劉文彥，王璐，姚陽，徐禮勝，周樹然，張良鈺

東北大學(xué) a.中荷生物醫(yī)學(xué)與信息工程學(xué)院；b.計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧 沈陽 110169

引言

心腦血管疾病已成為危害人類健康的第一大殺手，對(duì)公眾健康造成了嚴(yán)重的影響。動(dòng)脈硬化病變是心血管疾病的病理生理基礎(chǔ)，因此人們對(duì)動(dòng)脈硬化疾病的發(fā)生，發(fā)展機(jī)制深入認(rèn)識(shí)，做到早期發(fā)現(xiàn)并干預(yù)，減少心血管疾病的發(fā)病率和死亡率至關(guān)重要[1]。人們不斷尋求更確切地反映心血管疾病的生理信號(hào)，如動(dòng)脈硬化發(fā)生發(fā)展過程出現(xiàn)的信號(hào)，采用無創(chuàng)方法檢測(cè)動(dòng)脈僵硬度，其中脈搏波速度（Pulse Wave Velocity，PWV）是最常用的動(dòng)脈彈性功能檢測(cè)指標(biāo)之一，測(cè)定的PWV是測(cè)定動(dòng)脈系統(tǒng)兩點(diǎn)之間的脈搏波速度，被公認(rèn)為“金標(biāo)準(zhǔn)”的是頸—股動(dòng)脈速度（carotidfemoral Pulse Wave Velocity，cf-PWV），但測(cè)量cf-PWV操作相對(duì)復(fù)雜，需要患者暴露腹股溝區(qū)域[2]，故在臨床上有一定的局限性，尤其頸—股動(dòng)脈之間距離在腹部肥胖者測(cè)量存在困難，股動(dòng)脈處脈搏波信號(hào)在肥胖、糖尿病、代謝綜合征、外周動(dòng)脈疾病中測(cè)量也存在困難[3-4]。橈動(dòng)脈反射波增強(qiáng)指數(shù)（Radial Augmentation Index，AIr）比cf-PWV更能方便測(cè)量，然而在評(píng)估動(dòng)脈硬化性能方面，AIr還存在局限性，以橈動(dòng)脈反射波增強(qiáng)指數(shù)為中心的豐富數(shù)據(jù)形成鮮明對(duì)比事件中，由反射波引起的舒張期增強(qiáng)指數(shù)受到了很少的關(guān)注。反射波增強(qiáng)指數(shù)（Augmentation Index，AI）是另一項(xiàng)常用的無創(chuàng)評(píng)價(jià)動(dòng)脈系統(tǒng)彈性功能的指標(biāo)[5-6]。目前，無創(chuàng)的計(jì)算方法主要是根據(jù)傳遞函數(shù)等方法先估測(cè)中心動(dòng)脈的脈搏波形，然后從估測(cè)的波形上再計(jì)算主動(dòng)脈的增強(qiáng)指數(shù)（Augmentation Index，AIx）[7]。雖然傳遞函數(shù)的精度已經(jīng)被大量學(xué)者證實(shí)，但是其缺點(diǎn)是沒有實(shí)現(xiàn)個(gè)性化，使得重建的中心動(dòng)脈波形較為籠統(tǒng)影響了AIx的計(jì)算精度。而有不少研究證明（Radial Augmentation Index，AIr）與利用張力法測(cè)定的頸動(dòng)脈AIx的相關(guān)程度很高。AIr是從實(shí)測(cè)的橈動(dòng)脈波形直接計(jì)算得出，橈動(dòng)脈脈搏波采集方便，如果AIr也能很好的評(píng)價(jià)動(dòng)脈彈性，則可以嘗試用AIr替代AIx來評(píng)價(jià)動(dòng)脈硬化程度。此外，還有一些研究表明，橈動(dòng)脈舒張期增強(qiáng)指數(shù)（Diastolic Augmentation Index，AId）也能反映出脈搏波的反射[8-11]。本文創(chuàng)新之處在于引入了橈動(dòng)脈舒張期增強(qiáng)指數(shù)（AId），目的就是探究cf-PWV與AIr、AId之間的相關(guān)性。同時(shí)在不同程度的動(dòng)脈硬化下，以cf-PWV大小分組，AIr與AId之間的相關(guān)性及影響因素，來更好的做到早期發(fā)現(xiàn)并干預(yù)減少評(píng)估動(dòng)脈硬化發(fā)病率與死亡率。

