血管内皮功能检测及临床应用_勇强

#综述#血管内皮功能检测及临床应用
勇强陈真
1980年Furchgott和Za wadz k i[1]发现在外源性乙酰胆碱(acet ylcholi ne,ACh)介导的血管舒张过程中血管内皮细胞起着重要的作用。

此后人们逐渐认识到血管内皮不仅在血管舒张方面发挥作用,而且还发现血管内皮分泌的一氧化氮(nitri c oxi de,NO)和内皮依赖性收缩因子(endothe li u m2dependent constricti ng fact ors,EDCFs)对血小板聚集、血管平滑肌细胞增殖和迁移、单核细胞黏附、黏附分子的表达以及在凝血和动脉粥样硬化斑块形成过程中起重要作用的各种因子具有抑制和激活作用。

随着各种血管内皮功能不断被发现,血管内皮在人类疾病中所起的作用也越来越为人们所重视[2]。

一、基本原理
血管舒张可分为内皮依赖性舒张[3]和非内皮依赖性舒张[4]。

内皮依赖性舒张是指在药物或生理刺激下,内皮细胞中的一氧化氮合酶(n itric2oxi de synt hase, NOS)将左旋精氨酸(L2argi n i n e,L2A rg)转化为一氧化氮,即内皮依赖性舒张因子(endot heli u m2dependent rel axi ng fact or,EDRF)通过环单磷酸鸟苷(cycli c g uanosi ne monophosphate,c G MP)途径引起平滑肌细胞舒张;内皮依赖性超级化因子(endot heli u m2deri ved hyperpol arizi ng factor,ED H F)则可通过开放钾离子通道引起平滑肌的舒张;此外内皮还可产生其他的血管活性物质,如前列环素(prostacy2 cli n,PG I2),其可通过环单磷酸腺苷(cycli c adenosi ne monophosphate,c A MP)途径引起血管平滑肌舒张。

EDRF及NO被认为是引起内皮依赖性舒张最重要的因子,乙酰胆碱、缓激肽、腺苷及血管剪切力的提高均可增加NOS活性,继而通过EDRF及NO的增加引起血管舒张。

内皮细胞不仅产生舒张因子,亦可产生一系
(thro mboxane a2,列收缩因子,如内皮素1(endotheli n1,ET21)、血栓素A
2
TX A2)、前列腺素H2(prostagland i n H2,PG H2),其中内皮素1是迄今为止所知道的最强的收缩因子。

生理状态下,血管内皮所介导的舒张和收缩作用保持动态平衡[1]。

非内皮依赖性舒张是指不依赖于血管内皮而直接作用于血管平滑肌引起血管舒张,如服用硝酸甘油可以产生外源性NO直接作用于血管平滑肌引起血管舒张[4]。

二、内皮功能检测方法
1.直接测定内皮细胞产生的相关因子:主要包括血浆(或尿样)NO、不对称二甲基精氨酸(asy mmetri ca l d i m et hylargi ni ne,AD MA)、内皮素1、组织型纤溶酶原激活剂(ti ssue p l as m i nogen acti vat or,t P A)、纤溶酶原激活剂抑制物21(type21作者单位:100029首都医科大学附属北京安贞医院超声诊断科
p l as m i nogen acti vator i nh i b itor,PA I21)、血管细胞黏附分子21(vascu l ar cell adhesi on molecu l e21,VC A M21)、内皮2白细胞黏附分子21(endothe li al leukocyte adhesi on mol2 ecu le21,ELA M21)、胞间黏附分子21(i ntercell u l ar ce ll adhesi on molecule21,I CA M2 1)、循环内皮细胞计数、类血友病因子(von W ill ebrand fact or,v W F)等[5,6],但上述物质的检测缺乏特异性。

2.有创性检测:一般选用冠状动脉或前臂血管(体积描记法),观察动脉对乙酰胆碱所诱发的血管内径变化,因操作较为复杂,其本身亦对内皮功能造成损害,现已较少应用[7]。

冠状动脉内超声检查法是利用血管内超声观测某一段冠状动脉注射乙酰胆碱前后的截面积细微变化,以评价血管扩张的能力[8]。

3.无创性检测:正电子发射型电子计算机断层技术和磁共振技术对内皮功能的测定具有高敏感性和高特异性的特点,但检查成本较高,也可应用荧光透视成像技术和CT技术进行内皮功能检测[6]。

