中国医科大学学报  2018, Vol. 47 Issue (7): 612-616

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李鑫, 王杰冰, 李玉宏
LI Xin, WANG Jiebing, LI Yuhong
极速脉搏波技术评估冠状动脉病变患者颈部血管弹性功能及其相关影响因素
Evaluation of Carotid Artery Elasticity and Risk Factors for Coronary Artery Disease Using the Ultrafast Pulse Wave Velocity Technique
中国医科大学学报, 2018, 47(7): 612-616
Journal of China Medical University, 2018, 47(7): 612-616

文章历史

收稿日期:2018-01-15
网络出版时间:2018-06-27 13:48
极速脉搏波技术评估冠状动脉病变患者颈部血管弹性功能及其相关影响因素
李鑫 , 王杰冰 , 李玉宏     
锦州医科大学附属第一医院超声科, 辽宁 锦州 121001
摘要目的 应用极速脉搏波技术(UFPWV)初步探讨冠状动脉病变患者颈动脉弹性功能及其相关影响因素。方法 随机选取行冠状动脉造影的患者为研究对象,并根据颈动脉超声检查结果,排除颈动脉内-中膜增厚及颈动脉斑块患者,根据造影结果分为正常对照组、轻度病变组及中重度病变组,应用UFPWV测量颈动脉弹性参数,包括收缩期开始时脉搏波传导速度(PWVBS)和收缩末期时脉搏波传导速度(PWVES)。结果 3组PWVBS、PWVES比较,差异均有统计学意义(P < 0.05);轻度病变组及中重度病变组各数值高于正常对照组(P < 0.05);中重度病变组各数值高于轻度病变组(P < 0.05)。多元逐步回归分析结果显示,收缩压、年龄、血糖、总胆固醇及尿酸为PWVBS和PWVES的影响因素。计算出PWVBS和PWVES 95%可信区间,预测正常参考值范围。结论 PWVBS及PWVES受动脉硬化易患因素影响。UFPWV可在早期发现颈动脉弹性变化,可间接估测冠状动脉弹性情况,进而可用于预测冠状动脉病变的初步筛查。
Evaluation of Carotid Artery Elasticity and Risk Factors for Coronary Artery Disease Using the Ultrafast Pulse Wave Velocity Technique
Department of Ultrasound, The First Affiliated Hospital, Jinzhou Medical University, Jinzhou 121001, China
Abstract: Objective To examine carotid artery elasticity and risk factors for coronary artery disease using the ultrafast pulse wave velocity (UFPWV) technique. Methods Patients who underwent coronary angiography (CAG) and carotid artery ultrasound were randomly selected, and those with carotid intima-media thickening and carotid plaque were excluded. Based on the CAG results, subjects were further divided into normal, mild lesion, and moderate-severe lesion groups. The UFPWV technique was used to measure pulse wave velocity at the beginning of systole (PWVBS) and pulse wave velocity at the end of systole (PWVES). Results Differences in PWVBS and PWV ES among the 3 groups were statistically significant(P < 0.05). Values in the mild lesion group and moderate-severe group were higher than those in the normal group(P < 0.05). Values in the moderate-severe lesion group were higher than those in the mild lesion group(P < 0.05). Multiple stepwise regression analysis showed that systolic blood pressure, age, fasting plasma glucose, total cholesterol, and uric acid were risk factors affecting PWVBS and PWVES. Normal reference ranges were predicted by calculating 95% confidence intervals for PWV BS and PWVES. Conclusion PWVBS and PWVES are affected by factors predisposing individuals to arteriosclerosis. The UFPWV technique can detect carotid artery elasticity changes at an early stage, and can estimate elasticity indirectly. UFPWV can be used for early screening of coronary artery stenosis.

