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文章信息
- 王云飞, 司道远, 杨萍
- WANG Yunfei, SI Daoyuan, YANG Ping
- 指尖光学体积描记法检测血管内皮功能在冠心病患者筛查中的应用
- Application of fingertip photoplethysmogram assessment of endothelial function in screening coronary heart disease patients
- 吉林大学学报(医学版), 2016, 42(05): 1014-1018
- Journal of Jilin University (Medicine Edition), 2016, 42(05): 1014-1018
- 10.13481/j.1671-587x.20160535
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文章历史
- 收稿日期: 2016-02-29
内皮细胞功能的损害是心血管疾病发生的初始环节[1]。内皮功能障碍是动脉粥样硬化的关键组成部分,并促进了临床心血管疾病的发展[2]。在血管风险因素的存在下,内皮细胞遭受了表型的改变并导致一氧化氮(NO)的生物活性减低,从而促进血管收缩,炎症和血栓形成[3]。传统的危险因素可以预测心血管疾病,但其价值有限,而且与内皮功能相关性尚无定论[4]。冠状动脉造影虽然是诊断冠心病的“金标准”,但难以作为冠心病的早期筛查手段。高频超声测量肱动脉血流介导的血管扩张功能(flow mediated dilation,FMD)是评价内皮功能最常用的无创方法,可预测心血管事件的发生率[5],但FMD测量方法具有操作较为复杂、费时、与操作者关系较大等缺陷,不宜作为开展大规模筛查的手段。而采用光学体积描记法分析指尖脉搏(digital volume pulse,PAV)的方法评价血管内皮功能,其基本原理与FMD相同,但相对于FMD其操作更为自动化,简单、快捷,可重复性较好,对操作者的依赖性小,成本低廉。这一检测方式在国内外尚无相关报道。本研究旨在通过冠状动脉造影检查作对比探讨PAV评价血管内皮功能、冠心病诊断及其危险因素的相关性,阐明PAV在冠心病筛查中的作用及意义。
1 资料与方法 1.1 研究对象和分组选择2014年9月—2015年9月因不明原因胸痛入本院心内科接受冠状动脉造影的409例患者作为研究对象,其中男性185例,女性224例,年龄27~86岁。根据冠状动脉造影(coronary angiography,CAG)结果将研究对象分为: 冠状动脉造影阳性(CAG+)组288例,平均年龄(59.59±9.24)岁,冠状动脉造影阴性(CAG-)组121例,平均年龄(56.13±10.73)岁。冠心病诊断均符合国际心脏病学会和世界卫生组织缺血性心脏病诊断和命名标准。排除标准:心力衰竭,肥厚型心肌病,风湿性心脏病,系统性免疫性疾病,肝、肾功能不全和恶性肿瘤等。入院时记录所有患者的家族史、个人心血管病史、吸烟及高血压病史、糖尿病病史等详细资料,计算体质量指数(BMI),记录总胆固醇(CHOL)、甘油三酯(TG)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)和非高密度脂蛋白胆固醇(non-HDL-C)等指标。
1.2 CAG检查标准Judkins法行选择性CAG,以至少一支主要冠状动脉或其主要分支的内径狭窄程度≥50%为冠状动脉有病变者。
1.3 光学体积描记法PAV利用动脉血管的充血灌流性反应原理,动脉血管紧缩加压,使之经过一段时间的缺血状态,然后开放压力,血管受到血流的剪切应力刺激后,血管内皮释放NO,使血管平滑肌弛缓,产生血管扩张反应。其扩张反应的程度界定了血管内皮功能状况[6-7]。采用红外方法检测指尖脉搏波,分析末梢循环信息从而评价血管内皮细胞功能状态[8]。
患者6 h内禁烟、禁咖啡,安静环境下在有靠背的椅子上休息至少5 min。取坐位,上肢裸露伸直并轻度外展,肘部置于心脏同一水平,将诊断仪(吉林省圣晔尔科技有限公司生产)袖带均匀紧贴皮肤缠于左上臂,使其下缘在肘窝以上2~3 cm,气袖中央位于肱动脉表面,将诊断仪2个指夹按照标识分别夹在患者左、右手食指指尖。检测开始后诊断仪自动运行以下程序:记录120 s基础振幅值后袖带加压至180mmHg、维持180s后放气,记录放气后120 s反应性充血振幅值,比较加压前后振幅比及参照侧振幅比后得出PAV数值(图 1)。
1.4 统计学分析采用SPSS19.0统计软件进行统计学分析。2组患者PAV值和冠心病危险因素(患者年龄和血清总CHOL、LDL-C、non-HDL-C、TG水平及BMI)均以x±s表示,组内比较采用t检验;性别、高血压分级、糖尿病、吸烟和冠心病家族史组内比较采用χ2 检验;PAV与冠心病患者的预测临界点采用ROC曲线表达,计算其评价冠心病敏感度、特异度和阳性及阴性预测值,选取PAV临界点,经Logistic回归分析与多种危险因素的相关性。以P<0.05为差异有统计学意义。
2 结 果 2.1 受试者一般资料与CAG-组比较,CAG+组患者高血压病3级、糖尿病、吸烟史、家族史检出率及TG、LDC-C均升高(P<0.01)。见表 1。
Group | n | Age(year) | Sex (Male/Female) | Level 1 hypertension | Level 2 hypertension | Level 3 hypertension | Diabetes | Smoking history | Family history | BMI (kg·m-2) | TG[cB/(mmol·L-1)] | TC[cB/(mmol·L-1)] | HDL-C [cB/(mmol·L-1)] | LDL-C [cB/(mmol·L-1)] | Non-HDL-C [cB/(mmol·L-1)] |
