中国中西医结合影像学杂志   2024, Vol. 22 Issue (1): 55-60
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引用本文
任亚娟, 肖沪生, 徐芳, 刘萍, 王艳春, 马菲菲. 早期高血压弦脉脉象特点及其瞬时波强技术参数特征分析[J]. 中国中西医结合影像学杂志, 2024, 22(1): 55-60. DOI: 10.3969/j.issn.1672-0512.2024.01.012
REN Yajuan, XIAO Husheng, XU Fang, LIU Ping, WANG Yanchun, MA Feifei. Analysis of characteristics of early period hypertensive taut pulse and wave intensity technical parameters[J]. Chinese Imaging Journal of Integrated Traditional and Western Medicine, 2024, 22(1): 55-60. DOI: 10.3969/j.issn.1672-0512.2024.01.012
早期高血压弦脉脉象特点及其瞬时波强技术参数特征分析[PDF全文]
任亚娟1 , 肖沪生1 , 徐芳1 , 刘萍2 , 王艳春1 , 马菲菲1
1. 上海中医药大学附属龙华医院超声科, 上海 200032;
2. 上海中医药大学附属龙华医院心内科, 上海 200032
收稿日期: 2023-03-05
基金项目: 国家自然基金青年基金项目(81503413); 上海中医药大学附属龙华医院院级课题(KY2010)
通信作者: 徐芳, Email: Zzhxf818@163.com.
摘要：目的: 应用瞬时波强(WI)技术探测早期高血压弦脉患者颈总动脉各参数, 分析早期高血压弦脉的脉象特点; 提取弦脉脉象判别的特征参数, 探讨早期高血压弦脉患者颈总动脉WI参数的特点, 以期为弦脉的精准分型及信息解读提供客观依据。方法: 选择52例早期原发性高血压弦脉、50例生理性弦脉、50例平脉受试者, 分析其颈总动脉的WI参数, 总结早期高血压弦脉的脉象特点, 并运用SIMCA14.1统计软件提取脉象分型的主参数。结果: 早期高血压弦脉组与平脉组及生理性弦脉组比较, 瞬时加速度波强(W1)、负向波面积(NA)值增高, W1-W2间期降低(均P < 0.01);而平脉组与生理性弦脉组W1、NA、W1-W2间期比较, 差异均无统计学意义(均P > 0.05)。平脉组、生理性弦脉组、早期高血压弦脉组的血管压力应变弹性模量(EP)、脉搏波传导速度(PWV)、血管硬化参数(β)数值均逐渐增高(均P < 0.01)。平脉组血管顺应性(AC)高于其他2组(均P < 0.01), 生理性弦脉组AC高于早期高血压弦脉组(P < 0.05)。3组R-W1间期比较差异无统计学意义(P > 0.05)。基于主成分分析(PCA)和正交偏最小二乘法判别分析(OPLS-DA), 生理性弦脉组与平脉组样本区分明显, 表明2组WI各参数比较差异均有统计学意义(均P < 0.05), 特征性的WI参数[投影重要性(VIP值) > 1]为EP、PWV、β、AC, 其中贡献率为EP > PWV > β > AC。基于PCA和OPLS-DA, 生理性弦脉组与早期高血压弦脉组样本区分明显, 表明2组WI各参数差异均有统计学意义(均P < 0.05), 特征性的WI参数(VIP值> 1)为EP、PWV、NA、W1、β, 其中贡献率为EP > PWV > NA > W1 > β。结论: 区分早期高血压弦脉组与生理性弦脉组的WI特征性参数为EP、PWV、β、NA、W1。区分平脉组与生理性弦脉组特征性参数为EP、PWV、β、AC。WI技术可为脉象的精准分型和信息解读提供客观依据, 值得进一步推广应用。
关键词：瞬时波强    主成分分析    正交偏最小二乘法    中医脉诊客观化    
Analysis of characteristics of early period hypertensive taut pulse and wave intensity technical parameters
REN Yajuan1 , XIAO Husheng1 , XU Fang1 , LIU Ping2 , WANG Yanchun1 , MA Feifei1
1. Department of Ultrasound, Longhua Hospital Affiliated of Shanghai University of TCM, Shanghai 200032, China;
2. Department of Cardiology, Longhua Hospital Affiliated of Shanghai University of TCM, Shanghai 200032, China
Abstract: Objective: To analyze the pulse characteristics of early hypertension taut pulse by using wave intensity(WI) technology. To detect the parameters of common carotid artery in subjects with early hypertension taut pulse. To extract the characteristics of WI technology parameters of taut pulse in patients with early hypertension. Methods: WI parameters of 52 subjects with early primary hypertension taut pulse, 50 subjects with physiological taut pulse, 50 subjects with normal pulse were detected. SIMCA 14.1 statistical software was used to extract the main parameters of pulse classification in three groups. Results: Compared with the normal pulse group and the physiological taut pulse group, the W1 and NA values of the early hypertensive taut pulse group were higher, and the W1-W2 value decreased(all P < 0.01), while there were no differences in W1, NA and W1-W2 values between the normal pulse group and the physiological taut pulse group(all P > 0.05). From the normal pulse group to the physiologic taut pulse group to the early hypertensive taut pulse group, the values of EP, PWV, and β increased gradually(all P < 0.01). AC value in the normal pulse group was higher than that in the other two groups(both P < 0.01), and AC value in the physiologic taut pulse group was higher than that in the early hypertensive taut pulse group(P < 0.05). R-W1 value had no difference among the three groups(P > 0.05). The principal component analysis(PCA) and orthogonal projections to latent structures discriminant analysis(OPLS-DA) showed that the samples were obvious differences between the physiological taut pulse group and the normal pulse group, which indicted that WI parameters between the two groups had statistical differences(all P < 0.05), and the characteristic WI parameters were EP, PWV, β and AC(VIP value > 1), among which the contribution rate order was EP > PWV > β > AC. PCA and OPLS-DA showed that the samples were obvious differences between the physiological taut pulse group and the early hypertensive taut pulse group, which indicted that WI parameters between the two groups had statistical differences(all P < 0.05), and the characteristic WI parameters were EP, PWV, NA, W1 and β(VIP value > 1), among which the contribution rate order was EP > PWV > NA > W1 > β. Conclusions: The characteristic WI parameters which can distinguish the early hypertension group and the physiological group are EP, PWV, β, NA, W1, and the characteristic WI parameters which can distinguish the normal pulse group and the physiological taut pulse group are EP, PWV, β, AC. WI technique can provide objective and reliable data basis for the information interpretation, which is worthy of further promotion.
Key words: Instantaneous wave intensity technology    Principal component analysis    Orthogonal partial least squares    Objectification of traditional Chinese medicine    

