主动脉粥样硬化与管壁弹性特征的经食管超声研究
作者：赵云 朱文玲 倪超 曾勇 郭丽琳 方理刚
单位：赵云 443001 宜昌， 湖北三峡学院医学院附属医院超声科；朱文玲、倪超、郭丽琳、曾勇、方理刚 中国医学科学院北京协和医院心内科
关键词：超声心动描记术；经食道；主动脉；动脉粥样硬化；血管弹性
中华超声影像学杂志990107 【摘要】 目的 评价主动脉粥样硬化与管壁弹性的关系。 方法 对50例粥样硬化高危人群行经食管超声(TEE)检查， 以主动脉内中膜厚度IMT<1.3 mm 为正常(n=13)， 5.0 mm>IMT≥1.3 mm 为轻度粥样斑块(n=23)， IMT≥5.0 mm 为重度斑块(n=14)。 同时， 利用TEE自动边缘检测技术(AQ)实时测量主动脉横断面积而获得主动脉弹性指标。 结果 与正常组比较， 内膜斑块组主动脉的膨胀性明显减低而管壁僵硬度增高。 结论 主动脉粥样硬化是血管壁弹性的主要决定因素之一。
, 百拇医药
Transesophageal echocardiography evaluated the correlation between aortic atherosclerosis and vessel elastic properties
ZHAO Yun, ZHU Wenling, NI Chao, et al.
Ultrasonographic Department, Affiliated Hospital, Hubei Sanxia Medical College, Yichang 443001
【Abstract】 Objective To evaluate the correlation between aortic atherosclerosis and its elastic properties. Methods Transesophageal echocardiography (TEE) with automatic border detection (AQ) was performed in 50 patients with chest pain, pectory angina and myocardial infarction. The thickness of aortic intima≥1.3 mm was defined as mild atherosclerotic plaque(n=23); ≥5.0 mm as severse plaque (n=14) and <1.3 mm as normal (n=13). Results Compared to normal group, in two plaque groups, aortic distensibility significantly decreased and stiffness increased. Conclusions The results indicated atherosclerosis was one of the determinants of aortic elastic property.
, 百拇医药
【Key words】 Echocardiography, transesophageal Aorta Atherosclerosis Blood vessel elasticity
主动脉的功能之一是依靠其弹性维持组织器官血液的连续灌注。 以往研究表明主动脉弹性特征受多种因素影响[1]， 其中大部分集中在年龄、 高血压及冠心病对血管弹性影响的研究上[2-5]。 本研究采用经食管超声(TEE)自动边缘检测技术(AQ)测量面积获得弹性指标评价主动脉粥样硬化与管壁弹性的关系。
资料与方法
一、 临床资料
本研究收集北京协和医院1995年8月～1996年4月间住院患者50例， 男36例， 女14例， 年龄43～75岁， 平均(56.8±6.3)岁， 包括心肌梗塞后28例、 胸痛10例及心绞痛12例， 其基本临床特征及相关危险因素见表1。 常规心脏超声除外主动脉瓣病变及左室射血分数低于50%者。
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表1 基本资料及测量参数 项 目
正常组
(n=13)
主动脉斑块组(n=37)
P值
轻度斑块
(n=23)
重度斑块
(n=14)
性别(F/M)
4/9
6/17
, 百拇医药
4/10
NS
年龄(岁)
56.90±6.6
58.40±5.1
62.10±6.3
NS
身高(m)
1.69±0.09
1.67±0.05
1.64±0.07
NS
, 百拇医药
体重(kg)
70.00±9.7
69.20±8.00
65.50±6.70
NS
体表面积(m2)
1.78±0.16
1.75±0.13
1.69±0.09
NS
心率(次/min)
71.70±6.7
