胸主动脉血流动力学改变与动脉粥样硬化关系的超声研究
作者：张 薇 钟 明 张 运 黎 莉 张 供 马 晓 张圆圆 张学义
单位：250012 济南市山东医科大学附属医院心内科
关键词：动脉粥样硬化；高血压；血流动力学；剪切率
中国超声医学杂志990617 摘 要 目的与方法：本研究应用经食管超声技术，检测了10例正常人和34例高血压患者的胸主动脉，旨在探讨胸主动脉血流动力学改变与动脉粥样硬化的关系。结果：正常组无1例检出胸主动脉粥样斑块，高血压组的检出率为52.94%(18/34)；与正常组比较，高血压患者的胸主动脉内径扩大(1.95±0.26 vs 2.44±0.20cm,P<0.001)，峰值流速降低(98.98±20.54 vs 65.99±19.31cm/s，P<0.001)，最大剪切率减小(103.37±25.99 vs 54.89±17.68sec-1，P<0.001)；斑块组与无斑块组比较，胸主动脉血流峰值流速和最大剪切率减低(59.66±18.37 vs 73.10±18.34cm/s,P<0.05；48.36±16.02 vs 62.22±16.99sec-1，P<0.05)，而其他危险因素如血压、血脂、吸烟史和家族史等两组无显著性差异。结论：最大剪切率减低与胸主动脉粥样斑块密切相关，高血压通过影响管腔内径、管壁厚度、管壁弹性等而改变最大剪切率。
, http://www.100md.com
The Relation between Flow Parameters and Atherosclerotic Plaques in the Descending Aorta
Zhang Wei,Zhong Ming,Zhang Yun,et al
Department of Cardiology,Affiliated Hosptal,Shandong Medical University,Jinan 250012
ABSTRACT Objective and Methods：To test the hypothesis that flow parameters in the descending aorta are related to the atherosclerotic plaques,transesophageal echocardiography were performed in 10 normal subjects and 34 hypertensive patients.Results:Patients with hypertension had larger aortic diameters(2.44±0.20 vs 1.95±0.26cm,P<0.001)，lower maximal velocity in the descending aorta(65.99±19.31 vs 98.98±20.54cm/s，P<0.001),and lower calculated maximal shear rate(54.89±17.68 vs 103.37±25.99sec-1，P<0.001)by comparison with normal subjects.Maximal velocity and maximal shear rate were lower in patients with atherosclerotic plaques in the descending aorta than that in patients without atherosclerotic plaques(59.66±18.37 vs 73.10±18.34cm/s，P<0.05；48.36±16.02 vs 62.22±16.99sec-1，P<0.05).There was no significant difference between groups with respect to hypertension.total cholesterol,triglyceride,smoking and family history.Conclusion:Low shear rate is associated with aortic atherosclerosis.Increased aortic diameter,thickness and stiffness are the possible mechanism of low shear rate in patents with hypertension.
, 百拇医药
KEY WORDS Artherosclerosis Hypertension Hemodynamics Shear rate
业已证明，高血压是动脉粥样硬化的主要危险因素，高血压引起动脉粥样硬化的机制复杂，血流动力学因素可能起重要作用〔1〕，但临床研究罕见报道。经食管超声心动图(TEE)为胸主动脉粥样斑块的检出和血流动力学的研究提供了可靠方法。本研究应用多平面经食管超声技术，检测高血压患者胸主动脉粥样硬化和血流动力学指标，旨在探讨血流动力学改变与动脉粥样硬化的关系。
资料与方法
研究对象 ①正常组10例，男6例，女4例，年龄41±8岁，因排除先天性心脏病进行TEE检查，经询问病史、查体、X胸片、心电图、化验、和经胸超声心动图检查，排除高血压病、冠心病、脑血管病、肾脏疾病、高脂血症和糖尿病。②高血压病组34例，男22例，女12例，年龄48±10岁，符合WHO和我国1979年关于高血压的诊断标准，合并糖尿病者未列入本研究。
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研究方法 采用美国HP-5500型超声心动图仪进行检查，多平面TEE探头频率3.7/5.0MHz。患者取左侧卧位，连续Ⅱ导联心电图，按本研究室常规方法将探头送入食管〔2〕，全面探查心脏后，将管体向后旋转180°，向下移动至食管-胃底交界处，自下而上观察胸主动脉内膜是否光滑，有无增厚和粥样斑块形成，将胸主动脉内膜增厚≥3mm并凸向管腔定义为粥样斑块〔3〕(图1)，斑块的确认至少由两位操作者证实。在距门齿30～35cm处，取主动脉短轴切面，利用M型超声技术，在心电图T波起始点测量胸主动脉收缩中期内径。取胸主动脉长轴切面，将脉冲波多普勒取样容积置于主动脉中心部位，调整角度校正30°～60°，记录胸主动脉血流频谱，测量收缩期峰值流速(图2)。按下式计算最大剪切率(Shear rate,SR)：最大剪切率＝峰值流速×2/半径〔4〕。所有参数测量三个心动周期，取其平均值。
