黄久仪 王桂清
上海市脑血管病防治研究所 脑卒中社区预防研究室 上海 710032
【摘要】脑血管血液动力学（CVHD）检测是一种主要用于脑血管疾病诊断的无创伤性检测方法。其主要检测指标包括脑血管最大流速（Vmax）、最小流速(Vmin)、平均流速(Vmean)、平均血流量(Qmean)等运动学指标和外周阻力(RV)、特性阻抗Zcv)、脉搏波波速(WV)、动态阻力(RV)、临界压(CP)、舒张压与临界压差值(DP)等动力学指标。CVHD检测指标能够从不同角度反映脑血管的功能的生理和病理状态，在脑血管疾病的病因研究、早期诊断、卒中高危人群筛检、预防和治疗效果观察以及预后研究中具有重要的应用价值。随着流体力学的研究进展和CVHD检测临床应用研究的深入，CVHD在脑血管病防治中发挥更为重要的作用。
The role of cerebral vascular hemodynamic analysis in prevention and cure of cerebral vascular disease. Huang Jiuyi, Wang Guiqing (Shanghai Institute of Cerebral Vascular Disease Prevention and Cure. Shanghai 200433 China)
【Abstract】Cerebral vascular hemodynamic(CVHD) analysis is a non-invasive measure mainly for diagnosis of cerebral vascular disease. Parameters of CVHD include Vmax, Vmin, Vmean, Qmean, RV, Zcv, WV, RV, CP and DP, ect, which could reflect physiology and pathology status of cerebral vascular function in various point of view. CVHD analysis was provided with important role in study etiology, early diagnosis, high risk population screen, prevention, treatment and prognosis of cerebral vascular disease. As hymodynanic principle and clinic application go deep into study, CVHD will play more important role in the area of cerebral vascular disease prevention and cure.
脑血管血液动力学（cerebral vascular hemodynmic, CVHD）检测是脑血管功能的无创伤性检测方法。国外CVHD的理论研究发展较快，部分参数在经颅多普勒（TDC）中被应用。国内1995年由复旦大学研制开发出CBA CV-300脑血管血液动力学检测仪，1996年开始在临床推广使用。由于CVHD检测能够同时检测脑血流速度等运动学参数和外周阻力、特性阻抗等动力学参数，直接反映脑血管的功能状态，具有无创、简便、经济、准确等优点，在脑血管病早期诊断、卒中高危人群筛检、预防和治疗效果观察以及病因研究等方面具有广泛的临床应用前景。
1 脑血管功能的无创伤检测方法
