超极速脉搏波技术在定量评估早期动脉粥样硬化中的应用价值

戴 萍 朱正球 高 慧 王银萍 刘福明 邹 冲 黄 辉

1 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

2 江苏省中医院 / 南京中医药大学附属医院心内科，江苏 南京 210029

3 江苏省中医院 / 南京中医药大学附属医院GCP中心，江苏 南京 210029

动脉弹性减退和动脉粥样硬化（atherosclerosis，AS）形成是各种心脑血管疾病发生、发展的重要病理生理学基础[1-2]。目前，临床上对AS的评估主要依靠二维超声测量内-中膜厚度（intima-media thickness，IMT）是否增厚及有无斑块形成[3-4]。然而，在血管形态学发生改变之前，就会出现显著的动脉生物力学属性改变，如弹性功能的减低[5-6]。因此，早期发现动脉弹性功能的变化并对其实施定量评估，有助于对AS的早期诊断及预防。脉搏波传导速度（pulse wave velocity，PWV）测定是一种检测血管弹性的技术，具有无创性，被认为是评价AS程度的金标准[7]。超极速脉搏波传导速度（ultrafast pulse wave velocity，ufPWV）技术是目前定量评估动脉管壁局部弹性的新型超声成像技术[8]。本研究旨在分析该技术的参数——收缩期起始时脉搏波传导速度（pulse wave velocitybeginning of systole，PWV-BS）、收缩末期脉搏波传导速度（pulse wave velocity-end of systole，PWV-ES）在早期AS人群中性别间的差异，并进一步验证该技术在定量评估早期AS进展程度中的应用价值，以期更好地指导临床尽早发现及治疗AS，并实现心血管疾病的风险预测，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

收集2017年3月至2020年9月江苏省中医院 / 南京中医药大学附属医院244例门诊体检者的临床资料。纳入标准：（1）年龄≥18周岁；（2）临床资料完整。排除标准：（1）C反应蛋白、血红蛋白、肝功能、肾功能明显异常；（2）发生过脑卒中及严重的心脑血管事件；（3）患各种恶性肿瘤，或自身免疫系统、内分泌系统、血液系统等系统慢性疾病；（4）妊娠期或哺乳期妇女。根据纳入、排除标准，最终共纳入244例体检者。其中男性127例，年龄23～86岁，平均（55.5±14.7）岁；女性117例，年龄23～82岁，平均（46.1±12.5）岁。依据本课题组前期研究成果[9]，以颈总动脉内-中膜厚度（carotid intima-media thickness，CIMT）≥0.050 cm作为发生AS的形态学诊断阈值，将人群分为CIMT＜0.050 cm组（n＝126）和CIMT≥0.050 cm组（n＝118）。

1.2 仪器与方法

设备选择Supersonic Imagine Aixplorer ufPWV超声成像诊断仪，探头频率为2～10 MHz，患者取静息平卧位，行颈动脉常规超声检查后，将探头移至颈总动脉主干近窦部处，纵切面清晰显示上述部位后壁内-中膜结构，点击“IMT”按钮，启动机器自动测量IMT功能，进行CIMT自动测量；将取样框置于颈总动脉主干近窦部1～2 cm后壁处，待图像清晰稳定且符合率大于80%后冻结留图；重复测量3次，最后取平均值作为最终的CIMT（图1A）。之后将探头纵切以清晰显示颈总动脉主干平直段，待图像稳定后，嘱患者屏气5 s，同时点击“PWV”键，系统自动扫描并测量；保持扫描线与内膜基本吻合，测得参数PWV-BS、PWV-ES，测量误差均小于1.0 m/s视为测量成功；共测3次，最后取均值作为该侧颈动脉最终结果。双侧取均值作为该个体最终结果（图1B）。

图1 CIMT自动测量法及ufPWV技术参数PWV-BS、PWV-ES的测量

1.3 观察指标

观察不同性别体检者的临床特征，包括年龄、身高、体重、体重指数（body mass index，BMI）、收缩压、舒张压、低密度脂蛋白胆固醇（low-density lipoproteins cholesterol，LDL-C）水平、高密度脂蛋白胆固醇（highdensity lipoproteins cholesterol，HDL-C）水平、甘油三酯水平、总胆固醇水平、葡萄糖、肌酐水平、尿酸水平、尿素氮水平、谷丙转氨酶水平、血红蛋白水平、白细胞计数、PWV-BS、PWV-ES、CIMT。分析不同性别下年龄与CIMT、PWV-BS、PWV-ES的相关性。比较不同性别及不同CIMT分组之间的PWV-BS、PWV-ES。利用Logistic回归模型分析分别计算PWV-BS及PWV-ES对于AS形态学指标CIMT是否增厚的比值比（odds ratio，OR）风险及95%置信区间（confidence interval，CI），分析PWV-BS、PWV-ES对CIMT增厚情况的预测价值。

