【论著】无心脑血管疾病危险因素成年受检者颈动脉管腔结构与血流速度分布特征及相关性分析

摘要:目的 分析无心脑血管病史及危险因素的成年受检者不同年龄､性别､侧别的颈动脉管腔结构､血流速度差异性,以及血流速度与颈动脉指数(CI)的相关性｡ 方法 纳入2019 年12 月至2021年12月国内53家医院筛查既往无心脑血管病史及其危险因素的健康成年受检者2 738例(男787例,女1 951例),记录颈动脉超声检查结果,分析年龄[40岁以上年龄组(≥40岁组)与40岁以下年龄组(< 40 岁组)]､性别､左右侧别之间颈总动脉(CCA)､颈动脉球部(BULB)､颈内动脉(ICA)的内径(DCCA､DBULB､DICA)及血流速度[收缩期峰值流速(PSV),包括双侧CCA和ICA的PSV(PSVCCA､PSVICA);舒张期末流速(EDV),包括双侧CCA和ICA的EDV(EDVCCA､EDVICA)]的差异性｡分析组间CI[CIBULB/ ICA(DBULB与DICA比值)､CIBULB / CCA(DBULB与DCCA比值)､CIICA/ CCA(DICA与DCCA比值)]的差异性并与对应颈动脉血流速度进行相关性分析｡ 结果 (1)≥ 40 岁组 DCCA､DBULB､DICA均大于< 40岁组[分别为6. 2(5. 7,6. 7)mm比6. 0(5. 6,6. 4)mm,7. 0(6. 4,7. 8)mm比6. 7(6.1,7. 4)mm,4. 6(4. 1,5. 1)mm比4. 5(4. 1,5. 0)mm]｡男性DCCA､DBULB､DICA均大于女性[分别为6. 2(5. 8,6. 7)mm比6. 0(5. 6,6. 4)mm,7. 1(6. 4,7. 8)mm比6. 7(6. 1,7. 4)mm,4. 8(4. 4,5. 3)mm比4. 4(4. 1,4. 9)mm],差异均有统计学意义(均P < 0. 01)｡左侧DCCA小于右侧[6. 0(5. 6,6. 5)mm比6. 1(5. 7,6. 5)mm],右侧DICA小于左侧[4. 5(4. 0,5. 0)mm比4. 5(4. 1,5. 0)mm],差异均有统计学意义(均P < 0. 05)｡(2)< 40岁组受检者的PSVCCA､PSVICA､EDVCCA､EDVICA均高于≥ 40 岁组[分别为95(80,112)cm/ s比77(63,92)cm/ s,85(72,98)cm/ s比77(65,92)cm/ s,28(24,33)cm / s比26(21,31)cm / s,33(28,39)cm / s比32(26,38)cm / s],女性PSVICA､EDVCCA､EDVICA均高于男性[分别为84(71,97)cm/ s比79(66,95)cm/ s,28(23,33)cm/ s比27(22,32)cm/ s,34(28,40)cm / s比30(25,35)cm/ s],左侧PSVCCA､EDVCCA均高于右侧[分别为91(75,108)cm / s比87(72,104)cm / s,28(23,33)cm / s比27(22,32)cm / s],差异均有统计学意义(均P < 0. 01)｡(3)≥40岁组 CIBULB/ CCA､CIBULB/ ICA均高于<40岁组[1. 14(1. 04,1. 25)比1. 12(1. 03,1. 21),1. 53(1. 38,1. 69)比1. 47(1. 33,1. 60)],CIICA / CCA低于< 40 岁组[0. 74(0. 68,0. 82)比0. 75(0. 69,0. 82)],且女性CIBULB / ICA大于男性[1. 50(1. 36,1. 64)比1. 45(1. 33,1. 61)],而CIICA/ CCA小于男性[0. 75(0. 69,0. 81)比0. 76(0. 70,0. 84)],差异均有统计学意义(均P < 0. 01)｡左侧CIBULB / CCA､CIICA / CCA大于右侧[分别为1. 13(1. 04,1. 23)比1. 12(1. 03,1. 22),0. 75(0. 69,0. 83)比0. 75(0. 69,0. 81)],差异均有统计学意义(均P < 0. 01)｡(4)CIICA / CCA与PSVCCA､EDVCCA之间均呈正相关(rs 值分别为0. 122､0. 056,均P < 0. 01),与PSVICA､EDVICA之间均呈负相关(rs 值分别为- 0. 050､- 0. 201,均P < 0. 01)｡CIBULB/ ICA与PSVCCA､EDVCCA均呈负相关(rs 值分别为- 0. 111､- 0. 069,均P < 0. 01),与EDVICA呈正相关(rs 值为0. 064,P < 0. 01)｡CIBULB/ CCA与PSVICA､EDVICA均呈负相关(rs 分别为- 0. 057､- 0. 151,均P < 0. 01)｡ 结论 无心脑血管疾病危险因素的成年人颈动脉管腔､血流速度存在年龄､性别及侧别的差异性｡CI与血流速度的变化相关｡

