【摘要】 高血壓是我國常見慢性病之一，其發(fā)病率呈逐年上升趨勢，目前已有研究發(fā)現(xiàn)高血壓患者其主動(dòng)脈彈性會發(fā)生改變，從而引起病情加重或并發(fā)癥。因此若能在早期發(fā)現(xiàn)高血壓患者主動(dòng)脈彈性的改變，可對患者采取針對性的治療，改善患者預(yù)后。本篇文章將從主動(dòng)脈彈性變化的病理生理及影響因素、高血壓與主動(dòng)脈彈性的相關(guān)性和臨床上主流的無創(chuàng)性評估血管彈性方法及其量化指標(biāo)進(jìn)行綜述。

【關(guān)鍵詞】 主動(dòng)脈彈性 高血壓 無創(chuàng)性評估

Research Progress on Noninvasive Assessment of Aortic Elasticity in Patients with Hypertension/ZHAO Yupu， SUN Weiyang， WANG Ruiqi， WANG Yan， YU Shuting， ZHANG Futian， WANG Ruliang. //Medical Innovation of China， 2024， 21（22）： -183

[Abstract] Hypertension is one of the common chronic diseases in China， and its incidence is increasing year by year. At present， studies have found that the aortic elasticity of patients with hypertension will change， can cause disease aggravation or complications. Therefore， if the changes of aortic elasticity in patients with hypertension can be detected at an early stage， targeted treatment can be taken to improve the prognosis of patients. This article will review the pathophysiology of aortic elasticity and its influencing factors， the correlation between aortic elasticity and hypertension， the mainstream noninvasive methods for evaluating vascular elasticity and its quantitative indicators.

[Key words] Aortic elasticity Hypertension Noninvasive assessment

First-author's address： Department of Radiology， Affiliated Hongqi Hospital of Mudanjiang Medical University， Mudanjiang 157011， China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2024.22.040

近年來，隨著國民生活水平的日益提高及生活方式的改變，高血壓患者數(shù)量日漸增多，且發(fā)病年齡呈年輕化趨勢。高血壓是我國最常見的慢性病之一，也是心腦血管疾病發(fā)病的重要原因，其并發(fā)癥有腦卒中、心力衰竭、腎損害等，致殘、死亡率高，對患者身心造成不良危害，嚴(yán)重消耗醫(yī)療和社會資源，給家庭和國家造成沉重負(fù)擔(dān)[1]。

主動(dòng)脈作為血液從心臟射出后經(jīng)過的第一站，它不僅承擔(dān)著緩沖血液從左心室射出后的巨大壓力，還負(fù)責(zé)將血液以合適的血流動(dòng)力學(xué)進(jìn)入全身的循環(huán)中。因此，主動(dòng)脈的生理意義及重要性不言而喻。目前，已有研究證實(shí)主動(dòng)脈彈性的改變與其病變存在相關(guān)性[2]，且血管彈性是心腦血管疾病的獨(dú)立預(yù)測因子。如何評價(jià)主動(dòng)脈的血管彈性引起更多關(guān)注。若能在早期發(fā)現(xiàn)主動(dòng)脈的彈性改變，及時(shí)調(diào)整診療方案，可極大改善患者預(yù)后。

