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脉搏波传导速度应用于心脑血管疾病的研究进展王珏崔骥I屠立平I李勇枝2,许家佗”1.上海中医药大学基础医学院（上海201203）；2.中国航天员科研训练中心（北京10084）【摘要】动脉硬化是冠心病、脑卒中等心脑血管疾病发生发展的病理基础，且研究表明血管弹性改变早于血管狭窄。早期发现亚临床动脉硬化对降低心脑血管风险具有重要意义。脉搏波传导速度（PwV）测定已成为心脑血管疾病诊断和风险分层的有效工具，通过评估动脉硬化程度以早期发现相关疾病并加以干预。本文就PWV原理、方法及实际在心脑血管疾病中的应用展开论述，旨在明确PWV优势和存在的问题，探讨PWv的临床应用价值和今后发展。【关键词】动脉硬化；心脑血管疾病；脉搏波传导速度；综述Researchprogressofpulsewavevelocityappliedtocardio-CerebrovasculardiseasesWANGJue1,CuiJi1,TuLiping1,LIYongzhi2,XUJiatuo1*1. SchoolofBasicMedicalSciences,ShangUniversityofTraditionalChineseMedicine,Shanghai201203,China;2.ChinaAstronautResearchandTrainingCenter,Beijing10084,Chinakeywordsatherosclerosis;cardio-cerebrovasculardisease;pulsewavevelocity：reviewAbstractArteriosclerosisisthepathologicalbasisfortheoccurrenceanddevelopmentofcardio-cerebrovasculardiseasessuchascoronaryheartdiseaseandstroke,andstudieshaveshownthatthechangeofvascularelasticityisearlierthanthatofvascularstenosis.EarlydetectionofSubclinicalarteriosclerosisisofgreatsignificanceinreducingcardio-cerebrovascularrisk.Pulsewavevelocity（PWV）hasbecomeaneffectivetoolforthediagnosisandriskstratificationofcardio-cerebrovascu1ardiseases,byevaluatingthedegreeofatherosclerosisforearlydetectionandinterventionofrelateddiseases.Inthispaper,PWVprinciples,methodsandapplicationincardio-cerebrovascu1ardiseasesarediscussed,aimingatclarifyingtheadvantagesandproblemsofPWV,anddiscussingtheclinicalapplicationvalueandfuturedevelopmentofPWV.心血管疾病已为世界范围内威胁人类生命健康的首要疾病因素1o而在中国，脑卒中和缺血性心脏病等心脑血管病占单病种死亡的第一位和第二位，是造成我国居民死亡和疾病负担的主要疾病2o动脉硬化是造成心血管疾病的主要原因，也是脑血管病变的病理基础之一。动脉硬化被认为是血管功能和结构的病变，包括血管壁增厚、血管弹性减弱、僵硬度增加以及粥样斑块形成等。血管僵硬度可作为血管老化的生物学标志物，甚至包含因年龄增长导致人体血管受损的综合信息3,并且血管弹性改变远早于血管狭窄改变。动脉硬化本身是一种疾病机制，通过诱导心脏、大脑血管微循环损伤，从而导致心脑血管疾病的发生。