极速成像技术评价慢性阻塞性肺疾病患者颈动脉僵硬度

王艳秋，刘 爽，张立敏，杨 军

(中国医科大学附属第一医院心血管超声科，辽宁 沈阳 110001)

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease, COPD)是一种以进行性气流受限为特征的慢性气道炎性疾病。COPD与心血管疾病关系密切，心血管疾病是COPD患者最常见的慢性并发症，也是导致患者住院率及死亡率增加的主要原因之一[1]。研究[2]表明，动脉硬化是预测心血管事件的独立危险因素。因此，早期评价COPD患者动脉僵硬度，对临床选择治疗方案及评估预后具有重要意义。脉搏波传导速度(pulse wave velocity, PWV)是反映动脉硬化的经典指标之一，可反映早期颈动脉硬化程度，并已获得广泛认可。既往多采用颈-股PWV、肱-踝PWV、股-桡PWV、颈-桡PWV、心-主动脉PWV等方法评价PWV，但由于其操作复杂，检测时间较长，两点距离测值精确度易受某些病理状态如代谢综合征、肥胖等影响，不能评价局部动脉硬化等，在临床应用受到限制。本研究采用极速成像技术测量颈动脉PWV(ultrafast imaging PWV, ufPWV)，评价COPD患者颈动脉硬化程度，为临床早期评价及治疗提供依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集2015年7月—2016年4月在我院诊断为COPD患者48例(COPD组)，男26例，女22例，年龄41～77岁，平均(60.8±8.8)岁，其中糖尿病患者2例。COPD的诊断均符合中华医学会呼吸病学分会慢性阻塞性肺疾病学组发布的“慢性阻塞性肺疾病诊治指南(2013修订版)”标准[3]。排除：急性心肌梗死、呼吸道感染、肺栓塞、肺癌、颈动脉斑块形成者。另选性别、年龄、血压等相匹配、既往无任何肺部疾病，肺功能正常的45名志愿者为对照组，男25名，女20名，年龄45～77岁，平均(57.7±7.1)岁，其中糖尿病患者1例。本研究经中国医科大学伦理委员会审批通过，所有受检者均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法 常规超声检查：采用GE Vivid E9 彩色超声诊断仪，M5S-D探头，频率2～5 MHz。嘱受检者患者取左侧卧位，静息状态下测量左心室射血分数(left ventricular ejection fraction, LVEF)，于颈总动脉长轴二维图像测量内中膜厚度(intimate-media thinckness, IMT)，于颈动脉分叉部近心端1 cm处采用频谱超声采集收缩期峰值速度(peak systolic velocity, PSV)、舒张末期峰值速度(end diastolic velocity, EDV)、阻力指数(resistance index, RI)、搏动指数(pulsatility index, PI)、时间峰值速度(time averaged peak velocity, TAPV)、时间平均速度(time averaged mean velocity, TAMV)、峰值压差(peak gradient, PG)及平均压差(mean gradient, MG)。

极速成像检查：采用SuperSonic Imagine AixPlorer型全数字化彩色多普勒超声诊断仪，SL10-2线阵探头，频率2～10 MHz，PWV条件。嘱受检者平卧，平静呼吸，充分暴露颈部。将探头与颈总动脉长轴最大切面平行，清晰显示颈动脉前壁后，保持图像与探头静止，启动“PWV”键，2 s后机器自动测得颈动脉ufPWV值，包括收缩期起始时PWV值(beginning of systole, PWV-BS)、收缩期结束时PWV值(end of systole, PWV-ES)及动脉壁运动速度-时间彩色图像并存储(图1)。同一动脉ufPWV取样6次，取平均值。

1.3 统计学分析 采用SPSS 19.0统计分析软件。计量资料以±s表示，两组间比较采用独立样本t检验，计数资料比较采用χ2检验。ufPWV值与生理指标的相关性采用Pearson相关分析。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

与对照组比较，COPD组心率明显增高(P<0.05)，余两组一般资料差异均无统计学意义(P均>0.05)，见表1。两组左、右侧颈动脉PWV-BS值和PWV-ES值差异均无统计学意义(P>0.05，表2)，因此，以下ufPWV数据取两侧平均值。与对照组比较，COPD组PWV-BS值、PWV-ES值明显增加(P均<0.05)，见表3。相关性分析显示，ufPWV值与年龄、收缩压、平均血压及心率呈正相关，与第1秒用力呼气容积(force expiratory volume in 1 s, FEV1)呈负相关(表4)。

3 讨论

COPD患者普遍存在系统性炎症及慢性缺氧，二者协同作用可刺激C反应蛋白、IL-6、NO等炎性因子释放，增加血管内皮细胞黏附分子表达，进而引起血管壁组成成分改变、弹性纤维减少，进一步导致动脉僵硬度增加，影响心肌血流灌注及心脏功能。研究[4-5]显示，动脉管壁弹性减低与左心室功能不全有密切关系。心血管疾病是COPD最常见的并发症，27%～30%的COPD患者死于心血管疾病[1,5]，因此，早期检测并预防其并发症的发生，是治疗COPD的主要目的之一，也是降低患者死亡率的关键。PWV与动脉僵硬度呈正相关，动脉血管弹性越小，顺应性越差，动脉壁越硬，则PWV越快。颈动脉僵硬度是心血管疾病危险性的独立预测因子[6]。

