血红蛋白水平及超极速脉搏波技术指标对颈动脉弹性衰退的影响

郑 雪，朱正球，石琨群，刘彤彤，黄 辉

1 南京市体育科学研究所，江苏 南京 211800

2 江苏省中医院 / 南京中医药大学附属医院超声医学科，江苏 南京 210029

在全球范围内，心脑血管疾病的发病率较高，已成为导致人类死亡的主要原因[1]。脉搏波传导速度（pulse wave velocity，PWV）是指脉搏波在动脉系统两点间的传播速度[2]。根据Moens-Korteweg方程，PWV与弹性系数的平方根呈正比。随着动脉弹性的下降，脉搏波在动脉系统中的传播速度更快[3]。研究表明，动脉粥样硬化（atherosclerosis，AS）与心脑血管疾病（cardiovascular and cerebrovascular disease，CVD）的发生有关，可预测心脑血管事件的发生风险[4-5]。PWV是衡量AS的“金标准”[6]。超极速脉搏波（ultrafast pulse wave velocity，ufPWV）技术是用于检测PWV的新技术，可以评估颈动脉平直段的弹性，其指标收缩起始脉搏波速度（pulse wave velocity-beginning of systole，PWV-BS）、收缩末期脉搏波速度（pulse wave velocity-end of systole，PWV-ES）可反映全身的AS程度[7]。近年来，血红蛋白（hemoglobin，Hb）水平较高被证明与CVD的发生及患者全因死亡率升高有关[8-9]，但其潜在机制尚不清楚。本研究分析了Hb水平与ufPWV技术指标的关系，以期证实其与AS之间的关系，现报道如下。

1 对象与方法

1.1 研究对象

选取2017年1月至2018年12月江苏省中医院 / 南京中医药大学附属医院收治的188例门诊及住院患者。纳入标准：（1）年龄≥18岁；（2）接受了ufPWV检查并参与了基线资料的采集，基线资料包括临床访谈、体格检查和实验室检查结果。排除标准：（1）合并感染；（2）妊娠期或哺乳期女性；（3）合并影响PWV采集的疾病，如病态窦房结综合征、心律失常等；（4）合并危重病，如大面积心肌梗死、心力衰竭、恶性肿瘤、肝病、慢性消耗性疾病；（5）合并免疫系统疾病；（6）服用过或正在服用促红细胞生成素、铁剂及叶酸等药物。188例门诊及住院患者百分位值为25%、50%、75%的Hb浓度分别为115 g/L、130 g/L、141 g/L，根据此分布情况将患者分为4组，其中，Q1组（Hb＜115 g/L）（n＝50）、Q2组（115 g/L≤Hb＜130 g/L）（n＝45）、Q3组（130 g/L≤Hb＜141 g/L）（n＝51）、Q4组（Hb≥141 g/L）（n＝42）。本研究经过江苏省中医院 / 南京中医药大学附属医院医学伦理委员会审核批准，患者及家属均对本研究知情同意并签署知情同意书。

1.2 方法

1.2.1 基线资料调查

通过病历系统随访所有患者的基线资料，获取患者的一般人口学特征和病历资料，如年龄、性别、体重指数、慢性病（高血压、糖尿病、慢性肾病）史及吸烟史、习惯性饮酒史等。糖尿病定义为空腹血糖（fasting blood glucose，FBG）≥7.0 mmol/L和/或餐后2 h血糖≥11.1 mmol/L。高血压定义为未服用抗高血压药物的情况下，收缩压＞140 mmHg，舒张压＞90 mmHg，或两者同时存在，或服用抗高血压药物。利用慢性肾脏病流行病学合作研究（chronic kidney disease epidemiology collaboration，CKD-EPI）方程计算获得估计肾小球滤过率（estimated glomerular filtration rate，eGFR）。eGFR＜60 ml/（min·1.73 m2）判定为肾功能下降。慢性肾病定义为肾损害持续3个月（肾脏结构和功能异常伴或不伴eGFR下降）或者eGFR≤60 ml/（min·1.73 m2），伴或不伴肾损害。

