的FMD的测量方法需要超声检测等高水平的技术,费用较高,Teiji Ukawa等研究[20]测量FMD的新方法,即最新的非侵入性测量方法,封闭式血流介导的血管内皮功能检测 (ezFMD)。

该测量方法由两个假设组成。假设1：相关的血管扩张的程度:与反应性充血增大,肱动脉的截面积也增加。假设2：由于肱动脉的横截面的面积增大,振荡幅度也增加。这项研究发现血管扩张程度,反应性充血与震荡振幅的增加存在明显的相关性,因此，ezFMD可以用来评估血管内皮功能,反复的ezFMD的测量等于或优于传统测量方法。

3 糖尿病足患者的血管内皮舒张功能

血管内皮功能受损是动脉粥样硬化的病理基础之一。相关研究[21]证实,糖尿病患者的血管内皮舒张功能受损在糖尿病大血管及微血管病变出现之前发生,且能加速其动脉粥样硬化的进度。内皮依赖性的血管舒张功能由于其依赖于正常的血管内皮,当血管内皮细胞受损时,NO释放减少,血管扩张就会随之降低。相关研究发现[2]EDD可充分反映血管内皮细胞的损伤情况,应用高分辨率的彩色多普勒超声来评价血管内皮舒张功能,其操作简便无创,具有潜在的临床适用性[23]。廖洁等[24]发现大鼠血糖的波动可经过多种途径对血管的功能造成不同程度的损害,可以加剧大鼠血管舒张功能的紊乱,进一步加速大鼠动脉粥样硬化的进程。

相关研究[25]表明,糖尿病足患者的血管均存在内皮依赖性及非依赖性舒张功能的受损。正常的血管内皮细胞的功能是合成及分泌多种活性物质,不仅能调节血管的收缩及舒张功能,而且能够维持血液的流动。当血管内皮细胞受损时,血管内皮舒张因子减少,血管内皮收缩因子增加,促进血管痉挛，导致动脉粥样硬化与血栓形成甚至栓塞。

评价血管内皮功能的方法主要包括血管壁中内膜厚度(IMT)、血管内皮舒张功能、血一氧化氮(NO)、内皮素、pt-选择素浓度以及内皮型一氧化氮合酶(NOS)表达水平等等。应用高分辨率的彩色多普勒超声检测血管内皮舒张功能,主要通过观察血管的内皮依赖性舒张和非内皮依赖性舒张。内皮依赖性舒张(EDD)是指内皮细胞在药物或生理作用下释放血管活性物质,如血一氧化氮等,引起正常功能及结构血管的舒张。其方法是将血压计的袖带缚于正常肱动脉的中上段, 触及肱动脉搏动的最强点,在血压计内充气加压约为280mmHg,以阻断正常的肱动脉5min后,肱动脉内径会扩张10%～20%,而有内皮功能受损的血管用相同的方法试验,其扩张率明显减少或无扩张。非内皮依赖性舒张(EID),指外源性血一氧化氮供体如硝酸甘油、硝普钠等会直接提供一氧化氮,作用于血管的平滑肌细胞从而导致血管舒张[26]。Celermajer等的方法,应用高分辨率的超声技术,分别对正常人、2型糖尿病患者不伴足部疾病、2型糖尿病患者伴足部疾病3种人群进行肱动脉内皮依赖性舒张功能和非内皮依赖性舒张功能的检测,结果显示2型糖尿病患者伴足部疾病患者的EDD和EID较不伴足部疾病糖尿病患者的EDD和EID降低,2型糖尿病患者不伴足部疾病患者的EDD和EID较正常对照组降低,结果表明糖尿病患者的血管内皮舒张功能随病情加重损害的程度不断加重,与国内外的多数文献报道结果一致[27]。进一步证实了血管内皮功能的损害与糖尿病足的发生发展有关,其严重程度决定了病变的严重程度[28-29]。

综上所述,糖尿病足是糖尿病患者重要的血管并发症之一。众所周知,血管造影是诊断血管病的金标准,但它最大的缺点是创伤性和费用高；相比之下高分辨率的彩色多普勒超声则具有灵敏度高、检查便捷、费用低,可重复等优点,更易为病人所接受。超声检查可早期发现患者的血管病变,例如血管变细,血流量减少、流速减低、动脉粥样硬化、中内膜增厚、血栓形成等,明显提高血管病变的检出率[30]。而且超声可以检测血管内皮舒张功能,对早期预防、诊断和治疗糖尿病足的血管病变具有重要的临床意义。

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2013-05-11

张红(1979-),女,主治医师,硕士生,主要从事超声医学诊断工作；通讯作者：徐薇,E-mail：xuwei700919@sina.com。

R445.1；R587.1

A

1673-1409(2013)24-0100-05

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