为避免这类疾病造成高致残、致死风险，早期对人体动脉功能和结构进行评估尤为重要，可切实减少心脑血管疾病对患者及社会经济产生的负担。现代医疗技术在血流动力学领域的发展也为无创检查人体血管功能提供了技术支持。脉搏波传导速度（pulsewavevelocity,PWV）是评价动脉硬化程度的经典指标，其检测方法无创、可靠、可重复，在临床上应用逐渐被认可4。为识别和预测心脑血管疾病早期血管病变特征和患病风险提供客观依据。一、PWV概述及分类心脏左心室收缩将血液搏动性地射入主动脉，可扩张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动脉传导，脉搏波在动脉中的传导速度称为脉搏波传导速度（PWV）。PWV最早是由ThOmaSY。Ung引入血管弹性的定量描述5,而后由MOenS和KorteWeg通过脉搏波传播速度实验得出，波速C=Jm，主动脉脉搏波波速PWV二女回，4为MOenS常数，对人体主动脉而言取0.86,从qpD公式中可知弹性系数E的平方根与PWV值成正比，表示弹性模量E越小则PWV越小，脉搏波传导速度越慢，动脉弹性越好，反之脉搏波传导速度越快，表示动脉弹性越差。后期简化其计算方法，测定两个动脉记录部位间的距离（AL）和脉搏波传导时间（AT）即可计算传导速度，即Pwv（ms）=LT,这为PwV在临床上应用普及提供了算法支持47。根据测量脉搏波段位点不同，PWV分类有多种，其中临床应用最多的是基于压力传感器测量的颈股脉搏波传导速度（CfPWV）和使用示波测量法的臂踝脉搏波传导速度（baPWV）,前者可直接反映中心主动脉弹性，后者除中心动脉外还包含外周动脉弹性信息。此外根据现有研究文献可知，心颈脉搏波传导速度（hcPWV）、心肱脉搏波传导速度（hbPWV）、心股脉搏波传导速度（hfPWV）、心踝脉搏波传导速度（haPWV）、股踝脉搏波传导速度（faPWV）颈槎脉搏波传导速度（CrPwv）等局部PWv在临床血管相关疾病研究中也发挥作用4。二、不同PWV原理及测定2. 1CfPWV原理及测定方法颈股脉搏波传导速度（CfPwV）应用始于20世纪60年代8,临床验证及应用时间长，因此具有大量临床数据。CfPwv被认为是反映中心主动脉僵硬度的“金标准”9T0,因其是颈-股动脉间的直接测量值，且主动脉及其第一分支对动脉硬化程度的病理生理影响最大，因此CfPWV反映的主动脉弹性信息最为可靠11。测量CfPWV采用张力法。受检者取仰卧位，确定颈部和腹股沟动脉搏动最明显部位，测量这两点间的体表距离（D）,再将压力传感器分别置于搏动最明显处，仪器自动测量颈-股动脉脉搏波传导时间（T）,根据PWV=DT,计算PWV值。测量CfPWV操作具有一定难度，如传感器动脉放置的位置会影响测量值的真实性，操作者按压动脉力量要适当，探头与血管轴线尽量呈垂直等，且测量时需暴露患者腹股沟，在触诊颈动脉和股动脉时患者也会感到不适，种种原因导致CfPWV在国内外临床应用上受到一定限制412。在上述基础上，与CfPwV相关性高而易于测量的baPWV方法得到发展。3. 2baPWV原理及测定方法臂踝脉搏波传导速度（baPWV）是日本在2000年开发的一种更为简单的动脉僵硬度测定方法13,在亚洲地区逐渐得发展和应用。baPWV测定方法较CfPwV简单，且与CfPWV有高相关性14。baPWV同时反映中心主和外周动脉的硬化程度。受检者取仰卧位，四肢袖带分别缚于双侧上臂几下肢脚踝步，袖带绑定位置正确，松紧适中。测量需先同步测量四肢动脉的脉搏波波形，找出每个脉搏波的入射波起点，计算上肢和踝部的脉搏波时间差（T）,测量心脏到上臂测量点的距离（LA）和心脏到下肢踝部测量点的距离（LB）O根据PWV=（LB-LA）/T,得出baPWV值。随着计算机和信号采集技术改进，PWV自动化测量程度越来越高。大量人体解剖学数据研究使得脉搏波传导距离可根据身高计算获得，而同步脉搏波波形体积描记传感器可计算脉搏波传导的时间间隔。现代外周动脉检测仪同步测量两侧肱动脉和胫后动脉PWV,并自动计算得出baPWV值4O2.3不同PWV的非疾病人群参考范围及临床意义由于PWV受年龄、血压等多种因素影响，因此研究人群中PWV的平均值或参考阈值不同。