超声极速成像脉搏波技术评估青中年2型糖尿病病人颈动脉弹性的价值

许继梅，马芳，杨亚菲，吴梦琳，卞福勤，杨巍巍，张新秀，陈建丰

2型糖尿病（T2DM）是严重威胁人类健康的内分泌与代谢疾病之一。目前青中年T2DM的患病率逐年升高［1］，其血管并发症是导致病人致死、致残的重要原因之一。动脉粥样硬化（AS）是T2DM血管并发症的主要病理基础。AS早期即发生动脉弹性功能改变，进一步发展表现为内中膜厚度（IMT）增厚和斑块形成等动脉管壁结构的异常［2］。因此，早期预测和评估动脉管壁弹性功能在预防与治疗青中年T2DM病人血管疾病方面有着重要的意义。颈动脉位置表浅、检查便捷，且病变水平与其他重要血管（如冠状动脉、脑动脉等）病变水平呈正相关［3］，从而被视为反映全身AS的重要窗口。

超声极速成像脉搏波（ultrasound ultrafast pulse wave velocity，ufPWV）是一种无创检测颈动脉弹性的新技术，该技术可以检测颈动脉收缩期开始时脉搏波传导速度（beginning-systole pulse wave velocity，BS-PWV）和收缩期结束时脉搏波传导速度（end-sys‐tole pulse wave velocity，ES-PWV）。本研究通过ufP‐WV定量测量青中年T2DM病人（病例组）和健康体检者（对照组）的颈动脉弹性即BS-PWV和ESPWV，并探讨病例组糖化血红蛋白（HbA1c）增高组与正常组和在不同IMT组间颈动脉弹性有无差异，为早期控制青中年T2DM病人AS的发生、发展提供客观的依据，以便临床及早干预，改善病人预后。

1 资料与方法

1.1一般资料选择2019年9月至2020年7月合肥市第二人民医院内分泌科收治的77例青中年T2DM住院病人为病例组，同期该院77例健康体检者为对照组。收集研究对象的一般资料，如性别、年龄、身高、体质量等。纳入标准：年龄范围为18～60岁，根据世界卫生组织（WHO）的标准，<45岁为青年亚组，≥45岁为中年亚组（其中病例组青年亚组29例，中年亚组48例；对照组青年亚组33例，中年亚组44例）。选择颈动脉走行平直、二维超声图像清晰、IMT<1.0 mm者进行颈动脉弹性指标的测量。病例组符合2019年WHO的诊断标准：空腹血糖≥7.0 mmol/L或糖负荷后2 h血糖≥11.1 mmol/L，改日再复查一次；典型的糖尿病症状加上随机的静脉血浆葡萄糖浓度≥11.1 mmol/L或空腹血糖≥7.0 mmol/L，具备这三项条件之一即诊断为T2DM；对照组为无各种慢性疾病的体检者。排除标准：1型糖尿病、恶性肿瘤、高血压、血液系统疾病、肺部及肾脏疾患、近3个月内发生过心脑血管疾病及其他内分泌代谢性疾病等。本研究获合肥市第二人民医院伦理委员会的批准（编号2019-科研-077；版本号V1.0/2019.08.28），病人或其近亲属已签署知情同意书。

1.2仪器与方法病例组和对照组共154例的308条颈动脉进行常规彩色多普勒超声（简称“彩超”）检查及ufPWV检测。（1）仪器设备：采用法国声科（声红系列）SuperSonic Imagine AixPlorer彩色多普勒超声诊断仪，配有SL10-2线阵探头；选择Vascu‐lar/Carotid条件，内置ufPWV检测菜单。（2）IMT的测量：病人保持静息仰卧，头部后仰偏向对侧，采集双侧颈动脉的二维声像图、彩色及频谱多普勒图像；分别选取左和右侧颈总动脉分叉近心段1～2 cm管壁平直段，清晰显示管腔内膜交界面与中膜外膜交界面，点击IMT菜单，仪器自动计算该段选定血管的平均IMT值，存储图像。（3）PWV的测量：在上述颈动脉走行平直段，清晰显示该段颈总动脉前壁，图像稳定后再点击“PWV”成像模式，这时嘱病人严格屏气不动，操作者探头位置固定，当屏幕下方显示“Acquiring”时，进入图像采集期，约2 s后进入“Processing”即图像处理过程，探头可以移除。选择描记线与颈总动脉前壁重合（外壁贴合良好的节段），点击SELECT键，获取BS-PWV、ES-PWV测值及颈动脉壁的运动速度-时间的彩色图像并存储于仪器上。同一侧颈总动脉重复测量3次，对BS-PWV及ES-PWV分别记录并取平均值作为该侧的测量值。若3次均无法测出符合上述标准的BS-PWV和ES-PWV，则剔除。最终获得308条颈总动脉的各项数据，并记录存储在Excel表中。再根据左、右侧颈总动脉IMT、BS-PWV和ES-PWV之和的平均值作为该研究对象的最终测量值。