1.2.2 血液生化参数检测

对所有患者禁食10 h后采集血液标本。采用全自动生化分析仪检测Hb水平、FBG、血尿素氮（blood urea nitrogen，BUN）水平、血尿酸（blood uric acid，BUA）水平、血清肌酐（serum creatinine，SCr）水平、总胆固醇（total cholesterol，TC）、低密度脂蛋白胆固醇（low density lipoprotein cholesterol，LDL-C）水平、高密度脂蛋白胆固醇（high density lipoprotein cholesterol，HDL-C）水平及甘油三酯（triglyceride，TG）水平。

1.2.3 ufPWV测量

使用超声成像诊断仪超快速捕获脉搏波，选择SL10-2线阵探头，频率为2～10 MHz。患者采取仰卧位，暴露颈部，将探头上端置于颈总动脉分叉近端2 cm处，当显示清晰、完整的颈总动脉内中膜时启动ufPWV采集模式获取PWV，持续2 s后该采集系统自动冻结，对颈总动脉平直段的前壁及后壁进行组织多普勒分析，并将其沿时间分布情况进行展示，获得颈动脉弹性衰退指标：PWV-BS、PWV-ES升高提示颈动脉弹性衰退，PWV-BS与PWV-ES升高的阈值分别为6 m/s、7 m/s[10]。测量双侧颈总动脉PWV-BS、PWV-ES，测量3次，取平均值作为最终结果进行分析（图1）。

图1 患者右侧颈总动脉PWV-BS、PWV-ES超声图像

1.3 统计学方法

应用SPSS 20.0软件对数据进行统计分析。计数资料以n（%）表示，组间比较采用χ2检验。计量资料以（±s）表示，两组间比较采用两独立样本t检验，多组间比较采用单因素方差分析。采用单因素线性回归模型和逐步多因素线性回归模型分析PWV-ES升高的影响因素。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 基线特征

188例患者的年龄为19～85岁，平均（57.60±13.69）岁。PWV-BS为2.45～10.44 m/s，平均（6.27±1.34）m/s；PWV-ES为3.05～13.83 m/s，平均（8.73±2.01）m/s；Hb水平为49.00～170.00 g/L，平均（125.59±22.11）g/L。4组患者的年龄、体重指数、吸烟史、习惯性饮酒史、高血压情况、糖尿病情况、TC水平、HDL-C水平、PWV-BS比较，差异均无统计学意义（P＞0.05）；4组患者的性别、慢性肾病情况、BUN水平、SCr水平、BUA水平、TG水平、LDL-C水平、eGFR、Hb水平、PWV-ES比较，差异均有统计学意义（P＜0.05）（表1）。由于PWV-ES较PWV-BS能够更好地反映组间差异，故使用PWV-ES作为ufPWV技术代表性颈动脉弹性衰退指标用于后续分析。

表1 4组患者基线特征的比较

2.2 PWV-ES升高影响因素的单因素线性回归分析

单因素线性回归分析结果显示，PWV-ES与年龄、Hb水平均呈正相关，而与BUN、SCr、BUA水平均呈负相关（P＜0.05）。（表2）

表2 PWV-ES升高影响因素的单因素线性回归分析（n＝188）

2.3 PWV-ES升高影响因素的多因素线性回归分析

将单因素线性回归分析中差异有统计学意义的因素（年龄、BUN水平、SCr水平、BUA水平、Hb水平）作为自变量，将PWV-ES增快作为因变量，纳入多因素逐步线性回归模型进行分析，结果显示，PWV-ES与年龄、Hb水平均呈正相关，年龄增加、Hb水平升高均是PWV-ES增快的独立危险因素（P＜0.01）（表3）。模型拟合优度及假设检验结果显示，R2＝0.296，F＝38.831，P＜0.01。

