临床研究中肱动脉内皮依赖性血流介导血管舒张功能的超声评估

摘要

内皮功能障碍与多种疾病状态相关，并可预测人类不良心血管事件。血流介导的血管舒张（FMD）是一种评估内皮功能的无创超声方法。方法学选择和操作者经验可能影响结果。本文讨论了在人类研究中系统化实施FMD的方案。

摘要

血管内皮是一层覆盖在血管内表面的单层细胞，在结构和功能上均发挥重要作用。内皮细胞作为屏障，可防止白细胞黏附和聚集，并调控血浆成分的通透性。在功能上，内皮细胞影响血管张力。

内皮功能障碍是指调节血管张力、抗血栓形成、细胞增殖和有丝分裂的化学物质之间失衡的状态。它是动脉粥样硬化的第一步，与冠状动脉疾病、外周动脉疾病、心力衰竭、高血压和高脂血症密切相关。

首次证明内皮功能障碍的实验涉及乙酰胆碱的直接输注和定量冠状动脉血管造影。乙酰胆碱与内皮细胞表面的毒蕈碱受体结合，导致细胞内钙离子浓度升高，进而增加一氧化氮（NO）的生成。在内皮完整的受试者中观察到血管舒张，而在内皮受损的受试者中则出现反常的血管收缩。

存在一种无创的、体内方法，可利用高分辨率B型超声检测外周动脉的内皮功能。外周动脉的内皮功能与冠状动脉功能密切相关。该技术通过测量肢体缺血后反应性充血期间肱动脉直径变化的百分比来评估内皮功能。

这种技术被称为内皮依赖性血流介导的血管舒张（FMD），在临床研究领域具有重要价值。然而，多种生理和技术因素可能影响结果的准确性，目前已有针对该技术的规范指南发布。尽管如此，FMD的测量仍高度依赖操作者，且学习曲线较陡。本文介绍一种在上臂肱动脉上测量FMD的标准化方法，并提出若干建议以减少操作者内部的变异。

引言

人体血管内皮在体内发挥着结构和功能作用。在组织学切片中，内皮层显得很薄，由一层厚度为1-2微米的细胞构成，位于平滑肌细胞层（中膜）和较厚的结缔组织层（外膜）之上。总体而言，内皮为血液与血管平滑肌组织之间的信息交换提供了广阔的表面积。据估算，在一个70公斤重的男性体内，内皮的横截面积可达700 m²，质量为1,000-1,500克，其质量与肝脏相当¹。健康的内皮能够实现机械信号向化学信号的转导，从而维持血管的稳态。内皮功能障碍则是这些调节介质的失衡状态，是血管疾病的最初阶段，出现在动脉粥样硬化组织学证据之前。目前存在一种无创的、in vivo方法，用于定量评估人类动脉的血管舒张功能。这种方法称为内皮依赖性、血流介导的血管舒张（FMD），在临床试验中被广泛应用。

内皮细胞作为血管系统的一个结构组分，能够合成细胞外基质的多种成分，如糖胺聚糖和纤维连接蛋白²。血流的长期变化或动脉的急性损伤可能导致结构改变。在功能上，血管内皮细胞参与调节血管张力、炎症过程、抗血栓形成以及抗凝作用。内皮细胞通过内皮素介导血管收缩，而血管舒张则由一氧化氮（NO）、前列环素以及内皮源性超极化因子（EDHF）介导^3-6。

内皮功能障碍是指上述任何一种调节因子的功能受损，是动脉粥样硬化的第一步。作为一种疾病机制，它与多种临床重要疾病相关，例如冠状动脉疾....

方案

以下操作步骤是作为研究者发起的研究项目的一部分而制定的，已通过加州大学旧金山分校（UCSF）人类研究委员会（CHR）的审查和批准，所有参与者均签署了知情同意书。

1. 仪器设备

1. 使用心电图门控图像采集系统记录和分析血流介导性舒张功能（FMD）。将飞利浦HD11超声设备连接至台式电脑。
2. 通过电脑上的专用帧捕获卡连接超声设备的视频信号。
3. 将超声设备的音频信号传递至心电图门控模块，该模块对信号进行放大，并将放大后的信号传送至电脑，使图像采集软件能够在心动周期的相同时相点识别并记录图像。该信号由心电图中R波的急剧偏转产生。
4. 使用5-12 MHz线性阵列探头，以优化肱动脉深度处的分辨率。

2. 受试者准备

1. 确保受试者禁食并避免运动8小时 检查前应避免摄入咖啡因或尼古丁至少四小时。确保受试者在检查前避开影响血管张力或心输出量的药物，持续时间为该药物四个半衰期。
   注意：饮食、药物和一天中的时间可能影响实验结果。
2. 在安静、避光且温度为 21 °C 的房间内进行检查。开展纵向研究时，重复检查应固定在每天的同一时间进行。

3. 基线测量

1. 要求受试者仰卧于检查床上。以标准位置连接三导联心....

结果

血流介导的血管舒张的关键变量如表1所示。

.......

变量	描述
平均流速 (cm/sec)	一个心动周期内，血管管腔中段50%部分的动脉血流平均速度，由多普勒频谱波形估算得出，与血流量成正比，与横截面积成反比（见图1）。
直径 (mm)	沿血管轴向的纵切面测量的内膜-内膜距离（见图2）。该值在基线状态和反应性充血期间分别测量。
血流量 (ml/min)	循环中液体的总体流量，通过平均流速和直径进行数学推导得出（见公式2）。

讨论

内皮功能障碍是指影响血管张力的化学介质失衡，是动脉粥样硬化发展的早期步骤。通过测量动脉的反应性可评估这些化学通路的状态。针对不同血管床，存在直接和间接两种评估反应性的方法，范围从冠状动脉循环中直接输注内皮激动剂，到无创性的指尖脉搏波形分析³⁸。

肱动脉血流介导性舒张（FMD）是一种通过高频超声间接评估内皮功能的成熟技术。在临床试验中使用FMD具有多项优势。首先，该技术为非侵入性且易于理解，有助于降低受试者招募的障碍。此外，在无症状患者中使用冠状动脉造影等侵入性技术会引发伦理问题。其次，与侵入性方法相比，FMD所需的受试者准备较少，且整个检查可在较短时间内完成。只要阻塞时间控制在指南范围内，并对受试者进行适当筛查，FMD的安全性风险极低。FMD检查相对简便，使得在纵向研究中进行系列检查成为可能，但其在评估治疗效果方面的应用仍存在争议。同样，根据现行临床指南，FMD不适用于个体心血管事件风险的评估或临床决策³⁹。分析软件的发展使得FMD数据能够快速分析、实现盲法评估和重复分析。最后，该技术已较为成熟，已有大量研究发表，便于结果之间的比较

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
飞利浦 HD 11XE 超声设备	飞利浦医疗
5-12 MHz 线阵探头	飞利浦医疗	L12-5
超声耦合剂	Parker Laboratories
血管研究工具软件 v.5.0	Medical Imaging Applications, LLC
MIA 门控模块	Medical Imaging Applications, LLC
Windows XP	微软公司
手持式无液汞血压计	Welch Allyn	DS66