图1 主动脉粥样班块
图2 主动脉血流频谱
, 百拇医药
统计学处理 各测值以
±s表示，计量资料分析采用非配对t检验，计数资料分析采用x2检验。
结 果
粥样斑块检出率 正常组无1例检出粥样斑块，高血压组34例18例检出粥样斑块，发生率为52.94%。根据是否存在胸主动脉粥样斑块，将高血压组分为斑块组和无斑块组。
正常组和高血压组各项指标比较 与正常组比较，高血压组胸主动脉内径扩大，峰值流速和最大剪切率减低(P<0.001)，年龄和左心室射血分数(EF)无显著性差异(表1)。
表1 正常组与高血压组各项指标比较 指 标
正常组(n＝10)
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高血压组(n＝34)
P值
age(y)
EF(%)
D(cm)
V(cm/sec)
SR(sec-1
41±8
65±3
1.95±0.26
98.98±20.54
103.37±25.99
, http://www.100md.com
48±10
65±12
2.44±0.20
65.99±19.31
54.89±17.68
>0.05
>0.05
<0.001
<0.001
<0.001
注：EF＝左室射血分数，D＝胸主动脉内径，V＝胸主动脉血流峰值流速，SR＝胸主动脉最大剪切率，下同。
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斑块组和无斑块组一般指标比较 斑块组年龄明显大于无斑块组，其余指标均无显著性差异(表2)。
表2 斑块组和无斑块组一般指标比较 指 标
斑块组(n＝18)
无斑块组(n＝16)
P值
age(y)
EF(%)
SBP(mmHg)
DBP(mmHg)
CH(mmol/L)
TG(mmol/L)
, 百拇医药
吸烟
家族史
52±10
64±14
158.31±23.11
99.29±17.86
5.01±1.25
2.02±1.35
50%(9/18)
67%(12/18)
44±9
65±8
, http://www.100md.com
148.00±19.58
98.91±12.45
4.66±0.70
1.71±0.96
38%(6/16)
50%(8/16)
<0.05
>0.05
>0.05
>0.05
>0.05
>0.05
, http://www.100md.com
>0.05
>0.05
斑块组和无斑块组血流动力学指标比较 斑块组和无斑块组比较胸主动脉内径有增大趋势，但无统计学意义，峰值流速和最大剪切率明显减低(P<0.05)，见表3。表3 斑块组和无斑块组胸主动脉血流动力学指标比较 指 标
斑块组(n＝18)
无斑块组(n＝16)
P值
D(cm)
V(cm/sec)
SR(sec-1
2.49±0.16
, 百拇医药
59.66±18.37
48.36±16.02
2.38±0.23
73.10±18.34
62.22±16.99
>0.05
<0.05
<0.05
讨 论
本研究发现，高血压患者胸主动脉剪切率减低，高龄和剪切率减低是胸主动脉粥样斑块形成的独立危险因素。
业已证明，动脉粥样硬化病变易发生在动脉分支处，如颈动脉分叉、冠状动脉和腹主动脉分支处，这一规律与该部位的解剖学和血流动力学特点有关，动脉分叉处有一定的角度和走向，对局部血流动力学有显著影响，易使层流变为湍流，对管壁冲击力增强，产生较大的剪切应力，从而损伤血管内膜，有利于脂质沉积和血小板聚集，形成动脉粥样硬化。随后的一些实验研究发现〔5、6〕，血管壁的剪切力减低和增大，血流形态异常如非层流状态、湍流、边界层血流分离等血流动力学因素均可能与动脉粥样硬化有关。但在象胸主动脉这样单方向的大血管内血流动力学改变与动脉粥样硬化关系的研究罕见报道〔7〕。本研究结果显示，高血压组的胸主动脉内径、峰值流速、最大剪切率明显低于正常组，根据是否存在粥样斑块，进一步将高血压患者分为斑块组和无斑块组，结果发现斑块组胸主动脉血流峰值流速和剪切率明显低于无斑块组，年龄高于无斑块组，而其他危险因素如血脂、血压、吸烟史、家族史无显著性差异，从而证实了剪切率减低和高龄与胸主动脉粥样斑块形成密切相关。剪切率减低易于形成动脉粥样硬化的机理尚未完全阐明，一般认为，管壁的剪切率减低，使血液成分沿管壁停留时间延长，增加脂蛋白等血液成分在血管壁的沉积，并降低脂蛋白的清除〔8〕。
, 百拇医药
剪切率取决于流速、粘滞度、管径和管壁的顺应性，管径越大，流速越低，剪切率越小，反之则相反。动脉血压持续缓慢升高可引起大中动脉管壁损害，我们的另一组研究表明〔9〕，高血压患者的胸主动脉结构和功能发生了明显改变，表现为IMT增厚、内径扩大、弹性减低、僵硬度增大。本研究结果也显示，高血压组胸主动脉内径扩大、收缩期血流峰值流速减低。因此，高血压可能是通过影响这些因素而改变剪切率。
参考文献
[1]Moore JE,Xu G,Glagov S,et al.Fluid wall shear measurements in a model of the human abdominal aorta:Oscillatory behavior and relationship to atherosclerosis.Atherosclerosis,1994,110:225～240
, http://www.100md.com [2]张 运.多平面经食管超声心动图的临床应用和研究进展.中国超声医学杂志，1994，10(2)：6～7
[3]Konstadt SN,Reich DL,Kahn R,et al.Transesophageal echocardiography can be used to screen for ascending aortic atherosclerosis.Anesth Analg,1995,81:225～228
