使用 Endo-PAT 2000 评估内皮依赖性血管舒张功能

摘要

使用 Endo-PAT 2000 演示了一种评估内皮功能的无创性操作方法。

摘要

内皮是一层精细的单细胞层，衬在所有血管的内壁，包括全身的血管和淋巴毛细血管。通过分泌多种旁分泌因子，内皮能够调节下方血管平滑肌的收缩和增殖状态，以及血管壁与循环血液成分之间的相互作用。由于内皮在调节血管张力和生长中起核心作用，是循环免疫细胞进入组织的门户，并在局部调控止血和凝血过程，因此功能正常的内皮是心血管健康的关键。相反，大多数血管疾病的最早期异常即为内皮功能障碍。

在动脉循环中，健康的血管内皮通常对血管平滑肌发挥舒张作用。目前有多种方法可用于评估内皮舒张功能。Endo-PAT 2000 是一种新型设备，可快速、无创地评估内皮依赖性血管舒张功能。与常用的双功能超声技术评估血流介导的血管舒张作用不同，该设备完全无需操作者干预，且设备成本低一个数量级。该设备通过记录位于双手示指的一对新型改良容积描记探头测得的数字脉搏波形变化（即外周动脉张力（PAT）信号）来反映内皮介导的血管反应。通过在单侧上肢使用充气袖带阻断肱动脉血流5分钟，诱发下游充血反应，从而引出PAT信号的内皮依赖性变化。系统自动计算对反应性充血的响应。通过阻断前后数值计算出PAT比值，并以对侧手臂的测量值作为对照进行标准化，以校正非内皮依赖性全身因素的影响。尤为重要的是，这种标准化可消除交感神经输出波动所引起的外周动脉张力变化，避免其叠加于充血反应之上而干扰结果。

在本视频中，我们演示如何使用 Endo-PAT 2000 对血管内皮舒张功能进行具有临床意义的评估。

方案

一、为患者准备Endo-PAT检查

1. 研究开始前，确保患者已禁食至少4小时，并且在过去至少8小时内未摄入咖啡因、烟草、维生素或可能影响血管张力的药物。患者可在检查前如厕。
2. Endo-PAT 检查应在安静、光线昏暗、温度受控的检查室内进行，以减少血管张力的波动。
3. 应关闭手机或寻呼设备，去除可能妨碍手臂血流的紧身衣物。患者还应取下手部或手指上的手表、戒指或其他首饰。
4. 检查患者手指是否有任何畸形或损伤，这些可能影响检查结果。切勿将探头放置在有 cuts 或受伤的手指上。指甲伸出指尖软组织的部分不应超过5 mm或1/5英寸。如有必要，应修剪或磨平指甲，以避免损坏PAT探头内部膜结构，并防止手指偏离探头感应区域。
5. 建议使用食指进行检查；但如果该手指不适用，可选用其他手指（除拇指外），前提是双手使用相同的手指。
6. 患者应仰卧并保持舒适状态15分钟，以达到心血管系统的稳态。将两个手臂支撑垫分别放置于患者身体两侧。
7. 使用对照臂（即在Endo-PAT检查过程中不进行阻塞的一侧手臂）测量血压。
8. 在将进行阻塞的上臂放置血压袖带。袖带应贴合但不过紧，此时不要充气。

二、为研究准备Endo-PAT系统

1. 启动 Endo-PAT 2000 软件，点击工具栏上的“患者信息”图标以创建新的患者文件。
2. 填写患者信息对话框中的内容，包括患者编号、姓名（可选）、年龄、性别、身高、体重、收缩压和舒张压。可选字段可用于输入自由文本注释。在操作者姓名字段的预设列表中选择您的姓名。如果您的姓名尚未添加，请先将其加入列表后再进行选择。
3. 选取两个新的 PAT 探头，并将其连接到气电导管上。连接时，将连接器的插片插入探头的插槽中，然后轻轻将连接器压入探头，直至听到咔嗒声表示已固定到位。
4. 将已连接的探头插入臂托上的插孔中，然后按下 Endo-PAT 2000 设备顶部的“排气”按钮。