1992年Ce l er m ajer等[9]首先提出采用高分辨力超声无创性测定血管内皮依赖性舒张功能。

目前,主要采用高分辨力超声测定肱动脉或股动脉血管舒张功能,也可应用经胸超声心动图检测冠状动脉主干进行冠状动脉内皮功能评价。

经食道超声能清晰显示冠状动脉,可减少测量误差。

本文着重介绍肱动脉血管舒张功能的超声检测方法。

三、体表测定法评价血管内皮功能
1.经胸超声心动图法评价冠状动脉内皮功能:(1)冷加压负荷实验:通过冠状动脉主干的长轴图像测量左主干内径,而后让受检者将一侧手及前臂浸入冰水中保持90s,记录此时冠状动脉左主干内径,计算内径变化百分率即内皮依赖血管舒张功能检测;间隔15m i n后,进行非内皮依赖血管舒张功能检测,让受检者舌下含服0.3mg硝酸甘油,5~6m i n后再记录冠状动脉左主干内径,观察冠状动脉左主干内径的变化;(2)乙酰胆碱法:通过冠状动脉主干的长轴图像测量左主干内径,而后让受检者将一侧手及前臂浸入冰水中保持90s,记录此时冠状动脉左主干内径,进行内皮依赖血管舒张功能检测;间隔15m i n后,进行非内皮依赖血管舒张功能检测,再经静脉向受检者注入乙酰胆碱4m i n后,观察冠状动脉左主干内径的变化[10]。

2.经肱动脉评价血管内皮功能:受试者保持空腹状态,检测当天禁烟、禁茶、禁咖啡,部分学者认为正在使用血管紧张素转换酶抑制剂类、钙离子拮抗剂类及B受体阻滞剂类的患者应停用该药24h。

血流介导的血管扩张功能(fl o w m ed i ated d ilati on,F MD):以血压袖带充气加压阻断血流以产生肱动脉血流刺激。

加压位置为肘窝或前臂。

受试者仰卧位休息至少10m i n后取右臂(肱动脉)做首次扫查,并用脉冲多普勒测量动脉血流速度,多普勒取样角度[60b,脉冲多普勒取样容积(1.5mm)置于管腔中央。