1 主動(dòng)脈彈性變化的病理生理及影響因素

動(dòng)脈是由三個(gè)關(guān)鍵層組成的導(dǎo)管結(jié)構(gòu)，由外向內(nèi)分別為外膜、中膜和內(nèi)膜。這些層共同作用，通過收縮或擴(kuò)張感知并響應(yīng)血壓的波動(dòng)，并通過細(xì)胞生長和重塑來對慢性變化進(jìn)行響應(yīng)。外膜是動(dòng)脈管壁的最外層結(jié)構(gòu)，它主要由成纖維細(xì)胞及膠原組成，其功能是為血管提供支撐作用，并提供一個(gè)用以連接其他組織的表面。彈性蛋白層組成中膜結(jié)構(gòu)，該層提供了一部分順應(yīng)性。單層內(nèi)皮細(xì)胞構(gòu)成的內(nèi)膜是動(dòng)脈最內(nèi)層的結(jié)構(gòu)。動(dòng)脈的三層結(jié)構(gòu)中的每一層之間都存在一個(gè)由有孔的彈性蛋白纖維管組成的彈性層，這使得血管管壁的彈性及順應(yīng)性進(jìn)一步增加，并分隔了血管的不同層。此外，血管壁中的諸多細(xì)胞，包括內(nèi)皮細(xì)胞、血管平滑肌細(xì)胞和成纖維細(xì)胞，它們能夠感知機(jī)械變化，并通過產(chǎn)生血管活性分子、細(xì)胞外基質(zhì)（extracellular matrix，ECM）和ECM降解蛋白酶等物質(zhì)，影響血管的順應(yīng)性。另外，膠原沉積的增加和彈性蛋白的分解被認(rèn)為是血管力學(xué)性質(zhì)變化的主要機(jī)制之一[3]，Benetos等[4]的研究還表明AngⅡ受體1基因多態(tài)性與主動(dòng)脈的順應(yīng)性關(guān)系密切。目前，已有研究發(fā)現(xiàn)年齡是主動(dòng)脈彈性下降的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，隨著年齡的增加，主動(dòng)脈彈性逐漸下降，且以50歲作為分水嶺，當(dāng)年齡超過50歲時(shí)，血管彈性的下降速率將成倍上升[5]。除年齡外，吸煙、高血脂、高血糖及腎病等也會影響主動(dòng)脈的彈性。

2 高血壓與主動(dòng)脈彈性的相關(guān)性

高血壓患者主動(dòng)脈彈性下降涉及多種生理機(jī)制。（1）長期的高血壓會導(dǎo)致動(dòng)脈內(nèi)膜損傷和斑塊形成，使血管壁變得更加僵硬，彈性下降。（2）由于長期的高血壓及其他危險(xiǎn)因素，如高血脂等，動(dòng)脈壁會逐漸發(fā)生纖維化和鈣化，這些病理改變會增加主動(dòng)脈壁的僵硬度，降低其彈性。（3）長期血壓負(fù)荷對血管壁造成直接損傷嗎，導(dǎo)致相應(yīng)的炎癥反應(yīng)，引起血管細(xì)胞增生和重塑，從而導(dǎo)致主動(dòng)脈壁肥厚，從而影響其彈性。（4）高血壓可能導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙，產(chǎn)生一系列炎癥介質(zhì)和血管活性物質(zhì)，如內(nèi)皮素、氧化應(yīng)激物質(zhì)等，進(jìn)一步損害主動(dòng)脈的彈性。

國內(nèi)外有學(xué)者提出高血壓患者的主動(dòng)脈彈性會下降，并且在高血壓形成之前主動(dòng)脈就已經(jīng)存在彈性喪失，這意味著主動(dòng)脈彈性的下降是導(dǎo)致高血壓的一個(gè)重要影響因素[6-7]。同時(shí)，血壓的升高也會增加血流和血管壁上的應(yīng)力，這將進(jìn)一步導(dǎo)致主動(dòng)脈彈性降低，形成惡性循環(huán)。此外，主動(dòng)脈彈性下降也是高血壓患者死亡的原因之一，同時(shí)也是冠心病事件的獨(dú)立預(yù)測因素[8-9]。

3 主動(dòng)脈彈性的無創(chuàng)性評估方法

目前主流評估主動(dòng)脈彈性的方法可分為侵入性及非侵入性，侵入性方法主要包括導(dǎo)管法血管造影及血管內(nèi)超聲等，非侵入性方法主要包括脈搏波傳導(dǎo)速度（pulse wave velocity，PWV）、超聲（ultrasound）、磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）及計(jì)算機(jī)體層血管成像（computed tomography angiography，CTA）等。非侵入性檢查由于其操作簡單、安全性高、較高的靈活性等優(yōu)點(diǎn)現(xiàn)已成為臨床評估主動(dòng)脈彈性的首選方法，但其原理、可靠性及其優(yōu)缺點(diǎn)各不相同，以下對這幾種檢查方法及動(dòng)脈彈性參數(shù)量化指標(biāo)進(jìn)行簡述。

