脈象波強與瞬時加速度波強（W1）的相關性研究及其意義

肖滬生 銀浩強 徐智章 張愛宏 彭欣 徐芳 任亞娟

瞬時波強[1](Wave intensity, WI)是一項研究心血管系統血流動力學及心臟與血管相互關系的新技術[2],國外研究表明此項技術具有良好的臨床應用價值, 由于配備該技術的新型超聲診斷儀價格昂貴, 在國內推廣普及中受到一定范圍的限制。本文旨在利用常規超聲多普勒診斷儀和普通脈象診斷儀設計出橈動脈脈象波強新參數, 分析橈動脈脈象波強與頸動脈瞬時加速度波強(W1)參數的相關性, 并從脈象波強的物理學定義、臨床應用、脈象研究三個層面探討脈象波強與WI的關系及其意義。

1 資料與方法

1.1 研究對象

收集我院健康人群中的自愿受檢者53例。男18例, 女35例, 年齡22歲～37歲, 平均26.42歲。納入標準:①無心血管疾病史; ②無糖尿病史; ③無甲狀腺疾病及肝腎疾病。

1.2 儀器與方法

1.2.1 儀器ALOKA Prosound α10彩色多普勒超聲診斷儀, 血管探頭頻率5MHz～13MHz。脈象儀型號:DDMX-100脈象儀。

1.2.2 血壓測量采用水銀柱血壓計。受檢者平臥位,測量平靜狀態下右上肢血壓2次, 以其平均值作為WI檢測時的標準血壓。

1.2.3 頸動脈WI檢查受檢者取平臥位, 連接心電圖,選取頸總動脈開始膨大點近心端1.5cm處為WI檢查部位。0°～20°范圍內調節Beam Steer(B)鍵, 使動脈前后壁顯示最清楚, 在B/M模式下, 啟動WI功能。將B模式采樣線上的2個取樣門分別置于血管前、后壁外膜中層交界處; M型Sweep Speed設置為200mm/s, 啟動WI血流顯示鍵, WI血流取樣門寬3.5mm, 0°～20°范圍內調節Beam Steer(flow)鍵, 聲束血流夾角≤60°, 按select鍵采樣; 凍結后按WI鍵顯示界面, 輸入血壓值, 挑選5個以上波形, 再按next鍵顯示報告界面。界面自動顯示瞬時加速度波強W1。

1.2.4 脈象測定在室溫20℃左右環境下, 測試時間在餐后1h以上, 平靜狀態下進行血壓、脈圖檢測, 取端坐位或仰臥位, 將脈象儀傳感器放置于左側橈骨莖突內側橈動脈搏動處(左側寸口脈關部), 調節傳感器壓力, 連續記錄50g～175g 3個壓力段處的系列脈圖。利用計算機對脈圖各項參數自動采集分析。

1.2.5 橈動脈血流流速曲線測定 將多普勒取樣門置于脈象儀傳感器取樣的同一部位, 取樣門寬1mm, 聲束血流夾角≤60°。

1.2.6 脈象波強計算公式為WI(P)=△P·△U。△P代表壓力上升平均速率, 相當于脈圖幅度參數h1的上升斜率, 即h1/t1, 見圖1; △U為血流平均加速度, 直接從橈動脈的血流流速曲線上測得, 見圖2。

1.3 統計學方法應用SPSS 11.5統計軟件進行統計分析。計量資料以表示。對各參數進行正態性檢驗, 相關性分析采用spearman非參數法。P 值<0.05為差異具有統計學意義。

2 結果

h1與W1呈正相關(r＝0.401, P＜0.01); △P與W1呈正相關(r＝0.482, P＜0.01); △U與W1呈正相關(r＝0.370, P＜0.01); WI(P)與W1呈正相關(r＝0.548, P＜0.01)

