超声检测动脉狭窄性病变血流动力学的实验研究

1、超声检测动脉狭窄性病变血流动力学的实验研究【摘要】目的探讨动脉狭窄性病变远端的超声血流动力学变化与狭窄程度的关系。方法人工钳夹犬腹主动脉制作不同程度狭窄（4050、6075和8090的面积狭窄）及不同狭窄长度（长1 cm、2 cm和3 cm）的模型，彩色超声检测各种狭窄模型时双侧股动脉的流速曲线及血流参数。结果狭窄程度的增加可使股动脉流速曲线反向波减小或消失，频带增宽，重度狭窄时呈单峰连续波型或静脉样流速曲线。多元线性回归得出了狭窄远端血流参数峰值流速(PSV)、收缩期加速度(SA)、搏动指数(PI)和阻力指数(RI)分别与狭窄程度和长度有统计学意义。结论犬腹主动脉不同程度和不同长度的狭窄与股

2、动脉的流速曲线及血流参数有一定关系，4种参数中以PSV、SA和PI较有价值。【关键词】超声检查,多普勒;主动脉,腹;血液动力学 Hemodynamical study with ultrasonography in arterial stenosis dogsDING Hong, ZHANG Hui, ZHAO Yuehu, et al.（Department of Diagnostic Ultrasound, Zhongshan Hospital,Shanghai Medical University, Shanghai 200032,China）【Abstract】ObjectiveTo

3、evaluate the relationship between a proximal artery stenosis and downstream Doppler waveform in dogs.MethodsFive dogs were operated to make arterial stenosis models by suppressing aorta with pincers with three types of stenosis extents (40%50%,60%75% and 80%90% area reduction) and there kinds of ste

4、nostic length (1 cm, 2 cm and 3 cm) in each type.The waveforms and hemodynamical parameters of bilateral femoral arteries were detected with color Doppler in each type of stenosis models including the peak systolic velocity (PSV), the systolic acceleration (SA), pulsatility index (PI) and the resist

5、 and index (RI).ResultsAs the stenostic degree was increased gradually, the tri-phasic waveform of femoral artery became biphasic and monophasic waveform accordingly, and in the severe degree, it was displayed Tardus-Parvus or continuous waveform. Linear regression analyses showed that there was sta

6、tistical correlation between stenostic artery and downstream parameters (PSV, SA, PI and RI).ConclusionQuantitative evaluation of the downstream waveform parameters (PSV, SA and PI) may be useful to predict a aorta stenosis.【Key words】Ultrasonography,Doppler;Aorta,abdominal;Hemodynamics为探讨不同狭窄程度及狭窄长

7、度对远端动脉流速曲线影响的规律，本研究设计了动脉狭窄程度和长度均不同的动物模型，对远端动脉进行彩色多普勒超声检查，尝试籍此寻找两者间的关系。材料与方法一、材料1.动物：健康家养杂种犬5条，雄性2条，雌性3条，平均体重(12.30.59)kg。2.仪器：HP 8500 GP彩色超声诊断仪，线阵探头，二维探头频率 7.5 MHz，彩色探头频率 5.5 MHz。二、方法1.麻醉：3戊巴比妥钠溶液按1 ml/kg体重静脉麻醉。2.模型制作：动物麻醉满意后，行腹正中切口，游离腹主动脉至肾动脉分叉水平以下。将腹主动脉短暂压扁，用直尺测量此时腹主动脉的宽度（即为其外径周长的1/2）。3.用2把或多把血管钳钳

8、夹腹主动脉制作狭窄模型:钳夹时仍短暂压扁腹主动脉，钳夹范围分别为上述测量宽度的1/3、1/2和2/3，造成腹主动脉约4050（轻度）、6075（中度）和8090（重度）的面积狭窄。在每种狭窄程度中钳夹长度分别为1 cm、2 cm和3 cm 3种。每条犬均从轻度至重度进行3种狭窄程度（每种狭窄程度又有3种狭窄长度）的模型制作。检测每种模型后松开血管钳一段时间以减少血管壁的损伤，并恢复血流通畅。犬腹主动脉在肾动脉分支水平以下内径为 0.650.70 cm，控制的狭窄长度分别约为其内径的1倍、3倍和5倍。4.超声检测：在剖腹前行超声检测腹主动脉和双侧股动脉，分别记录其内径及峰值流速(PSV)、收缩期