1.4 统计学方法

应用SPSS 22.0软件对数据进行统计学分析，计量资料以（±s）表示，组间比较采用两独立样本t检验；相关性采用Person相关性分析；利用Logistic回归模型进行影响因素的分析，并分析PWV-BS、PWV-ES对于CIMT是否增厚的OR风险及95%CI。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 不同性别体检者临床特征的比较

不同性别体检者的BMI、LDL-C水平、谷丙转氨酶水平、白细胞计数比较，差异均无统计学意义（P＞0.05）；不同性别体检者的年龄、身高、体重、收缩压、舒张压、HDL-C水平、甘油三酯水平、总胆固醇水平、葡萄糖水平、肌酐水平、尿酸水平、尿素氮水平、血红蛋白水平、PWV-BS、PWV-ES、CIMT比较，差异均有统计学意义（P＜0.05）。（表1）

表1 不同性别体检者的临床特征（±s）

表1 不同性别体检者的临床特征（±s）

注：1 mmHg＝0.133 kPa

临床特征 男性（n＝127）女性（n＝117） t值 P值年龄（岁） 55.5±14.7 46.1±12.5 5.397＜0.01身高（cm） 171.0±6.2 160.9±5.8 13.122＜0.01体重（kg） 66.4±9.6 57.4±7.0 8.394＜0.01 BMI（kg/m2） 22.7±2.7 22.2±2.5 1.5200.130收缩压（mmHg）126.4±18.0 118.9±16.5 3.3910.001舒张压（mmHg）75.4±10.1 70.7±10.0 3.632 ＜0.01 LDL-C（mmol/L）2.6±0.67 2.5±0.6 0.5530.581 HDL-C（mmol/L）1.4±0.4 1.6±0.3 6.295 ＜0.01甘油三酯（mmol/L）1.3±0.7 0.9±0.7 3.797 ＜0.01总胆固醇（mmol/L）4.5±0.8 4.9±0.9 3.079 0.002葡萄糖（mmol/L）5.1±0.8 4.9±0.7 2.674 0.008尿酸（μmol/L）337.4±84.7 241.2±61.3 10.226 ＜0.01肌酐（μmol/L）79.6±16.2 59.3±9.8 11.933 ＜0.01尿素氮（mmol/L）5.6±1.6 4.8±1.3 3.814 ＜0.01谷丙转氨酶（U/L）24.1±12.8 22.3±22.5 0.769 0.443血红蛋白（g/L）149.2±9.6 133.4±10.9 12.064 ＜0.01白细胞计数（×109/L）6.0±1.5 5.7±1.3 1.340 0.182 PWV-BS（m/s）6.59±1.24 5.91±1.01 4.734 ＜0.01 PWV-ES（m/s）8.57±2.22 7.19±1.85 5.279 ＜0.01 CIMT（cm） 0.06±0.01 0.05±0.01 4.218 ＜0.01

2.2 不同性别下年龄与CIMT、PWV-BS、PWV-ES的相关性

相关性分析结果显示，在男性中，PWV-ES（r＝0.683，P＜0.01）、CIMT（r＝0.586，P＜0.01） 及PWV-BS（r＝0.392，P＜0.01）均与年龄呈正相关；其中，PWV-ES与年龄的相关性最高（图2A、B、C）。在女性中，PWV-ES（r＝0.661、P＜0.01）、CIMT（r＝0.671，P＜0.01）及PWV-BS（r＝0.324，P＜0.01）均与年龄呈正相关；CIMT和PWV-ES与年龄的相关性类似，PWV-BS与年龄的相关性最低（图2D、E、F）。

图2 不同性别下年龄与CIMT、PWV-BS、PWV-ES的相关性分析

2.3 不同性别及不同CIMT分组之间PWV-BS、PWV-ES的比较

增厚阈值为CIMT≥0.050 cm[9]，结果显示，随着年龄的增长，CIMT≥0.050 cm组的人群比例逐渐增高，CIMT＜0.050 cm组的人群比例逐渐降低（表2），故将该阈值视作AS是否发生形态学改变（即CIMT增厚）的诊断阈值并应用于后续分析。进一步分析发现，PWV-BS在相同CIMT分组不同性别（CIMT＜0.050 cm组：P＝0.002；CIMT≥0.050 cm组：P＝0.001）及相同性别不同CIMT分组（男性：P＝0.038；女性：P＝0.022）间比较，差异均有统计学意义（P＜0.05）（图3A），而PWV-ES在相同CIMT分组不同性别（CIMT＜0.050 cm组：P＜0.01；CIMT≥0.050 cm组：P＝0.002）及相同性别不同CIMT分组（男性：P＜0.01；女性：P＜0.01）间比较，差异均有统计学意义（P＜0.01）（图3B）。

表2 不同CIMT分组人群的年龄分布[%（n/n）]

