司道遠(yuǎn)，楊萍

血管內(nèi)皮細(xì)胞是一層連續(xù)覆蓋在血管腔表面的扁平鱗狀細(xì)胞，它不僅是人體最大的內(nèi)分泌、旁分泌器官，分泌幾十種血管活性物質(zhì)，而且還是許多活性物質(zhì)的靶器官。血管內(nèi)皮細(xì)胞在調(diào)節(jié)血管舒張狀態(tài)、維持凝血和纖溶系統(tǒng)的平衡、抑制血小板聚集、抑制炎癥細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞間的黏附以及調(diào)控血管平滑肌生長(zhǎng)等方面有重要的生理功能［1］。內(nèi)皮功能的改變?cè)趧?dòng)脈粥樣硬化形態(tài)學(xué)改變發(fā)展之前，就參與了損傷的進(jìn)展及隨后的臨床并發(fā)癥，與心血管疾病關(guān)系密切。因此，血管內(nèi)皮功能的檢測(cè)，尤其是可以進(jìn)行早期高危人群篩選的無(wú)創(chuàng)檢測(cè)具有意義，本文將從內(nèi)皮依賴性舒張功能的評(píng)價(jià)及動(dòng)脈彈性檢測(cè)兩方面對(duì)血管內(nèi)皮功能無(wú)創(chuàng)檢測(cè)技術(shù)及進(jìn)展做一綜述。

1 內(nèi)皮依賴性舒張功能的評(píng)價(jià)

1.1 肱動(dòng)脈血流介導(dǎo)的血管擴(kuò)張功能 通過(guò)超聲測(cè)量肱動(dòng)脈血流介導(dǎo)的血管擴(kuò)張功能(flow mediated dilation，F(xiàn)MD)現(xiàn)已成為評(píng)價(jià)內(nèi)皮功能最常用的無(wú)創(chuàng)方法。方法是用袖帶阻斷肱動(dòng)脈或股動(dòng)脈血流5 min，然后釋放袖帶氣體而引起動(dòng)脈內(nèi)反應(yīng)性血流增加，血流增加帶來(lái)的切應(yīng)力作用于血管壁，促進(jìn)一氧化氮(NO)的釋放，導(dǎo)致血管舒張，通過(guò)測(cè)量血管管徑的變化來(lái)衡量血管內(nèi)皮功能。研究表明，冠狀動(dòng)脈與血流介導(dǎo)的肱動(dòng)脈擴(kuò)張高度相關(guān)，可間接反映冠狀動(dòng)脈的內(nèi)皮功能。因此，該方法可作為冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟病(冠心病)的篩選試驗(yàn)之一［2］。同時(shí)也是評(píng)價(jià)內(nèi)皮組織局部NO生物利用度的標(biāo)志［3］。該方法可重復(fù)性好，安全性高，可以用于包括兒童在內(nèi)的年輕人群，因此易于進(jìn)行大規(guī)模的臨床檢查，還可用于在未出現(xiàn)臨床癥狀的早期患者測(cè)定生活方式或藥物干預(yù)對(duì)內(nèi)皮生理的影響，其臨床進(jìn)程可能被逆轉(zhuǎn)［4］。現(xiàn)在，肱動(dòng)脈FMD已廣泛應(yīng)用，是衡量?jī)?nèi)皮功能的“金指標(biāo)”。但傳統(tǒng)意義上的肱動(dòng)脈FMD測(cè)定仍存在以下不足:①需要訓(xùn)練有素的操作者，血壓袖帶位置、切面選取及探頭按壓力度都會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生影響;②很難完全消除外界環(huán)境及自身對(duì)檢測(cè)結(jié)果影響如活動(dòng)、攝取咖啡因等物質(zhì)、情緒波動(dòng)及體溫變化等［5］。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，出現(xiàn)了一些半自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行測(cè)量解決了部分技術(shù)上的缺陷［6］，相信隨著經(jīng)驗(yàn)的積累和技術(shù)的進(jìn)步，F(xiàn)MD會(huì)在臨床上得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