CAG+ | 288 | 59.59±9.24 | 185/65 | 28 | 40 | 121 | 200 | 120 | 206 | 25.15±3.42 | 2.09±1.73 | 4.68±1.32 | 1.02±0.31 | 2.89±1.06 | 79.13±9.69 |
CAG- | 121 | 56.13±10.73 | 103/56 | 7 | 26 | 23* | 106** | 71* | 86** | 25.16±3.78 | 1.86±1.41* | 4.54±1.00 | 1.02±0.26 | 2.62±0.84** | 81.96±13.29 |
*P< 0.01 compared with CAG+group |
CAG+组患者PAV水平(1.24±0.36)明显低于CAG-组(1.43±0.44),组间比较差异有统计学意义(P< 0.01)。
2.3 PAV预测冠心病的ROC曲线以se=0.7465,spe=0.5537,PAV对应值为1.37,敏感性为74.65%,特异性为44.63%,曲线下面积(AUC)为0.637,AUC 95%的可信区间(CI)为(0.579~0.695),PAV诊断冠心病的ROC曲线有统计学意义(P<0.01)。见图 2。
2.4 PAV检测内皮功能对诊断冠心病的价值409例接受冠状动脉造影的患者中,以CAG+判断为冠心病患者,按PAV值<1.37来预测冠心病的是否存在,阳性预测值为 76.24%,阴性预测值为 42.52%,诊断符合率为65.77%。
2.5 PAV与冠心病危险因素的Logistics回归分析以PAV=1.37为临界点,以PAV是否小于1.37诊断冠心病为因变量,将2组受试者的PAV水平按不同性别、年龄、有无高血压、糖尿病、吸烟、冠心病家族史和有无高脂血症等危险因素行Logistic 回归分析,结果显示:高血压、吸烟史和高甘油三酯血症是PAV降低的重要危险因素(P<0.01)。见表 2。
Factor | χ2 | P | OR | 95%CI for OR |
Hypertension | 19.9074 | <0.0001 | 1.476 | 1.244-1.751 |
Smoking history | 9.3715 | 0.0022 | 2.002 | 1.284-3.122 |
Hypertriglyceridemia | 6.9033 | 0.0086 | 1.844 | 1.168-2.912 |
血管内皮细胞是连续覆盖在血管腔内表面的一层扁平鳞状细胞,其在调节血管舒张状态、维持凝血、纤溶系统的平衡、抑制血小板聚集、抑制炎症细胞与内皮细胞间的黏附以及调控血管平滑肌生长等方面有重要的生理功能。内皮功能的改变在动脉粥样硬化形态学改变发展之前,并且参与了损伤的进展及随后的临床并发症,与心血管疾病关系密切[9]。因此,血管内皮功能的检测,尤其是可以进行早期冠心病高危人群筛选的无创检测就更有意义。PAV检测血管内皮功能与FMD原理基本相同,均为测量肱动脉加压后的反应性充血情况,手指的脉管系统由高度吻合的动静脉组成,无明显团块肌肉组织,因此为评估搏动血流量体积提供的容易检测的窗口,但PAV检测不需专业性较强的超声科医生操作,肱动脉加压时间较短,结果较为直观,因此操作更为简单便捷,患者不适较轻,易于大规模开展[10-11]。
3.2 PAV与冠心病危险因素的关系高血压、吸烟史和高甘油三酯血症会使PAV水平显著下降。年龄、糖尿病、冠心病家族史、其他血脂项目(TC、CHOL、LDL-C、HDL-C和non-HDL-C)和BMI均与PAV水平呈负相关关系,但差异无统计学意义。相关研究[12-13]显示:吸烟级别与冠心病肱动脉FMD之间有关联。本研究中并未对吸烟者进行分级,但同样验证了PAV与吸烟史有明显相关性。高TC与内皮功能的相关性一直存在争论,本研究显示差异无统计学意义,可能与所选患者病变程度及例数有关。
3.3 PAV与冠状动脉及病变程度的关系本研究结果显示:冠心病组患者PAV水平明显低于非冠心病组。既往相关研究[14]证明:MD受损情况与冠心病血管病变范围和程度是相一致的。Gunarathne 等[15]发现:PAV可作为心血管疾病危险分层的指标。
3.4 PAV预测冠心病的价值AUC可反映诊断试验的准确性,AUC在0.5以下时,是缺乏诊断价值的检测手段;AUC在0.5~0.7时,其准确性较低;AUC在0.7~0.9时具有一定的准确性;AUC在0.9以上时有较高准确性。Guazzi等[16]的研究中FMD预测冠心病的AUC为0.63,而本研究中AUC为0.637,说明肱动脉PAV诊断冠心病有一定的准确性。当PAV对应值为1.37,敏感度及特异度均达到较为理想的水平,分别为74.65%和44.63%。
综上所述,PAV检测内皮功能预测冠心病有较好的敏感性及特异性,是一个具有临床意义的指标,且其具有无创、安全、简单、准确和可重复等优点,易于在临床及基层推广,在与生化指标及其他检查相结合筛查冠心病高危人群中有较高价值,能做到早期预防、早期诊断、积极治疗,防止或延缓冠心病及并发症的发生。为了能够达到更大的临床指导,应该对不同疾病的患者在多学科多中心的临床试验下进行调查,本研究不足之处在于病例数量偏少,有待于扩大样本量进一步研究。
[1] | 于杰, 杨梅, 杨萍, 等. 高分辨力超声检测冠心病血管内皮功能的临床应用[J]. 吉林大学学报:医学版 , 2006, 32 (3) : 525–526. |
[2] | Lantorno M, Hays AG, Schar M, et al. Simultaneous noninvasive assessment of systemic and coronary endothelial function[J]. Circ Cardiovasc Imaging , 2016, 9 (3) : e003954. DOI:10.1161/CIRCIMAGING.115.003954 |