既往研究表明,动脉粥样硬化的发展与动脉壁结构的改变密切相关,动脉管腔结构的改变常由血流动力学的变化所引起｡以往对于动脉管腔结构变化的研究对象主要为肺动脉和冠状动脉等｡目前对于颈动脉管腔结构变化及其与血流动力学变化的相关性研究较少｡本研究拟通过颈动脉超声对无心脑血管疾病危险因素､无心脑血管病史的受检者进行筛查,研究颈动脉管径及血流速度的分布特征,并分析颈动脉血流速度与管腔结构变化之间的相关性｡

1 对象与方法

1. 1 对象

自2019 年12 月至2021 年12 月国内53 家医院上传的“脑卒中高危人群筛查脑颈动脉超声规范化评估”数据库中纳入年龄> 18 岁的无心脑血管疾病史及相关危险因素且颈动脉超声检查未见颈动脉粥样硬化病变､大动脉炎性病变､颈动脉夹层等病变的健康体检者,排除颅内动脉病变､既往存在脑血管病相关病史或症状体征者以及具有吸烟､高脂血症､高血压病､糖尿病､肥胖[体质量指数(BMI)≥28 kg/ cm2][5]等心脑血管病危险因素者｡最终共纳入2 738 例健康体检者,年龄19 ~ 69 岁,平均(36 ± 10)岁,其中男787 例(28. 7%),年龄19 ~ 69 岁,平均(35 ± 11)岁;女1 951例(71. 3%),年龄19 ~ 69 岁,平均(36 ± 10)岁｡本研究检查均为门诊常规检查,测量参数均为无创性检查,受检者均知情同意｡

1. 2 颈动脉超声检测方法与观察指标

记录受检者的年龄､性别等基本信息｡按照国家卫生健康委员会脑卒中防治工程委员会《中国脑卒中血管超声检查指导规范》测量并记录双侧颈动脉内径(diameter,D),包括双侧颈总动脉(common carotid artery,CCA)内径(DCCA)､颈动脉球部(carotid bulb,BULB)内径(DBULB)､颈内动脉(internal carotid artery,ICA)内径(D ICA)｡D CCA测量部位位于颈动脉分叉下方1 . 0 ~ 1 . 5 cm 内,DBULB测量位置为ICA 起始处生理膨大部位,DICA测量部位在BULB 以远管腔恢复均匀的部位,内径的测量均垂直于管腔长轴｡记录双侧CCA､ICA 的收缩期峰值流速(PSV;PSV CCA､PSV ICA)､舒张期末流速(EDV;EDVCCA､EDV ICA)｡见图1a ~ 1d｡

计算双侧颈动脉内径比值[以颈动脉指数(carotid index,CI)表示],包括CIICA/ CCA (DICA 与DCCA 比值)､CIBULB / CCA(DBULB和DCCA比值)､CIBULB / ICA(DBULB和DICA比值)。

1. 3 统计学分析

应用SPSS 26. 0 统计学软件分析处理数据,计量资料采用Kolmogorov-Smirnov 检验方法进行正态性检验,符合正态分布的计量资料以x- ± s 表示,不符合正态分布的计量资料以中位数和四分位数[M(P25,P75)]表示｡根据《中国脑卒中防治报告2020》中,40 岁以上人群为卒中发生的高危人群,将年龄< 40 岁定义为40 岁以下年龄组(< 40 岁组),年龄≥40岁定义为40岁以上年龄组(≥40岁组)｡采用Wilcoxon 秩和检验对男女性别､左右侧别､40 岁以下年龄组与40 岁以上年龄组间的颈动脉内径､血流速度等计量资料进行组间比较｡CI 与血流速度之间的相关性采用Spearman 分析｡以P <0. 05 为差异有统计学意义｡

2 结果

2. 1 性别､侧别､不同年龄组颈动脉内径与血流速度差异性比较

≥40 岁组 DCCA､DBULB､DICA均大于< 40 岁组(均P < 0. 01);男性DCCA､DBULB､DICA均大于女性(均P <0. 01);左侧DCCA小于右侧,右侧DICA小于左侧(均P <0. 05),D BULB在左右侧别之间差异无统计学意义(P > 0. 05)｡见表1 ~ 3｡