1.2 離子電滲透激光多普勒血流測(cè)定 原理為:離子電滲透將內(nèi)皮依賴性血管擴(kuò)張劑乙酰膽堿和內(nèi)皮非依賴性血管擴(kuò)張劑硝普鈉無(wú)創(chuàng)導(dǎo)入到前臂皮膚，采用標(biāo)準(zhǔn)探頭激光多普勒法測(cè)定藥物導(dǎo)入部位皮膚微血管灌注。藥物導(dǎo)入前，記錄基礎(chǔ)圖像，導(dǎo)入后記錄峰值血流灌注量，比較前后血流灌注量可以反映血管內(nèi)皮功能［7］。離子電滲透激光多普勒血流測(cè)定是評(píng)價(jià)活體血管內(nèi)皮動(dòng)能可靠有效的指標(biāo)［8］，且安全性較高，兒童也可應(yīng)用［9］。但該方法操作較為復(fù)雜，且尚缺乏統(tǒng)一的實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)。

1.3 靜脈閉塞體積描記術(shù) 原理為:在阻斷了遠(yuǎn)端靜脈回流的情況下，前臂膨脹度與動(dòng)脈血流量有關(guān)，通過(guò)測(cè)量反應(yīng)性充血或應(yīng)用血管活性藥物前后前臂膨脹度的變化而不是肱動(dòng)脈內(nèi)徑的變化，可反映動(dòng)脈血流量的變化，進(jìn)而反映血管內(nèi)皮功能。該指標(biāo)與心血管疾病有一定關(guān)系［10］，但仍需大樣本實(shí)驗(yàn)證實(shí)且各研究中心缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)［11］。

1.4 外周動(dòng)脈張力測(cè)定 外周動(dòng)脈張力測(cè)定(peripheral artery tonometry，PAT)PAT是近年來(lái)出現(xiàn)的通過(guò)測(cè)量阻斷肱動(dòng)脈血流前后指尖脈搏波振幅來(lái)評(píng)價(jià)內(nèi)皮功能的分析方法，其應(yīng)用適應(yīng)癥及具體方法均與FMD相似。裝置的指尖探測(cè)器與一個(gè)環(huán)形氣囊相連，后者可在第三節(jié)指骨施加均勻的壓力，這可避免因指尖靜脈擴(kuò)張及血液淤積導(dǎo)致的小動(dòng)靜脈血管收縮反應(yīng)［12］。同樣也應(yīng)用兩個(gè)指尖對(duì)比測(cè)定以減少系統(tǒng)誤差及神經(jīng)系統(tǒng)(自律神經(jīng)，中樞神經(jīng))和自發(fā)變化的影響。Kuvin等［13］在一項(xiàng)89名受試者的研究中發(fā)現(xiàn)PAT與FMD有顯著的相關(guān)性，并首次將PAT作為評(píng)價(jià)外周動(dòng)脈內(nèi)皮功能的指標(biāo)。Bonetti等［14］對(duì)進(jìn)行了冠狀動(dòng)脈造影及有創(chuàng)冠脈內(nèi)內(nèi)皮功能測(cè)量的受試者進(jìn)行PAT測(cè)定，發(fā)現(xiàn)其檢測(cè)冠狀動(dòng)脈內(nèi)皮功能不全的敏感性和特異性分別為80%及85%。同 FMD一樣，PAT同樣有較好的可重復(fù)性［15-16］，其操作更簡(jiǎn)單，價(jià)格更低廉，是一種很有前途的檢測(cè)手段。不足之處在于仍需要大樣本實(shí)驗(yàn)的論證，且易受周圍環(huán)境及自主神經(jīng)的影響。

1.5 光學(xué)體積描記法分析指尖脈搏 手指的的脈管系統(tǒng)有高度吻合的動(dòng)靜脈組成，無(wú)明顯團(tuán)塊肌肉組織，因此為評(píng)估搏動(dòng)血流量體積提供的容易檢測(cè)的窗口。采用指尖光體積描述法(digital volume pulse，DVP)檢測(cè)指尖脈搏波，用混沌技術(shù)和非線性解析技術(shù)分析末梢循環(huán)信息從而評(píng)價(jià)血管內(nèi)皮細(xì)胞功能狀態(tài)［17］。利用動(dòng)脈血管的充血灌流性反應(yīng)原理，動(dòng)脈血管緊縮加壓，使之經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的缺血狀態(tài)，然后開放壓力，血管受到血流的剪切應(yīng)力刺激后，血管內(nèi)皮釋放NO，使血管平滑肌弛緩，產(chǎn)生血管擴(kuò)張反應(yīng)。其擴(kuò)張反應(yīng)的程度界定了血管內(nèi)皮功能狀況。觀察末梢指尖的緊張性的復(fù)雜性變化，而且用兩個(gè)指尖對(duì)比測(cè)定，消除了系統(tǒng)誤差，減少了神經(jīng)系統(tǒng)和自發(fā)變化的影響。雖然該方法應(yīng)用不廣泛且易受環(huán)境因素等影響，但其方便快捷、操作簡(jiǎn)單，能較好的反映血管內(nèi)皮功能［18］。