国内外现多使用CfPwV>900cms,baPWV>1400cms作为非疾病人群的参考阈值41215,但这并不适用所有年龄段的人群。动脉僵硬度会随年龄增长而增加，因此针对不同年龄段人群PWV研究得出的不同参考值范围值得关注。如CoSminlecuetal.14测定60至75岁老年人主动脉脉搏波传导速度，认为Pwv正常ClOooCms,100O1300cms为高正常值的临界范围，超过1300cms则为异常值。一项基于8个欧洲国家13个医疗中心的16867名受试者研究12分析，将抽烟、血脂异常、高血压等血管硬化传统风险因素排除后的研究人群分为参考组和正常组，其中正常即非疾病人群的PwV值60岁以下平均值最高为830cms,60岁以上则21030cms0最新研究16通过心脏核磁共振CMR测定整个主动脉的脉搏波传导速度，正常平均PWV为600cms,与CfPWv现有参考阈值不一致，可能与磁共振获取的动脉距离和血流速度更精确以及受试者人群年龄更年轻有关。作为CfPWV可能的替代指标baPWV可同时反映大动脉和中动脉的弹性信息。日本大样本健康人群17研究得出，baPWV随年龄增长而增加，60岁前男性baPWV稍高于女性，而60岁后两性baPWV相近，在20岁至69岁人群中1400cms是baPWV的一个分界值，而70岁以上人群中，baPWV平均值>1550Cm/s。在一项纳入1583名非疾病人群的研究中18,受试者年龄平均年龄56岁，baPWV均值为1530cms,且识别颈动脉粥样斑块的临界值为1620cmsoCainzos-Achiricaetal.19对平均年龄为42岁的15185名接受健康检查的人群研究得出，平均baPWV为1330cms,当baPWV>1350cms对识别冠状动脉钙化的敏感度为70%、特异性为59%0可知在临床上以1400cms作为非疾病人群baPWV参考值时需结合受试者年龄、性别、疾病等因素综合判断。2. 4不同PWV的疾病参考阈值及临床意义研究人群中PWV均值或参考阈值不完全相同，但可知心脑血管疾病患者PWV通常高于非心脑血管疾病患者20-21。目前欧洲和日本的指南中分别建议CfPWV>1000Cm/s、baPW>1800cms作为个体处于心脑血管高风险的参考阈值22-23,同时日本循环协会也提到baPWV在临床中的适用值需参考肱踝血压指数(ABI)检测确认下肢循环是否正常。然而上述参考值也并不完全适用不同年龄段和疾病的人群。在134名平均年龄为63岁的急性脑卒中患者中，Gaseckietal.24认为cfPWV900cms和更差的预后相关，特异性和敏感度分别为61.5%和77.3%oKimetal.25对470名中年人群进行心血管事件和baPWV相关性研究发现，该人群平均baPWV为1480cms,而baPWV>1550cms为其被预测发生心血管事件的最佳分界值，敏感度和特异性大于50%。通过心肌断层扫描成像来确定是否发生心血管事件的350名平均年龄为66岁的人群研究中，Leeetal.26认为baPWV1790cms与高风险心血管事件发生独立相关。另两项通过动脉造影确定心血管疾病的研究中27-28,得出baPWV>1730cms和baPWV>1700cms分别是冠状动脉相关疾病被识别的最佳分界值。说明无论CfPWV或baPWV,在临床应用于疾病人群或识别心脑血管风险中，参考阈值都需结合患者综合情况进行判断。三、PwV应用于心脑血管疾病2.1 高血压高血压是心脑血管疾病和过早死亡的诱发因素，发现高血压早期及其后果的新方法有助于减少因高血压引起的血管并发症。最新欧洲高血压指南将PWV列为高血压亚临床靶器官损害的指标。中国高血压防治指南2018版也推荐PWV作为高血压人群心血管风险管理的检测项目，并强调PWV增快是心血管事件和全因死亡的强预测因子2930O动脉硬化检测可作为心血管疾病早期风险预警,一项244名南非青少年横断面队列研究31显示，青少年患心血管疾病的风险因素与PwV存在高相关性。DraganLovicetal,32将6818例高血压患者与3105例血压正常者比较分析得到，主动脉PWV在高血压不同分级中呈现逐级递增趋势，高血压患者PWV明显高于对照组。