动脉粥样硬化是冠状动脉病变的主要病理改变,是动脉硬化斑块形成的首要前提,亦是血管结构发生改变的起始阶段。动脉硬化是不可逆转的过程,而先于血管结构发生改变的是血管功能的变化。因此,准确评价血管功能变化对于早期诊断和预防动脉硬化具有重要的意义。目前脉搏波传导速度(pulse wave velocity,PWV)被认为是评价动脉管壁功能及结构的指标之一[1],而超声检测PWV的变异率较低,有很好的重复性和可行性。极速脉搏波(ultrafast pulse wave velocity,UFPWV)技术[2]是在二维超声基础上的新型评价动脉弹性功能的技术,且根据浅表的颈动脉可以反映深部的冠状动脉这一特点[3],间接评估冠状动脉的功能状态[4],为临床诊断提供可靠依据。

1 材料与方法 1.1 研究对象

收集2016年1月至2017年12月以“胸闷、胸痛”为首要症状来我院就诊,并接受冠脉造影检查且于1周内行颈动脉超声检查的1 000例患者为研究对象,根据冠状动脉造影结果分为正常对照组、轻度病变组及中重度病变组,并根据颈动脉超声检查结果,排除颈动脉内-中膜增厚及颈动脉斑块患者,最终入选的研究对象共239例,其中正常对照组154例、轻度病变组53例、中重度病变组32例。所有入选患者均排除各种类型心律失常、高血压、糖尿病及严重肝肾疾病等。

相关疾病诊断标准:(1)应用Gensini评分[5]方法对冠状动脉各分支的狭窄情况进行评估,根据其结果分为3组:正常对照组(Gensini评分≤5分)、轻度病变组(5 < Gensini评分 < 25分)、中重度病变组(Gensini评分≥25分);(2)根据中国医师协会超声医师分会编著的血管和浅表器官超声指南[6]:颈动脉内-中膜厚度(intimal medial thickness,IMT)增厚定义为IMT≥1.0 mm,将颈动脉斑块定义为IMT≥1.5 mm。

1.2 仪器与方法

1.2.1

收缩期开始时脉搏波传导速度(pulse wave velocity at the beginning of systole,PWVBS)和收缩末期时脉搏波传导速度(pulse wave velocity at the end of systole,PWVES)测定:采用Supersonic Aixplorer超声诊断仪,频率为6~9 MHz,探头为SL10-2,条件为Carotid,内置UFPWV。嘱患者在平静呼吸下,行二维超声检查,选取颈总动脉远段距离颈动脉球部约2 cm长轴最大切面,内-中膜显示清晰处,点击PWV按钮,在2 s采集时间内保持患者静止及探头稳定。如血管内膜描迹不准确,手动调整取样框位置和大小,使其内膜线与感兴趣区完全一致。此时,单击控制面板上的Select键,系统同时自动计算显示颈动脉血管前壁的PWVBS和PWVES及各自的标准差(Δ±),Δ±分别控制在PWVBS或PWVES值的10%以内,最大不超过20%,表示数据采集稳定度好。上述操作由2位经验丰富的医生重复3次,取平均值。见图 1

图 1 应用UFPWV技术采集PWV过程及结果 Fig.1 Acquired process and PWV results obtained using the UFPWV technique

1.2.2

冠状动脉Gensini评分方法:本研究根据狭窄程度分为正常、轻度病变及中重度病变。本研究应用Inspace血管分析软件进行图像的处理及分析,选择截面积法对狭窄程度进行判定,即狭窄程度=(狭窄相邻近端正常血管面积-狭窄处血管面积)/狭窄近端正常血管面积。选用Gensini评分系统,对每支血管病变程度进行定量评分,获得Gensini评分。冠状动脉狭窄程度为25%、50%、75%、90%、99%、100%的评分分别为1、2、4、8、16、32分;不同节段冠状动脉得分乘以相应系数:左主干病变×5.0;左前降支近段×2.5,中段×1.5,远段×1.0;第一对角支×1.0;第二对角支×0.5;左回旋支近段×2.5,远段和后降支均×1.0,后侧支×0.5;右冠近、中、远段和后降支均×1。最终评分为各分支积分之和。

1.2.3

生化检验相关指标:年龄;总胆固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白胆固醇及高密度脂蛋白胆固醇;空腹血糖;血压,包括收缩压和舒张压;尿酸。

1.3 重复性检验

检查者间和检查者内的一致性检验采用组内相关系数(interclass correlation coefficient,ICC)评价。随机选取30例,由2名检查者分别进行颈总动脉PWVBS及PWVES测量,对检查者间和同一检查者内的测量结果进行信度分析。ICC > 0.75表示信度良好,检查者间或检查者内重复性较好。