1.3实验室检查空腹血糖、HbA1c的测定由检验科分别用“日立7600”和“美国伯乐VARIANTⅡ”的仪器统一化验并记录。

1.4统计学方法采用SPSS 23.0统计。符合正态分布的计量资料用±s表示，两组间比较采用成组t检验；多组间比较使用单因素方差分析+LSD法，并使用Polynomial检验BS-PWV、ES-PWV随IMT升高的线性趋势分析。计数资料以例（%）表示，组间比较采用χ2检验。P<0.05判为差异有统计学意义。

2 结果

2.1两组一般资料及超声测量参数比较病例组男性46例，女性31例，年龄（46.99±7.62）岁；对照组男性37例，女性40例，年龄（44.40±10.30）岁；按照年龄分为青年亚组和中年亚组后，病例组与对照组在性别、年龄和BMI上均差异无统计学意义（均P>0.05）。病例组左、右侧IMT、BS-PWV、ES-PWV及双侧IMT、BS-PWV、ES-PWV的均值均高于对照组（均P<0.05）。见表1，2。

表1 病例组与对照组青年亚组（<45岁）一般资料和超声测量参数的比较

表2 病例组与对照组中年亚组（≥45岁）一般资料和超声测量参数的比较

2.2青中年T2DM病人HbA1c增高组与HbA1c正常组颈动脉弹性指标的比较77例糖尿病病人中，HbA1c增高组68例，正常组9例；按照年龄分组后进行HbA1c增高组和HbA1c正常组间比较。结果显示：无论是青年亚组还是中年亚组，除左侧BSPWV外，其余指标在HbA1c增高组和HbA1c正常组间均差异有统计学意义（均P<0.05）。见表3。

表3 青中年T2DM病人HbA1c增高组与正常组颈动脉弹性指标的比较/（m/s，±s）

表3 青中年T2DM病人HbA1c增高组与正常组颈动脉弹性指标的比较/（m/s，±s）

注：T2DM为2型糖尿病，HbA1c为糖化血红蛋白，BS-PWV为收缩期开始时脉搏波传导速度，ES-PWV为收缩期结束时脉搏波传导速度。

变量青年亚组（<45岁）例数右侧BS-PWV左侧BS-PWV双侧BS均值右侧ES-PWV左侧ES-PWV双侧ES均值中年亚组（≥45岁）例数右侧BS-PWV左侧BS-PWV双侧BS均值右侧ES-PWV左侧ES-PWV双侧ES均值HbA1c正常组6 3.67±0.37 5.27±0.81 4.47±0.36 4.63±1.09 5.30±0.86 4.97±0.91 3 3.74±0.25 4.93±0.34 4.34±0.13 6.11±0.20 5.37±2.05 5.74±0.92 HbA1c增高组23 4.85±1.01 5.39±0.83 5.12±0.63 5.90±1.25 6.87±1.45 6.38±0.98 45 5.00±1.21 5.89±1.41 5.44±0.96 7.40±2.02 8.27±1.90 7.83±1.66 t值2.77 0.31 2.41 2.26 2.51 3.21 5.42 1.17 6.82 4.00 2.55 2.15 P值0.010 0.760 0.023 0.032 0.018 0.003<0.001 0.249<0.001<0.001 0.014 0.037

2.3青中年T2DM病人IMT组间颈动脉弹性指标的比较77例糖尿病病人中，根据IMT数值分为三个亚组进行单因素方差分析显示，无论是青年亚组还是中年亚组，不同IMT组间的BS-PWV和ES-PWV均差异有统计学意义（均P<0.05）；且随着IMT的增高，BS-PWV和ES-PWV均有上升的趋势（均P<0.05）。见表4。

表4 青中年T2DM病人IMT组间颈动脉弹性指标的比较/（m/s，±s）

表4 青中年T2DM病人IMT组间颈动脉弹性指标的比较/（m/s，±s）

注：T2DM为2型糖尿病，IMT为内中膜厚度，BS-PWV为收缩期开始时脉搏波传导速度，ES-PWV为收缩期结束时脉搏波传导速度。①与<0.50 mm组比较，P<0.05。②与0.50～0.60 mm组比较，P<0.05。

IMT分组<0.50 mm 0.50～0.60 mm>0.60 mm F值P值趋势F值趋势P值青年亚组（<45岁）例数6 13 10 BS-PWV 4.23±0.37 5.16±0.62①5.21±0.56①8.07 0.002 13.50 0.001 ES-PWV 4.96±0.88 6.00±1.03①6.89±0.66①②9.00 0.001 17.75<0.001中年亚组（≥45岁）例数2 27 19 BS-PWV 3.66±0.43 5.39±0.91①5.54±0.94①3.86 0.028 7.71 0.008 ES-PWV 5.03±0.39 7.40±1.43①8.41±1.75①②5.43 0.008 8.56 0.005