瞬时波强(wave intensity，WI)[1]技术是一项通过实时跟踪动脉管径、动脉内平均血流流速的瞬时变化，来研究循环系统动力学的新技术[2]，其能从能量、心脏收缩舒张功能、血管弹性、顺应性、外周血管阻力等多方面评估心脏及血管的瞬时功能，反映脉象信息，已应用于全身多处动脉[3]。目前，WI技术虽已被应用于脉象的客观化研究[4-9]，但尚无其各参数在脉象分型中的界定标准。本研究将WI技术运用于颈总动脉的探测，以早期高血压弦脉作为研究对象，以生理性弦脉、平脉为对照，从心脏射血力、血流动力学及能量学等方面对早期高血压弦脉的信息进行解读，并探讨WI技术各参数在早期高血压弦脉分型中的诊断价值。

1 资料与方法 1.1 一般资料

选择2016年1月至2018年12月我院健康人群中的自愿受检者及门诊的原发性高血压患者。

1.2 诊断标准 1.2.1 早期高血压的诊断标准

① 原发性高血压的诊断标准：参照《中国高血压防治指南(2018年修订版)》[10]，在未服用降压药的前提下，收缩压≥140 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)和/或舒张压≥90 mmHg。若收缩压≥140 mmHg、舒张压 < 90 mmHg，则被认定为单纯收缩期高血压。口服降压药后，血压即使 < 140/90 mmHg，仍应诊断为高血压。②符合美国高血压学会(ASH)对原发性高血压早期指征的诊断标准，即高血压史≤5年，且血压控制良好，收缩压 < 180 mmHg，舒张压 < 110 mmHg，血脂、血糖、肝功、肾功及心脏超声检测正常[11-12]。