9、加速度(SA)、搏动指数(PI)和阻力指数(RI)等血流参数。脉冲多普勒超声检测时取样门置于管腔中央，取样门宽2 mm左右。使用声束偏转（steering），控制声束血流夹角()在60以内。同时，仪器的各种条件设置均保持不变，包括增益等。剖腹后在每种狭窄程度的不同狭窄长度中均用彩色超声检测双侧股动脉，并测量上述血流参数，每处检测35次，取平均值，并用录像机、可读写光盘、打印机记录数据及像。5.统计分析：用SPSS软件进行多元线性回归统计分析。结果一、流速曲线分析1正常时：健康犬正常下肢动脉流速曲线为三相波型（1），频带窄，其下方有明显的缺损,即“窗口”。收缩期加速度较大，波峰陡，迅即达到峰值流

10、速；舒张早期出现反向血流，晚期则为波峰较小的正向血流。1正常犬股动脉流速曲线,三相波型，频带窄，其下方有“窗口”2轻度狭窄：股动脉流速曲线仍呈三相波型，但频带稍增宽，反向波减小，加速度下降。3中度狭窄：狭窄长度2 cm时股动脉流速曲线仍呈三相波型但频带增宽，反向波和加速度进一步减小（2）；狭窄长度为3 cm时波型迥异，89表现为反向波消失的正向连续波型，频带增宽，其下方的“窗口”消失。2腹主动脉中度狭窄、狭窄长度1 cm时的股动脉流速曲线,反向波减小，频带增宽，PSV、SA、PI及RI均降低4重度狭窄：股动脉流速曲线增宽并呈单峰连续波型，反向波和“窗口”消失。随着狭窄长度的增加，加速度进一步减

11、小，呈现Tardus-Parvus现象（3）。狭窄长度3 cm组有2例表现为静脉样流速曲线（4）。3腹主动脉重度狭窄时的股动脉流速曲线,呈反向波消失的单向连续波型，频带宽，PSV、SA、PI及RI明显降低4腹主动脉重度狭窄,狭窄长度为3 cm时的股动脉流速曲线，呈静脉样无搏动，流速较低二、参数分析在相同狭窄长度的动脉中，随着狭窄程度的增加，股动脉流速曲线的PSV、SA、PI和RI均逐渐降低，经F检验，P均0.001。而当狭窄程度固定时，狭窄长度的增加对PSV和SA影响显著(F检验，P0.05)。对上述参数分别进行多元线性回归分析，结果见表1。 表1狭窄远端血流参数与狭窄情况的多元线性回归分析血

12、流参数变量偏回归系数P值标化回归系数峰值流速(cm/s)狭窄程度(G)-17.5790.001-0.729狭窄长度(L)-4.6250.001-0.347收缩期加速度(cm/s)狭窄程度(G)-414.6700.001-0.641狭窄长度(L)-106.9500.001-0.299搏动指数狭窄程度(G)-2.7250.001-0.651狭窄长度(L)0.0230.9120.010阻力指数狭窄程度(G)-0.1330.001-0.429狭窄长度(L)-0.0150.401-0.090 注：G-狭窄程度等级（用数量1、2、3表示）,L-指狭窄长度，为血管内径的倍数 血流参数与狭窄情况的回归方程为：

13、1.PSV=78.4-17.6G-4.6L(F=170.58,P0.001) 2.SA=1788-415G-107L(F=63.91,P0.001) 3.PI=10.5-2.7G (F=27.85,P0.001)4.RI=1.0-0.13G (F=10.69,P0.001)讨论彩色多普勒超声诊断动脉闭塞性疾病的文献已有较多论述，并且已为临床所肯定。但临床检查中常受到气体、肥胖等因素的影响，使深部血管如髂动脉的检测能力受限1。尽管已有文献报道病变动脉远端的超声血流动力学变化与近端的狭窄情况有一定关系，但其为临床观察资料2。本研究用彩色多普勒超声检测犬腹主动脉狭窄远段的股动脉流速曲线及血流动力学的