图3 PWV-BS及PWV-ES在不同性别、CIMT分组之间的比较

2.4 PWV-BS、PWV-ES与CIMT关系的逻辑回归分析

以CIMT≥0.050 cm为阈值，在男性组及女性组中，利用Logistic回归模型分析分别计算PWV-BS及PWV-ES对于AS形态学指标CIMT是否增厚的OR风险及95%CI。单因素分析结果显示，男性中的PWV-BS（OR＝1.51，P＝0.012）、PWV-ES（OR＝1.64，P＜0.01）可能与CIMT增厚有关；而在女性中，仅PWV-ES可能与CIMT增厚有关（OR＝1.65，P＜0.01），而PWV-BS可能与CIMT增厚无关（P＞0.05）。进一步校正身高、体重、收缩压、舒张压、HDL-C、甘油三酯、总胆固醇、葡萄糖、肌酐、尿酸、尿素氮、血红蛋白后进行多因素Logistic回归分析，结果显示，男性的PWV-BS、PWV-ES与CIMT增厚均有关（P＜0.05），但校正年龄之后，该预测价值立即消失（P＞0.05）；而女性的PWV-BS、PWV-ES与CIMT增厚均无关（P＞0.05）。（表3）

表3 PWV-BS、PWV-ES预测CIMT增厚的OR风险及95%CI

3 讨论

ufPWV技术是利用超快速（高达2000帧/秒）的拍照技术实时记录颈总动脉内膜线的运动轨迹，并精确计算出脉搏波，通过观察窗的瞬时速度评估颈动脉局部弹性程度的新型超声成像技术[10]。有别于测量PWV的传统方法（如颈股脉搏波技术、肱踝脉搏波技术），ufPWV技术不但具有方便、快捷、可重复性高等特点，而且测量的是血管局部的PWV，避免了传统测量方法因估算距离和时间而产生的较大误差[11]。目前，已有研究证实ufPWV技术在血管弹性测量方面具有良好的稳定性和可靠性[12]。

CIMT是目前评价AS较公认、可靠的敏感性指标[13]。本研究分别在男性及女性中对CIMT、PWV-BS、PWV-ES与年龄的相关性进行了分析，结果显示，与CIMT相比，男性的PWV-ES与年龄的相关性更高。这说明ufPWV技术参数PWV-ES在定量评估年龄相关AS进展程度方面具有一定的优势，与既往研究结果基本一致[14-15]。然而，女性中，PWV-ES与年龄的相关性与CIMT类似（略低于CIMT），这可能与女性激素及其作为AS的保护性因素有关。研究显示，女性的AS进展明显滞后于男性，尤其是在中年人群中，这使女性早期AS相关指标的变化程度和幅度均明显小于男性，故推测这可能是上述指标与年龄相关性类似的原因[16-18]。

有别于常规二维超声检查下普通手动CIMT测量法，本研究使用的是更为精准的CIMT自动测量法。本研究通过进一步分析发现，无论CIMT是否≥0.050 cm，即动脉是否发生粥样硬化的形态学改变，不同性别的PWV-BS、PWV-ES均存在明显差异，说明ufPWV技术在AS人群（CIMT≥0.050 cm组）和形态学尚未发生改变的人群（CIMT＜0.050 cm组）中，即早期AS人群中，均能够发现动脉弹性间细微的性别差异，实现早期定量评估动脉弹性的衰退情况。动脉弹性功能的降低通常预示着血管内皮细胞功能的损伤已经发生，AS的病理生理过程已经开始[13]，而早发现、早预防能有效预防AS的发生、发展，从而降低心血管事件的发生率。因此，该技术在AS的早期发现及定量评估上具有一定的应用价值，这与以往研究保持一致[19-20]。男性群体与女性群体具有完全不同的AS进展规律，故本研究进一步分析了男性与女性中不同CIMT组间PWV-BS、PWV-ES的差异，结果显示，不同性别、不同CIMT组间PWV-BS、PWV-ES比较，差异均有统计学意义，进一步证实无论是在男性群体中还是在女性群体中，PWV-BS、PWV-ES均可作为定量评估AS进展程度的有效指标。此外，本研究通过相关性分析发现，年龄与PWV-ES的相关系数高于其与PWV-BS的相关系数，这可能与收缩期动脉弹性的改变幅度明显大于舒张期有关。

本研究通过多因素分析结果显示，PWV-BS、PWV-ES的增高可显著增加动脉发生粥样硬化性形态学改变的风险。而男性中上述ufPWV相关指标对CIMT增厚的预测价值及稳定性优于女性，且PWV-ES的预测价值及稳定性优于PWV-BS，并独立于多种常见的AS危险因素（包括高血压、高脂血症、糖尿病、肾功能异常）。但在校正年龄后，该预测价值立即消失，说明ufPWV诊断和定量评估早期AS的能力虽然不受多种危险因素（年龄除外）的影响，实现预测CIMT增厚的风险表现出其较强的稳定性，但其具有明显的年龄依赖性，需在临床使用或推广该技术时充分了解该特征。

综上所述，ufPWV技术参数PWV-ES可作为定量评估年龄相关早期AS进展程度的有效指标，同时该参数独立于除年龄以外的多种AS危险因素，为AS发生的最初阶段提供一种无创、快速、易操作、可重复性高的超声检查手段，值得在临床中广泛推广。但本研究样本量偏少，期待后续通过大样本量的研究进一步证实。