1 材料與方法

1.1 研究人群

通過對(duì)東北大學(xué)老師，學(xué)生和老年活動(dòng)中心的人進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，從匯總數(shù)據(jù)中篩選出資料完善者133名，其中男性73名，女性60名；年齡18～92歲，平均（42.19±21.72）歲。排除標(biāo)準(zhǔn)：① 患有心肌病，心律失常，心臟瓣膜病，動(dòng)脈閉塞癥，心力衰竭等嚴(yán)重心血管疾??；② 患有嚴(yán)重肝，腎疾病，呼吸衰竭；③ 惡性腫瘤患者；④ 認(rèn)知障礙或精神病患者；⑤ 孕婦。所有研究對(duì)象均簽署知情同意書[12]。

1.2 數(shù)據(jù)采集

1.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

采集設(shè)備有兩臺(tái)，分別是澳大利亞AtCor-medical公司的SphygmoCor Px脈搏波形分析系統(tǒng)和中國(guó)泰盟科技有限公司的BL-420S生物機(jī)能實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，電腦一臺(tái)，血壓計(jì)及聽診器一套，秒表一個(gè)，皮尺一把，平板床一張，信息記錄表，記號(hào)筆。

1.2.2 試驗(yàn)過程

所有受試者接受問卷調(diào)查，采集基本信息，既往病史及用藥史，于靜息狀態(tài)下以水銀血壓計(jì)測(cè)量右上臂肱動(dòng)脈血壓，連續(xù)測(cè)量3次取平均值。

1.2.2.1 測(cè)量PWV的試驗(yàn)過程

準(zhǔn)備過程：連接好泰盟實(shí)驗(yàn)器材，志愿者的頸部、手腕部與傳感器接觸部位要用75%醫(yī)用酒精擦拭，用記號(hào)筆標(biāo)記準(zhǔn)確位置；志愿者靜躺休息3 min左右后，采樣操作員測(cè)量血壓、測(cè)量頸股動(dòng)脈之間距離，及時(shí)做好記錄，同時(shí)登記志愿者基本信息。

PWV測(cè)量：志愿者平躺于床上，在頸部、手腕部及大腿根部找準(zhǔn)測(cè)量部位后，放置傳感器，同時(shí)采集3處的生理信號(hào)，待波形穩(wěn)定后開始記錄，記錄時(shí)長(zhǎng)5 min，重復(fù)性試驗(yàn)3次。

1.2.2.2 測(cè)量AI試驗(yàn)過程

準(zhǔn)備過程：連接好澳大利亞實(shí)驗(yàn)器材，志愿者的手腕部傳感器接觸部位要用75%醫(yī)用酒精擦拭，用記號(hào)筆標(biāo)記準(zhǔn)確位置，及時(shí)做好記錄，同時(shí)登記志愿者基本信息。

1.2.2.3 脈搏波采集

志愿者平躺于床上，在橈動(dòng)脈處找準(zhǔn)測(cè)量部位后，放置傳感器，待波形穩(wěn)定后開始記錄，重復(fù)性試驗(yàn)左右手各五次。采樣操作人員應(yīng)一直守候在電腦前觀測(cè)采樣數(shù)據(jù)，出現(xiàn)問題時(shí)，及時(shí)調(diào)整參數(shù)保證信號(hào)的質(zhì)量。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

使用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件，進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和數(shù)據(jù)分析，計(jì)算結(jié)果以均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，相關(guān)分析采用Pearson相關(guān)分析和多因素回歸分析。

2 參數(shù)計(jì)算

2.1 脈搏波傳導(dǎo)速度（PWV）

PWV就是動(dòng)脈搏動(dòng)在某段血管上的傳播速度，它體現(xiàn)了特定區(qū)域動(dòng)脈血管的彈性功能。PWV數(shù)值主要受血管壁彈性功能強(qiáng)弱和管腔大小等因素的影響，其值與動(dòng)脈硬化程度正相關(guān)。PWV的可靠性和重復(fù)性早已得到公認(rèn)，是現(xiàn)今國(guó)際社會(huì)無創(chuàng)動(dòng)脈僵硬度評(píng)測(cè)的“金標(biāo)準(zhǔn)”。

計(jì)算PWV時(shí)，是將兩測(cè)點(diǎn)間的距離與脈搏波在其傳播的時(shí)間差作比，即

Δ表示兩個(gè)數(shù)值的差值，ΔL為兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)間的距離，一般是手動(dòng)測(cè)量，手動(dòng)測(cè)量體表的直線距離乘以0.8得到的值；Δt為脈搏波傳導(dǎo)時(shí)間（Pulse Wave Transit Time，PWTT），是脈搏波先后到達(dá)兩個(gè)采集部位的時(shí)間間隔，由波形上同一個(gè)點(diǎn)傳導(dǎo)的時(shí)間差計(jì)算而得。ΔL和Δt測(cè)量方法的圖解，見圖1。