1.2.2 脉象诊断标准[13]

① 弦脉脉象特征：端直以长，如按琴弦。②平脉脉象特征：寸、关、尺均脉象趋于平缓，一息4~5至，其频率律动不变，不浮不沉，不大不小，从容和缓，流利有力，有胃、有神、有根。

1.3 纳入及排除标准 1.3.1 纳入标准

① 早期高血压弦脉纳入标准：18~60岁，男女不限；符合早期高血压诊断标准，脉象符合弦脉者。②生理性弦脉及平脉(或正常脉)纳入标准：18~60岁，男女不限；健康，无急、慢性疾病；肝、肾功能、空腹血糖、心脏超声检查结果均正常，且脉象符合平脉者。

1.3.2 排除标准

患除原发性高血压外的其他急慢性疾病；智力、语言、听力及心理障碍等其他原因导致无法配合者；妊娠及哺乳期者；人迎、寸口部皮肤有损伤者；颈动脉内斑块形成者(动脉内-中膜厚度≥1.5 mm[14])。

1.4 分组

由2位具有5年以上临床经验的医师分别进行脉诊，另1位经过培训的医师使用DDMX-100脉象仪检测受试者桡动脉。2位医师中1人脉诊结果与脉象仪相同时，受试者即被纳入对应小组。最终纳入早期高血压弦脉52例(早期高血压弦脉组)，生理性弦脉50例(生理性弦脉组)，平脉50例(平脉组)。

1.5 仪器与方法

采用ALOKA Prosound α7型彩色多普勒超声诊断仪，线阵探头(频率5~13 MHz)。受检者仰卧，连接ECG，将超声线阵探头放置于颈总动脉开始膨大处，近心端1.5 cm处作为WI检查部位。将“Beam Steer(2D)”和“Beam Steer(Flow)”分别设置为15°和-15°(或将两者设置值调换)；启动WI功能，对血流取样门宽值(3.5 mm)、声束血流夹角(60°)值进行设置，在血管前后壁外膜-中层的交界处，分别放置1个取样门；开启WI血流显示键，观察波形波动，待稳定后，使用select键进行数据收集；完成收集后，自动跳到下一显示界面，输入血压值结合以上5个波形，显示测量结果，测量3次取平均值。

WI检测参数包括瞬时加速度波强(W1)、瞬时减速度波强(W2)、负向波面积(NA)、R-W1间期、W1-W2间期、血管压力应变弹性模量(EP)、血管硬化参数(β)、血管顺应性(AC)、管径增大指数(AI)和脉搏波传导速度(PWV)。

1.6 统计学分析

使用SPSS 25.0软件进行统计分析。先对数据行正态性及方差齐性检验，符合正态分布的计量资料以x±s表示，偏态分布的计量资料以M(QL，QU)表示。符合正态分布和方差齐性的数据行单因素方差分析，对不符合正态分布的数据行符号秩和检验，成对数据的比较行Kruskal-Wallis H检验。所有P值经双侧检验，假设检验的显著性水准α=0.05。计数资料以例(%)描述，组间比较行χ2检验。以P < 0.05为差异有统计学意义。

使用SIMCA 14.1软件对3组WI各参数行主成分分析(principal component analysis，PCA)和正交偏最小二乘法判别分析(orthogonal projections to latent structures，OPLS-DA)，获得各参数变量投影重要性(VIP)值，提取同时满足VIP > 1、P < 0.05的参数作为脉象分型标准参数[15]。