< 40 岁组 PSVCCA､PSVICA､EDVCCA､EDVICA均高于≥40 岁组(均P < 0. 01)｡左侧PSVCCA､EDVCCA大于右侧(均P < 0. 01),但PSVICA､EDVICA左右侧别之间差异均无统计学意义(均P > 0. 05)｡女性PSVICA､EDVCCA､EDVICA均大于男性,PSVCCA小于男性,差异均有统计学意义(均P < 0. 01),见表1 ~ 3｡

2. 2 性别､侧别及不同年龄组间CI 差异性比较

< 40 岁组 CIICA/ CCA 高于≥ 40 岁组,CIBULB/ ICA､CIBULB/ CCA均低于≥40岁组,差异均有统计学意义(均P <0. 01)｡女性CIBULB / ICA高于男性,CIICA/ CCA低于男性,差异均有统计学意义(均P < 0.01);不同性别CIBULB / CCA的差异无统计学意义(P > 0. 05)｡左侧CIBULB / CCA､CIICA/ CCA 均高于右侧(均P < 0. 01),CIBULB / ICA在左右侧别之间差异无统计学意义(P >0.05)｡见表4 ~ 6｡

2. 3 颈动脉血流速度与CI 相关性分析

CIICA / CCA与PSV CCA､EDV CCA之间均呈正相关(均P < 0. 01),与PSV ICA､EDV ICA之间均呈负相关(均P < 0. 01)｡CIBULB / ICA与PSV CCA､EDV CCA均呈负相关(均P < 0. 01),与EDVICA呈正相关(P <0. 01)｡CIBULB / CCA与PSVICA､EDVICA均呈负相关(均P < 0. 01)｡见表7｡

3 讨论

20 世纪60 年代,有研究者提出,在健康人群中,血流是血管向外扩张的驱动力,血流导致的血管重构与机械负荷引导骨小梁的重塑类似｡1994 年Losordo 等与2002 年Burke 等先后报道了冠状动脉粥样硬化进程的研究结果,指出血流动力学所导致的管腔结构改变很有可能加快早期动脉粥样硬化的进程｡动脉粥样硬化早期发生的正性重构是动脉管腔的一种代偿扩张机制｡但是,这种代偿机制并非无限性,随着动脉粥样硬化脂质沉积,动脉管腔逐渐狭窄形成负性重构｡因此,一旦了解了颈动脉重构与血流动力学之间的联系,就可以通过颈动脉血流速度进行颈动脉管腔重构的起始､进展的风险评估,对于预防颈动脉粥样硬化的发生与发展可能具有潜在的临床价值｡

随着年龄的增长,动脉管壁的弹性蛋白纤维被胶原纤维所取代,并且细胞外基质中弹性蛋白含量减少,可诱导动脉管壁中的弹性纤维机械断裂从而导致血管重构｡本研究通过国内53 家医院参加的“脑卒中高危人群筛查脑颈动脉超声规范化评估”项目联合完成的多中心颈动脉超声筛查结果分析显示,≥40 岁组 DCCA､DBULB､DICA均高于< 40 岁组(均P < 0. 01),这说明在无明显血管疾病的情况下,40 岁以上年龄相较40 岁以下年龄受检者的颈动脉形态发生了变化｡本研究结果还表明,国人颈动脉内径在性别､侧别之间存在差异｡女性DCCA､DBULB､DICA均小于男性(均P < 0. 01),这可能与男女性生理发育､血容量､心脏射血能力以及心输出量存在差异有关｡左右侧CCA 的解剖存在客观差异,左侧CCA 直接起自主动脉弓(主动脉压力),右侧CCA起自无名动脉(主动脉的射血压力经无名动脉再分向右侧CCA),通常认为左侧CCA因承受更大的压力而管腔会稍宽｡但本研究结果中右侧DCCA大于左侧,分析其原因可能是由于本研究对DCCA的测量是在CCA 远段(即颈动脉分叉下方1. 0 ~ 1. 5 cm处),此处所受到的压力差异并不明显,同时也不排除一定的人为测量误差｡既往国外有研究提出正常人群中黑种人DCCA较白种人大的观点,这也为我们日后对不同部位､不同人群CCA内径的分析提供了新的思路｡