14、改变情况，为临床检查中根据动脉流速曲线及参数的改变间接推测上段动脉病变情况的可行性提供较为可靠的实验依据。动脉狭窄模型的制作方法有多种3,4， 多为血管狭窄的介入治疗实验,制作方法复杂费时。人工钳夹犬的腹主动脉制造不同程度和不同长度动脉狭窄模型的方法，操作简便，对血管本身的损伤小，且松开血管钳后即可恢复腹主动脉原形，还可进行第二种狭窄模型的制作。本组腹主动脉未狭窄时股动脉流速曲线为三相波型，反向波较大，这与心血管生理密切相关。人体动脉系统的阻力68来自小动脉和微动脉5，因此当血液流向外周时，微动脉的收缩阻碍使高速前向的血流发生折返，产生大而深的反向波，就象水波遇到障碍物发生折返一样6。随着本组

15、犬腹主动脉狭窄的形成及程度的增加，流经腹主动脉狭窄段的血流减少，在狭窄远端管腔无明显缩小的情况下，远端动脉的血流灌注压降低7,故峰值流速降低；而外周小动脉、微动脉因缺血缺氧造成代谢产物积聚和酸中毒，反射性引起周围血管扩张，阻力降低8，从而导致反向波减小或消失。Cloutier G9报道，动脉对称性狭窄7585和偏心性狭窄7990的下游10倍内径长度处，红细胞散射能量最大，再远端则能量逐渐减小。本实验检测的股动脉位于腹主动脉狭窄下游的10倍内径以上，故重度狭窄时表现为低速低阻的单向连续波型，收缩峰上升缓慢，其中3 cm组有2例失去搏动性，呈静脉样流速曲线。与Cloutier G的结果相一致。因此

16、，本组结果表明远端动脉多普勒流速曲线的改变可以间接反映近端动脉狭窄的情况。本组数据经多元回归分析有统计学意义，得出PSV、SA、PI和RI与狭窄程度及狭窄长度有一定的关系。方程中G是指面积狭窄程度，这里只粗略地分为轻度、中度和重度3种等级，有一定的局限性。但从表中可以发现：4个血流参数中变量G的P均小于0.001，说明狭窄程度对上述参数有明显的影响； G的偏回归系数均为负数，即PSV、SA 、PI、RI与狭窄程度均成反比；血流参数PSV和SA中变量L的P0.05，说明狭窄长度对PSV和SA影响显著，而对PI和RI无明显影响；对每个参数而言，G的标化回归系数绝对值均较L的大，说明狭窄程度对血流参

17、数的影响均较狭窄长度的影响大；4个血流参数中G的标化回归系数绝对值中PSV、SA和PI较大，RI较小，说明狭窄程度的增加对这些血流参数影响最大的是PSV，最小的是RI，即PSV对狭窄的反应最灵敏，而RI较不灵敏。丁红（200032上海医科大学附属中山医院超声诊断科）张晖（200032上海医科大学附属中山医院超声诊断科）赵月虎（浙江诸暨市人民医院超声科）徐智章（200032上海医科大学附属中山医院超声诊断科）王文平（200032上海医科大学附属中山医院超声诊断科）参考文献1，Aacks D, Robinson ML, Marinelli DL, et al. Peripheral arteria

18、l Doppler ultrasonography: diagnostic criteria. J Ultrasound Med,1992,11:95-103.2，Makita S, Ohira A,Murakami H, et al. Noninvasive detection of iliac artery disease and prediction of its severity from Doppler spectral analysis in common femoral artery. Angiology, 1997,48:615-621.5，Milnor WR. Hemodynamics. Williams & Wilkins,1982:163-190.7，Hamovici H, Zinicola N. Experimental ren