目前用于检测脑血管功能或脑血管病早期诊断的无创性检测仪器主要有2类，一类是脑血管病形态学检测方法，这类方法主要有CT、MRI和数字减影血管造影（DSA），另一类是观察脑血管功能的检测方法，该类方法有经颅多普勒（TCD）、正电子发射断层扫描（PET）和CVHD。CT和MRI对脑出血、脑梗死和脑血管畸形等脑组织或脑血管具有明显形态异常的识别具有很高的诊断效能，但对功能异常的检测不具特异性。DSA实际上是一种小创伤的介入检测方法，主要用于脑血管形态异常的检测；TCD主要检测的是部分脑血管的血流速度及局部形态学改变，能够测得脑血流速度等运动学参数，但缺乏外周阻力和特性阻抗等动力学参数，也无明确的正常人参考值。PET是一种继CT之后发展起来的一种神经影像学检查方法，用来观察脑组织各种生理生化异常。CVHD是一种能够同时检测脑血管上游运动学和动力学参数的无创伤检测方法，能够综合反映脑血管的形态和功能损害情况。上述检测方法在脑血管病的检测和诊断中各有侧重，从不同的角度反映脑血管或脑组织的功能和形态异常，临床应根据不同种类或不同临床阶段的脑血管疾病而合理选用。但相比之下，CVHD检测具有简便、经济、便于携带和易实施等优点，在脑血管病的群体预防及疗效观察方面具有更广泛的临床应用前景。
2 CVHD检测的常用指标及其生理学和临床意义
CVHD是在近代流体力学理论基础上建立起来的脑血管功能无创伤检测方法。利用脑血管上游测量得到的血流及脉搏压力波信息计算脑血管运动学和动力学指标。检测指标包括血液动运动学和动力学2方面的参数，从不同的角度反映出脑血管功能的生理和病理状态。其中脑血流量和血流速度是反映脑血管血流状况的运动学指标，但不仅脑血管疾病表现为血流速度的异常改变，心血管疾病也会对其产生影响。由于检测的指标多数为动力学参数，因此，通称为血液动力学。
平均血流速度（Vmean）：Vmean偏低，通常提示该侧脑血管病变导致的血管床供血不足。Vmean偏高，往往提示该侧脑血管床供血良好，或者该侧颈动脉严重狭窄。
最大血流速度（Vmax）：反映心脏快速射血期颈动脉的血流速度。随着年龄的增加，Vmax将显著降低。
最小血流速度（Vmin）：反映心脏舒张末期大动脉瞬间回弹作用和血流有形成分的综合状态所维持的颈动脉内血流速度。Vmin的显著减小，尤其是 Vmin低于正常值下限的50%时，脑梗死的发病风险明显增高。
平均血流量（Qmean）：是反映脑血管床供血状态的指标，表示单位时间内流过颈动脉检测点横截面的血液体积。Qmean偏低，表示该侧脑供血不足；Qmean偏高，表示该侧脑供血过度，或者是由于其它血管床供血不足，靠这一侧颈动脉来补偿。
脉搏波波速（WV）和特性阻抗（Zcv）：是反映脑动脉弹性状况的指标。WV是压力脉搏波沿血管壁传播的平均速度，Zcv是脉博波在血管床中沿一个方向传播时所遇到的阻抗。这2个指标和动脉管壁的整体弹性状况相关，是血管硬化或血管痉挛程度有密切的关系。
外周阻力（RV）：是反映大脑小血管和毛细血管通畅程度的定量指标。小血管梗塞、管腔变窄或血管痉挛都将导致血管外周阻力 RV异常升高。
动态阻力（DR）：是反映在一个心动周期之内脑血管随血压变化而调节维持速度难易程度的指标。DR越大，表示在同样的压力变化时血流速度变化得越小；DR越小，则表示在同样的压力变化时血流速度变化得越大。
临界压（CP）和舒张压与临界压的差值（DP）：是反映颅内血管闭锁状态的指标。CP是毛细血管的开放压力， DP是舒张压与临界压之差。导致临界压CP异常升高的原因很多，如动脉过度灌注、静脉回流受阻、颅内压升高等；在临床，DP的异常降低往往提示病人在每个心动周期的末期，脑组织可能会有短暂性的供血不足。
上述指标临床应用过程中需要注意不同年龄阶段、不同性别、左右侧检测部位间存在的分布差异，应参照不同组别各参数的正常人参考值。
3 CVHD检测的在脑血管病防治中的临床应用价值
脑血管病的防治建立在深入的病因、早期诊断、预防、治疗和预后等研究基础上。其中卒中高危人群的识别与筛检对脑血管病的整体防治策略尤其重要。近年来的研究提示，CVHD是一项脑血管功能检测的有效手段，在脑血管病防治中具有重要的临床应用价值[1，2]。
3.1在病因研究中的应用 Frangos et al(1999)报道，动脉粥样硬化的好发部位往往在血管弯曲、分叉等血流动力的低切应力区。动脉硬化的发生与否，取决于动脉硬化的危险因素与内皮细胞保护因素之间的平衡，而内皮细胞血管活性物质和基因表达对切应力反应的不同，是血液动力学因素在动脉硬化形成中的细胞和分子机制[3-6]。队列人群研究也发现，以王桂清、郭佐等（1996）报道的CVHI积分方法计算出的CVHI积分作为卒中危险因素，当CVHI积分低于75分，卒中发病的相对危险度为7.3，当CVHD积分值降低和高血压同时出现，相对危险度上升至13[7]，而且积分值与卒中风险间具有显著的量效关系[8]。CVHD积分异常提示的脑血管功能异常是卒中最强的独立危险因素[7,9]。作为一个新发现的重要危险因素，CVHD将在动脉硬化病因研究中受到越来越多的关注。