本研究在分析不同年龄､性别及侧别的DCCA､DICA及DBULB差异的基础上,通过计算DBULB与DICA､DBULB与DCCA､DICA与DCCA的比值,创新性地提出CI的概念,用以减小个体之间管腔内径的差异以及解剖结果差异所造成的颈动脉内径分析的偏差,从而客观反映颈动脉管腔结构的变化｡结果表明,CIBULB/ CCA不具有性别差异性,左右侧CIBULB/ ICA之间不具有差异性(均P > 0. 05)｡但是,≥ 40 岁组CIBULB/ CCA､CIBULB/ ICA均大于< 40岁组(均P < 0. 01),说明年龄40岁以上较40岁以下受检者BULB的膨大更加明显,导致了PSVCCA､EDVCCA､PSVICA､EDVICA相对减低｡CCA与ICA流速的减低可能带来BULB流速的下降,脂质及红细胞沉积,进而继发血栓及动脉粥样硬化斑块的形成｡BULB的膨大可导致涡流区域的产生,在动脉粥样硬化的血流动力学改变中起着重要的作用,从而增加了卒中风险｡因此,建立CI评估颈动脉管腔结构的变化参数,对于评估颈动脉早期重构与血流动力学改变的相关性具有一定的临床意义｡

病理生理学研究表明,血管结构的变化是对血流动力学变化的一个动态反映过程,血管内径与血流速度的变化相互促进｡本研究结果表明,≥40 岁组 PSVCCA､PSVICA､EDVCCA､EDVICA均低于<40 岁组(均P < 0. 01),说明年龄40 岁以上受检者相较40 岁以下受检者颈动脉流速下降｡2020 年Zhang等采用四维flow MRI的研究表明,在健康人中CCA流速随年龄增长而下降｡有研究者通过MR血管成像分析也得到了相同的结论,并提出这种现象可能与年龄增加时颈动脉血管弹性的降低相关｡另有研究指出,年龄对于血流动力学的影响可通过血管弹性和内皮细胞功能随年龄增加而减低得以解释,但此种说法目前尚存在争议｡2016年Brozovich等的病理生理学研究结果表明,动脉血管结构的变化是对血流动力学变化的的动态反映过程,动脉内径与血流速度的变化存在相互影响相互作用的关系｡本研究相关性分析表明,CIBULB/ ICA随PSVCCA､EDVCCA下降而增大,CIBULB/ CCA随PSVICA､EDVICA下降而增大(均P < 0. 01),说明随颈动脉血流速度减低,BULB 管腔相应增大,即血管重构过程｡至于是颈动脉流速的改变导致了BULB管腔的扩张还是BULB管腔的扩张导致了颈动脉流速的下降则需要更深入的研究进一步分析｡本研究结果还表明,CIICA/ CCA与PSVCCA､EDVCCA之间均呈正相关(均P < 0. 01),这说明随着CCA收缩期末及舒张期流速的升高,ICA 相对于CCA 的管径也相对扩张,也可以进一步说明在颈动脉血管重构的初期管腔首先发生向外扩张｡CIBULB/ CCA与PSVICA､EDVICA均呈负相关(均P < 0.01),结合本研究结果中随年龄增大ICA流速下降,而随ICA流速下降CIBULB/ CCA增大,即BULB发生向外扩张｡

在健康人群中,颈动脉内径和血流速度之间的关系会受到血管弹性､血液黏度和心功能等多种因素的共同影响｡以往研究证明,颈动脉粥样硬化的早期发展会导致动脉内径代偿性增大｡最新研究指出,卒中患者DCCA的平均值大于非卒中患者(男性:7. 73 mm比7. 49 mm,P <0. 05;女性:7. 69 mm比7. 13 mm,P < 0. 01)｡因此,在临床研究中,颈动脉内径逐渐被作为评价颈动脉粥样硬化的一个指标｡在单纯评估动脉内径基础上,本研究提出的CI这一参数,能更好地减少个体化差异对颈动脉管腔结构变化的影响｡

本研究通过对大样本､多中心､标准化的数据检测进行分析,得出了颈动脉管腔结构与血流速度之间的相关性,结果具有一定的代表性｡CIBULB/ ICA､CIBULB/ CCA增大所反映出的BULB管腔扩张可能提示动脉粥样硬化发生风险的增加｡本研究也存在一定的局限性,仅对于无心脑血管疾病史及其危险因素的成年受检者进行研究,该研究结论是否适用于有心脑血管病危险因素以及存在动脉粥样硬化病变的人群,本研究团队将进一步深入研究｡

可靠的颈动脉结构评价指标对于一般人群卒中的监测和预防至关重要｡评估颈动脉结构变化是临床医师判断颈动脉病变严重程度的指标之一,是制定个体化治疗方案的关键｡在临床实践中,关注颈动脉结构与血流速度之间的动态平衡,将有助于更好地评价并早期发现与针对性治疗颈动脉粥样硬化病变,对预防颈动脉粥样硬化性卒中发生发展具有重要的临床意义｡