健康成年男女肱动脉-指端微动脉血流动力学差异

谭雪艳，岳文胜*，陈思思，邹 媛，尹立雪

(1.川北医学院附属医院超声科，川北医学院附属医院院士工作站，川北医学院附属医院超声研究室，医学影像四川省重点实验室，超声医学工程南充市重点实验室，四川 南充 637000；2.四川省人民医院超声医学研究所，四川 成都 610072)

近年外周动脉疾病(peripheral arterial disease， PAD)发病率不断上升，严重影响肢体功能，且增加心血管疾病发病风险和防控难度[1]。研究[2]表明女性PAD发病率高于男性，且临床症状更严重，使得疾病发生性别差异逐渐引起重视。平面波超敏感血流显像(angio planewave ultrasensitive imaging， Angio PLUS)可提高微细血管中低速血流信号显像的敏感度及准确率[3]。本研究以常规彩色多普勒超声结合Angio PLUS对比分析健康成年男女上肢动脉肱动脉至指端微动脉的血管结构及血流动力学特征。

1 资料与方法

1.1 一般资料 纳入2019年8月—11月205名于川北医学院附属医院健康管理中心接受体检的健康志愿者，男88名，女117名，根据性别分为2组，年龄20～80岁，平均(48.6±14.8)岁。排除标准：①主动脉瓣反流、冠状动脉粥样硬化、高血压等心血管系统疾病；②上肢血管变异、神经损伤或相关手术史；③肝肾功能不全，急慢性感染病、风湿血液系统疾病及代谢性疾病；④妊娠期或哺乳期女性。本研究经本院伦理委员会批准(伦理编号：2020ER191-1)，检查前受检者均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法

1.2.1 采集上肢肱动脉及尺桡动脉参数 采用Supersonic Aixplorer超声诊断仪，SL15-4高频线阵探头，频率4～15 MHz，针对右臂进行检测。室温23～25℃，嘱志愿者仰卧静息，自然伸直右臂，掌心向上。扫查肱动脉时受检者外展右臂约60°，探头沿大圆肌下缘肱动脉向远端观察动脉走行分支，评价动脉内壁及血管腔内血流；探查肱动脉及尺桡动脉时手掌放松，呈休息位，探查手指动脉时手指自然伸直。由1名具有3年以上工作经验的超声科医师测量肘上5 cm处肱动脉(brachial artery， BA)、腕横纹上2 cm处远心端尺动脉(ulnar artery， UA)及桡动脉(radial artery， RA)横断面内径(diameter， D)；以脉冲多普勒(pulse wave Doppler， PW)超声获取血管纵断面管腔内各段动脉血流频谱图，观察并记录各类频谱波形及各段动脉收缩期峰值流速(peak systolic velocity， PSV)、舒张末期流速(end diastolic velocity， EDV)、舒张期平均流速(mean diastolic velocity， MDV)、收缩期峰值血流加速度(Slope)、阻力指数(resistance index， RI)及每分钟血流容积(volume flow， VFlow)，设备自动计算VFlow=π(D/2)2×单位心动周期平均血流速度×60。计算连续3个心动周期，取平均值作为结果。

1.2.2 采集上肢肢端微小动脉参数 以Angio PLUS彩色能量成像(color power imaging， CPI)模式观察右中指桡侧中节指骨区指、掌侧固有动脉(proper palmar digital artery， PPDA)、指背动脉弓(dorsal digital artery arch， DDAA)及甲床三级动脉弓(third grade artery arch of fingernail， FN3AA)血流频谱特点，测量频谱参数方法同上。采用Angio PLUS CPI模式于血管纵切面调整血管内血流信号，至无外溢时测量指端微血管内径。

1.3 血流频谱形态 根据有无舒张期反向波将频谱分为单相波与非单相波，再根据舒张期中晚期频谱将非单相波分为典型三相波、非典型三相波及少见波形(图1～6)。

1.4 统计学分析 采用SPSS 23.0统计分析软件，以频数和百分比表示计数资料，采用χ2检验比较动脉血流频谱波分布比例性别差异；以±s表示呈正态分布的计量资料，采用独立样本t检验比较组间各参数差异，以单因素方差比较组内动脉参数差异。P<0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