YehudaWexleretal.33对82名有高血压家族史的非高血压人群研究发现，该类人群存在较高的faPWV和baPWV,这表明中央动脉和外周动脉僵硬度增加，结果强调了动脉硬化增加可能在高血压发病机制中发挥作用。上述研究均证明PWv值是动脉硬化的有效指标，助于早期识别和分层干预高血压高危人群。高血压与动脉硬化关系还被证明在脑血管病中发挥作用。Laurentetal.34研究指出，PWV评估伴有原发性高血压人群的动脉僵硬度在致死性脑卒中发病率发挥独立危险因素的作用，类似结论也在另一项前瞻性研究35中体现。血压升高对血管壁机械性牵拉增加，使血管结构发生改变，导致动脉僵硬度增加，PWv增加，且发生早于高血压高值，通过PWv可识别高血压前期人群并加以干预有极大的临床意义。3. 2冠心病冠状动脉粥样硬化性心病(CHD)严重威胁人类健康，因其在相当长时间可无临床症状，却可突发心脑血管事件威胁生命，因此早期发现冠心病尤为重要36。CfPWV很早就被提出可用于冠心病的预测，Teraietal.37经过5个月随访研究，发现558名无中风及冠心病史患者中，只有CfPWV与中风、冠心病事件相关。Harbaouietal.38同时应用有创和无创两种方法测量53名患者COPwv和CfPwV,结果发现两种方法评估的主动脉僵硬度无显著差异，虽然CoPwV与急性冠脉事件更为密切，但CfPWv兼有有效性和无创性显得更有优势。baPWV值升高可作为冠心病患者外周血管粥样病变进程的评估指标，且相关性独立于年龄、性别和传统粥样硬化危险因素39o国外两项研究4041比较baPWV在冠状动脉病变组与无明确冠状动脉病变组间差别时，均表明baPWV是预测冠心病的良好指标，但在评估冠心病严重程度方面价值有限。然而国内学者42将106例冠心病患者根据动脉造影分为单支病变、双支病变、严重病变单组进行对照和两两比较，发现均有统计学差异且baPWV最佳截断点为1535cms,认为baPWV对冠心病筛选有临床应用价值，可预测冠脉病变的严重程度。3.3脑卒中脑卒中是由于脑部血管突然破裂或因血管阻塞导致血流不能流入大脑而引起的脑组织损伤的急性脑血管疾病，包括缺血性和出血性卒中43。脑卒中与斑块形成、动脉硬化、脉压增高等因素相关，研究表明动脉硬化是脑卒中的重要独立预测因子44-45。血管病变是脑卒中潜在危险因素，Pwv可评估脑血管病患者发病前后血管僵硬度，助于对脑梗死的发生发展早期诊断和治疗46。KyeTaekAhnetal.47为验证PwV对急性脑卒中的预测价值，测定1557名急性脑卒中患者baPWV值，将最高四分数与其余三组四分位数进行比较，结果显示baPWV高值是急性脑卒中患者死亡的重要指标，PWV升高意味着动脉硬化程度加深，反映潜在的脑血管或系统性动脉粥样硬化的存在和严重程度，baPWV高值与脑卒中发病率和死亡率强相关。动脉硬化还被证明与大脑认知功能下降、小血管疾病相关48,PWV评估动脉硬化程度在脑卒中早期预后有一定价值。Kimetal.49在急性脑卒中患者中研究发现，较高baPWV关联较差的预后情况。IShiZakaetaL50测量脑卒中急性期患者的baPWV,发现其可独立预测3个月的预后情况，baPWV>2311cms对功能不良预后有独立预测价值。一项荟萃分析51显示，调整其他影响因素后，CfPWV对脑卒中的预测价值仍存在，CfPWV低值与脑卒中良好预后密切相关。34局部PWV应用除baPWV之外,最新研究KeeronStoneetal.52提出hfPWV和CfPwV间具有强相关性，hfPWV可能是一种简单的替代CfPWV的心血管风险识别方法，这一结论也在社区动脉粥样硬化风险(ARIe)研究53中被证明。其他局部动脉PWV也被证明可揭示更多动脉硬化与心血管疾病风险增高的关系，JunSugawaraetal.54对190名受试者横断面研究发现，hbPWV是主动脉近端硬化的潜在标志，反映了年龄相关的变化和主动脉血流动力学信息。