3.1 檢查方法

（1）PWV：在臨床中，廣泛使用的評價(jià)動(dòng)脈硬度的參數(shù)是PWV，被認(rèn)為是血管彈性測量的“金標(biāo)準(zhǔn)”。PWV是指沿主動(dòng)脈和大動(dòng)脈傳播的動(dòng)脈壓力波速度的量度，通過兩個(gè)動(dòng)脈搏動(dòng)點(diǎn)的傳導(dǎo)距離除以脈搏波傳導(dǎo)時(shí)間來計(jì)算。根據(jù)不同的靶向動(dòng)脈，確定了各種類型的PWV測量，如頸動(dòng)脈-股動(dòng)脈PWV（cfPWV）、肱動(dòng)脈-踝動(dòng)脈PWV（baPWV），這兩種PWV在臨床和研究領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛。PWV測量可以通過使用壓力傳感器、超聲心動(dòng)圖等方法獲得[10]。近年來一些學(xué)者用PWV測定動(dòng)脈彈性時(shí)，發(fā)現(xiàn)受試者的血壓變化及自主神經(jīng)功能狀況對動(dòng)脈彈性的結(jié)果影響較大，另一方面，PWV并不是測量真正的血管，而是血管到身體的投影，測量過程中易受患者個(gè)人情況及體表記錄點(diǎn)間距離誤差的影響。（2）超聲：超聲技術(shù)可以對動(dòng)脈內(nèi)、中膜厚度及管腔內(nèi)斑塊形成等動(dòng)脈壁的結(jié)構(gòu)進(jìn)行測量，也可以根據(jù)多普勒血流速度和動(dòng)脈舒縮時(shí)內(nèi)徑的變化，計(jì)算動(dòng)脈順應(yīng)性系數(shù)等參數(shù)，可反映大動(dòng)脈某一橫斷面的順應(yīng)性。近年來，血管回聲追蹤等技術(shù)成為超聲研究的熱點(diǎn)，可在早期發(fā)現(xiàn)動(dòng)脈彈性的改變，但由于超聲可重復(fù)性較差，以及肺部氣體干擾、升主動(dòng)脈及降主動(dòng)脈的解剖位置等因素，超聲在評估升主動(dòng)脈、降主動(dòng)脈等深動(dòng)脈彈性時(shí)存在一定的局限性，因此臨床中一般多用于評價(jià)一些表淺動(dòng)脈彈性，如下肢動(dòng)脈等多為常用[11]。（3）MRI：MRI因其出色的軟組織分辨率，現(xiàn)已大范圍應(yīng)用于大動(dòng)脈管壁結(jié)構(gòu)、功能及心臟功能的評價(jià)。冠狀動(dòng)脈MRI檢查現(xiàn)已成為冠狀動(dòng)脈檢查的一種新型趨勢，其中，磁共振彈性成像（magnetic resonance elastography，MRE）作為一種新型的能直觀顯示及量化組織順應(yīng)性（即彈性或硬度）的無創(chuàng)性成像方法，已成為學(xué)者們討論的重點(diǎn)[12]。MRE作為一種相位對比MRI技術(shù)，它使用改進(jìn)的MRI脈沖序列對施加聲波的傳播進(jìn)行成像。MRE研究涉及常規(guī)MRI掃描儀、包含運(yùn)動(dòng)編碼梯度的改進(jìn)脈沖序列及產(chǎn)生感興趣組織中剪切波的諧波運(yùn)動(dòng)源。近年來國內(nèi)外有研究證實(shí)MRE評價(jià)主動(dòng)脈壁硬度具有可行性，且與PWV評價(jià)彈性的結(jié)果有良好的對應(yīng)性。但由于MRI較長的掃描時(shí)間、高昂的費(fèi)用等，影響了MRI的普及和應(yīng)用，但發(fā)展?jié)摿σ廊缓艽?。?）CTA：以往CTA主要用于觀察血管解剖結(jié)構(gòu)及形態(tài)，近年來，隨著CT技術(shù)的革命性進(jìn)展，心電門控技術(shù)的出現(xiàn)可以對主動(dòng)脈進(jìn)行多期像采集，并對原始數(shù)據(jù)重建可得出心動(dòng)周期中不同時(shí)期的圖像，動(dòng)態(tài)觀察主動(dòng)脈在心動(dòng)周期的搏動(dòng)特點(diǎn)，準(zhǔn)確測量其變化幅度，因此其在心血管功能學(xué)評估中的應(yīng)用得到發(fā)展。高排數(shù)的CTA具有卓越的時(shí)間分辨率，可大大降低對患者心率的要求，避免了心臟搏動(dòng)對成像造成的影響，結(jié)合心電門控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)“一站式掃描”。冠狀動(dòng)脈CTA可獲得患者冠狀動(dòng)脈的全部信息，不僅可以觀察冠狀動(dòng)脈的狹窄程度、斑塊性質(zhì)等，還可同時(shí)評估肺血管、主動(dòng)脈形態(tài)，并且能夠在心動(dòng)周期的任意時(shí)相重建圖像，從而獲得心動(dòng)周期中最佳收縮期及最佳舒張期的動(dòng)脈管徑及面積，為準(zhǔn)確評估動(dòng)脈彈性及大范圍人群的普及應(yīng)用提供了客觀條件[13]。目前心電門控技術(shù)主要有回顧性及前瞻性心電門控技術(shù)兩種，其中，前瞻性心電門控技術(shù)能在一次掃描中獲取患者所有心動(dòng)周期的參數(shù)，大大減低了患者承受的輻射劑量[14]。近年來，心電門控式冠狀動(dòng)脈CTA多應(yīng)用于冠心病的診斷及主動(dòng)脈病變，研究血管彈性的學(xué)者仍是少數(shù)，冠狀動(dòng)脈CTA評估血管彈性的價(jià)值仍存在巨大潛力等待被發(fā)現(xiàn)。