3.2在高危人群筛选中的应用 临床上大部分脑血管病患者，在卒中等脑血管事件发生以前往往缺乏临床症状。人群中高危个体的筛选经常根据危险因素暴露水平，但大样本的人群检测结果提示，在35岁以上具有卒中危险因素暴露的人群中，CVHI出现异常的比例仅占30~50%[10,11]。这些个体具有明显的脑血管功能异常，卒中的风险也比以危险因素暴露筛检出的个体更高，这些结果决定了CVHD在高危人群的筛选中具有重要地位。前瞻性研究发现，CVHD综合积分用于卒中预警，与随访卒中发病进行对比，当截断点为75分时，其敏感度为87.5%，特异度为67.7%，Youden指数为0.55[12]。提示CVHD积分值是一项理想的卒中高危人群筛选指标。在卒中的高危人群中，那些已经出现CVHD异常的个体，大部分已经出现脑血管形态或功能的损害，即为早期的脑血管病患者或卒中的亚临床状态。也有文献报道，CVHI可用于脑血管病的早期诊断[13]。
3.3在一级预防中的应用 大众预防和高危人群预防是脑卒中一级预防策略的两个重要组成部分，两种策略各具特色，相互补充。对于医疗资源尚不丰富的我国，在一般干预的基础上，科学的高危人群预防策略在现阶段能获得更好的成本效果。高危人群预防策略的效果取决于敏感而特异的高危人群筛选方法和有效的干预手段， CVHD检测应用于卒中高危人群筛选已经显示出具有良好的筛检效能[1，12]；在干预效果观察方面，上海市脑血管病防治研究所在上海市南汇区近70万框架人群中实施“高危人群筛检-脑安胶囊个体化干预”的卒中一级预防策略，从全区近70万人群中根据年龄和主要危险因素的暴露，用CVHD检测指标积分的方法筛选出1.8万人卒中高危个体进行脑安胶囊为主的个体化干预，至干预第三年，全区卒中的发病率已经下降50%以上[1，14]。干预效果的获得，除一般干预和重点干预药物的效果外，与CVHD积分敏感、特异的筛检效能密切相关。类似的结果在其它人群干预试点中也得以证实[15]。
3.4在防治效果评价中的应用 脑血管病的防治（三级预防）效果评价指标主要为脑血管事件的发生率、死亡率、复发率和病死率，临床神经功能恢复的相关指标以及近年来较关注的生活质量指标。这些指标从群体角度能够从不同侧面反映防治效果，但不能直接反映研究人群的脑血管功能恢复情况。CT和MRI等手段虽然能从形态血提供一些客观依据，也不能反映脑血管的功能状态。TCD虽然能够直接测得脑血流速度，但缺乏动力学指标。卒中一、二级预防的主要目的是防治卒中的发生和再发生，改善脑组织的血液供应是达到该目的基本途径。CVHD检测方法的建立，为脑血管病防治效果观察提供了直接反映脑血管供血及功能状态的指标体系，尤其是利用CVHI积分方法，不仅能够综合反映防治效果，而且对临床药物效果的筛选也有重要应用价值[1，16]。在卒中的预治研究和临床实践中具有重要的应用价值和广阔的应用前景。
4 发展与展望
脑血管病的病理基础是动脉粥样硬化，血管形态学的异常往往晚于功能改变。上述研究已经有足以表明，CVHD检测能够在很大程度上直接反映脑血管功能异常，在识别卒中发病前的高危个体具有较高的筛检效能。但作为一种新的检测手段和方法，在许多方面有待进一步完善。如目前国外尚未见可供临床使用的检测仪器，国内研制生产的检测仪目前所能检测到的只是颈动脉系统的CVHD指标，缺乏椎动脉系统的CVHD信息；某些指标，如Qmean尚未不能直接测量，其准确程度有待提高；检测指标过于繁多，临床检测结果的综合判定存在一定困难。此外，CVHD对脑血管病早期诊断的价值尚需要用临床诊断的金标准（血管造影）对比进行规范的诊断试验评价，才能对其诊断效能做出客观的评价。可喜的是近年来国外在流体力学研究方面又有新的进展，切应力和周向张力改变与内皮细胞功能及血管重建的关系已经基本明确[17,18]，辅以超声技术的的应用，将使得功能指标检测更加全面，血管壁厚度和内中膜厚度等形态指标的检测也将得到解决。随着研究工作的深入，CVHI检测方法将在卒中的防治临床应用中发挥更为重要的作用。