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血管早期病变检测的中国专家共识草案
News Date:2008-11-14
上海瑞金医院  作者:王继光
 
一、血管早期病变检测的意义
    以动脉粥样硬化(atherosclerosis)和动脉硬化(arteriosclerosis)为典型特征的动脉血管结构与功能病变是心肌梗死、脑卒中等心脑血管疾病的共同病理学基础。早期发现动脉血管的结构和功能病变,并进行及时、有效的干预,是预防这些严重致死性疾病发生的根本措施。
 
    动脉粥样硬化主要表现为动脉壁的脂肪性退化(atheroma),形成动脉粥样斑块,导致管腔狭窄同时,也可以引起血管壁的机械功能障碍。动脉硬化主要表现为血管壁弹力板退化、内中膜增厚,不仅导致管腔狭窄,还可引起血管收缩和舒张功能的异常。
 
    动脉结构与功能病变的机制尚不完全明确,需要进一步深入研究。但动脉粥样硬化和动脉硬化的主要危险因素非常明确。高脂血症是动脉粥样硬化的根本原因,使用他汀类药物,可以降低血脂,减少心肌梗死等心脑血管疾病的发生。高血压、糖尿病、吸烟等是动脉硬化的主要危险因素,降压、降糖、戒烟等措施均可显著减缓动脉硬化。进行动脉结构与功能的检测,不仅可以预测心脑血管并发症的发生,还可以直接指导临床治疗。譬如,与其它种类的降压药物相比,钙离子拮抗剂可以更为显著地减缓颈总动脉内中膜增厚。通过进行动脉的结构与功能检测,可以更有针对性地选择治疗药物。
 
 
    近年来,血管结构与功能的检测技术迅速发展,一些能早期发现动脉壁异常的无创性检测方法已经具有临床应用价值。在严格规范使用范围的前提下,有序地推广这些检测手段,对提高心脑血管疾病的防治水平具有重要意义。
 
二、动脉血管的分类和功能
 
    在人体的体循环系统中,动脉主要分为弹性贮器动脉、肌性分配动脉、小动脉和微动脉。弹性贮器动脉一般指大动脉,包括主动脉主干及其大分支,如颈总动脉等。这些血管富含弹性纤维,有明显的弹性(elasticity)和可扩张性(distensibility)。左心室射血时,主动脉压升高,一方面推动动脉内血液向前流动;另一方面使主动脉扩张,容积增大,心脏射出的一部分血液贮存在扩张的大动脉内。当主动脉瓣关闭心脏停止射血时,扩张的动脉壁弹性回缩,将贮存的血液继续推向外周。大动脉的这种功能既缓冲了收缩压,又维持了舒张压。心脏虽然间断射血,但外周血管内的血液是连续流动的。
 
    肌性分配动脉血管主要指中动脉,如肱动脉、股动脉等,是弹性大动脉至小动脉的动脉管道。其管壁中膜主要由平滑肌组成,收缩性较强。动脉收缩时,流入某部位的血量减少;舒张时,流入的血量增多,故称分配血管。
 
    小动脉和微动脉的管壁富含平滑肌。在神经和体液因素的调节下,通过平滑肌的收缩与舒张调节血管直径,改变血管阻力。由于小动脉和微动脉的直径小,血流速度快,因此,血流阻力大,约占体循环总外周阻力的47%左右,是形成外周阻力的主要部位,称之为阻力血管。
 
三、评价动脉结构和功能的方法
 
    目前,评价动脉结构和功能病变的方法,除了直观的影像学手段外,还可以进行在脉搏波(波形和传导速度)基础上的弹性功能检测。此外,各种生物标记物和内皮功能的检测,也有助于诊断动脉血管的结构和功能病变。
 
    动脉功能检测的方法主要有三种:1)测量动脉的脉搏波传导速度(Pulse Wave Velocity, PWV);2)通过进行脉搏波波形分析(Pulse contour analysis),计算反射波增强指数(Augumentation Index,AI);3)使用超声成像手段,直接检测某个特定动脉的管壁的可扩张性和顺应性(Compliance)。
 
