综述极速脉搏波技术在颈动脉硬化评估中

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作者：邹冲，黄宏，黄辉，朱正球，王典，蒋卫民，方祝元

单位：南医院（医院）

提要

动脉硬化是临床常见威胁人类健康的一种病理生理变化，及时检测和评价动脉僵硬度可早期有效预防心脑血管等常见疾病的发生及发展，当前，如何对动脉硬化程度进行定量评价已经成为研究热点，其中，颈动脉被认为可以作为观察动脉硬化的有效部位，极速脉搏波检测技术是利用超快速超声采集获取动脉脉搏信息的一种新技术，是反映动脉僵硬度的早期敏感检测指标。本文对极速脉搏波技术在动脉硬化诊断和疗效评价中的应用优势进行概述。

随着人口老龄化及人们生活方式的改变，动脉硬化的发病率越来越高。动脉硬化可发生于任何动脉，多数见于大动脉和中动脉的内中膜。在动脉硬化的发生、发展过程中，如动脉壁弹性降低、厚度增加及血流量减少，可引起器官缺血性病变；动脉内的斑块破裂，可形成血栓，并随着血栓的不断发展，组织出现缺氧、缺血，最终造成心、脑、肾等组织的损害。

动脉硬化的诊断方法有多种，早期诊断对疾病的发展及预后具有一定的临床价值，超声检查具有无创性、操作简单、重复性好等优点，现被临床广泛应用于动脉硬化的评估，极速脉搏波技术是一种通过实时记录脉搏波传导过程并准确计算局部脉搏波传导速度，最终反映动脉硬化程度的新型超声技术。本文简要概述脉搏波技术评估动脉硬化的方法及其局限性，并初步阐述极速脉搏波评价技术在临床中的潜在应用价值。

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脉搏波与极速脉搏波传导速度

1.1脉搏波传导速度

脉搏波的产生是由于心脏周期性舒缩导致心室壁振动并传递至主动脉根部及全身动脉系统，其能促进血流沿血管腔传导，脉搏波传导速度（pulsewavevelocity,PWV）是一种生物物理特征参数，可以间接反应血管壁的弹性情况[1]。这种生理波起始于收缩期峰值压力，对应于血液通过主动脉产生的压力，由于动脉壁具有弹性，局部压力增大导致主动脉半径局部增大。通过分析这种波的特性，如它的速度或形状，可以检测动脉僵硬度等情况。PWV技术是一种常用的无创评估主动脉硬度的方法，脉搏波传导速度已被证实与动脉粥样硬化风险和心血管死亡率显著相关[2-3]，该指标已广泛应用于动脉硬化的流行病学和疗效评价的评估[4]。动脉损害致形态学发生改变和动脉粥样硬化斑块出现之前，就已经出现血管内皮功能障碍，故动脉弹性功能改变通常在形态结构改变之前即已出现。研究显示PWV越快，动脉僵硬度越高，动脉弹性越差[5]。

常用的PWV技术有颈-股动脉脉搏波传导速度（carotidfemoralpulsewavevelocity,cfPWV）、颈-肱动脉脉搏波传导速度（carotidbrachialpulsewavevelocity,cbPWV）、颈-桡动脉脉搏波传导速度（carotidradialpulsewavevelocity,crPWV）、臂-踝动脉脉搏波传导速度（brachioanklepulsewavevelocity,baPWV）等，该方法可以进行脉搏波的测定，PWV技术虽应用广泛，但也有些不足之处，如操作繁琐，无法实现局部检测，测量两点间的距离估算可能存在偏差[6]等，从而影响评估血管弹性的临床应用。