三、进行内皮功能-PAT检测研究

1. 将患者的食指完全放入探头内，向患者确认其能够感觉到探头的最末端，然后按下 Endo-PAT 2000 设备顶部的“Inflate”（充气）按钮。
2. 在相邻中指根部放置一个泡沫固定环。确保泡沫环与 PAT 传感器不接触，否则泡沫环可能对传感器造成机械干扰。
3. 将气电导管形成一个约 7–10 cm 的环路。该环路由 PAT 传感器引出，并返回至相邻手指的泡沫环，而连接至 Endo-PAT 设备的其余导管应朝向指尖方向延伸。
4. 调整患者手臂位置，使前臂置于臂托上，手指自然悬垂于支撑边缘之外。确保探头未接触任何物体，包括臂托、泡沫环、导管、床垫或另一根手指。
5. 嘱患者避免移动手指，以免产生机械伪迹。在整个检测过程中，患者应保持放松状态。向患者说明，在测试过程中您将对上臂袖带进行充气，期间他们可能会感到一些不适、麻木或刺痛感。
6. 点击 Endo-PAT 计算机界面上的“Standby”（待机）图标。将时间基准调整为 1 分钟，并调节屏幕上的信号增益以获得最佳信号清晰度。检查两个探头的 PAT 信号波形，确认无伪迹信号。若存在伪迹信号，请核实探头是否接触其他物体以及患者是否移动了手指。
7. 开始检测时，点击计算机界面上的“Go”（开始）图标。点击“Start/Stop Timer”（启动/停止计时器）图标以启动秒表，这将开始为期五分钟的基线记录倒计时。五分钟后，再次点击“Start/Stop Timer”图标停止计时。
8. 告知患者您即将为阻塞阶段对袖带充气，并提醒其保持放松，不要移动手指。
9. 迅速将血压袖带充气至高于患者收缩压 60 mmHg 或 200 mmHg（取两者中较高值）的超收缩压水平，并再次启动秒表。通过观察受阻肢体侧 PAT 信号是否消失，以确认手部血流完全中断。为确认阻塞效果，将阻塞侧通道的屏幕增益调至 20,000，同时保持对侧通道增益不变，并将两个通道的时间基准均调至 30 秒。核实是否未出现与对侧对照臂信号周期一致的任何信号，因为此类信号提示阻塞不完全。若存在此类情况，应进一步充气直至无信号出现。袖带最大充气压力可达 300 mmHg。
10. 这将开始为期五分钟的动脉阻塞记录倒计时。在阻塞阶段即将结束时，告知患者您将释放袖带压力，并提醒其继续避免移动手指。精确五分钟后，迅速并尽可能快速地放气，然后点击“Start/Stop Timer”图标停止计时。
11. 再次点击“Start/Stop Timer”图标，启动五分钟的阻塞后记录期。五分钟后停止计时，并点击“Test Stop”（测试停止）图标以完成检测。探头将自动放气。
12. 从患者手指上取下探头、胶带和泡沫环，并将 PAT 探头与气电导管分离。废弃已使用的探头。

四、审阅与分析

1. 使用加载图标将研究文件载入屏幕。要运行自动分析，请点击“魔术棒”图标。阻塞期将以蓝色高亮显示，测试结果将显示在屏幕右侧栏，包括反应性充血指数（RHI）和心率（HR）。
2. 要查看其他数据，包括研究参数、计算变量、患者信息以及信号质量指标，请点击“打开上次计算结果”图标。这将打开一个电子表格，其中包含迄今为止所有已完成分析的研究参数和结果，表格的最后一行包含最近一次分析的数据。

V. 代表性结果

图1显示了一项在内皮血管舒张功能正常的个体中进行的Endo-PAT研究的代表性检测结果。图2显示了一项在内皮血管舒张功能障碍个体中进行的Endo-PAT研究的代表性检测结果。