    动脉结构检测主要有二种方法:1)使用超声成像、CT、磁共振成像等影像学手段,检测某个动脉的管壁内中膜厚度(Intima-Media Thickness, IMT)和粥样斑块形成情况;2)通过测量上臂与踝部血压,计算踝臂血压比值,即Ankle-Brachial Index(ABI),评估下肢动脉血管的开放情况。
 
    本文主要介绍上述血管结构与功能的检测方法。其它也常在临床研究中应用的一些检测方法,如内皮功能测定等,尚缺乏足够的前瞻性研究结果的支持。许多生物标记物(biomarker),如微量白蛋白尿、C反应蛋白等,也可以间接反映血管的早期病变,并已广泛应用。本文不对这些检测项目进行详细介绍。
 
四、动脉弹性功能的检测
 
    动脉弹性,取决于动脉壁的僵硬度(stiffness)或可扩张性和动脉腔径的大小。动脉的僵硬度主要取决于管壁中弹性蛋白和胶原蛋白的比例,但也受动脉壁斑块和动脉血压的影响。大动脉近端(主动脉及其大分支)由于弹性蛋白丰富,弹性非常好。随着年龄的增长,动脉壁中弹性蛋白的比例下降,导致动脉硬化,动脉壁脂肪退行性变,导致动脉粥样硬化形成,最终使动脉僵硬度增加。此外,动脉内压越大,胶原纤维的作用就越大,动脉僵硬度越高。
 
(一)脉搏波传导速度(PWV)
 
1.定义
    心脏将血液搏动性地射入主动脉,主动脉壁产生脉搏压力波,并以一定的速度沿血管壁向外周血管传导。通过测量两个动脉记录部位之间的脉搏波传导时间和距离,可以计算出PWV。无创测定PWV需要选择两个在体表能够触摸到的动脉搏动点,如选择颈动脉和股动脉测定颈动脉-股动脉PWV(cfPWV)、肱动脉和踝部动脉测定臂踝PWV(baPWV)、颈动脉和肱动脉测定上臂PWV(cbPWV)、颈动脉和桡动脉测定臂PWV(crPWV)等。
 
2.临床意义
    PWV能够很好地反映大动脉僵硬度,是评价主动脉硬度的经典指标。年龄和血压水平是影响PWV的重要因素。但PWV不受反射波影响。cfPWV的正常值<9m/s,baPWV的正常参考值<14m/s,大于该值提示全身动脉僵硬度升高。
 
    不论在终末期肾病患者中,还是在自然人群中,PWV均可独立预测心脑血管事件的发生和死亡。但PWV是主动脉僵硬较晚期病变的一个标志,而且是血压依赖性的,易受到长时间结构改变的影响,因此,PWV的敏感性较差,不易发现轻微的动脉弹性改变。而且传统PWV测量时,体表距离测量有误差,可明显影响数据的准确性。
 
3.测量方法
    平面张力法是无创测量PWV的传统方法。该方法主要适用于浅表动脉,如颈动脉、股动脉和桡动脉等。选定测量部位后,测量两点间的体表距离输入计算机,将压力感受器置于测量部位搏动最明显处,启动脉搏波传导速度测定装置。需要注意以下几点:第一,传感器放置在动脉上的位置至关重要,因为操作者的手的活动和受检者的活动可能产生假象。第二,向下按的力量要刚好能将动脉压平。第三,探头要尽量与血管轴线垂直。因此,要准确检测颈股脉波传导速度,需要适当的培训和一定的技巧。
 