1.2极速脉搏波传导速度

极速脉搏波速度（ultrafastpulsewavevelocity,ufPWV）是一种利用超快速超声图像采集，实时记录动脉内膜线运动轨迹，从而精确测算脉搏速度的超声新技术。超声传统成像是用聚焦声束逐行扫描成像平面，超快速成像是利用单个发射及接收的超声信号重建完整图像。与传统成像不同是ufPWV通过传输未聚焦的超声信号（如平面波）来实现的。事实上，由于后向散射信号来自整个成像平面，而不是仅来自一条窄声线。因此，从单个传输中重建完整图像是以牺牲图像质量（分辨率和对比度）为代价的。为了收集图像每个像素上的传输聚焦，从而获得图像质量，可以组合不同倾角的平面波，这一过程称为图像合成。

ufPWV是反映动脉僵硬度的早期敏感指标[7]，其检测值越大，说明动脉僵硬度越高。ufPWV以超高帧频（帧/s）采集动脉壁的运动和方向，能定量检测动脉弹性功能，对局部血管收缩早期脉搏波传导速度（beginningofthesystole-pulsewavevelocity,PWVBS）及收缩末期脉搏波传导速度（endofthesystole-pulsewavevelocity,PWVES）进行自动计算，反映动脉管壁局部某一部分弹性功能的变化[8]。ufPWV可以最大程度减免外界因素的干扰，为临床无创评价动脉弹性提供一种简单易操作的新方法[9]。

2极速脉搏波评估动脉硬化程度中的优势及局限性

2.1极速脉搏波评估动脉硬化的优势

内膜中层厚度（intima-mediathickness,IMT）是临床实践中早期评估血管硬化风险的一种常用无创超声指标[10]。研究发现，IMT与年龄显著相关，评估动脉硬度与ufPWV相似，然而IMT的变化可能滞后于ufPWV的测值，尤其是在较年轻的患者中更加明显[11-12]。ufPWV是一种新型的、非侵入的、实时的PWV技术，在评估动脉僵硬度方面具有良好的准确性和可重复性[8]。

研究表明，动脉弹性的改变早于形态结构的改变，即血管内皮功能紊乱发生在动脉损伤和粥样硬化斑块引起的形态改变之前[13]。临床上IMT反映动脉管壁结构的改变，而ufPWV更多地反映动脉弹性功能，因此，早期准确检测ufPWV对早期防治疾病、评价疗效及预测心脑血管疾病具有重要的意义。但ufPWV的成功率和可靠性随着IMT的增加和斑块的存在而显著降低[14]，因此IMT与ufPWV联合应用可能有助于动脉僵硬度的诊断[12]。动脉僵硬度在收缩期增加，动脉压升高和僵硬度升高之间存在强相关性，表明收缩期动脉僵硬度在收缩末期PWV升高的大部分是由动脉僵硬度引起的[15]。在技术方面PWVES可以比PWVBS更准确地估计局部，PWVES代表收缩末期的脉搏波传导速度，它对年龄和其他相关疾病引起的动脉硬度变化更敏感[16]。研究发现，即使在很小的年龄，PWVES的增加水平似乎也与衰老和高脂血症的加速持续同步[12]。PWVES早期评估动脉血管硬化可能早于IMT值的变化[17]。

2.2极速脉搏波评估动脉硬化的局限性

血管局部弹性是不均匀的，受动脉斑块或动脉瘤的形成等影响，因此，这种不均匀性会改变脉搏波的传导，并且脉搏波的形状、振幅、频率和出现与受试者的病理生理条件有着密切的关系，因此，极速脉搏波技术并不适合高空间分辨率的动脉壁的弹性检测。极速脉搏波的另一个局限性就是它只能在心动周期中特定的显著时间点提供动脉壁弹性的信息[17]。研究显示[18]，当IMT已经明显增厚的粥样硬化人群，动脉弹性并不会因为IMT的不断增厚而无限降低，当IMT达到0.cm及以上，动脉弹性会达到“阈值”而进入“平台期”，因此，ufPWV对于评估“平台期”动脉硬化程度方面仍不足，另一方面目前在对动脉粥样硬化程度不高而又有临床症状的患者，ufPWV检测价值仍低于超声造影检查，超声造影可以显示斑块内新生血管增生的情况，在评估患者的风险程度方面比ufPWV更好。