图1： 正常的内皮依赖性血管舒张功能。代表性记录显示具有正常内皮依赖性血管舒张功能的个体在释放袖带后血流信号振幅较基线水平升高。

图 2： 内皮舒张功能障碍。一名具有内皮舒张功能障碍的个体的代表性记录图。

讨论

全球范围内，致病和致死的主要原因是动脉粥样硬化性血管疾病，可导致中风、心肌梗死、心力衰竭、肾功能不全、动脉瘤破裂或栓塞、间歇性跛行以及坏疽^1,2。内皮功能障碍是导致这些动脉粥样硬化性疾病病理生理过程中的最早事件之一³。此外，内皮功能障碍通过促进炎症和血栓形成，进一步推动疾病进展^4-6。传统的心血管危险因素与内皮舒张功能障碍相关^7-11。在看似健康但有发生心血管疾病风险的个体中，即可检测到内皮舒张功能障碍¹²。此外，发现内皮舒张功能障碍可预测主要不良心血管事件及死亡率^13-16。

内皮细胞释放的血管舒张因子包括血管舒张性前列腺素类物质（如前列环素）、肽类物质（如肾上腺髓质素和心房利钠肽）以及小分子物质（如内皮依赖性超极化因子、一氧化碳和一氧化氮）¹⁷。此外，内皮细胞产生的超极化电流可传递至小血管的底层血管平滑肌，使其舒张¹⁸。通过研究血管反应性，可间接评估这些内皮源性血管舒张作用的产生情况。目前最常用的无创评估内皮对血管反应性调节功能的方法是采用双功能超声检测肱动脉的血流介导性血管舒张¹⁹。

流体流动的剪切力会刺激内皮细胞释放血管扩张物质，其中最主要的是**一氧化氮**²⁰。该现象可通过超声在反应性充血引起的前臂血流量增加时，于肱动脉中观察到¹⁹。该技术已被广泛用于记录内皮依赖性血管舒张功能障碍与心血管危险因素之间的关联；内皮功能障碍与各种生物标志物（如C反应肽或非对称性二甲基精氨酸，即一氧化氮合酶的内源性拮抗剂）之间的关系；以及通过营养和生活方式干预，或使用血管紧张素转换酶抑制剂、血管紧张素受体阻滞剂、他汀类药物、胰岛素增敏剂或阿司匹林对内皮血管舒张功能的改善作用^21-23。

通过肱动脉超声评估血流介导的血管舒张功能需要昂贵的设备，且操作者依赖性高，反应的动态范围非常小，信噪比低。因此，亟需新的方法来解决内皮血管舒张功能评估中的这些问题²⁴。Endo-PAT 2000 是一种快速、无创评估内皮血管舒张功能的新方法。该技术可提供用于计算反应性充血指数（RHI）的数值，用以反映内皮血管舒张功能。RHI 是指阻塞侧手臂在阻塞后与阻塞前的外周动脉张力（PAT）信号比值，相对于对照侧手臂相同比值的校正结果，并经基线血管张力校正。使用 EndoPAT 的研究表明，RHI 评分可反映一氧化氮（NO）的生物利用度²⁵。RHI 与冠状动脉内皮血管舒张功能的测量结果相关²⁶，也与肱动脉血流介导的血管舒张（FMD）相关²⁷。心血管疾病程度较重的患者表现出更低的 RHI 评分²⁸，而在其他伴有内皮功能受损及心血管疾病风险的疾病状态下，RHI 值也较低^29-33。值得注意的是，RHI 值似乎可预测心血管事件的发生³⁵。低 RHI 值（提示内皮功能障碍）可通过治疗得到逆转³⁶。

综上所述，我们已展示了如何使用 Endo-PAT 2000 进行可靠且可重复的内皮舒张功能检测。该检测方法无创、操作简便，是一种有用的研究工具。其在临床内皮功能监测及个体化疾病管理中的应用价值正在研究中。