圖1 PWV計(jì)算圖解

2.2 反射波增強(qiáng)指數(shù)（AI）

AIr是橈動(dòng)脈反射波和前向波疊加后波形的高度與收縮早期（即反射波到達(dá)前）壓力峰值的比值，即：

P2和P1的定義，見圖2。

AId也能反映出脈搏波的反射[13-15]，其定義為：

Pd的定義，見圖2。

圖2 橈動(dòng)脈脈搏波特征點(diǎn)

3 結(jié)果

3.1 PWV和AIr，AId之間的相關(guān)性

PWV和AIr，AId之間的相關(guān)性，見圖3～4。PWV與AIr顯著正相關(guān)（R=0.5195，P＜0.001），PWV與AId負(fù)相關(guān)（R=-0.1472，P=0.0908）。

圖3 PWV和AIr相關(guān)性

圖4 PWV和AId相關(guān)性

3.2 以PWV分組，觀察AIr和AId的相關(guān)關(guān)系

PWV 分為 3 組，PWV1、PWV2、PWV3值分別為 3～6 m/s，6～9 m/s，＞9 m/s。不同年齡段的人，生理結(jié)構(gòu)不同，可能對(duì)PWV的大小有一定的影響。本文以等間距劃分脈搏波傳播速度。

不同脈搏波速度下的AIr與AId之間的相關(guān)性分析，見圖5。由圖可以看出，PWV1組與PWV3組的AIr與AId之間有相關(guān)系數(shù)比PWV2組的相關(guān)系數(shù)大。PWV1、PWV2、PWV3對(duì)應(yīng)的AIr和AId相關(guān)性，分別見圖6～8。圖6中PWV1組的AIr和AId相關(guān)系數(shù)約為0.70，圖7中PWV2組的AIr和AId相關(guān)系數(shù)約為0.08，圖8中PWV3組的AIr和AId相關(guān)系數(shù)約為0.42。

圖5 AIr和AId相關(guān)性

圖6 PWV1組（n=38）AIr和AId相關(guān)性

圖7 PWV2組（n=65）AIr和AId相關(guān)性

圖8 PWV3組（n=29）AIr和AId相關(guān)性

3.3 PWV, AIr和AId多元回歸分析

根據(jù)PWV值大小分為3組，PWV1、PWV2、PWV3。分別以AIr和AId為因變量、性別、年齡、身高、體重、心率、收縮壓和舒張壓為自變量，進(jìn)行多元回歸分析（表1～3）。入選標(biāo)準(zhǔn)和剔除標(biāo)準(zhǔn)分別0.05和0.1，結(jié)果顯示，PWV1組，性別、年齡和心率是AIr的相關(guān)因素（R2=0.624，P＜0.001）。心率、身高是 AId的相關(guān)因素（R2=0.623，P＜0.001）。PWV2組，性別、年齡、心率、舒張壓、身高和體重是AIr的相關(guān)因素（R2=0.784，P＜0.001）。心率、舒張壓和收縮壓是AId的相關(guān)因素（R2=0.457，P＜0.001）。PWV3組，心率是AIr的相關(guān)因素（R2=0.213，P=0.012）。心率和年齡是AId的相關(guān)因素（R2=0.452，P＜0.001）。

表1 PWV1組

表2 PWV2組

表3 PWV3組

4 結(jié)論

在評(píng)估動(dòng)脈硬化眾多指標(biāo)中，被公認(rèn)的金標(biāo)準(zhǔn)“cf-PWV”是評(píng)價(jià)主動(dòng)脈硬化的經(jīng)典指標(biāo)[16]；AI能定量反映整個(gè)系統(tǒng)的總體彈性，對(duì)大、小動(dòng)脈彈性改變引起的壓力波反射情況和血管管徑變化非常敏感。Avramovski等[17]對(duì)高血壓人群的研究表明，AI和cf-PWV之間單因素相關(guān)性分析有陽性結(jié)果，但經(jīng)過年齡校正后，相關(guān)性不存在。本研究結(jié)果顯示出cf-PWV和AIr之間有正相關(guān)（R=0.5195，P＜0.001），cf-PWV 和 AId之 間 有 負(fù) 相 關(guān)（R=-0.1472，P=0.0908），顯示AI和cf-PWV之間相關(guān)性可能與特定條件因素相關(guān)，對(duì)于cfPWV和AI之間的相關(guān)性還有待進(jìn)一步研究。本研究AIr和AId之間的相關(guān)性，心率是AIr和AId的共同影響因素。本研究下一步繼續(xù)增加樣本量，對(duì)PWV、AIr和AId之間的相關(guān)性及影響因素進(jìn)行分析。