1.6 指尖熱檢測(cè) 指尖熱檢測(cè)(Digital thermal monitoring，DTM)通過(guò)連續(xù)測(cè)量阻斷肱動(dòng)脈血流前后指尖溫度變化來(lái)評(píng)價(jià)內(nèi)皮功能的分析方法。原理同PAT相似，血流量改變引起的指尖溫度改變可以反映血管擴(kuò)張程度，進(jìn)而評(píng)價(jià)血管內(nèi)皮功能，同樣采用兩個(gè)指尖對(duì)比測(cè)定以消除系統(tǒng)誤差及自身影響［19］。通過(guò)與多排CT及核素心肌顯像的比較，DTM與冠心病有一定的關(guān)系而且可以評(píng)價(jià)治療的效果［20］，但仍需要大樣本的研究來(lái)明確其評(píng)估心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)的作用。

2 動(dòng)脈彈性檢測(cè)

動(dòng)脈彈性又稱順應(yīng)性，主要反映動(dòng)脈舒張功能的狀態(tài)，它取決于動(dòng)脈腔徑小和血管壁僵硬度。動(dòng)脈彈性下降是高血壓患者血管的特征性改變，而內(nèi)皮功能受損導(dǎo)致動(dòng)脈壁結(jié)構(gòu)和舒縮功能的變化是引起動(dòng)脈彈性下降的主要原因。因此，動(dòng)脈彈性可作為反映高血壓內(nèi)皮功能的重要指標(biāo)。

2.1 脈搏波傳導(dǎo)速度 脈搏波傳導(dǎo)速度(pulse wave velocity，PWV)測(cè)定是目前經(jīng)典的檢測(cè)大動(dòng)脈彈性的方法。其基本原理:心動(dòng)周期中左室收縮將血液射入主動(dòng)脈，擴(kuò)張主動(dòng)脈壁產(chǎn)生脈搏波，脈搏波以一定速度沿著血管壁傳播至整個(gè)動(dòng)脈系統(tǒng)。此時(shí)，通過(guò)測(cè)量動(dòng)脈血管兩點(diǎn)間PWV，可以反映動(dòng)脈血管的僵硬度［21］。與外周小動(dòng)脈相比，大動(dòng)脈僵硬度的評(píng)價(jià)更與心血管疾病的危險(xiǎn)分層相關(guān)［22］，其中頸-股動(dòng)脈PWV是評(píng)價(jià)血管僵硬度的“金標(biāo)準(zhǔn)”。但它需要更高的操作技巧且需暴露腹股溝區(qū)，所以很大程度上限制了其應(yīng)用［25］。肱-踝動(dòng)脈 PWV因操作簡(jiǎn)單而常用，雖然其反映的不只是彈性動(dòng)脈還有肌性動(dòng)脈的僵硬度，但與頸-股動(dòng)脈PWV仍有很好的關(guān)聯(lián)性，可以作為評(píng)價(jià)動(dòng)脈彈性的方法［24］。該方法重復(fù)性較好，但影響因素較多，如年齡、身高、測(cè)量距離、體表面積、血糖和血脂等都能影響試驗(yàn)結(jié)果。

2.2 脈搏波形分析 脈搏波形分析(pulse wave analysis，PWA)是動(dòng)脈壓力波形的特征性分析方法。該方法通過(guò)橈動(dòng)脈測(cè)定儀測(cè)量大動(dòng)脈彈性指數(shù)(容量順應(yīng)性，C1)和小動(dòng)脈彈性指數(shù)(振蕩順應(yīng)性，C2)。C1是指在舒張期血管壓力呈指數(shù)樣衰減期間，血管內(nèi)血流體積下降與動(dòng)脈樹中壓力下降的比值，主要反映大動(dòng)脈順應(yīng)性;C2是指在舒張期血管壓力呈指數(shù)樣衰減期間，血流體積振蕩性變化和壓力振蕩性變化的比值，主要反映外周小動(dòng)脈順應(yīng)性。PWA已經(jīng)被認(rèn)為是早期血管疾病的敏感標(biāo)志。特別是C2降低被認(rèn)為是搏動(dòng)性動(dòng)脈功能受損的早期特征，可篩選出無(wú)癥狀的亞臨床血管病變，為早期積極干預(yù)提供依據(jù)并可用來(lái)評(píng)價(jià)干預(yù)效果［25］。