2 结果 2.1 3组一般资料比较(表 1)
表 1 3组一般资料比较

3组性别构成比差异无统计学意义(P > 0.05)。早期高血压弦脉组、生理性弦脉组的平均年龄、BMI、甘油三酯、总胆固醇、血糖均较平脉组增高，差异均有统计学意义(均P < 0.01)；生理性弦脉组与早期高血压弦脉组比较，差异无统计学意义(P > 0.05)。平脉组与生理性弦脉组的收缩压及舒张压比较，差异均无统计学意义(均P > 0.05)，且均低于早期高血压弦脉组(均P < 0.01)。

2.2 3组颈总动脉WI技术参数比较(表 2)
表 2 3组颈总动脉WI技术参数比较

与平脉组及生理性弦脉组比较，早期高血压弦脉组的W1、NA值增高，W1-W2间期降低(P < 0.01)，而平脉组与生理性弦脉组W1、NA、W1-W2间期比较差异均无统计学意义(均P > 0.05)。从早期高血压弦脉组到生理性弦脉组再到平脉组，EP、β、PWV数值逐渐降低(均P < 0.01)。生理性弦脉组与早期高血压弦脉组AI差异无统计学意义(P > 0.05)，但均高于平脉组(均P < 0.01)。早期高血压弦脉组及生理性弦脉组AC值均低于平脉组(均P < 0.01)，早期高血压弦脉组AC值低于生理性弦脉组(P < 0.05)。3组R-W1间期比较差异无统计学意义(P > 0.05)。

2.3 基于PCA及OPLS-DA的颈总动脉WI脉象判别主参数分析 2.3.1 PCA及OPLS-DA模型构建

将3组受试者WI的11项参数进行PCA建模，得到一个有2个主成分的PCA得分图(图 1)。本模型中R2X=0.472，Q2=0.377，表示该模型的解释能力及稳定性尚可，但预测性欠佳。因为PCA为一种无监督的降维方法，需进一步运用OPLS-DA对样本数据进行分析，以实现对模型的监督模式识别。

图 1 3组瞬时波强(WI)参数的主成分分析(PCA)积分矩阵图

2.3.2 生理性弦脉组与平脉组颈总动脉WI参数OPLS-DA模型构建及数据分析

在PCA模型的基础上，对平脉组及生理性弦脉组WI各参数进行OPLS-DA建模分析。该模型共包含2个成分，R2X=0.446，R2Y=0.624，R2Y-Q2 < 0.3，2个参数均 > 0.4，表明该模型具有较好的解释能力，Q2=0.576，说明此模型具有较好的稳定性和预测能力。平脉组和生理性弦脉组样本区分明显，表明2组WI参数差异有统计学意义(图 2)。其中，EP、PWV、β、AC、W1、1st-2nd、AI、W2、NA的VIP分别为1.620 66、1.560 07、1.513 87、1.124 17、0.865 22、0.795 04、0.679 38、0.632 72、0.269 95、0.257 53、0.048 07。可提取出EP、PWV、β、AC作为这2种脉象的分型特征参数(图 3)。

注：图中每一个点代表一个样本 图 2 生理性弦脉组与平脉组颈总动脉WI参数的正交偏最小二乘法判别分析(OPLS-DA)积分矩阵图

图 3 生理性弦脉组与平脉组瞬时波强(WI)参数的正交偏最小二乘法判别分析(OPLS-DA)模型的变量投影重要性(VIP)值柱状图

2.3.3 早期高血压弦脉组与生理性弦脉组WI参数OPLS-DA模型构建及数据分析

在PCA模型的基础上，对早期高血压弦脉组及生理性弦脉组WI各参数进行OPLS-DA建模分析。该模型共包含2个组成部分，R2X=0.396，R2Y=0.652，R2Y-Q2 < 0.3，2个参数均 > 0.3，表明该模型具有较好的解释能力，Q2=0.588，说明此模型具有较好的稳定性和预测能力。生理性弦脉组和平脉组样本区分明显，表明2组WI参数差异有统计学意义(图 4)。其中，Ep、PWV、β、AC、W1、1st-2nd、AI、W2、NA的VIP分别为：1.543 45、1.520 22、1.221 47、1.187 82、1.121 74、0.873 97、0.725 95、0.555 07、0.523 50、0.377 19、0.360 90。可提取出EP、PWV、NA、W1、β作为这2种脉象的分型特征参数(图 5)。