[4]Goldamith HL,Turitto VT.Rheological aspects of thrombosis and haemostasis:Basic principles and application.Thromb Hamoest,1986,55:415～435
[5]Friedman MH,Bargeron CB,Deters OJ,et al.Correlation between wall shear and intimal thickness at a coronary artery branch.Arteroscloerosis,1987,68:27
, 百拇医药
[6]Gibson CM,Diaz L,Kandarpa K,et al.Relation of vessl wall shear stress to atherosclerosis progression in human coronary arteries.Atherosclerosis and thrombosis,1993,13:310～315
[7]Gidden DP,Zarin CK,Glagov S.The role of fluid mechanics in the localization and detection of atherosclerosis.J Biomed Eng,1993,115:588～594
[8]Sukernik MR,West OD,Chittivelu B,et al.Hemodynamic predictors of atherosclerosis in the thoracic aorta.Echocardiography,1998,15(2):157～161
[9]张 薇，张学义，张 运,等.经食管超声对胸主动脉解剖和功能的研究.中华医学杂志，1998，78(9)：666～669
(1998-11-23收稿), 百拇医药
单位：250012 济南市山东医科大学附属医院心内科
关键词：动脉粥样硬化；高血压；血流动力学；剪切率
中国超声医学杂志990617 摘 要 目的与方法：本研究应用经食管超声技术，检测了10例正常人和34例高血压患者的胸主动脉，旨在探讨胸主动脉血流动力学改变与动脉粥样硬化的关系。结果：正常组无1例检出胸主动脉粥样斑块，高血压组的检出率为52.94%(18/34)；与正常组比较，高血压患者的胸主动脉内径扩大(1.95±0.26 vs 2.44±0.20cm,P<0.001)，峰值流速降低(98.98±20.54 vs 65.99±19.31cm/s，P<0.001)，最大剪切率减小(103.37±25.99 vs 54.89±17.68sec-1，P<0.001)；斑块组与无斑块组比较，胸主动脉血流峰值流速和最大剪切率减低(59.66±18.37 vs 73.10±18.34cm/s,P<0.05；48.36±16.02 vs 62.22±16.99sec-1，P<0.05)，而其他危险因素如血压、血脂、吸烟史和家族史等两组无显著性差异。结论：最大剪切率减低与胸主动脉粥样斑块密切相关，高血压通过影响管腔内径、管壁厚度、管壁弹性等而改变最大剪切率。
, http://www.100md.com
The Relation between Flow Parameters and Atherosclerotic Plaques in the Descending Aorta
Zhang Wei,Zhong Ming,Zhang Yun,et al
Department of Cardiology,Affiliated Hosptal,Shandong Medical University,Jinan 250012
ABSTRACT Objective and Methods：To test the hypothesis that flow parameters in the descending aorta are related to the atherosclerotic plaques,transesophageal echocardiography were performed in 10 normal subjects and 34 hypertensive patients.Results:Patients with hypertension had larger aortic diameters(2.44±0.20 vs 1.95±0.26cm,P<0.001)，lower maximal velocity in the descending aorta(65.99±19.31 vs 98.98±20.54cm/s，P<0.001),and lower calculated maximal shear rate(54.89±17.68 vs 103.37±25.99sec-1，P<0.001)by comparison with normal subjects.Maximal velocity and maximal shear rate were lower in patients with atherosclerotic plaques in the descending aorta than that in patients without atherosclerotic plaques(59.66±18.37 vs 73.10±18.34cm/s，P<0.05；48.36±16.02 vs 62.22±16.99sec-1，P<0.05).There was no significant difference between groups with respect to hypertension.total cholesterol,triglyceride,smoking and family history.Conclusion:Low shear rate is associated with aortic atherosclerosis.Increased aortic diameter,thickness and stiffness are the possible mechanism of low shear rate in patents with hypertension.