2.4 反射波增量百分比 反射波增量百分比(Augmentation Index，AI)AI表示反射波增量在脈壓中所占的百分比，是反映動(dòng)脈硬化度的重要指標(biāo)［26］。當(dāng)動(dòng)脈延伸至外周分支變細(xì)時(shí)動(dòng)脈阻力也相應(yīng)的增加，而反射波就出現(xiàn)在像動(dòng)脈分支處這樣動(dòng)脈壓力突然增大的地方。入射波與反射波的關(guān)系用脈搏波波形分析評(píng)估，表現(xiàn)為AI。中心動(dòng)脈硬化度及外周反射比均為AI的決定因素，因此大血管與微小血管功能均影響AI，隨著入射波與反射波相互作用的增強(qiáng)，增加的中心動(dòng)脈硬化度與外周動(dòng)脈反射比與脈搏波的擴(kuò)布速度及反射點(diǎn)向近心端移位有關(guān)［27］。有兩種常用的測(cè)量AI的方法，分別為頸動(dòng)脈AI及橈動(dòng)脈AI。傳統(tǒng)上認(rèn)為，動(dòng)脈樹中硬化度的增加會(huì)加快入射波的傳導(dǎo)速度并使反射點(diǎn)向動(dòng)脈樹中心位置移動(dòng)。因此，大動(dòng)脈功能異常與前一現(xiàn)象有關(guān)，微小動(dòng)脈功能異常與后一現(xiàn)象有關(guān)。但是，新近研究表明動(dòng)脈功能異常導(dǎo)致大動(dòng)脈與微小動(dòng)脈之間的阻力錯(cuò)配，而且這種錯(cuò)配將動(dòng)脈樹中的反射點(diǎn)向遠(yuǎn)端移位，然而大動(dòng)脈及微小動(dòng)脈在反射波方面的相互作用仍未完全闡明［28］。

綜上所述，目前各種無(wú)創(chuàng)性內(nèi)皮功能檢測(cè)方法的出現(xiàn)及應(yīng)用，有利于及時(shí)檢出亞臨床血管病變者并指導(dǎo)進(jìn)行改變生活方式及藥物干預(yù)，從根本上預(yù)防心血管事件的發(fā)生。隨著我國(guó)大規(guī)模內(nèi)皮功能無(wú)創(chuàng)性檢測(cè)的開展，可以進(jìn)一步建立各類檢測(cè)方法的適合國(guó)民的正常參考值，并出現(xiàn)更多實(shí)用、便于操作的檢測(cè)方法，提高心血管疾病的診療水平。

［1］ Vita JA，Keaney JF.Endothelial function:a barometer for cardiovascular risk［J］.Circulation，2002，106(6):640-642.

［2］于杰，楊萍，等.高分辨力超聲檢測(cè)冠心病血管內(nèi)皮功能的臨床應(yīng)用［J］.吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(醫(yī)學(xué)版)，2006，32(3):525-526.

［3］ Pepine CJ.The impact of nitric oxide in cardiovascular medicine:Untapped potential utility［J］.Am J Med 2009，122(5):10-15.

［4］ Suessenbacher A，F(xiàn)rick M，Alber HF，et al.Association of improvement of brachial artery flow-mediated vasodilation with cardiovascular events［J］.VascMed，2006，11(4):239-244.

［5］ Deanfield J，Donald A，F(xiàn)erri C，et al.Endothelial function and dysfunction.Part I:Methodological issues for assessment in the different vascular beds:a statement by the Working Group on Endothelin and Endothelial Factors of the European Society of Hypertension［J］.J Hypertens，2005，23(1):7-17.

［6］ Tomiyama H，Matsumoto C，Yamada J，et al.The relationships of cardiovascular disease risk factors to flow-mediated dilatation in Japanese subjects free of cardiovascular disease［J］.Hypertens Res，2008，31(11):2019-2025.

［7］ Newton DJ，Khan F，Belch JJ.Assessment of microvascular endothelial function in human skin［J］.Clin Sci，2001，101(6):567-572.