表1 2组一般资料和颈动脉常规超声参数比较(±s)

表1 2组一般资料和颈动脉常规超声参数比较(±s)

组别体质量指数(kg/m2)心率(次/分)收缩压(mmHg)舒张压(mmHg)血压(mmHg)糖尿病[例(%)]LVEF(%)IMT(mm)COPD组(n=48)22.24±3.6878.28±12.19127.54±19.2579.29±11.5995.38±13.232(4.17)60.57±5.090.65±0.14对照组(n=45)23.60±2.4467.21±8.91122.82±15.4776.58±9.2291.99±9.981(2.22)62.74±5.680.60±0.17t/χ2值2.05-4.94-1.31-1.25-1.400.19-1.40-1.53P值0.05<0.010.200.210.170.620.170.13组别PSV(cm/s)EDV(cm/s)RIPITAPV(cm/s)TAMV(cm/s)PG(mmHg)MG(mmHg)COPD组(n=48)83.60±30.4424.75±11.170.70±0.081.49±0.5341.55±13.4922.75±9.333.40±3.310.98±0.76对照组(n=45)78.43±17.2124.21±5.340.69±0.051.39±0.3040.32±8.0420.80±5.202.56±1.320.76±0.33t值-1.01-0.30-0.56-1.16-0.53-1.25-1.43-1.62P值0.320.770.580.250.600.220.160.11

图1 采用极速成像技术测量颈动脉PWV值 A.正常人颈动脉ufPWV值； B.COPD患者颈动脉ufPWV值 (红色代表PWV朝向探头运动；蓝色代表PWV背离探头运动；颜色明暗代表PWV运动的相对速度)

组别PWV-BSPWV-ESCOPD组(n=48) 左侧6.29±1.458.66±2.23 右侧5.92±1.368.06±1.87对照组(n=45) 左侧5.63±1.397.58±1.88 右侧5.66±1.317.44±2.29

表3 2组ufPWV值比较(m/s，±s)

表3 2组ufPWV值比较(m/s，±s)

组别PWV-BSPWV-ESCOPD组(n=48)6.17±1.248.42±1.79对照组(n=45)5.64±1.177.59±1.89t值-2.08-2.16P值0.040.03

表4 生理指标与ufPWV参数的相关性

极速成像技术是近年快速发展的超声成像新技术，其采样帧频达2 000～10 000帧/秒，并可在2 s内快速、精确获得动脉管壁细微运动的速度和方向，在B型超声模式下根据组织多普勒原理，检测颈动脉管壁脉搏波的传导，并可迅速、直接地获得颈动脉管壁收缩起始和结束时的PWV精确数值和标准差；且不需测量血压，不受测量两点之间距离误差的影响。研究[7-10]表明，ufPWV可早期、准确评价颈动脉硬化程度，有较好的一致性和可重复性，是反映颈动脉弹性的可靠指标[11]。

本研究采用极速成像技术直接测量颈动脉PWV，结果显示COPD组ufPWV值高于对照组，提示COPD患者颈动脉僵硬度增加，其原因可能与COPD患者内皮功能障碍有关。而两组颈动脉常规参数，包括PSV、EDV、RI、PI及IMT差异均无统计学意义。IMT作为评价动脉硬化的传统指标，可反映动脉管壁结构改变，但本研究两组IMT差异无统计学意义，提示在动脉管壁结构改变和动脉粥样硬化斑块形成前，血管内皮功能障碍已存在，动脉弹性功能减低早于形态结构的改变，表明ufPWV可早期检测颈动脉僵硬度，与既往研究[12-13]结果一致。此外，本研究结果还显示，COPD患者肺通气功能中ufPWV与FEV1值呈负相关，提示肺功能减低是影响颈动脉硬化的因素之一。分析原因可能是COPD患者气流受限呈进行性发展，存在慢性或间歇性缺氧，而缺氧可激活肾素-血管紧张素-醛固酮系统，使细胞外基质胶原含量增加，促进血管平滑肌细胞增殖，从而增加动脉僵硬度[14]。ufPWV与年龄、心率、收缩压及平均血压呈正相关，提示COPD患者颈动脉硬化受多种因素影响。

本研究的局限性：未分析血生化指标对动脉硬化的影响；年龄在动脉硬化发展过程中亦起着一定作用，本研究未对其进行分层分析。

总之，ufPWV可早期评价COPD患者颈动脉硬化，为临床治疗方案的选择和预后评价提供重要依据，有望成为定量评价动脉硬化的新方法。

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