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73.70±5.2
74.00±4.6
NS
收缩压(mmHg)
117.50±14.2
124.80±12.5
125.70±13.4
NS
舒张压(mmHg)
72.10±8.6
75.00±9.1
76.80±9.9
, 百拇医药
NS
脉压(mmHg)
44.60±7.2
48.20±7.9
47.50±7.0
NS
LVEF(%)
62.40±8.2
59.40±6.4
61.10±7.8
NS
MIMT(mm)
, 百拇医药
0.94±0.18
1.66±0.44*
3.29±0.85*#
危险因素(n/%)
高血压
5/38
11/52
8/57
NS
糖尿病
3/23
3/13
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3/21
NS
高脂血症
4/30
7/30
5/36
NS
冠心病
3/23
20/87*
14/100*
注：资料以均值±标准差或%表示， *表示与正常组比较P<0.01， #表示与轻度斑块组比较P<0.01， NS表示无统计学意义， LVEF为左室射血分数， MIMT为平均内中膜厚度
, 百拇医药
二、 经食管超声检查
使用HP-2500型超声诊断仪， 2.0～2.5 MHz相控阵体表探头及5.0 MHz多平面食管探头。 该项检查预先均征得患者同意。 TEE检查前患者含服2%的卡因5 ml作咽喉部表面麻醉， 仰卧位袖带方式测前臂血压后取左侧卧位插入食管探头， 检查心脏及升主动脉， 推进探头至胃内， 向后旋转180°获得主动脉图像， 缓慢后退探头检查图1所示主动脉各段(每段5 cm)， 并分别于距门齿40 cm、 35 cm、 30 cm、 25 cm处， 获取AQ法自动检测的主动脉横断面积变化曲线图(图2)。 整个过程约需10分钟。 全部检查图像记录在Super-VHS录像带上。
图1 胸主动脉分段示意图
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图2 TEE-AQ法测量主动脉横断面积变化曲线图
三、 TEE 图像分析
使用超声图像处理仪逐帧回放， 测量主动脉各段病变最明显处的内中膜厚度(IMT)， 并计算六段平均内中膜厚度(MIMT)， IMT≥1.3 mm判定为粥样斑块[6]。 进而根据Fazio[7]等对主动脉内膜病变的分级标准， 分为<5 mm的轻度及≥5 mm的重度斑块。 分析AQ法检测的主动脉横断面积变化曲线图时， 选择面积变化最稳定状态读出收缩及舒张期横断面积As及Ad， 用面积代替Stefanadis[8]及Hirai[9]等所推导的公式中的相应内径， 转变为下列公式来计算主动脉的弹性指标。
Dist=2△A/(Ad×△P) (10-6cm2.dyne-1)
, 百拇医药
β=Ln(SBP/DBP)×(Ad/△A)
式中Dist为动脉膨胀性， β为血管壁僵硬度， △A为收缩及舒张期面积之差(As-Ad)
四、 重复性检验
连续13例资料由同一观察者不同时间和不同观察者判定的内膜斑块及其程度无差异； MIMT、 As及Ad的变异性， 观察者本人为4.0%、 0.5%和5.6%； 观察者间的变异性分别为6.1%、 2.5%和3.7%； 变异性均低于10%， 重复性好。
五、 统计学处理
用486-PC 机及Excel、 SPSS统计软件作统计分析。 各项参数以均值±标准差表示， 作直线回归方程、 t检验及方差分析。
结 果
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一、 基本参数比较
根据TEE检出的主动脉粥样斑块及其程度把患者分为正常组、 轻度斑块组与重度斑块组。 各组之间性别、 年龄、 身高、 体重、 体表面积、 收缩压、 舒张压、 脉压及左室射血分数均无明显差异。 冠状动脉造影证实的冠心病两斑块组明显高于正常组(表1)。
表2 主动脉膨胀性比较(
±s，10-6cm2.dyne-1) 主动脉分段
正常组
(n=13)
主动脉斑块组(n=37)
轻度斑块(n=23)
, 百拇医药
重度斑块(n=14)
25 cm处
3.02±1.18
2.01±1.25*
1.64±1.01*
30 cm处
2.80±1.22
1.60±0.82*
1.58±0.44*
35 cm处
2.64±1.26
, http://www.100md.com
1.68±0.63*
1.77±0.85*
40 cm处
2.43±1.01
1.75±0.68*
1.68±0.55*
注： *表示与正常组比较P<0.01
二、 主动脉膨胀性及僵硬度比较
各病例降主动脉四点间的膨胀性及僵硬度无显著性差异。 各点血管壁的膨胀性与管壁僵硬度之间呈显著性负相关关系， 总体相关系数为-0.82(P<0.01)。 与正常组相比， 两斑块组膨胀性均明显减低， 管壁僵硬度显著增高； 而轻度及重度斑块组之间的膨胀性及僵硬度无显著性差异(表2，3)。