1.4 统计学分析

采用SPSS 23.0分析软件进行统计分析,对计量资料进行正态性检验,符合正态分布的计量资料以x±s表示,经方差齐性检验后符合单因素方差分析的计量资料,多组间比较采用单因素方差分析,组间两两比较采用Nemenyi法。因素间相关性分析采用多元逐步回归分析,入选和剔除标准为0.05和0.1。描绘PWVBS和PWVES直方图,根据Kolmogorov Smirnov方法进行正态性检验。对正态分布的数据,通过正态分布法求出单侧95%可信区间(x±1.64s),作为正常参考值范围。P < 0.05为差异有统计学意义。

2 结果 2.1 3组中PWVBS和PWVES的比较

正常对照组、轻度病变组及中重度病变组左侧和右侧颈总动脉PWVBS和PWVES值比较,差异均无统计学意义(P > 0.05)。故以下均取平均值计算。正常对照组、轻度病变组及中重度病变组比较,PWVBS和PWVES值的差异有统计学意义(P < 0.01);中重度病变组PWVBS和PWVES值均大于轻度病变组(P < 0.05);中重度病变组PWVBS和PWVES值均大于正常对照组(P < 0.01);轻度病变组PWVBS和PWVES值均大于正常对照组(P < 0.01)。见表 1

表 1 正常对照组、轻度病变组及中重度病变组PWVBS和PWVES的比较 Tab.1 Comparison of PWVBS and PWVES among the normal control, mild lesion, and moderate-severe lesion groups
Group n PWVBS(m/s) PWVES(m/s)
Normal control 154 4.97±1.05 5.85±1.45
Mild lesion 53 5.99±1.371) 7.21±1.901)
Moderate-severe lesion 32 7.42±2.121),2) 9.31±2.721),2)
1)P < 0.01 vs normal control group;2)P < 0.05 vs mild lesion group.

2.2 动脉粥样硬化易患因素与颈总动脉弹性参数PWVBS和PWVES的关系

多元逐步回归分析分别以PWVBS、PWVES为因变量,以年龄、总胆固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白胆固醇、高密度脂蛋白胆固醇、收缩压、舒张压、空腹血糖、尿酸为自变量进行回归分析,研究能够影响PWVBS和PWVES的因素。通过多重共线性诊断,结果表明有共线性变量为收缩压与舒张压、总胆固醇与甘油三酯。将方差膨胀因子较大者甘油三酯及舒张压剔除后,进行多元逐步回归分析。结果表明,在P < 0.05水平,影响PWVBS的因素主要为收缩压、年龄、空腹血糖、总胆固醇及尿酸,影响PWVES的因素主要为收缩压、年龄、空腹血糖、总胆固醇及尿酸。见表 2

表 2 PWVBS和PWVES影响因素的多元逐步回归分析 Tab.2 Multiple stepwise regression analysis for variables influencing PWVBS and PWVES
Variable PWVBS PWVES
β t β t
SBP 0.642 13.7491) 0.391 6.7671)
Age 0.201 4.3741) 0.261 4.4621)
FPG 0.100 2.8441) 0.143 3.1891)
TC 0.085 2.3652) 0.142 3.1021)
LDL-C 0.025 0.727 0.081 1.850
HDL-C -0.120 -0.340 -0.055 -1.269
UA 0.086 2.6471) 0.120 2.8981)
1)P < 0.01;2)P < 0.05. SBP,systolic blood pressure;FPG,fasting plasma glucose;TC,total cholesterol;LDL-C,low-density lipoprotein cholesterol;HDL-C,high-density lipoprotein cholesterol;UA,uric acid.