3.2 動(dòng)脈彈性參數(shù)量化指標(biāo)

在評價(jià)血管彈性的改變時(shí)，臨床中常用一些參數(shù)來量化或代表血管彈性，下面介紹近年來國內(nèi)外評價(jià)血管彈性常用的部分參數(shù)及計(jì)算方法。（1）血管僵硬度（β）。計(jì)算公式為：β=ln（Ps/Pd）/[（Ds-Dd）/Dd]，其中Ds、Dd為心動(dòng)周期中最佳舒張期和收縮期對應(yīng)的管腔最大、最小直徑，Ps、Pd為外周收縮壓及舒張壓，ln為自然對數(shù)。通過該參數(shù)即可反映大動(dòng)脈某一橫斷面的順應(yīng)性，目前已被臨床廣泛應(yīng)用于超聲評估動(dòng)脈彈性中[15]。（2）動(dòng)脈擴(kuò)張性（aortic distensibility，AD）、動(dòng)脈順應(yīng)性（aortic compliance，AC）、動(dòng)脈僵硬度（aortic stiffness index，AoSI）。以上為臨床CTA中常用于評價(jià)血管彈性的相關(guān)參數(shù)，計(jì)算公式為：AD=[（Ss-Sd）/Sd]/△P；AC=（Ss-Sd）/△P；AoSI=ln（Ps/Pd）/[（Ds-Dd）/Dd]，其中Ds、Dd為一次心動(dòng)周期中最佳舒張期和收縮期對應(yīng)的主動(dòng)脈管腔的最大、最小直徑，Ss、Sd為管腔的最大、最小面積，Ps、Pd為外周收縮壓及舒張壓，△Ｐ為脈壓差，ln為自然對數(shù)。與超聲相比，CTA的動(dòng)脈彈性指標(biāo)加入了管腔面積的變化，對彈性的評估更加準(zhǔn)確，并且CTA可以運(yùn)用心電門控技術(shù)，可以重建出心動(dòng)周期中的最佳舒張期及最佳收縮期，靈活性明顯提高，可以更加深入地發(fā)現(xiàn)各種疾病發(fā)生時(shí)管壁彈性的變化，AD、AC、AoSI現(xiàn)已經(jīng)大量應(yīng)用于CTA評估動(dòng)脈彈性中[16-18]。（3）CT主動(dòng)脈硬度指數(shù)（CT aortic stiffness index，CTASI）。其是2021年Broyd等[19]提出的一種新型計(jì)算方法，計(jì)算公式為：Distensibility（mmHg-1）=（Amax-Amin）/（Amax×Pulse Pressure）；Distensibility PWV（m/s）=1/ ρ×Distensibility；CTASI（m/s）=3.40+0.19×Distensibility PWV+（1.29×lg（Aortic Calcification）。Amax：主動(dòng)脈測量的最大面積；Amin：主動(dòng)脈測量的最小面積；Pulse Pressure：脈壓；ρ：血液的密度，假定為1 055 kg/m3；Aortic Calcification：主動(dòng)脈鈣化。它是將CT技術(shù)與PWV技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，結(jié)合了主動(dòng)脈健康的解剖學(xué)（鈣化）和生理學(xué)（擴(kuò)張性），是最新的評價(jià)主動(dòng)脈彈性的參數(shù)之一。（4）心-踝血管指數(shù)（cardio-ankle vascular index，CAVI）。CAVI是日本學(xué)家提出的一個(gè)新參數(shù)，計(jì)算公式如下：CAVI=a[（2ρ/ΔP）×ln（Ps/Pd）×haPWV]+b。Ps是收縮壓，Pd是舒張壓，haPWV是從主動(dòng)脈起點(diǎn)通過股動(dòng)脈到踝關(guān)節(jié)脛動(dòng)脈的PWV，ρ是血液密度，ln為自然對數(shù)，a和b是將CAVI的值轉(zhuǎn)換為長谷川心臟-股骨PWV（hfPWV）值的常數(shù)[20]。在許多臨床研究中，CAVI在冠狀動(dòng)脈疾病、腦梗死和慢性腎臟疾病等動(dòng)脈硬化性疾病及大多數(shù)有各種冠狀動(dòng)脈危險(xiǎn)因素的人群中顯示出很高的價(jià)值。由于目前通用的CAVI診斷標(biāo)準(zhǔn)來自日本的一項(xiàng)研究，而日本與我國的地域、民族、生活方式等存在較大差異，因此評估動(dòng)脈僵硬度的CAVI這一參數(shù)可能也會有所差異，故CAVI這一參數(shù)在我國的實(shí)用性還需進(jìn)一步討論。（5）脈壓（pulse pressure，PP）及脈壓指數(shù)（pulse pressure index，PPI）。PP也被認(rèn)為是評估大動(dòng)脈血管彈性的指標(biāo)之一[21]。PP為收縮壓與舒張壓的差值，PP越大，往往代表血管彈性的下降，但PP本身存在諸多局限性：PP的大小取決于收縮壓及舒張壓的數(shù)值，收縮壓受心率、每搏輸出量等影響，舒張壓則受外周血管的阻力等影響，因此PP這一參數(shù)計(jì)算的可靠性仍存在一些疑問。近年來，有學(xué)者開始使用PPI[22]，它被定義為PP與收縮壓的比，即：PPI=PP/收縮壓，不僅考慮了血管固有的順應(yīng)性，而且還將血管動(dòng)態(tài)順應(yīng)性納入考慮范圍，該數(shù)值>0但<1，越接近1代表血管順應(yīng)性越小，越接近0則代表血管順應(yīng)性越大。所以從理論上講，PPI的大小能夠反映血管順應(yīng)性的大小。目前國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)將PPI用于評估血管彈性及探討PPI與其他疾病相關(guān)性。但同時(shí)也有學(xué)者對PPI的應(yīng)用持有懷疑態(tài)度[23]，因此，PPI在臨床應(yīng)用中的可靠性需要進(jìn)一步研究。