    近年来,随着测量技术的进步,欧姆龙公司使用先进的示波测量技术,通过测量baPWV,实现了PWV测量的自动化,不仅提高了测量效率,也提高了测量的准确性。这种方法的优点是:方法简便,重复性好,与传统的平面张力法测定的cfPWV相关性良好。baPWV的测得值略高于cfPWV,主要因为周围肌性动脉的PWV显著高于主动脉。示波法baPWV作为筛查和判断预后的工具,用途更加广泛。
 
(二)反射波增强指数(AI)
 
1.定义
    血液从中心动脉流向外周的过程中,形成反射波,该反射波在收缩晚期形成增强压(augmentation pressure)。通过对外周或颈动脉收缩晚期的波形进行分析,可以计算出能够反映动脉弹性的“反射波增强指数(AI)”。AI通常指反射波高度(增强压)除以整个收缩期压力波高度(即脉搏压)。但也有学者认为,收缩晚期反射波所达到的压力除以收缩早期(即反射波发生前)压力更能反映动脉硬化情况。
 
2.临床意义
    AI能定量反映整个动脉系统的总体弹性,较敏感地显示因大小动脉弹性改变引起的压力波反射状况(wave reflections)。但AI所直接反映的是压力波反射情况,因此,明显受到身高和心率等与压力反射有关的因素的影响。身高矮小或心率减慢,AI均显著增加。在解释AI检查结果时,应注意考虑这些因素。也正因此,难以提供统一的正常值。尚在进行中有关研究将根据性别、年龄甚至人种提供正常值。
 
    有研究显示,AI可以独立于心血管危险因素,预测心脑血管事件的发生和死亡。但目前尚无证据显示,AI是否可以替代PWV,或具有独立于PWV的预测作用。AI检测方便,对药物的作用反应敏感,适合对比观察药物特别是降压药物的疗效。此外,通过检测脉搏波,根据肱动脉血压,可以使用转换方程计算出中心动脉血压。与肱动脉血压相比,中心动脉血压更能预测心脑血管事件的发生。
 AI检测方便,对药物的作用反应敏感,适合对比观察药物特别是降压药物的疗效。此外,通过检测脉搏波,根据肱动脉血压,可以使用转换方程计算出中心动脉血压。
3.测量方法
    目前常用的测量仪器是澳大利亚AtCor公司生产的SphygmoCor大动脉仪。用高品质压力传感器的笔形探头,在很小的压力敏感区域范围内,从体表动脉(通常在桡动脉)处获得连续的高保真动脉压力波形,称为平面压力波测定(applanation tonometry)。通过记录桡动脉脉搏压力波形,电脑软件可以计算出外周动脉的AI。使用转换方程可以将桡动脉压力波形转换成中心动脉压力波形,计算出中心动脉的AI。如果将肱动脉的血压值输人电脑,就可计算出中心动脉的收缩压、舒张压和脉搏压。
 
    最近,通过使用先进的多点压力传感技术,欧姆龙公司基本实现了AI测量的自动化。将多点压力传感探头固定在手腕桡动脉处,探头自动寻找最强的桡动脉搏动点,采集压力波信号,计算出AI值。
 
(三)动脉的可扩张性和顺应性
1.定义
    使用超声成像技术,可以检测浅表动脉如颈动脉、股动脉和肱动脉的腔径从舒张期到收缩期的变化,即扩张幅度(distention)。根据该扩张幅度可以计算出血管横截面积的变化,该变化除以脉搏压即为顺应性系数,再除以舒张末期横截面积则为可扩张性系数。
 
2.临床意义
    可扩张性和顺应性系数能够比较准确地反映所测量动脉的弹性,但因测量的只是一段血管的弹性,因此,不能准确了解其它部位的血管的情况。另外,测量方法有一定的技术难度,因而,测量结果对测量者依赖性强。
可扩张性和顺应性系数可以预测心脑血管事件的发生和死亡。因技术难度大,大样本研究较少,其临床意义仍需更进一步研究。其直观准确的特点,特别适合观察影响血管功能的药物的疗效。
 