而后将血压计充气袖带充气加压至300mm H g,持续4.5m i n。

第2次扫查在袖带放气前30s至放气后90s进行,并于袖带放松后前15s记录血流速度。

患者休息
15m i n后,进行第3次扫查,从而得到高剪切应力介导的肱动脉扩张。

在松压前30s及之后2m i n内连续记录动脉长轴图像,在松压后15s内立即采集动脉中部的脉冲多普勒信号以评估反应性充血的速度。

动脉反应性充血后内径相对于动脉基础内径变化的百分率即代表内皮功能,正常标准\10.0%。

反应充血试验后患者至少需要休息10m i n以恢复至进行非内皮依赖性舒张功能检查所需的基础状态。

在大多数研究中,给予单次高剂量喷雾或舌下含0.4 mg硝酸甘油3~4m i n后进行非内皮依赖性舒张功能测量。

值得注意的是,有明显心率过缓、低血压的患者不能使用硝酸甘油。

目前,上臂和前臂阻断在血管内皮功能测量中都有采用,而对应的哪种方法更准确、更精密并未达成共识。

上臂阻断时,反应性充血引起的内径变化比前臂阻断更明显,这可能是由于更多的阻力血管可产生更大的血流刺激,或是肱动脉缺血而产生的直接影响。

但上臂血流阻断时,由于肱动脉塌陷,软组织移位产生的图像变形将增加准确测量的难度。

此外,在加压持续30s至5m i n松压后肱动脉直径变化与时间成正比,但持续加压5~10m i n直径变化不明显,因此阻断5 m i n运用更广泛。

目前所采用的阻断压力标准也有所不同,阻断压力为受试者收缩压+50m m H g,直接加压250mm H g或300mm H g。

另外,在桡动脉、腋动脉、下肢表浅动脉均可进行血管内皮功能检测,但通常认为血管管径<2.5mm时较难测量,血管管径\5m m的血管舒张更易于观察。

目前常用的血管内皮功能超声检测仪器包括:(1)传统的彩色多普勒超声诊断仪:纵断扫描肱动脉通过分别测量安静状态的肱动脉内径以及反应性充血后、舌下含服硝酸甘油后肱动脉内径,计算出肱动脉内径的变化率(F MD%);(2)特殊探头的B型超声血管内皮功能检测仪:目前有一种专门用于血管内皮功能检测的B型超声检测仪器,其具有一个特殊的高频线阵探头,呈H型,可以同时显示两个动脉横断面和一个纵断面的灰阶超声图像,取样门可自动跟踪动脉前后壁,仪器通过其内置的软件自动计算出肱动脉内径的变化率(图1);(3)具有血管回声跟踪技术的彩色多普勒超声诊断仪:利用血管回声跟踪技术,实时跟踪动脉管壁的运动(检测精度可达0.01mm),对袖带加压前后的肱动脉内径变化进行实时连续测量,最长可达20m i n,可准确记录到血管舒张的最大值,仪器内部的分析系统可自动完成血管内皮功能功能检测(图2)。

四、临床应用
血管内皮功能具有受多项危险因素综合影响、基因易感性的特点,血管内皮功能紊乱可作为心血管疾病前期的一个临床标志[11]。

研究证实,除年龄以外,几乎所有的动脉粥样硬化危险因素都可影响血管内皮功能,如R aitakari等研究结果显示既往被动吸烟者血管内皮功能明显低于正常人。

国内学者用超声显像法已经证实高血压、血脂异常、糖尿病、扩张型心肌病、川崎病、高同型半胱氨酸血症等疾病患者的血管内皮功能减低。

有报道迅速的降压治疗并未改善内皮功能[12]。

图1A FMD
专用检测装置
图1B F MD
自动分析界面图2A彩色多普勒超声诊断仪及其F MD
专用检测装置
图2B F MD
数据采集界面
图2C F MD自动分析界面
研究表明,内皮功能障碍与冠心病有明确关系,是冠心病预后的一项独立预测指标[13,14]。

在冠状动脉粥样硬化性疾病的早期阶段,冠状动脉微血管内皮功能异常会导致冠状动脉血流调节异常。

美国心脏病协会指出,用肱动脉超声测量血管内皮功能,是评价血管内皮功能的一项/有前途的技术0,对判断疾病的预后具有重要价值[13,14]。

研究表明,饮食、生活习惯的改变和某些药物的使用均有益于患者血管内皮功能的改善。

维生素C和左旋精氨酸可以改善冠心病患者的内皮功能[15],对于吸烟者维生素E可延缓内皮功能失调但不能恢复受损的内皮功能[14],体育锻炼可以改善青年人和代谢综合征患者的内皮功能[16,17],B2羟2B2甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶抑制剂、血管紧张素转换酶抑制剂类药物可改善患者的内皮功能[18,19],磷酸二脂酶抑制剂可改善慢性心力衰竭患者的内皮功能[20,21]。

一些大规模试验试图证实,一旦出现肱动脉内皮功能紊乱的患者是否将极有可能有成为脑血管、冠状动脉及外周血管疾病患者。

多数研究表明,随着药物治疗后危险因素的减少,肱动脉的反应性可以恢复,但这种血管内皮功能的改善能否直接转变为肱动脉输出量的提高尚不得而知[22]。

在过去的十余年,由于经肱动脉评价血管内皮功能技术受到检测方法的稳定性和超声仪器的分辨力以及测量数据的精度和重复性等因素的影响[23225],该技术的临床推广应用受到一定程度的限制。

超声检测血管内皮功能这种简便的无创性方法将有可能将一些疾病的诊断提前,尤其是那些出现早期动脉粥样硬化家族性高胆固醇血症的儿童和青年人,从而尽早采取治疗措施,以保护或恢复受损的内皮功能,有助于减少心血管疾病的发生。

随着血管内皮功能检测技术进一步的完善以及检测方法的标准化,利用无创性超声评价血管内皮功能将在各种疾病的长期随访以及疗效评估方面发挥重要作用。

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(本文编辑:鲁玉红)
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