, 百拇医药
表3 主动脉管壁僵硬度指数比较 主动脉分段
正常组
(n=13)
主动脉斑块组(n=37)
轻度斑块(n=23)
重度斑块(n=14)
25 cm处
6.24±2.27
10.57±5.45*
11.89±4.53*
30 cm处
, http://www.100md.com
7.37±4.51
11.23±3.77*
10.70±2.92*
35 cm处
7.60±3.79
10.21±3.24*
10.69±4.17*
40 cm处
7.98±3.50
11.58±5.82*
, 百拇医药
11.38±3.80*
注： *表示与正常组比较P<0.05
两斑块组平均内中膜厚度均明显高于正常组， 且重度斑块组显著高于轻度斑块组(表1)。 主动脉膨胀性及僵硬度与内中膜厚度呈线性相关， 相关系数分别为-0.62(P<0.01)和0.68(P<0.01)； 与年龄无线性相关， 相关系数分别为0.28(P>0.05)和0.13(P>0.05)。
讨 论
本研究中病变组主动脉壁僵硬度明显高于正常组， 而血管膨胀性低于正常组， 与Newman[10]研究结果一致， 表明动脉粥样硬化是血管弹性特征的决定因素之一。 因为正常组与病变组之间影响血管弹性特征的基本参数及除冠心病外的相关危险因素无明显差异， 而冠心病的病理基础与主动脉粥样硬化属同一病理过程。 动脉粥样硬化的病理机制十分复杂， 其退行性和增生性病变发展到一定阶段均有内膜粥样斑块形成， 并可转化为纤维性及钙化斑块， 与此同时可伴动脉中层退化[11]。 分析其导致血管弹性减退的机制如下： 首先， 内膜斑块特别是纤维性和钙化斑块直接使血管壁变僵硬， 血管膨胀性下降； 其次， 内膜斑块形成增加了血管壁的厚度， 致使膨胀性下降[8]， 本研究中MIMT与Dist呈线性负相关进一步证实了这点； 第三， 广泛内膜增厚及斑块形成阻断了营养成份从管腔向管壁的弥散， 使管壁坏死、 纤维化， 进一步降低管壁弹性。 此外， 动脉粥样硬化过程伴发的中层退化包括弹性纤维减少、 胶原纤维增加及二者比例失调也导致管壁弹性下降。
, 百拇医药
本研究中正常组降主动脉四点间的膨胀性随远离心脏呈下降趋势而僵硬度逐渐增加(表2， 3)， 与大多数研究结果一致[1，3]， 病变组这种趋势消失， 各点的膨胀性及僵硬度无明显差异。 轻度与重度斑块组之间降主动脉各点的膨胀性与僵硬度无差异， 表明病变程度对管壁弹性的影响相对较小。
本组病例主动脉膨胀性及僵硬度与年龄无线性相关， 与其它报道结果不一致[2]， 可能是本组年龄范围很窄而显示不出线性关系。
本研究采用AQ面积法测量血管弹性指标与传统M型内径法测量的指标十分接近(另文发表)。 常规应用AQ法测值易受增益影响的局限性[12]对本研究计算结果的影响不大， 因为增益影响在收缩及舒张期是同等程度的。
本课题受中华医学基金会(CMB)资助
参 考 文 献
, 百拇医药
[1] Hickler RB. Aortic and large artery stiffness: current methodology and clinical correlations. Clin Cardiol, 1990, 13∶317-322.
[2] Lang RM, Cholley BP, Korcarz, et al. Measurement of regional elastic properties of the human aorta. Circulation, 1994, 90∶1875-1882.
[3] Kawasaki T, Sasayama S, Yagi S, et al. Noninvasive assessment of the age related changes in stiffness of major branches of the human arteries. Cardiovascular Research, 1987, 21∶678-687.
, http://www.100md.com
[4] Pasierski TJ, Binkley PF, Pearson AC. Evaluation of aortic distensibility with transesophageal echocardiography. Am Heart J, 1992, 123∶1288-1292.
[5] Triposkiadis F, Kallikazaros I, Trikas A, et al. A comparative study of the effect of coronary artery disease on ascendiog and abdominal aorta distensibility and pulse wave velocity. Acta Cardiologica, 1993, 48∶221-233.
