外周动脉张力测定评估反应性充血

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#PAT #反应性充血 #内皮功能 #无创检测 #心血管

使用外周动脉张力测定法评估反应性充血

1 胃景

反应性充血（RH）是指在短暂缺血后，血管内血流量暂时增加的现象。缺血发生后，氧气生物利用度降低，并伴有代谢废物的积聚，必须通过恢复供氧和清除废物以恢复正常功能[1]。缺血后出现的血流量增加、血管直径（横截面积）增大以及脉动性增强，均为典型的正常生理反应。缺血后的血管舒张是由一氧化氮释放到血液中所引起的[2]。随着时间推移，血流量将恢复至基线水平。内皮功能障碍（即血管内壁内皮层的功能异常），通常与血液中一氧化氮水平降低相关，是心血管疾病的标志，也是临床不良预后的预测因素。临床上已使用来自患者手指的外周动脉张力测定（PAT）信号来评估心血管功能，并显示出与心脏中心血压的相关性[3]。由于PAT具有无创特性，随着其临床应用不断发展，其应用前景十分广泛。因此，PAT作为一种无创指标，在诱导性缺血期间通过测量反应性充血反应，有望在临床上用于评估患者的内皮功能及整体心血管健康状况。

由于外周动脉张力测定（PAT）能够测量通过手指的血流脉动性，我们假设可以通过监测外周动脉张力测定信号幅度的变化来无创地测量反应性充血（RH）反应。此外，我们假设反应性充血过程中将发生相应变化

1已接受并在2015年4月13‐16日于美国明尼苏达州明尼阿波利斯举行的医疗设备设计会议（DMD2015）上发表。DOI::10.1115/1.4030112稿件收到日期：2015年3月3日；最终稿件收到日期：2015年3月13日；在线发表日期：2015年4月24日。编辑：Arthur Erdman。

通过改变缺血时间的长短，PAT信号所显示的反应。这些结果在评估内皮功能障碍与血管弹性之间关系方面可能具有重要的临床意义。

2 方法

这是一项旨在开发一种利用无创PAT信号评估反应性充血（RH）和内皮功能的方法学的初步研究。通过将压电脉冲传感器（MLT1010，AD Instruments）放置在受试者的食指指尖来记录三名受试者的PAT信号（图1）。每次试验均使用相同的传感器。在受试者与传感器同侧的手臂上安装血压（BP）袖带，以实现对肱动脉进行预定时间间隔的可控阻塞/缺血。所有受试者均舒适地坐着，并在数据采集前至少静坐15分钟。在袖带放气状态下，记录5分钟PAT信号（预阻塞期）。

然后将袖带充气至160–1800mmmHg，持续时间为：1分钟（nn= 14）、2分钟（nn= 13）或3分钟（n= 14），同时继续采集数据（阻塞期）。在阻塞期结束后，血压袖带放气，PAT信号继续被

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Samples

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U Pre-Occlusion Occlusion Post-Occlusion

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Initial Occlusion 1 2 3 4 5

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记录至少5min（再灌注期）。采集PAT信号幅度，并在选定的时间间隔内确定均值和标准差，以与各个阻塞期相对应。

3 结果

图2展示了在三个阻塞期中每个阶段的PAT信号幅度的代表性示例。如图所示，与阻塞前阶段相比，再灌注期的PAT信号显示出血流量和脉动性的增加。此外，通常在再灌注期最初的1至2分钟内观察到增强的反应，随后逐渐恢复到基线水平。到再灌注期第五分钟时，信号幅度已恢复至与阻塞前阶段相当的水平。各阶段的外周动脉张力测定信号幅度的均值和标准差如图3所示。在此示例中，与阻塞前阶段相比，PAT信号幅度增加了约42%。在另一种数据分析形式中，计算了阻塞后1–4分钟期间的PAT信号幅度的均值和标准差（如图4所示）。类似地，

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相对于阻塞前阶段的信号幅度的百分比变化如图6所示。可以观察到，在比较阻塞前和阻塞后的信号时，由信号幅度的百分比变化所描述的显著充血反应，最终会恢复到基线水平。正如预期的那样，较长的缺血/阻塞时间表现出更强的反应性充血反应。这一点在图6中得到了说明。较长的阻塞时间对应的PAT信号幅度百分比变化更高；并且在1分钟和2分钟的分析时间点上的百分比变化也高于3分钟和4分钟，表明初期存在增强的反应。

4 解读

这项初步研究表明，从指尖无创获取的脉搏波振幅传递信号波形可用于测量短暂诱导性缺血后的反应性充血反应。对阻塞前和阻塞后阶段的比较显示，脉动振幅和血流量初始增加，随后逐渐恢复至基线水平。本研究还展示了当阻塞时间增加时，反应性充血反应增强。这些评估结果与内皮功能和血管弹性对缺血的预期反应相关。为了使该评估在临床上具有实用价值，需要更大的数据集来建立外周动脉张力测定信号幅度与内皮功能/血管弹性之间的关系。PAT信号在其他心血管情况的评估中已显示出良好的应用前景，而反应性充血是其中另一种此类现象。基于这些初步数据，我们计划设计一项临床研究：（1）了解内皮功能障碍随年龄变化的情况；（2）将这些变化与各种心血管疾病状态进行关联；（3）或许可将其用作筛查工具，对需要进一步评估的患者进行分层。显然，深入理解细胞水平和整体器官水平的内皮功能障碍将非常重要。

无创诊断与检测这一不断发展的时代的未来。