3极速脉搏波技术的临床应用研究概况

3.1极速脉搏波在检测心血管疾病颈动脉血管弹性方面的应用

极速脉搏波技术在原发性高血压（高血压）、冠状动脉粥样硬化性心脏病（冠心病）等心血管疾病的早期动脉血管硬化检测及风险评估有着重要应用价值。薛念念等[19]发现高血压患者颈动脉PWVBS、PWVES值与年龄、脉压及高血压病程呈正相关，表明ufPWV和脉压均可评价动脉粥样硬化，随着高血压病程的延长，血管损害越严重，血管僵硬度增加，顺应性逐渐降低，动脉弹性功能也随之下降。临床研究方面，利用ufPWV技术评价阳育阴颗粒联合西药降压治疗老年高血压昼夜节律异常及动脉血管弹性功能的研究发现，两组治疗前后颈动脉IMT改善的差异无统计学意义(P＞0.05)，而潜阳育阴颗粒组联合西药降压组在改善PWVBS、PWVES方面与单纯西药治疗组比较差异有统计学意义(P＞0.05)，结果推测，ufPWV检测指标PWVBS、PWVES能更早反应动脉硬化的变化[20]。

ufPWV通过测定颈部血管弹性可间接反映冠状动脉血管壁状态，为筛选冠状动脉疾病高危人群提供了可靠的临床资料[21]。李鑫等[22]探讨极速脉搏波技术检测冠状动脉病变患者颈动脉弹性功能及其相关性，发现中重度冠状动脉病变患者颈总动脉PWVBS、PWVES较轻度冠状动脉病变患者增快，冠状动脉轻度病变组颈总动脉PWVBS、PWVES均较正常对照组增快，说明ufPWV对血管壁弹性的改变更敏感，在冠状动脉改变的早期即可预测，为临床诊断和治疗提供了可靠的依据。研究表明[23]ufPWV可早期发现颈动脉弹性的变化，间接估测冠状动脉弹性功能，进而用于冠状动脉狭窄的初步筛查，颈动脉弹性参数PWVBS、PWVES与动脉硬化危险因素具有良好的相关性。研究发现[18]超快速超声脉搏波技术可早期发现颈动脉粥样硬化，并动态评价血管弹性的变化及早期动脉粥样硬化的进展，将动脉粥样硬化危险组与对照组进行比较，PWVBS和PWVES指标差异有统计学意义，提示ufPWV可作为动脉粥样硬化预测和评价的有效手段。研究还发现，当IMT为0.～0.cm时，动脉粥样硬化危险组的PWVES仍明显高于对照组，提示在IMT无明显增加的人群中，ufPWV指标PWVES可以预测早期动脉粥样硬化的风险，而PWVBS不能早期预测动脉粥样硬化的风险。

孙卉娟等[1]发现高脂血症组颈动脉PWVBS、PWVES高于对照组，提示高脂血症组血管硬度高于血脂正常组，发生动脉粥样硬化的可能性大，颈动脉PWVBS与三酰甘油（triglyceride,TG）、低密度脂蛋白（low-densitylipoprotein,LDL）呈正相关，PWVES与总胆固醇（totalcholesterol,TC）、TG、LDL呈正相关，与高密度脂蛋白（high-densitylipoprotein,LDL）呈负相关，高脂血症组IMT增厚者颈动脉PWVBS、PWVES均高于IMT正常者，提示在IMT增厚的高脂血症患者中，ufPWV技术对评价动脉硬化有一定意义。高脂血症患者颈动脉PWVBS、PWVES增高，颈动脉硬度增加，且与血脂水平有关，表明ufPWV可用于评价高脂血症患者颈动脉粥样硬化。