3 讨论

T2DM是我国的常见病和多发病，其中大部分是青中年病人。研究显示，在T2DM的早期，发生AS性心血管疾病的风险已经增加［4］。颈动脉AS为AS最常见且非常重要的表现形式。IMT是由光滑的内膜和富有弹性的中膜组成的，它是颈动脉彩超评估AS的一种可重复性和非侵入性的检查指标［5-6］。彩超测量IMT应用广泛，通常以IMT>1.0 mm作为诊断颈动脉AS的超声标准，IMT增厚是AS的中后期的表现之一，但是对于青中年T2DM病人来说，传统的常规超声测量绝大多数颈动脉IMT<1.0 mm即在正常范围内，这种常规方法对于早期预测AS灵敏度低，可行性不高。动脉管壁功能的改变早于其结构的变化。ufPWV是法国声科公司近年来推出的一种定量检测动脉弹性功能的新技术。它是利用组织多普勒原理，以每秒高达20 000 Hz的帧频极速采集颈动脉管壁的运动速度和方向，自动计算该处的BS-PWV和ES-PWV，该技术是唯一通过单次采集即可测量颈动脉弹性的检查手段。PWV被公认为能准确无创反映动脉弹性的指标，并且是心血管疾病发病率预测因子之一［7］。

本研究显示，青中年T2DM病人青年亚组和中年亚组的BS-PWV和ES-PWV均较对照组增大，说明青中年T2DM病人颈动脉弹性较同年龄组健康人下降。分析原因可能如下：血糖增高通过细胞内的线粒体氧化应激导致人体血管内膜层的内皮细胞损伤和功能障碍，使不应渗入到内中膜层的某些物质进入后，引起中膜的弹性纤维、平滑肌细胞因缺氧而变性、坏死；胶原纤维增生慢慢替代，动脉壁变硬，这些病理变化最终导致内中膜渐渐变厚，随之血管壁吸收的脉搏波减少，顺应性变小、血管壁的弹性降低，从而表现为BS-PWV、ES-PWV增大。另外一方面，血糖增高可以引起动脉壁糖基化终末产物堆积，促进或加重AS的发生、发展。动脉的管径在收缩期开始和收缩期结束这两个时段扩张速度和回缩速度最快。因此，ufPWV技术所测的局部BS-PWV、ES-PWV最能全面反映颈动脉的弹性功能变化，可为临床早期防治青中年T2DM病人的血管并发症提供一定的依据。

HbA1c是由红细胞内的血红蛋白与血糖结合生成的，它不仅是T2DM的诊断或筛查工具，还是评估血糖长期控制水平的指标［8］，它可以稳定可靠地反映病人近8～12周的血糖控制情况，同时能较好地预测糖尿病的并发症［9］。其浓度越高，说明平均血糖含量越高，糖尿病病情越严重［10］。本研究应用uf‐PWV技术中的两个重要指标即BS-PWV和ES-PWV定量测量青中年T2DM病人的颈动脉弹性，发现无论在青年亚组还是中年亚组，HbA1c增高组的颈动脉PWV较HbA1c正常组增快。这与Lee等［11］的研究结果存在异曲同工之处。HbA1c增高能在多方面影响人体的代谢，其中最主要的是它可以改变红细胞对氧的亲和力，使组织与细胞缺氧，进而损伤血管内膜层的内皮细胞，内皮细胞释放炎性介质、黏附分子等物质，诱导单核细胞与其黏附及进入内皮，使内皮功能受损，这样血液中的某些物质（如糖类、脂质）容易沉积在血管内膜；同时中膜层的平滑肌在生长因子的影响下，由中层向内膜方向趋附的同时开始增生，使血管壁增厚及纤维化［12］，从而导致管壁弹性的下降、僵硬度增高。

研究显示，测量颈总动脉IMT是一种判断AS的可靠方法，但不足以量化AS［13］。单独用IMT评估AS现已不能满足临床早期诊断的要求，ufPWV技术获取的BS-PWV和ES-PWV这两个指标，可以定量测量颈动脉弹性的数值，从而可以进行量化分析。本研究将青中年T2DM病人的IMT（均<1.0 mm）分三个亚组进行比较，发现颈动脉管壁弹性值BSPWV和ES-PWV随着IMT的增高有上升的趋势，表明T2DM病人的颈动脉弹性功能改变较形态学变化更超前，其与黄辉等［14］的研究结果一致。并且，在IMT正常的情况下，评估青中年T2DM病人颈动脉弹性方面，ES-PWV似乎是比BS-PWV更好的指标，这与Fsp等［15］的观点相同，可能是因为ES-PWV在测量精度方面优于BS-PWV。人体血管内膜层的内皮细胞对血糖的变化十分敏感，内皮功能障碍可引起动脉弹性降低、僵硬度增加及动脉顺应性下降。PWV是反映动脉弹性的经典指标，PWV增快，表明动脉僵硬度增高，研究认为其与AS有关［16］。因此，ufPWV技术可以作为颈动脉AS的早期预测和评估的有效检查方法之一。

本研究亦有一定局限性，首先是小样本量数据，其得出结论有待多中心、大数据进行验证；其次，对于心率慢的病人，应用ufPWV技术无法捕获到一个完整的心动周期。

总之，ufPWV技术测定PWV是较新的无创检测青中年T2DM病人颈动脉弹性功能的一种新技术，能够快速、无创、定量评估颈动脉弹性功能的变化，可以明显早于传统超声的内中膜增厚的结构变化，这对于临床更早地了解血管弹性情况，及时干预并定期随访具有一定的应用价值，值得推广。