3.测量方法
    目前可以使用荷兰Pie Medical公司生产的ArtLab系统测量可扩张性和顺应性系数等局部动脉功能指数。该系统使用高频超声探头采集图象信号,使用其独有的射频信号分析技术,在检测动脉内中膜厚度的同时,可以测量颈动脉等浅表动脉的扩张幅度,计算出可扩张性和顺应性系数。
 
(四)动脉弹性功能的其它检测方法
 
    通过分析桡动脉脉搏波中的舒张压部分,即进行舒张期脉波分析,可以使用Windkessel公式计算出“大动脉弹性指数(C1)”和“小动脉弹性指数(C2)”。C1是舒张期血流容积减少与压力下降之间的比值,又称容量顺应性。C2是舒张期血流容积振荡变化与振荡压力变化之间的比值,又称振荡顺应性。但该方法测定动脉弹性的准确性还有待于进一步探讨。
 
    收缩压与舒张压的差值即脉搏压也可反映血管硬化的程度。脉压增大与心血管危险之间关系密切。脉压增大表明大动脉弹性降低,僵硬度增加,间接反映大动脉功能。但肱动脉脉搏压增大往往是动脉弹性功能明显减退的晚期标记。脉压作为评估动脉弹性功能的指标不够敏感,准确性也欠佳。
 
    动态的动脉硬化指数(AASI)是最近发现的一个建立在动态血压监测基础上的反映动脉硬化程度的新指标。其定义是用1减去舒张压与收缩压变化的回归斜率。AASI与PWV相关性良好,可以独立预测心脑血管疾病尤其是脑卒中的发生。 
 
五、动脉结构的检测
 
(一)动脉内中膜厚度(IMT)
 
1.定义
    动脉IMT是指动脉腔-内膜界面与中膜-外膜界面之间的距离。采用高频B型超声探头(7.5-10MHz)测定。超声波难以分辨内膜与中膜之间的界面,只能测得内膜和中层的总厚度。根据2003年欧洲高血压治疗指南,颈总动脉IMT≥0.9mm确定为内中膜增厚。一般在测量IMT之前,应先在较大范围内检测粥样斑块形成情况。选择没有斑块处测量IMT。
 
2.临床意义
    颈动脉IMT能够独立预测心脑血管病事件。也有研究显示股动脉IMT可能有独立于颈动脉IMT的预测能力。发现和测量斑块不能替代IMT的测量。前者反映动脉粥样硬化的程度;而后者则主要反映动脉硬化的情况,特别是中膜的增厚情况。也正因此,随着年龄的增长,未必有动脉斑块形成,但所有大动脉的IMT均呈线性增厚。譬如,自然人群中,颈总动脉增厚的速度平均约为每年6-8微米。
 
    颈动脉IMT还可用于评价各种治疗方法对动脉硬化的消退或逆转作用,如高胆固醇血症患者应用他汀类降脂药物可减小最大IMT。AHA第五次预防会议指出,测定颈动脉IMT适用于45岁以上的中危人群的危险评估。
 
3.测定方法
    随着超声技术的进步,IMT测量已成为一项成熟的临床检查技术。理论上,所有表浅大动脉的内中膜厚度均可测量,但颈总动脉相对比较容易,颈动脉分叉处、颈内动脉、股动脉虽可测量,但较困难。此外,远侧壁通常成像清晰,可以较准确测量。相比较,近侧壁成像则常欠清晰,测量较困难。多种因素可影响IMT测量的准确性,如超声波的分辨率、病人血管位置(深且弯曲)以及测量人员的操作技术等。
 