[6] Pignoli P, Tremoli E, Poli A, et al. Intimal plus medial thickness of the arterial wall:a direct measurement with ultrasound imaging. Circulation, 1986, 74∶1399-1406.
, http://www.100md.com
[7] Fazio GP, Redberg RF, Winslow T, et al. Transesophageal echocardiography, detected atherosclerotic aortic plaque is a marker for coronary artery disease. J Am Coll Cardiol, 1993, 21∶144-150.
[8] Stefanadis C, Wooley CF, Bush CA, et al. Aortic distensibility abnormalities in coronary artery disease. Am J Cardiol, 1987, 59∶1300-1304.
[9] Hirai T, Sasayama S, Kawasaki T, et al. Stiffness of systemic arteries in patients with myocardial infarction. Circulation, 1989, 80∶78-86.
, 百拇医药
[10]Newman DL, Gosling RG, Bowden NLR. Changes in aortic distensibility and area ratio with the development of atherosclerosis. Atherosclerosis, 1971, 14∶231-237.
[11]Russell Ross. The pathogenesis of atherosclerosis on update. N Engl J Med , 1986, 314∶488-495.
[12]Bosch JG, Reiber JHC, Van Burken G, et al. Automated contour detection and acoustic quantification. Euro Heart J, 1995, 16(Suppl I)∶35-39.
(收稿 1998-08-06), http://www.100md.com
单位：赵云 443001 宜昌， 湖北三峡学院医学院附属医院超声科；朱文玲、倪超、郭丽琳、曾勇、方理刚 中国医学科学院北京协和医院心内科
关键词：超声心动描记术；经食道；主动脉；动脉粥样硬化；血管弹性
中华超声影像学杂志990107 【摘要】 目的 评价主动脉粥样硬化与管壁弹性的关系。 方法 对50例粥样硬化高危人群行经食管超声(TEE)检查， 以主动脉内中膜厚度IMT<1.3 mm 为正常(n=13)， 5.0 mm>IMT≥1.3 mm 为轻度粥样斑块(n=23)， IMT≥5.0 mm 为重度斑块(n=14)。 同时， 利用TEE自动边缘检测技术(AQ)实时测量主动脉横断面积而获得主动脉弹性指标。 结果 与正常组比较， 内膜斑块组主动脉的膨胀性明显减低而管壁僵硬度增高。 结论 主动脉粥样硬化是血管壁弹性的主要决定因素之一。
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Transesophageal echocardiography evaluated the correlation between aortic atherosclerosis and vessel elastic properties
ZHAO Yun, ZHU Wenling, NI Chao, et al.
Ultrasonographic Department, Affiliated Hospital, Hubei Sanxia Medical College, Yichang 443001
【Abstract】 Objective To evaluate the correlation between aortic atherosclerosis and its elastic properties. Methods Transesophageal echocardiography (TEE) with automatic border detection (AQ) was performed in 50 patients with chest pain, pectory angina and myocardial infarction. The thickness of aortic intima≥1.3 mm was defined as mild atherosclerotic plaque(n=23); ≥5.0 mm as severse plaque (n=14) and <1.3 mm as normal (n=13). Results Compared to normal group, in two plaque groups, aortic distensibility significantly decreased and stiffness increased. Conclusions The results indicated atherosclerosis was one of the determinants of aortic elastic property.