4 總結(jié)和展望

通過以上技術(shù)及參數(shù)可以對高血壓患者的主動(dòng)脈彈性進(jìn)行評估，PWV及超聲由于其操作簡便，現(xiàn)已成為臨床中常用的方法。MRI及CTA在血管彈性的評估中存在相當(dāng)大的潛力，以后有望成為評價(jià)血管彈性的金標(biāo)準(zhǔn)之一。PPI仍需更多的研究證實(shí)其可靠性。

如今，隨著大數(shù)據(jù)、人工智能AI的不斷興起，更多大模型的搭建[24-25]，為臨床中評估動(dòng)脈彈性提供了更加高效、便捷的方案?；诖罅颗R床數(shù)據(jù)及高新計(jì)算機(jī)構(gòu)建出的模型，使得醫(yī)師可以更加便捷地獲得患者的動(dòng)脈彈性指標(biāo)及血流動(dòng)力學(xué)等參數(shù)，但該方法仍處在起步階段，相信會是今后研究的熱點(diǎn)話題及方向。

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（收稿日期：2023-12-07） （本文編輯：陳韻）

①牡丹江醫(yī)學(xué)院附屬紅旗醫(yī)院放射科 黑龍江 牡丹江 157011

②牡丹江醫(yī)學(xué)院附屬紅旗醫(yī)院磁共振科 黑龍江 牡丹江 157011

③牡丹江醫(yī)學(xué)院附屬紅旗醫(yī)院介入血管科 黑龍江 牡丹江 157011

通信作者：王汝良