而在与人体微血管疾病的相关性研究中，hfPWV被证明比其他局部动脉PWV具有更高的相关性55o人体不同动脉段硬化程度产生的风险不同，ShokoTsuchikuraetal.56对128例心血管病、196例脑血管病和83例外周动脉疾病患者测量四个动脉段脉搏波传导速度，分别为hfPWV、hcPWV.hbPWV和faPWV,与无动脉硬化疾病的受试者相比得到，三种疾病人群的四个PWv值均较高，且hfPWV尤其明显，即使调整相关影响因素,hfPWV相对增高仍存在。DamianO.McCalletal.57研究轻度高血压患者微血管功能和脉搏波速度关系时采用颈槎脉搏波速度即CrPwV测量，肱动脉灌注乙酰胆碱的前臂血流反应与CrPW呈负相关，认为微血管内皮功能与CrPWV值联合可更好预测高血压患者的心血管发病率。国内学者58回顾性分析226例急性缺血性脑卒中患者，应用超声经颅多普勒血流分析仪测定患者的颈脑脉搏波传导速度(CCPWv),其值预测急性脑卒中预后的RoC曲线下面积为0.881,CCPWV2679cm/s提示急性缺血性脑卒中患者可能存在神经功能的预后不良。虽然局部PWV暂无一致的临床参考阈值，但在人心脑血管事件中的预测及评估价值值得肯定。四、问题及展望PWv是评估动脉僵硬度的经典指标，可作为心脑血管疾病的独立预测因子，同时也与其他疾病血管并发症密切相关412。CfPwV反映人体主动脉弹性，是预测心脑血管事件的“金标准”，但CfPWV测定方法有一定难度，对操作者要求较高，如传感器的位置、操作者按压动脉的力度，探头与血管轴线的角度等都会影响结果的真实性，测定时需暴露患者腹股沟，以及会不同程度造成受试者不适感，因此在临床应用受到一定限制。但不可否认CfPWv在世界范围内临床应用时间久且广泛，积累的动脉临床资料丰富，并主要关联主动脉信息，所以临床验证效果较好,一项荟萃分析59表明CfPWV每升高lms,未来发生心血管事件的风险即增加L12倍。与CfPwV操作相比，baPWV更简单。baPWV测定依赖操作者较小，只需将血压袖带缚在人体四肢上，现代外周动脉检测仪即可自动计算出baPWV。baPWV作为无创检测动脉弹性的可靠方法，适用于大规模的人群流行病学研究。许多临床数据显示baPWV在健康人群和各种疾病患者中预测器官损害、心脑血管事件发生及结局中发挥作用。然而对baPWV也存在质疑60,IabaPWV除反映主动脉外还包含外周肌肉动脉信息，有可能导致结果不够准确；此外baPWV传输距离是根据身高来估算，通常会高估其传播的距离长度，因此baPWV值通常会高于其他PwV；再者baPWV在受试者存在四肢动脉狭窄、主动脉瘤或主动脉狭窄时会被低估，而存在主动脉反流时baPWV值又会被高估，因此要提高baPWV的准确度，需结合临床其他指标，例如ABlWo.9提示下肢存在外周动脉疾病，ABDL3也被认为是异常61,这类情况PWV测定即需进行数据控制和排除。CfPWV和baPWV虽存在各自的缺点，其值也受到年龄、血压等因素的影响，但作为临床应用最广泛的两种脉搏波波速指标，在评估人体动脉硬化程度上有非常大的应用价值。积累的临床数据，使得PWV在心脑血管及其他血管病变的参考阈值上有相对的标准，然而测量设备型号不尽相同，以及测定人群的基线不完全一致，因此建立的参考阈值还需要进一步完善。世界范围内各地区人群本身存在一定生理解剖学差异性，还需进一步融合各区域内大样本PWV相关数据。人体不同动脉局部PWV近年来得到一定重视和研究。考虑到动脉硬化是全身性病变，人体任一动脉段都有可能发生硬化，且相互影响。不同PWV相互关联甚至可以相互替代，局部PWV的临床应用价值会逐渐提升。随着血流动力学在心脑血管疾病中的应用发展，新的评估血管动脉硬化指标如心-踝血管指数(CAVI)应运而生62,甚至有研究表明CAVl比PwV更不受血压限制63。动脉硬化是心脑血管事件的病理基础，相较于动脉造影和影像学检查等其他检查，PWV测定具有无创、可靠、便捷等优势，肯定PWV值的临床价值，寻找和心脑血管疾病相关性最强最稳定的PWV值及联合指标，可能是今后PWV应用发展的方向，通过指标联合来提高血管相关疾病预测和预后评估的准确度与应用度。参考文献：1 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