表3 PWV-ES升高影响因素的多因素线性回归分析（n＝188）

3 讨论

为了确定Hb升高对AS的影响，本研究分析了Hb水平与PWV之间的关系。PWV升高是预测CVD患者相关心血管事件发生的独立预测因子[11]。Blacher等[12]通过研究观察到PWV与AS之间具有相关性。另有研究表明，主动脉PWV与AS的发生及进展密切相关，是高血压患者发生CVD的重要预测因子[13-14]。本研究中，PWV-ES随着Hb水平的升高而逐渐加快，Q4组患者的PWV-ES快于Q1组患者，表明不同Hb水平患者的颈动脉弹性存在差异，并随着Hb水平的升高而衰退；PWV-BS随着Hb水平的升高略呈增快趋势，但Q4组与Q1组患者的PWV-BS比较，差异并无统计学意义，这亦与前期研究结果[15]相符，说明PWV-ES在反映颈动脉弹性方面优于PWV-BS。

本研究通过单因素线性回归分析发现，PWV-ES不仅与年龄呈正相关，与Hb水平亦呈正相关，这提示Hb可能参与了促进AS的发展进程。PWV加快是AS进展的标志，Hb水平升高与PWV加快之间存在密切关系的可能机制包括以下几个方面：（1）有证据表明，一般人群中Hb水平升高与血压升高有关[16]。根据泊肃叶-哈根方程，Hb主要通过两种方式影响外周血管阻力，一是增加血液表观黏度，二是影响外周小动脉内径，从而持续升高血压，加速AS进程，导致动脉平滑肌增生和肥大，胶原合成，动脉僵硬度增加。（2）研究表明，通常在非肥胖人群中，Hb水平与胰岛素抵抗及代偿性高胰岛素血症均相关，而胰岛素抵抗是AS进展的独立危险因素[17-18]。有研究发现，在455例血糖降至正常水平的绝经后女性中，胰岛素抵抗与PWV相关[19]。此外，有研究选取了1541例非糖尿病健康体检者进行研究，证实胰岛素抵抗与臂踝PWV显著相关[20]。（3）血红素加氧酶-1（heme oxygenase-1，HO-1）缺乏可能与高血压的发生及AS的进展有关。HO-1不仅能够调节高血压患者的血管内皮生长因子，在减轻氧化应激和炎症反应中发挥重要作用，还是诱导Hb降解过程中的限速酶，能够产生游离铁、胆绿素和一氧化碳，而一氧化碳具有舒张血管的特性。Hb水平升高会促进对HO-1的消耗，从而导致HO-1缺乏[21-22]。

ufPWV技术为目前新型超极速超声成像技术的重要分支之一，有别于所有以往传统的脉搏波技术，其利用超快速（每秒2000帧）的瞬时拍照手段，实时记录脉搏波通过颈动脉时内膜线的瞬时位移轨迹并进行细致、快速的运算，精确获得PWV，从而定量评估颈动脉的硬化程度[23]。作为一种新技术，已有研究证实了ufPWV在血管弹性测量方面的良好稳定性和可靠性[9,24-25]。前期研究亦证明，ufPWV技术可预测颈动脉内中膜尚未增厚人群AS的发生风险，其测量值具有良好的稳定性和可重复性[10]。本研究进行了多因素逐步线性回归分析，在矫正了潜在的混杂因素后，PWV-ES仅与年龄、Hb水平呈正相关，说明Hb水平的升高不但加快了AS的进展，而且提示Hb水平与AS进展之间存在密切的联系，有待进一步深入挖掘其内在机制。因此，在使用ufPWV技术时，除了需注意血压等常规因素外，还需注意Hb水平对其测量值的可能影响。本研究中，Q1组的慢性肾病患者比例最高，根据以往研究结果[26]推断Q1组患者的颈动脉弹性衰退程度最严重，而其PWV-ES反而最低，即颈动脉弹性最好，其原因可能是慢性肾病可导致贫血发生，从而Hb水平较低。本研究存在一定局限性：（1）作为单中心研究，样本量较小，研究结果不能反映中国成年人乃至全球人群的实际情况；（2）作为临床观察性研究，尽管进行了综合调整，但混杂因素仍不能完全消除；（3）Hb水平是通过单一方法测定的，可能会引起分类的偏差。

综上所述，颈动脉弹性衰退及CVD的发生风险随着年龄的增加、Hb水平的升高而增加；Hb水平升高与PWV-ES加快有关，应重视对Hb水平高及慢性肾病等贫血患者AS的筛查，从而使ufPWV技术能够为临床治疗提供参考。