本组男性平均(48.7±14.7)岁，女性平均(48.5±14.9)岁；男性20～40岁、41～60岁及61～80岁占比分别为43.64%、44.56%及39.66%，各年龄段男女比例差异均无统计学意义(P均<0.05)。

2.1 上肢动脉D 男性组上肢各段动脉D均大于女性组(P均<0.05)。2组内BA、RA及PPDA间D差异均有统计学意义(P均<0.05)，由近心端(BA)至远心端(PPDA)D逐渐减小(P均<0.01)。见表1。

2.2 上肢动脉血流频谱参数 男性组BA、UA、RA及PPDA的VFlow均高于女性组(P均<0.05)；BA、PPDA、DDAA及FN3AA的RI均低于女性组(P均<0.05)；PPDA的PSV、MDV及EDV均高于女性组(P均<0.05)；DDAA和FN3AA的PSV、MDV及EDV虽高于女性组，但差异均无统计学意义(P均>0.05)。2组内BA、RA、PPDA间的PSV、Slope、RI及VFlow差异均有统计学意义(P均<0.05)；女性组PSV、Slope及VFlow和男性组VFlow均自近心端(BA)至远心端(PPDA)逐渐减小(P均<0.01)；女性组RI和男性组PSV、Slope和RI均由近心端(BA)至远心端(FN3AA)逐渐减小(P均<0.01)。见表1。

图1 志愿者女，65岁 CDFI和PW模式下RA呈单相波形，整个心动周期动脉频谱波形均位于基线一侧，频谱线连续 图2 志愿者男，34岁 CPI和PW模式下PPDA呈单相波形，整个心动周期动脉频谱波形均位于基线一侧，频谱线连续 图3 志愿者男，42岁 CPI和PW模式下FN3AA呈单相波形，频谱波形较RA单相波形收缩期波峰更平坦

图4 志愿者女，68岁 CDFI和PW模式下BA呈典型三相波形，动脉频谱波形位于基线两侧，舒张早期可见一反向小波峰，舒张中晚期可见一正向小波峰，舒张末期频谱不连续 图5 志愿者女，61岁 CDFI和PW模式下BA呈非典型三相波形，动脉频谱波形位于基线两侧，舒张早期可见一反向小波峰，舒张中晚期可见一正向小波峰，舒张末期频谱连续 图6 志愿者男，56岁 CDFI和PW模式下BA呈少见波形，动脉频谱波形位于基线两侧，舒张期可见多个正向及反向小波峰，舒张末期频谱不连续

表1 健康成人上肢动脉超声参数(±s)

表1 健康成人上肢动脉超声参数(±s)

组别动脉D(mm)PSV(cm/s)Slope(cm/s2)MDV(cm/s)EDV(cm/s)RIVFlow(ml/min)男性组BA4.11±0.6273.92±18.33755.37±262.47 7.58±6.92 8.88±7.270.88±0.0981.39±39.91(n=88)UA2.11±0.44a64.45±17.53a586.03±145.59a14.04±10.66a14.64±10.79a0.79±0.12a35.77±32.06aRA2.26±0.34ab55.67±16.27ab514.35±145.56ab11.57±7.69ab12.10±8.05ab0.80±0.11a31.48±23.67aPPDA0.88±0.19abc26.46±14.40abc159.65±93.51abc9.51±7.06b9.75±7.26bc0.66±0.11abc3.86±3.82abcDDAA0.73±0.18abcd19.53±12.90abcd104.85±74.80abcd7.07±5.53bcd7.65±5.94bc0.61±0.13abcd1.80±1.56abcFN3AA0.49±0.13abcde7.96±3.77abcde28.26±17.52abcde3.64±1.94abcde3.82±2.12abcde0.53±0.10abcde0.43±0.52abcF值1 255.42294.22374.4523.1122.42127.24162.51P值<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01女性组BA3.37±0.45*76.82±18.71837.82±245.73*6.82±7.466.89±7.53 0.91±0.09*58.46±29.00*(n=117)UA1.68±0.35*a59.19±18.67*a568.71±173.20a11.46±8.06a12.08±8.76a0.82±0.11a23.27±15.84*aRA1.98±0.27*ab54.87±14.69ab526.55±153.81ab10.98±7.44a10.95±8.23a0.82±0.11a25.27±17.70*aPPDA0.79±0.15*abc20.37±12.01*abc133.50±73.63abc6.60±5.65*bc6.82±5.77*bc0.70±0.12*abc2.54±2.20*abcDDAA0.65±0.15*abcd18.54±11.96abc98.80±77.15abc6.70±5.39bc6.92±5.48bc0.64±0.11*abcd1.54±1.39abcFN3AA0.45±0.11*abcde7.81±3.48abcde 24.22±12.79abcde3.34±1.82abcde3.53±1.90abcde0.56±0.08*abcde0.42±0.53abcF值1 889.55442.56594.5227.4025.67176.01252.05P值<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01