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【Key words】 Echocardiography, transesophageal Aorta Atherosclerosis Blood vessel elasticity
主动脉的功能之一是依靠其弹性维持组织器官血液的连续灌注。 以往研究表明主动脉弹性特征受多种因素影响[1]， 其中大部分集中在年龄、 高血压及冠心病对血管弹性影响的研究上[2-5]。 本研究采用经食管超声(TEE)自动边缘检测技术(AQ)测量面积获得弹性指标评价主动脉粥样硬化与管壁弹性的关系。
资料与方法
一、 临床资料
本研究收集北京协和医院1995年8月～1996年4月间住院患者50例， 男36例， 女14例， 年龄43～75岁， 平均(56.8±6.3)岁， 包括心肌梗塞后28例、 胸痛10例及心绞痛12例， 其基本临床特征及相关危险因素见表1。 常规心脏超声除外主动脉瓣病变及左室射血分数低于50%者。
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表1 基本资料及测量参数 项 目
正常组
(n=13)
主动脉斑块组(n=37)
P值
轻度斑块
(n=23)
重度斑块
(n=14)
性别(F/M)
4/9
6/17
, 百拇医药
4/10
NS
年龄(岁)
56.90±6.6
58.40±5.1
62.10±6.3
NS
身高(m)
1.69±0.09
1.67±0.05
1.64±0.07
NS
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体重(kg)
70.00±9.7
69.20±8.00
65.50±6.70
NS
体表面积(m2)
1.78±0.16
1.75±0.13
1.69±0.09
NS
心率(次/min)
71.70±6.7
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73.70±5.2
74.00±4.6
NS
收缩压(mmHg)
117.50±14.2
124.80±12.5
125.70±13.4
NS
舒张压(mmHg)
72.10±8.6
75.00±9.1
76.80±9.9
, 百拇医药
NS
脉压(mmHg)
44.60±7.2
48.20±7.9
47.50±7.0
NS
LVEF(%)
62.40±8.2
59.40±6.4
61.10±7.8
NS
MIMT(mm)
, 百拇医药
0.94±0.18
1.66±0.44*
3.29±0.85*#
危险因素(n/%)
高血压
5/38
11/52
8/57
NS
糖尿病
3/23
3/13
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3/21
NS
高脂血症
4/30
7/30
5/36
NS
冠心病
3/23
20/87*
14/100*
注：资料以均值±标准差或%表示， *表示与正常组比较P<0.01， #表示与轻度斑块组比较P<0.01， NS表示无统计学意义， LVEF为左室射血分数， MIMT为平均内中膜厚度
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二、 经食管超声检查
使用HP-2500型超声诊断仪， 2.0～2.5 MHz相控阵体表探头及5.0 MHz多平面食管探头。 该项检查预先均征得患者同意。 TEE检查前患者含服2%的卡因5 ml作咽喉部表面麻醉， 仰卧位袖带方式测前臂血压后取左侧卧位插入食管探头， 检查心脏及升主动脉， 推进探头至胃内， 向后旋转180°获得主动脉图像， 缓慢后退探头检查图1所示主动脉各段(每段5 cm)， 并分别于距门齿40 cm、 35 cm、 30 cm、 25 cm处， 获取AQ法自动检测的主动脉横断面积变化曲线图(图2)。 整个过程约需10分钟。 全部检查图像记录在Super-VHS录像带上。
图1 胸主动脉分段示意图
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图2 TEE-AQ法测量主动脉横断面积变化曲线图
三、 TEE 图像分析
使用超声图像处理仪逐帧回放， 测量主动脉各段病变最明显处的内中膜厚度(IMT)， 并计算六段平均内中膜厚度(MIMT)， IMT≥1.3 mm判定为粥样斑块[6]。 进而根据Fazio[7]等对主动脉内膜病变的分级标准， 分为<5 mm的轻度及≥5 mm的重度斑块。 分析AQ法检测的主动脉横断面积变化曲线图时， 选择面积变化最稳定状态读出收缩及舒张期横断面积As及Ad， 用面积代替Stefanadis[8]及Hirai[9]等所推导的公式中的相应内径， 转变为下列公式来计算主动脉的弹性指标。
Dist=2△A/(Ad×△P) (10-6cm2.dyne-1)
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β=Ln(SBP/DBP)×(Ad/△A)
式中Dist为动脉膨胀性， β为血管壁僵硬度， △A为收缩及舒张期面积之差(As-Ad)
四、 重复性检验
连续13例资料由同一观察者不同时间和不同观察者判定的内膜斑块及其程度无差异； MIMT、 As及Ad的变异性， 观察者本人为4.0%、 0.5%和5.6%； 观察者间的变异性分别为6.1%、 2.5%和3.7%； 变异性均低于10%， 重复性好。