3.2极速脉搏波在检测其他疾病导致的颈动脉弹性改变方面的应用

张红等[24]研究发现肝硬化患者颈动脉PWVBS、PWVES明显大于对照组，肝硬化患者PWVBS、PWVES与IMT有一定的相关性，提示肝硬化患者在颈总动脉无结构改变时，颈总动脉弹性下降。许嵘等[25]应用ufPWV技术对非透析慢性肾脏病患者动脉硬化程度进行定量评价，探讨非透析性慢性肾脏病患者动脉硬化的影响因素，发现慢性肾脏病患者动脉僵硬度与身体质量指数（bodymassindex,BMI）、年龄、收缩压、血清1，25-二羟维生素D3、胰岛素抵抗（insulinresistance,IR）、肾小球滤过率估算值（estimatedglomerularfiltrationrate,eGFR）等因素有关。极速脉搏波技术可快速、直接测量局部血管弹性参数PWV，为临床早期评价慢性肾脏病患者的动脉弹性提供了新方法。张蕾等[26]采用该技术定量评价维持性血液透析（maintenancehemodialysis,MHD）患者动脉弹性功能，结果显示约50%的MHD死于心血管疾病，而动脉弹性是反映血管功能状态的指标之一，因此，早期检测动脉弹性功能对预测MHD的心血管事件具有重要意义。

3.3极速脉搏波与年龄、体质量指数等参数之间的相关性研究

张红等[27]在健康成人颈动脉研究中发现，随着年龄的增加，颈动脉PWVBS和PWVES逐渐升高，PWVBS和PWVES与IMT呈正相关。不同操作者检测同一组受检者的颈动脉弹性参数差异无统计学意义，表明极速脉搏波技术检测颈动脉PWV值重复性好，检测性能稳定。结果提示，极速脉搏波技术直接测量局部血管的PWVBS和PWVES不仅与IMT一样可以作为评价血管病变的传统经典指标，而且可以较早发现血管弹性功能的改变。吴琳琳等[28]研究利用ufPWV技术定量评估体质量指数与颈动脉弹性之间的相关性，结果显示，肥胖组的PWVBS、PWVES和IMT均明显高于其他两组，但正常组和超重组仅有PWVES有显著性差异，说明ufPWV指标(PWVBS、PWVES)与IMT相同，均可作为预测动脉粥样硬化的手段，但在颈动脉粥样硬化早期，PWVES能在颈动脉结构尚未发生明显改变之前，就敏感地反映血管壁弹性功能的变化，提示PWVES较IMT、PWVBS预测早期颈动脉粥样硬化更有价值。戴萍等[29]研究发现，体质量指数、收缩压、舒张压、脉压差、TC、LDL均随年龄增长而增加，提示动脉粥样硬化的危险性随年龄增长而增加，PWVES与年龄的相关性明显大于PWVBS，表明PWVES在年龄相关性颈动脉粥样硬化的定量评价中明显优于PWVBS。

以上研究表明，ufPWV在评估动脉硬化方面要优于IMT，且PWVES检测指标在早期预测动脉硬化中更有价值，ufPWV通过测定颈部血管弹性可早期预测高血压血管损害、冠状动脉弹性功能改变、评价高脂血症患者颈动脉粥样硬化，为心血管常见疾病的早期预测提供了一定的临床依据，同时在检测肝硬化血管弹性功能、预测维持性血液透析患者及非透析慢性肾脏病患者动脉弹性改变和动脉硬化程度定量评价方面均有一定价值。

动脉硬化的早期诊断和及时评估对于心血管疾病及其他疾病的管理和预后至关重要[30-31]。动脉硬化是临床常见威胁人类健康的一种病理生理变化，随着年龄的增长及危险因素的增加，可能会加速。ufPWV具有操作方便、无创、重复性高、检测快速等特点，能客观全面地检测局部血管壁的弹性，反映动脉功能的实时变化，ufPWV技术在国内外的应用时间不长，相关的文献报道相较于其他技术也较为有限，且其各检测阶段的正常参考值仍然有待完善，但其已经在临床上展现出特有的优势，其对于预测和评估血管功能的变化，以及预测疾病的预后有一定的价值，同时，在未来的研究中，应用该指标作为临床疗效评价中有一定的潜在价值。

参考文献（略）

敬请