［8］ Cracowski JL，Minson CT，Salvat-Melis M，et al.Methodological issues in the assessment of skin microvascular endothelial function in humans［J］.Trends Pharmacol Sci，2006，27(9):503-508.

［9］ Turner J，Belch JJ，Khan F.Current concepts in assessment of microvascular endothelial function using laser Doppler imaging and iontophoresis［J］.Trends Cardiovasc Med，2008，18(4):109-116.

［10］ Heitzer T，Baldus S，von Kodolitsch Y，et al.Systemic endothelial dysfunction as an early predictor of adverse outcome in heart failure［J］.Arterioscler Thromb VascBiol，2005，25(6):1174-1179.

［11］ Schwartz BG，Economides C，Mayeda GS，et al.The endothelial cell in health and disease:its function，dysfunction，measurement and therapy［J］.Int J Impot Res，2010，22(2):77-90.

［12］ Rayman G，Hassan A，Tooke JE.Blood flow in the skin of the foot related to posture in diabetes mellitus.Br Med J(Clin Res Ed)，1986，292(6513):87-90.

［13］ Kuvin JT，Patel AR，Sliney KA，et al.Assessment of peripheral vascular endothelial function with finger arterial pulse wave amplitude［J］.Am Heart J，2003，146(1):168-174.

［14］ Bonetti PO，Pumper GM，Higano ST，et al.Noninvasive identification of patients with early coronary atherosclerosis by assessment of digital reactive hyperemia［J］.J Am Coll Cardiol，2004，44(11):2137-2141.

［15］ Reisner Y，Lusky R，Shay-El Y，et al.Reproducibility of endothelial function and arterial stiffness assessed using finger peripheral arterial tonometry［J］.Eur Heart J，2008，29(6):255-503.

［16］ Selamet Tierney ES，Newburger JW，Gauvreau K，et al.Endothelial pulse amplitude testing:feasibility and reproducibility in adolescents［J］.J Pediatr，2009，154(6):901-905.

［17］ Millasseau SC，Ritter JM，Takazawa K，et al.Contour analysis of the photoplethysmographic pulse measured at the finger［J］.J Hypertens，2006，24(8):1449-1456.

［18］ Sackner MA，Gummels E，Adams JA.Nitric oxide is released into circulation with whole-body，periodic acceleration［J］.Chest，2005，127(1):30-39.

［19］ Gul KM，Ahmadi N，Wang Z，et al.Digital thermal monitoring of vascular function:a novel tool to improve cardiovascular risk assessment［J］.Vasc Med，2009，14(2):143-148.

［20］ Ahmadi N，Usman N，Shim J，et al.Vascular dysfunction measured by fingertip thermal monitoring is associated with the extent of myocardial perfusion defect［J］.J Nucl Cardiol，2009，16(3):431-439.

［21］ Laurent S，Cockcroft J，Van Bortel L，et al.European Network for Non-invasive Investigation of Large Arteries.Expert consensus document on arterial stiffness:Methodological issues and clinical applications［J］.Eur Heart J，2006，27(21):2588-2605.

［22］ Safar ME.Arterial stiffness:A simplified overview in vascular medicine［J］.Adv Cardiol，2007，44(1):1-18.

［23］ Mancia G，De Backer G，Dominiczak A，et al.2007 Guidelines for the Management of Arterial Hypertension:The Task Force for the Management of Arterial Hypertension of the European Society of Hypertension(ESH)and of the European Society of Cardiology(ESC)［J］.J Hypertens，2007，25(6):1105-1187.

［24］ Sugawara J，Hayashi K，Yokoi T，et al.Brachial-ankle pulse wave velocity:An index of central arterial stiffness［J］?J Hum Hypertens，2005，19(5):401-406.

［25］李新立，蔣素華，張海峰，等.心血管危險(xiǎn)因素與小動(dòng)脈彈性的關(guān)系［J］.中華心血管雜志，2005，33(1):37-41.

［26］ Segers P.Basic principle of wave reflection and central pressure.In:Laurent S，Cochcroft J，editors.Central aortic pressure.Amsterdam:Elsevier;2008;19-26.

［27］ O＇Rourke MF，Hashimoto J.Mechanical factors in arterial aging:A clinical perspective［J］.J Am Coll Cardiol，2007，50(1):1-13.

［28］ Mitchell GF，Conlin PR，Dunlap ME，et al.Aortic diameter，wall stiffness，and wave reflection in systolic hypertension［J］.Hypertension，2008，51(1):105-111.