五、 统计学处理
用486-PC 机及Excel、 SPSS统计软件作统计分析。 各项参数以均值±标准差表示， 作直线回归方程、 t检验及方差分析。
结 果
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一、 基本参数比较
根据TEE检出的主动脉粥样斑块及其程度把患者分为正常组、 轻度斑块组与重度斑块组。 各组之间性别、 年龄、 身高、 体重、 体表面积、 收缩压、 舒张压、 脉压及左室射血分数均无明显差异。 冠状动脉造影证实的冠心病两斑块组明显高于正常组(表1)。
表2 主动脉膨胀性比较(
±s，10-6cm2.dyne-1) 主动脉分段正常组
(n=13)
主动脉斑块组(n=37)
轻度斑块(n=23)
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重度斑块(n=14)
25 cm处
3.02±1.18
2.01±1.25*
1.64±1.01*
30 cm处
2.80±1.22
1.60±0.82*
1.58±0.44*
35 cm处
2.64±1.26
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1.68±0.63*
1.77±0.85*
40 cm处
2.43±1.01
1.75±0.68*
1.68±0.55*
注： *表示与正常组比较P<0.01
二、 主动脉膨胀性及僵硬度比较
各病例降主动脉四点间的膨胀性及僵硬度无显著性差异。 各点血管壁的膨胀性与管壁僵硬度之间呈显著性负相关关系， 总体相关系数为-0.82(P<0.01)。 与正常组相比， 两斑块组膨胀性均明显减低， 管壁僵硬度显著增高； 而轻度及重度斑块组之间的膨胀性及僵硬度无显著性差异(表2，3)。
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表3 主动脉管壁僵硬度指数比较 主动脉分段
正常组
(n=13)
主动脉斑块组(n=37)
轻度斑块(n=23)
重度斑块(n=14)
25 cm处
6.24±2.27
10.57±5.45*
11.89±4.53*
30 cm处
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7.37±4.51
11.23±3.77*
10.70±2.92*
35 cm处
7.60±3.79
10.21±3.24*
10.69±4.17*
40 cm处
7.98±3.50
11.58±5.82*
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11.38±3.80*
注： *表示与正常组比较P<0.05
两斑块组平均内中膜厚度均明显高于正常组， 且重度斑块组显著高于轻度斑块组(表1)。 主动脉膨胀性及僵硬度与内中膜厚度呈线性相关， 相关系数分别为-0.62(P<0.01)和0.68(P<0.01)； 与年龄无线性相关， 相关系数分别为0.28(P>0.05)和0.13(P>0.05)。
讨 论
本研究中病变组主动脉壁僵硬度明显高于正常组， 而血管膨胀性低于正常组， 与Newman[10]研究结果一致， 表明动脉粥样硬化是血管弹性特征的决定因素之一。 因为正常组与病变组之间影响血管弹性特征的基本参数及除冠心病外的相关危险因素无明显差异， 而冠心病的病理基础与主动脉粥样硬化属同一病理过程。 动脉粥样硬化的病理机制十分复杂， 其退行性和增生性病变发展到一定阶段均有内膜粥样斑块形成， 并可转化为纤维性及钙化斑块， 与此同时可伴动脉中层退化[11]。 分析其导致血管弹性减退的机制如下： 首先， 内膜斑块特别是纤维性和钙化斑块直接使血管壁变僵硬， 血管膨胀性下降； 其次， 内膜斑块形成增加了血管壁的厚度， 致使膨胀性下降[8]， 本研究中MIMT与Dist呈线性负相关进一步证实了这点； 第三， 广泛内膜增厚及斑块形成阻断了营养成份从管腔向管壁的弥散， 使管壁坏死、 纤维化， 进一步降低管壁弹性。 此外， 动脉粥样硬化过程伴发的中层退化包括弹性纤维减少、 胶原纤维增加及二者比例失调也导致管壁弹性下降。
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本研究中正常组降主动脉四点间的膨胀性随远离心脏呈下降趋势而僵硬度逐渐增加(表2， 3)， 与大多数研究结果一致[1，3]， 病变组这种趋势消失， 各点的膨胀性及僵硬度无明显差异。 轻度与重度斑块组之间降主动脉各点的膨胀性与僵硬度无差异， 表明病变程度对管壁弹性的影响相对较小。
本组病例主动脉膨胀性及僵硬度与年龄无线性相关， 与其它报道结果不一致[2]， 可能是本组年龄范围很窄而显示不出线性关系。
本研究采用AQ面积法测量血管弹性指标与传统M型内径法测量的指标十分接近(另文发表)。 常规应用AQ法测值易受增益影响的局限性[12]对本研究计算结果的影响不大， 因为增益影响在收缩及舒张期是同等程度的。
本课题受中华医学基金会(CMB)资助
参 考 文 献
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(收稿 1998-08-06), http://www.100md.com