超极速脉搏波技术早期发现并定量评估动脉粥样硬化风险△

刘 牛，黄 辉，朱正球，王 晗，刘福明，邹 冲

［1.江苏省中医院（南京中医药大学附属医院）超声医学科，南京 210029；2.江苏省中医院（南京中医药大学附属医院）老年科，南京 210029；3.江苏省中医院（南京中医药大学附属医院）心血管内科，南京210029］

动脉粥样硬化（atherosclerosis，AS）是造成心脑血管疾病发生、发展并严重危害人类健康的重要疾病。研究显示，对粥样硬化的早期干预将大大减少临床心血管事件［1］及脑卒中［2］的发生风险，因此，如何早期诊断和定量评估AS 已成为当前的研究热点。极速脉搏波（ultrafast pulse wave velocity，ufPWV）技术作为目前新型无创的超极速超声成像技术之一，利用超极速（高达2 000 帧/s）的拍照技术实时记录颈总动脉内膜线运动轨迹并据此精确测算出脉搏传递速度，进而得知颈总动脉的弹性情况［3］。本研究欲利用ufPWV 技术，探讨是否能早期发现AS，并通过其定量指标评估AS 进展及动脉弹性变化情况。

1 资料和方法

1.1 一般资料

选取2015年3月至2017年2月在江苏省中医院超声科招募的健康成人为本研究受试人群。本研究得到患者知情同意，且通过本院伦理委员会审查。入选标准：既往未进行任何降脂及降压治疗的成人；年龄区间为18～90 岁。排除标准：C-反应蛋白异常及贫血患者；合并糖尿病或肝及肾功能异常；既往有明确缺血性脑卒中病史；6 个月内有主要不良心血管事件发生；合并各种恶性肿瘤、自身免疫性疾病以及内分泌疾病；合并任何程度和类型的甲状腺功能异常；有吸烟、饮酒不良嗜好。最后入组266 例，男133 例，女133 例。年龄（54.3±14.9）岁，体质量为（63.5±10.0）kg，体质量指数为（23.1±2.9）kg/m2。

1.2 检测方法

受试对象入组后于静息状态下测量动脉血压3 次，取中位数做为最终值并记录。并于空腹状态抽取静脉血，检测低密度脂蛋白胆固醇（lowdensity lipoprotein-cholesterol，LDL-C）、三酰甘油及总胆固醇浓度并记录。

1.3 内膜中层厚度及超极速脉搏波指标检测

使用SuperSonic Imagine AixPlorer ufPWV 成像超声诊断仪，探头频率4～15 MHz。首先保持患者静息状态平卧，头部居中，下颌略微抬起，然后平缓移动探头，不施压，选取清晰且颈总动脉管壁较为平直的区域，尽量避开血管内壁斑块区域，选定取样框后系统自动跟踪并测量颈总动脉后壁内膜中层厚度（intima-media thickmess，IMT），取样框宽度大于1 cm，符合率80%以上（见图1A），重复3次，记录并取双侧颈总动脉所有测值的平均值作为该个体IMT 的最终值。随后再切换至ufPWV 成像模式，选取上述感兴趣区嘱患者严格屏气5 s，图像稳定后选取感兴趣区，系统对颈总动脉内膜线自动描迹并测值，要求脉搏波指标：收缩起始脉搏波速度（pulse wave velocity-beginning of systole，PWV-BS）及收缩末期脉搏波速度（pulse wave velocity-end of systole，PWV-ES）测值误差均Δ＜1.0 m/s［4］，记录并储存（见图1B）。同一颈总动脉重复至少3 次测量，对PWV-BS 及PWV-ES 分别记录并取平均值后，双侧颈总动脉测值再取均值作为该受试个体最终ufPWV 测值。若3 次均无法测出符合上述标准的PWV-BS 及PWV-ES，则剔除该样本。将所有样本ufPWV 成像检查图像存入仪器及电脑硬盘，再根据年龄分6 组并整理分析：18～29 岁组（n=23）、30～39 岁组（n=24）、40～49 岁组（n=47）、50～59 岁组（n=61）、60～69 岁组（n=73）、≥70 岁组（n=38）。

1.4 统计学分析

采用SPSS 18.0 统计软件对数据进行分析。计量资料以（）表示，采用student′st检验比较不同组别之间差异。以P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 受试人群临床资料

受试人群临床资料详见表1。

2.2 不同年龄组受试人群脉压差及血脂浓度比较

不同年龄受试人群的LDL-C 及总胆固醇浓度比较，差异无统计学意义（均P＞0.05）［50～59岁组受试人群LDL-C 浓度稍高（P＜0.05），图2B 和图2C］；但40～49 岁组人群三酰甘油浓度及脉压差显著上升，并随着年龄的继续增长而增高，与18～29 岁组、30～39 岁组受试人群比较，差异有统计学意义（均P＜0.05）（图2A 和图2D）。