, 百拇医药
KEY WORDS Artherosclerosis Hypertension Hemodynamics Shear rate
业已证明，高血压是动脉粥样硬化的主要危险因素，高血压引起动脉粥样硬化的机制复杂，血流动力学因素可能起重要作用〔1〕，但临床研究罕见报道。经食管超声心动图(TEE)为胸主动脉粥样斑块的检出和血流动力学的研究提供了可靠方法。本研究应用多平面经食管超声技术，检测高血压患者胸主动脉粥样硬化和血流动力学指标，旨在探讨血流动力学改变与动脉粥样硬化的关系。
资料与方法
研究对象 ①正常组10例，男6例，女4例，年龄41±8岁，因排除先天性心脏病进行TEE检查，经询问病史、查体、X胸片、心电图、化验、和经胸超声心动图检查，排除高血压病、冠心病、脑血管病、肾脏疾病、高脂血症和糖尿病。②高血压病组34例，男22例，女12例，年龄48±10岁，符合WHO和我国1979年关于高血压的诊断标准，合并糖尿病者未列入本研究。
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研究方法 采用美国HP-5500型超声心动图仪进行检查，多平面TEE探头频率3.7/5.0MHz。患者取左侧卧位，连续Ⅱ导联心电图，按本研究室常规方法将探头送入食管〔2〕，全面探查心脏后，将管体向后旋转180°，向下移动至食管-胃底交界处，自下而上观察胸主动脉内膜是否光滑，有无增厚和粥样斑块形成，将胸主动脉内膜增厚≥3mm并凸向管腔定义为粥样斑块〔3〕(图1)，斑块的确认至少由两位操作者证实。在距门齿30～35cm处，取主动脉短轴切面，利用M型超声技术，在心电图T波起始点测量胸主动脉收缩中期内径。取胸主动脉长轴切面，将脉冲波多普勒取样容积置于主动脉中心部位，调整角度校正30°～60°，记录胸主动脉血流频谱，测量收缩期峰值流速(图2)。按下式计算最大剪切率(Shear rate,SR)：最大剪切率＝峰值流速×2/半径〔4〕。所有参数测量三个心动周期，取其平均值。
图1 主动脉粥样班块图2 主动脉血流频谱, 百拇医药
统计学处理 各测值以
±s表示，计量资料分析采用非配对t检验，计数资料分析采用x2检验。结 果
粥样斑块检出率 正常组无1例检出粥样斑块，高血压组34例18例检出粥样斑块，发生率为52.94%。根据是否存在胸主动脉粥样斑块，将高血压组分为斑块组和无斑块组。
正常组和高血压组各项指标比较 与正常组比较，高血压组胸主动脉内径扩大，峰值流速和最大剪切率减低(P<0.001)，年龄和左心室射血分数(EF)无显著性差异(表1)。
表1 正常组与高血压组各项指标比较 指 标
正常组(n＝10)
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高血压组(n＝34)
P值
age(y)
EF(%)
D(cm)
V(cm/sec)
SR(sec-1
41±8
65±3
1.95±0.26
98.98±20.54
103.37±25.99
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48±10
65±12
2.44±0.20
65.99±19.31
54.89±17.68
>0.05
>0.05
<0.001
<0.001
<0.001
注：EF＝左室射血分数，D＝胸主动脉内径，V＝胸主动脉血流峰值流速，SR＝胸主动脉最大剪切率，下同。
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斑块组和无斑块组一般指标比较 斑块组年龄明显大于无斑块组，其余指标均无显著性差异(表2)。
表2 斑块组和无斑块组一般指标比较 指 标
斑块组(n＝18)
无斑块组(n＝16)
P值
age(y)
EF(%)
SBP(mmHg)
DBP(mmHg)
CH(mmol/L)
TG(mmol/L)
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吸烟
家族史
52±10
64±14
158.31±23.11
99.29±17.86
5.01±1.25
2.02±1.35
50%(9/18)
67%(12/18)
44±9
65±8
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148.00±19.58
98.91±12.45
4.66±0.70
1.71±0.96
38%(6/16)
50%(8/16)
<0.05
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斑块组和无斑块组血流动力学指标比较 斑块组和无斑块组比较胸主动脉内径有增大趋势，但无统计学意义，峰值流速和最大剪切率明显减低(P<0.05)，见表3。表3 斑块组和无斑块组胸主动脉血流动力学指标比较 指 标
斑块组(n＝18)
无斑块组(n＝16)
P值
D(cm)
V(cm/sec)
SR(sec-1
2.49±0.16
, 百拇医药
59.66±18.37
48.36±16.02