    以颈总动脉为例,一般取颈总动脉分叉处近端远侧壁1-1.5cm处,测量IMT,若该处存在斑块,则取病变近端1-1.5cm处进行测量。正常值:20~29岁<0.5mm;30~39岁<0.6mm;40-49岁<0.7mm;50-59岁<0.8mm;>60岁<0.9mm。动脉硬化斑块的判定标准:血管纵行扫描及横断面扫描时,均可见该位置存在突入管腔的回声结构,或突入管腔的血流异常缺损,或局部IMT≥1.3mm。斑块可进行分类包括:1)纤维斑块:突入管腔内、边界清晰的均匀回声,或局部IMT≥1.3mm;2)复杂斑块:斑块钙化(强回声,常伴后方声影)、溃疡(带有明显壁龛的不规则表面)或斑块内出血(斑块内含无回声区)。
 
(二)踝臂血压指数(ABI)
 
1.定义
    踝臂血压指数是指胫后动脉或足背动脉的收缩压与肱动脉收缩压的比值。
 
2.临床意义
    测量ABI的目的是评估下肢动脉血管的开放情况。当将ABI阈值定义在0.90时,同血管造影相比,ABI诊断下肢动脉疾病的敏感性为95%,特异性接近100%。
 
    ABI<0.90为异常。ABI值在0.41~0.90时表明血流轻到中度减少,ABI值≤0.40时,血流严重减少。ABI值明显减低表明患者发生静息痛、缺血性溃疡或坏疽的风险很高。ABI有助于预测肢体存活、伤口愈合和心血管事件等。下肢动脉疾病患者由于常合并有冠状动脉病变与脑血管病而使心血管缺血事件增加。下肢动脉疾病患者因冠心病事件导致死亡的危险增加2~6倍,心肌梗死的危险增加20%~60%,中风的危险增加约40%。ABI还可用于监测治疗措施的疗效。
 
    ABI检测的适用人群主要包括:1)下肢动脉疾病的高危人群,应测量静息ABI。若ABI正常,应至少5年测量一次。当ABI的变化大于0.15时即认为出现了显著变化。2)间歇性跛行患者应测量ABI,若静息ABI正常,应测量运动后ABI。3)已诊断外周动脉疾病的患者,不管疾病严重程度如何,都应测量双侧ABI。4)已接受下肢动脉血管成形术的患者,应定期测量静息ABI,必要时测量运动后的ABI。5)临床怀疑下肢动脉疾病,但因为血管僵硬而ABI检查不可靠的患者(通常是糖尿病史多年或高龄)进行趾臂指数(TBI)检查。6)结合平板运动试验,在运动前后测量ABI值,以鉴别跛行和非动脉跛行(假性跛行)。
 
3.检测方法
    患者仰卧休息10分钟后,通过测量双上肢动脉和双侧胫后动脉和/或足背动脉的收缩压,计算出ABI。使用特制听诊器或使用多普勒辅助听诊,可以听诊测量胫后动脉和足背动脉血压。在自然人群中,单纯使用听诊器测量踝部血压的成功率仅为80%左右。借助多普勒听诊,成功率可接近100%。但人工测量方法非常耗费人力,而切上、下肢血压之间有一定时间间隔。
 
    欧姆龙PWV/ABI大动脉仪采用示波测量技术,可以快速同步测量四肢血压,计算出双侧ABI。
 
六、总结
 
    现有的动脉测量技术已经能够非常准确地对血管的结构与功能进行综合评估,使早期发现血管病变成为可能。尽管所有检测方法都仍需要进行深入研究,进一步探讨这些检测方法的临床意义,但因心脑血管病防治工作的需要,及时在临床上推广应用这些技术是必要的。
 
    动脉血管结构与功能检测技术不仅可以在已有明显临床症状的心脑血管疾病患者中应用,了解这些患者的血管特征,也非常有必要在那些有心血管病危险因素的人群中应用,如高血压、糖尿病等。更重要的是,这些检测技术为血压尚处在正常高值范围或糖调节受损的人群提供了有效的危险分层手段,使我们能够筛选出其中的高危人群,进行及时、有效的干预治疗,以预防严重致死性心脑血管疾病的发生。
 

附:
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    http://www.3fmedical.cn/cn/cardiovascular-measurement-vitalspec.htm

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