2.3 PWVBS和PWVES水平的总体分布

直方图显示,PWVBS为(4.97±1.05)m/s,PWVES为(5.85±1.45)m/s,均呈正态分布(正态性检验P = 0.20),见图 3

A, PWVBS; B, PWVES. 图 3 正常对照组PWVBS和PWVES测定结果直方图 Fig.3 Histogram of PWVBS and PWVES in the normal control group

2.4 PWV参考值范围

根据正态分布法求出单侧95%参考值范围,得出PWVBS正常参考值范围是PWVBS≤6.69 m/s;PWVES正常参考值范围是PWVES≤8.23 m/s。

2.5 重复性检验

2名操作者间对左颈总动脉的PWVBS进行测量,ICC值为0.725,提示重复性一般,其余各组比较ICC值均 > 0.75,提示操作者间及操作者内对PWVBS和PWVES测量的一致性较好,稳定性好。

3 讨论

动脉硬化是动态的多系统、多器官的病理过程,从而导致血管管壁弹性减低,管壁增厚直至斑块形成、管腔狭窄,继而出现严重的临床症状[7]。目前广泛用于临床的评价动脉硬化的指标是二维超声测量IMT及有无动脉斑块的形成[8],但上述2种病变均为动脉结构的改变。然而动脉硬化发生的早期,血管的弹性、阻力等血管功能性改变较血管壁增厚等结构性改变先发生。有研究[1]表明,PWV是评估动脉弹性功能的重要指标之一,PWV加快,表明血管壁的僵硬程度越高。而此前对动脉管壁弹性评估的主要方法是测量两点间的PWV,如颈-股动脉PWV和肱-踝动脉PWV,此种检测方法操作复杂,易出现误差,对动脉弹性变化的检出率较低,临床应用受限[1]。本研究重复性检验结果显示,UFPWV技术稳定性好\重复性高,进而验证了先前研究的观点[9-10]。因无创、操作简单、受检者配合度高、结果客观等特点,该项技术已受到临床和患者的广泛认可,有望成为预测和评估动脉硬化程度的可靠指标。

本研究结果显示,冠状动脉中重度病变组颈总动脉PWVBS和PWVES较冠状动脉轻度病变组增快,冠状动脉轻度病变组颈总动脉PWVBS和PWVES较正常对照组增快,说明UFPWV对血管壁弹性的变化有较高的敏感性,可以在冠状动脉发生改变的早期作出预测,为临床的诊断和治疗提供可靠依据。临床上,许多患者由于冠状动脉造影的有创性及经济条件的限制,而选择放弃行冠状动脉造影检查,导致病情延误,错过最佳治疗时机。而应用UFPWV技术可以捕捉到动脉在收缩期起始及收缩期结束动脉管壁内径发生最大变化时的PWV,更全面反映了管壁弹性的变化。尤其当颈动脉PWVBS、PWVES水平超过参考值(PWVBS > 6.69 m/s和/或PWVES > 8.23 m/s)同时合并临床症状时,冠状动脉存在病变的风险越高,冠状动脉造影的检出率越高。因此,UFPWV技术可以通过测量颈部血管的弹性,间接反映冠状动脉的血管壁状态[11],为筛查冠状动脉病变的高危人群提供可靠临床数据。

本研究发现,收缩压、年龄、血糖、总胆固醇及血尿酸是影响PWVBS及PWVES的主要危险因素。血压增高,血管内皮受损,炎性物质沉积,血管壁结构改变,弹性减低,继而导致PWV的改变[12]。而血糖[13]和总胆固醇升高,血管局部脂质和糖分沉积,动脉中层逐渐发生改变,弹性纤维被破坏,顺应性减小,PWV改变。血尿酸水平与动脉硬化的相关性研究逐年增加[14],结果显示高尿酸导致动脉硬化的原因是尿酸盐结晶沉积于动脉管壁,继而引起血管慢性炎症反应,破坏血管内膜,加速动脉粥样硬化发生发展[15],导致血管壁PWVBS和PWVES值越快。而随着年龄不断增加,动脉血管壁弹性蛋白减少,管壁发生纤维钙化,管壁变厚,顺应性减低,继而导致弹性减低[16],PWVBS和PWVES值升高。因此,尽早发现动脉弹性的变化对心血管疾病的预防、诊断、治疗和预后意义重大[12]

本研究结果提示,UFPWV技术的出现弥补了PWV测量方法的不足,将成为辅助临床诊断和疗效评估的一项具有革新意义的新技术。但本研究样本量较小,需要加大样本量,且目前PWV缺乏正常参考值,有待于更深入临床研究。

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