2.38±0.23
73.10±18.34
62.22±16.99
>0.05
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讨 论
本研究发现，高血压患者胸主动脉剪切率减低，高龄和剪切率减低是胸主动脉粥样斑块形成的独立危险因素。
业已证明，动脉粥样硬化病变易发生在动脉分支处，如颈动脉分叉、冠状动脉和腹主动脉分支处，这一规律与该部位的解剖学和血流动力学特点有关，动脉分叉处有一定的角度和走向，对局部血流动力学有显著影响，易使层流变为湍流，对管壁冲击力增强，产生较大的剪切应力，从而损伤血管内膜，有利于脂质沉积和血小板聚集，形成动脉粥样硬化。随后的一些实验研究发现〔5、6〕，血管壁的剪切力减低和增大，血流形态异常如非层流状态、湍流、边界层血流分离等血流动力学因素均可能与动脉粥样硬化有关。但在象胸主动脉这样单方向的大血管内血流动力学改变与动脉粥样硬化关系的研究罕见报道〔7〕。本研究结果显示，高血压组的胸主动脉内径、峰值流速、最大剪切率明显低于正常组，根据是否存在粥样斑块，进一步将高血压患者分为斑块组和无斑块组，结果发现斑块组胸主动脉血流峰值流速和剪切率明显低于无斑块组，年龄高于无斑块组，而其他危险因素如血脂、血压、吸烟史、家族史无显著性差异，从而证实了剪切率减低和高龄与胸主动脉粥样斑块形成密切相关。剪切率减低易于形成动脉粥样硬化的机理尚未完全阐明，一般认为，管壁的剪切率减低，使血液成分沿管壁停留时间延长，增加脂蛋白等血液成分在血管壁的沉积，并降低脂蛋白的清除〔8〕。
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剪切率取决于流速、粘滞度、管径和管壁的顺应性，管径越大，流速越低，剪切率越小，反之则相反。动脉血压持续缓慢升高可引起大中动脉管壁损害，我们的另一组研究表明〔9〕，高血压患者的胸主动脉结构和功能发生了明显改变，表现为IMT增厚、内径扩大、弹性减低、僵硬度增大。本研究结果也显示，高血压组胸主动脉内径扩大、收缩期血流峰值流速减低。因此，高血压可能是通过影响这些因素而改变剪切率。
参考文献
[1]Moore JE,Xu G,Glagov S,et al.Fluid wall shear measurements in a model of the human abdominal aorta:Oscillatory behavior and relationship to atherosclerosis.Atherosclerosis,1994,110:225～240
, http://www.100md.com [2]张 运.多平面经食管超声心动图的临床应用和研究进展.中国超声医学杂志，1994，10(2)：6～7
[3]Konstadt SN,Reich DL,Kahn R,et al.Transesophageal echocardiography can be used to screen for ascending aortic atherosclerosis.Anesth Analg,1995,81:225～228
[4]Goldamith HL,Turitto VT.Rheological aspects of thrombosis and haemostasis:Basic principles and application.Thromb Hamoest,1986,55:415～435
[5]Friedman MH,Bargeron CB,Deters OJ,et al.Correlation between wall shear and intimal thickness at a coronary artery branch.Arteroscloerosis,1987,68:27
, 百拇医药
[6]Gibson CM,Diaz L,Kandarpa K,et al.Relation of vessl wall shear stress to atherosclerosis progression in human coronary arteries.Atherosclerosis and thrombosis,1993,13:310～315
[7]Gidden DP,Zarin CK,Glagov S.The role of fluid mechanics in the localization and detection of atherosclerosis.J Biomed Eng,1993,115:588～594
[8]Sukernik MR,West OD,Chittivelu B,et al.Hemodynamic predictors of atherosclerosis in the thoracic aorta.Echocardiography,1998,15(2):157～161
[9]张 薇，张学义，张 运,等.经食管超声对胸主动脉解剖和功能的研究.中华医学杂志，1998，78(9)：666～669
(1998-11-23收稿), 百拇医药