注：*：与男性组各对应动脉参数比较P<0.05；a：与组内BA比较P<0.05；b：与组内UA比较P<0.05；c：与组内RA比较P<0.05；d：与组内PPDA比较P<0.05；e：与组内DDAA比较P<0.05

表2 健康成人上肢动脉血流频谱波形分布[名(%)]

2.3 血流频谱特征 2组间BA水平单相波及非单相波分布差异有统计学意义(χ2=5.194，P=0.023)，其余各级动脉频谱特征差异均无统计学意义(P均>0.05)。2组内BA、RA、PPDA动脉间单相波及非单相波形分布差异均有统计学意义(男性组χ2=48.773，P<0.01；女性组χ2=93.887，P<0.01)，单相波占比自BA水平到PPDA水平均逐渐增多，至DDAA、FN3AA水平血流频谱均为单相波。见表2。

3 讨论

目前关于外周动脉血流动力学性别差异的研究较少，对于性别不同间疾病发展和疗效差异、结构功能及病理分子机制仍未有充分认知。本研究定性定量观察健康成年男女肱动脉至指端微动脉的解剖结构及血流动力学特征，发现上肢动脉(BA、RA及PPDA)由近心端至远心端，男性和女性D、PSV、RI、Vflow及Slope均逐渐减小，动脉单相频谱波形占比均逐渐增多，与既往研究[4]结果相似；血流RI随之逐渐降低，至指端动脉(DDAA、FN3AA)完全衍变为舒张期持续血流灌注的低阻力模式，符合手部组织高代谢、高需氧的血流动力特点。

KAO等[5]基于近红外光谱无创监测健康成人运动前后前臂皮肤微血管血流动力学变化，发现男性接受远红外线照射时前臂微血管氧合血红蛋白变化速度约2倍于女性，提示微循环功能存在性别差异。本研究女性组右上肢动脉平均D及VFlow均小于男性组，平均血流RI高于男性，在PPDA及其远心端微小分支动脉尤其明显，提示健康成年男女上肢动脉血管结构及血流动力学存在差异。RIEDEL等[6]证实健康育龄期女性通过体内雌激素调节血管内皮细胞β受体及肾上腺素β1、β3受体表达，致血管释放NO浓度更高，减弱由平滑肌α-肾上腺素受体激活引起的血管收缩效应，使其外周动脉血管收缩张力低于同龄男性。GARDNER等[7-8]认为老年女性外周动脉疾病患者外周微血管反应性痉挛和微循环障碍表现较同龄男性更为明显，可能与雌激素水平下降所致血管内皮细胞及肾上腺素β受体作用机制减弱有关；而女性血管管腔较细，增加了血管狭窄风险，较高血流阻力及较低血流量可能进一步降低其肢体组织血流灌注量。

本研究男性组BA单相波形占57.95%，女性仅占41.88%(P<0.05)。出现非单相波中舒张期反向波原因在于舒张早期血流阻力大于血管舒张压所致的一过性血流逆向[9]。既往研究[10-11]发现上肢动脉血流逆行程度与其血管外周阻力相关，女性动脉总体外周阻力高于男性，且总顺应性较低[12]，本研究结果与之相符。动脉系统血管内皮细胞表型及血管平滑肌反应性具有性别特征[13]，健康女性动脉压力反射波增强指数较高而心-踝血管指数较低[14]，可能是导致男女动脉压力和流动波形不同的原因。

综上，健康成人上肢动脉血管结构及血流动力学存在性别差异，诊断血管功能障碍时需要考虑性别因素。