图1 颈动脉IMT 及ufPWV 指标测量图像（A：二维超声图IMT 自动描线测量；B：ufPWV 感兴趣区选定及PWV-BS、PWV-ES及误差Δ测值；蓝色区域为血管舒张运动，红色区域为血管收缩运动）

2.3 不同年龄组受试人群IMT及ufPWV指标比较

图3A 及图3B 显示，40～49 岁组受试人群IMT及ufPWV 指标PWV-BS 较18～29 岁组明显升高，并随着年龄的增长继续增高，差异均有统计学意义（均P＜0.05）。30～39岁组受试人群PWV-ES明显高于18～29 岁组，并保持随年龄增长而继续显著增高的趋势，差异有统计学意义（P＜0.001），见图3C。

表1 受试人群的一般情况

2.4 相关性分析结果

相关性分析结果显示，PWV-BS（r=0.248，P＜0.05）、PWV-ES（r=0.713，P＜0.05）均与年龄呈密切正相关（均P＜0.001），PWV-ES 的相关系数要明显优于PWV-BS，见图4。

3 讨论

AS 是心血管事件及脑卒中等临床常见急症的关键性及基础性病理变化。通常，AS会随着年龄的不断增长而缓慢地进展，在早期阶段无动脉管腔狭窄时，其病变主要为动脉壁的僵硬膨胀及IMT的增厚，后者可预测心血管终点事件的发生［5］。因此，IMT 常作为临床监测AS 进展的重要指标。

图2 不同年龄组受试人群脉压差及血脂浓度比较柱状图

图3 不同年龄组受试人群IMT 及ufPWV 指标比较柱状图

图4 PWV-BS 及PWV-ES 与年龄的相关性分析散点图

然而，有研究显示，正常成人亦有一定比例的IMT 增高（30%），而老年高血压患者也有部分IMT在正常范围（12%），这说明如果单纯以IMT 来判断是否为AS 或用于评估AS 的进展程度是有待商榷的［6］。所以，研究如何无创、安全且准确地发现并评估AS 风险，显得尤为重要。

ufPWV 为目前新型超极速超声成像技术的重要分支之一，有别于以往传统的距离-时间测量式的脉搏波技术，其利用超快速（2 000 帧/s）的瞬时拍照手段，实时记录颈动脉内膜线在脉搏波通过瞬时的位移轨迹并进行精细的运算，更准确地测得脉搏波瞬间通过观察窗的速度，再根据传导速度与传导媒介成反比的物理规律，从而评估颈动脉的弹性程度［3］。作为一种新技术，目前国外已有相关报道证实ufPWV 在血管弹性测量方面具有良好的稳定性［7］，但仍无ufPWV 发现并评估早期AS 的研究。本研究结果显示，受试人群随着年龄的不断增长，其脉压差、血清三酰甘油浓度明显增高，动脉IMT 增厚显著，说明本研究人群AS 风险随着年龄的增长而不断增大。在此基础之上，进一步的分析证实，脉搏波指标PWV-BS 及PWV-ES 亦同步于上述指标随着年龄不断增长而显著增高，这说明PWV-BS 及PWV-ES 可以作为不同程度的AS 风险有效的评估手段。

另外，PWV-ES 在上述指标还未曾出现明显差异的30～39 岁年龄段人群中，就较18～29 岁人群显著增高，提示ufPWV指标PWV-ES可能是早期预测AS 风险的潜在有效指标。这也与Hermeling 等［8］研究相吻合，其研究结果证实PWV-ES 比PWV-BS更能敏感地反映动脉的弹性变化情况。

脉搏波传导速度本质是一种生物物理特征参数，其传导速度与传导媒介（血管）的弹性程度成反比［3，9］，而常见的一些引起AS 的因素，最终都是通过影响血管的弹性参数，而改变了脉搏波传导速度。因此，本研究进一步将PWV-BS 及PWV-ES 与年龄进行相关性分析后发现，PWV-BS 及PWV-ES 均与年龄呈明显正相关关系，PWV-ES 的相关系数更是达到了0.713，这说明ufPWV 技术可作为定量评估AS 进展的有效手段。

本研究着重于年龄的分组，发现除了年龄作为AS 不可逆的影响因素外，在一些IMT 用来评估AS 值得商榷的患者中，ufPWV 可作为一项补充技术，在早期即可一定程度上量化地反映动脉血管壁的弹性变化情况，进而评估AS，而在ufPWV 的两项指标中，PWV-ES 较PWV-BS 与年龄的相关性更高，更为敏感，可作为早期评估AS 的有效指标，为临床早期更加精确地了解血管弹性情况提供依据，从而能更好地指导抗AS 药物治疗。