表1 一般情況

表2 脈象波強與瞬時加速度波強W1的相關性

3 討論

近年來, Parker等[3]提出了關于脈搏波傳播的一個新指標, 并將之命名為WI。WI最初被定義為△P和△U的乘積, △P和△U分別代表在恒定的一段時間內壓力P和流速U的改變值。這個值可作為單位時間內通過單位面積的能流(W/m2)的量綱, 與聲強的定義相似, 因此被命名為波強(WI)。Sugawara等[4]通過消除采樣間隔△t對WI測值影響, 引入了“時間標準化”WI,目的是使不同的研究人員采用不同的儀器所測WI值更具可比性; 標準化WI的計算公式為: WI=(△P/△t)(△U/△t),△t值較小時, WI可表示為: WI＝(dP/dt) (dU/dt), 其中dP/dt和dU/dt為P和U對時間的導數。這樣規定后, WI與聲強之間就不再有相同的量綱。同時, 也沒有一個物理量與新定義的WI之間具有相同的量綱。從量綱分析的角度, 國外學者認為這點是比較可惜的。2008年初, 該項新定義的WI技術首次引進國內, 在翻譯Wave intensity命名時產生了疑惑, 困惑之一是新定義的WI與最初定義的WI為何同一命名, 至少應該加一個定語加以區分; 困惑之二是既然新定義的WI找不到一個與之相匹配的量綱, 是否還能稱其為WI, 是否需改用其他命名。課題組成員查閱了大量國外文獻, 經過反復討論, 最后達成共識。考慮到新定義的WI原理比較復雜, 所涵蓋的3個主要波形W1、NA、W2的形成機理各不相同, 很難找到一個能全面反映新定義WI精髓的命名, 這可能是國外學者仍然使用WI命名的原因之一。考慮到新定義的WI在國外已沿用多年, 如改命名將無法與國外同行交流。新定義的WI特點是通過檢測循環系統中動脈血管內任意點的瞬時管徑變化和瞬時平均血流流速變化[5]來評估心臟的瞬時功能[6]。根據其特點, 作者將新定義的WI翻譯為瞬時波強[1]。將W1、NA、W2分別命名為瞬時加速度波強、負向波面積、瞬時減速度波強。隨后, 國內學者周國輝等[7]從類比、量綱等角度對△P和△U、(dP/dt)·(dU/dt)的物理意義進行了深層次探討。受國內外新近論文[3－7]的分析與啟發, 本課題組著手設計一項國內容易推廣, 有明確物理學定義的波強技術。開始從兩個方面入手: 方法之一是用常規多普勒超聲診斷儀測量頸動脈血流流速曲線, 用平面壓力波傳感器測量同一部位的壓力波曲線,通過公式將兩條曲線合二為一得到WI曲線。方法之二是用常規多普勒超聲診斷儀測量橈動脈血流流速曲線, 用脈象儀測量同一部位的壓力波曲線, 通過公式將兩條曲線合二為一得到WI曲線。作者將上述兩種方法得到的WI命名為多普勒波強或脈象波強。本文采用的脈象波強計算公式為: WI(P)= △P·△U, (P)取脈圖(pulsography)第一個字母, 代表壓力波曲線系通過脈象儀獲取。△P·△U分別代表壓力平均上升速率和血流平均加速度。

W1主要與心臟收縮功能有關[8-9], 其產生主要由心臟在左室射血早期, 向主動脈射血時, 血流加速, 沖擊血管管壁而形成。肖滬生等[10]對66例健康志愿者的頸動脈及肱動脈進行測量、記錄, 分析其W1波形特征, 發現W1的時相與加速度密切關聯, W1曲線的起點與管徑變化曲線的起點以及多普勒流速曲線的起點相一致;W1曲線的終點與多普勒流速曲線的最高點相一致。當血流流速為零時加速度也為零, 此時W1曲線為零并處于起點位置; 當血流流速達最大時加速度也為零, 此時W1曲線為零并處于終點位置。由此可見, W1的寬度(W1曲線終點減去W1曲線起點的時間)相當于血流加速時間(△t)。本文的研究結果表明, 脈象波強參數與W1之間具有較好的相關性, WI(P)與W1呈正相關（r＝0.548, P＜0.01）

△P與W1呈正相關（r＝0.482, P＜0.01）; △U與W1呈正相關（r＝0.370, P＜0.01）。從理論上分析脈象波強與W1之間應該具有更好的相關性, 由于△U與W1的相關性被低估了, 由此計算出來的WI(P)也被低估。原因是△P與W1同步采樣, 相同心動周期比較; 而△U與W1之間為非同步采樣, 不同心動周期比較。作者認為, 雖然脈象波強尚未經臨床驗證, 但憑借其與W1之間較好的相關性, 應該具有潛在的臨床應用價值。

心室收縮射血過程中, 由于外周阻力的存在, 大動脈內的血液不可能迅速充盈至外周動脈, 在射血壓力的作用下, 大動脈壁的彈力纖維被拉長, 管腔擴大, 心臟收縮時所輸出的能量, 一部分由動能轉化成勢能, 暫時貯存在大動脈壁上。因此, 通過大動脈的能量傳播可以分為兩個部分, 即管腔內的血流傳播和管壁上的壓力波傳播。心室射血以克服血液粘度及摩擦產生的阻力, 推動管腔內的血液從近心端向遠心端流動; 心室射血時產生的壓力波, 形成脈搏波以一定速度由心臟沿動脈壁外傳。WI既研究動脈管壁的波動又研究管腔內血流流動, 由于同時研究兩個變量, 所得到的信息量更趨完整。中醫脈診歷史悠久, 內容豐富, 是我國傳統醫學中最具特色的一項診斷方法, 已有幾千年中醫學診斷應用歷史。上世紀50年代脈象儀的研制成功, 為脈象圖形的可視化創造了條件。脈象儀可隨時記錄脈象變化, 這種直視的脈搏波形圖(脈圖), 可使一些指感較難分辨的脈象, 根據其圖形數據加以區別。醫者可通過直視的脈圖中對脈象變化一目了然[11-12]。現有的脈象技術模擬中醫師手指取脈, 主要研究動脈管壁的波動。由于只研究一個變量, 所得到的信息量較少。作者在前期發表的論文中對WI與脈象儀技術對比分析進行了詳細討論, 對脈象客觀化研究的現狀及展望提出了新思路[13-16]。作者認為, 脈象波強具有明確的物理學定義和潛在的臨床應用價值, 可以作為脈象研究的新方法之一。

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