[3] | Gimbrone MA Jr, García-Cardena G. Endothelial cell dysfunction and the pathobiology of atherosclerosis[J]. Circ Res , 2016, 118 (4) : 620–636. DOI:10.1161/CIRCRESAHA.115.306301 |
[4] | Naghavi M, Libby P, Falk E, et al. From vulnerable plaque to vulnerable patient:a call for new definitions and risk assessment strategies:part Ⅰ[J]. Circulation , 2003, 108 (14) : 1664–1672. DOI:10.1161/01.CIR.0000087480.94275.97 |
[5] | Moens AL, Goovaerts I, Claeys MJ, et al. Flow-mediated vasodilation:a diagnostic instrument, or an experimental tool?[J]. Chest , 2005, 127 (6) : 2254–2263. DOI:10.1378/chest.127.6.2254 |
[6] | Millasseau SC, Ritter JM, Takazawa K, et al. Contour analysis of the photoplethysmographic pulse measured at the finger[J]. J Hypertens , 2006, 24 (8) : 1449–1456. DOI:10.1097/01.hjh.0000239277.05068.87 |
[7] | Allen J. Photoplethysmography and its application in clinical physiological measurement[J]. Physiol Meas , 2007, 28 (3) : R1–39. DOI:10.1088/0967-3334/28/3/R01 |
[8] | 司道远, 杨萍. 血管内皮功能无创检测技术及进展[J]. 中国循证心血管医学杂志 , 2011, 3 (1) : 71–73. |
[9] | Vita JA, Keaney JF Jr. Endothelial function:a barometer for cardiovascular risk?[J]. Circulation , 2002, 106 (6) : 640–642. DOI:10.1161/01.CIR.0000028581.07992.56 |
[10] | Mashayekhi G, Zahedi E, Movahedian Attar H, et al. Flow mediated dilation with photoplethysmography as a substitute for ultrasonic imaging[J]. Physiol Meas , 2015, 36 (7) : 1551–1571. DOI:10.1088/0967-3334/36/7/1551 |
[11] | Alty SR, Angarita-Jaimes N, Millasseau SC, et al. Predicting arterial stiffness from the digital volume pulse waveform[J]. IEEE Trans Biomed Eng , 2007, 54 (12) : 2268–2275. DOI:10.1109/TBME.2007.897805 |
[12] | Lanza GA, Spera FR, Villano A, et al. Effect of smoking on endothelium-independent vasodilatation[J]. Atherosclerosis , 2015, 240 (2) : 330–332. DOI:10.1016/j.atherosclerosis.2015.03.041 |
[13] | Charakida M, Masi S, Lüscher TF, et al. Assessment of atherosclerosis:the role of flow-mediated dilatation[J]. Eur Heart J , 2010, 31 (23) : 2854–2861. DOI:10.1093/eurheartj/ehq340 |
[14] | Atkinson G, Batterham AM. The clinical relevance of the percentage flow-mediated dilation index[J]. Curr Hypertens Rep , 2015, 17 (2) : 4. DOI:10.1007/s11906-014-0514-0 |
[15] | Gunarathne A, Patel JV, Hughes EA, et al. Measurement of stiffness index by digital volume pulse analysis technique:clinical utility in cardiovascular disease risk stratification[J]. Am J Hypertens , 2008, 21 (8) : 866–872. DOI:10.1038/ajh.2008.207 |
[16] | Guazzi M, Reina G, Gripari P, et al. Prognostic value of flow-mediated dilatation following myocardial infarction[J]. Int J Cardiol , 2009, 132 (1) : 45–50. DOI:10.1016/j.ijcard.2007.10.036 |