注：图中每一个点代表一个样本 图 4 早期高血压弦脉组与生理性弦脉组WI参数的OPLS-DA积分矩阵图

图 5 早期高血压弦脉组与生理性弦脉组颈总动WI参数的OPLS-DA模型VIP值柱状图

3 讨论

高血压是全球广泛发生的高致死、高致残性疾病[15]，及时发现高血压患者的心血管功能改变，并早期干预，可大大改善患者远期预后。研究显示，高血压中弦脉占所有脉象的90%[16]，许多高血压患者早期脉象即已出现变化，随病情加重，脉象的弦度系数增加，柔和度下降[17]。因此，高血压弦脉的出现及表现对中医辨脉施治有重要作用。

WI技术能从多方面评估心脏及血管的瞬时功能，已被广泛应用于脉象的客观化研究[4-9]。颈总动脉与心脏距离更近，包含有更丰富的血流动力学信息[18]，且颈动脉内径较宽，因此颈总动脉的WI参数与脉象仪参数被认为具有更好的相关性和精准性[19]。

本研究显示：与平脉组及生理性弦脉组比较，早期高血压弦脉组的W1、NA值增高，W1-W2间期降低，平脉组与生理性弦脉组W1、NA、W1-W2间期差异无统计学意义。据此可推出，早期高血压弦脉患者的血流动力学处于高动力状态，心脏的收缩力增强，外周阻力增大。W1-W2间期与心脏射血时间密切相关，其降低表明早期高血压弦脉者的心肌射血时间缩短，分析原因应与高血压患者的动脉弹性降低及外周阻力增高密切相关。从平脉组到生理性弦脉组再到早期高血压弦脉组，EP、β、PWV数值逐渐增高。生理性弦脉组与早期高血压弦脉组AI无差异，均高于平脉组。平脉组AC高于其他2组。生理性弦脉组AC高于早期高血压弦脉。R-W1间期与心脏射血前期时间密切相关，3组R-W1间期比较差异无统计学意义，表明从平脉组到生理性弦脉组再到早期高血压弦脉组，血管的硬度逐渐增加，弹性和顺应性逐渐下降。

本研究中，平脉组与生理性弦脉组WI各参数差异均有统计学意义，VIP > 1的WI参数有EP、PWV、β、AC，其中贡献率EP > PWV > β > AC。2组主要判别参数为EP、PWV、β、AC，且生理性弦脉组的EP、PWV、β较平脉组增高，AC较平脉组降低，均符合生理性弦脉动脉血管弹性及顺应性降低的特点。

基于PCA和OPLS-DA，生理性弦脉组与早期高血压弦脉组WI各参数比较差异均有统计学意义，VIP > 1的WI参数为EP、PWV、NA、W1、β，其中贡献率为EP > PWV > NA > W1 > β。2组主要判别指标为EP、PWV、β、NA、W1。这5个参数说明高血压弦脉者在心脏收缩早期，动脉处于高能量状态，外周阻力增高，血管弹性和顺应性进一步降低的病理性特点，与既往研究[20-21]相似。

根据本研究结果，可得出以下结论：①生理性弦脉者大动脉的血管弹性及顺应性降低，心功能及外周阻力并无改变。WI参数特点：EP、β、PWV值增高，AC值降低。②早期高血压弦脉者心脏收缩功能增强，心脏处于高能量状态，外周血管大、中动脉血管弹性降低，外周阻力增加，射血时间缩短。WI参数特点：W1、EP、β、PWV值增高，NA绝对值增大，AC值降低，W1-W2间期缩短。③平脉与生理性弦脉的主要判别指标为EP、PWV、β、AC。④生理性弦脉组与早期高血压弦脉组的主要判别指标为EP、PWV、β、NA、W1。

总之，WI技术可为弦脉的信息解读及脉型界定提供客观指标，可区分生理性弦脉与高血压弦脉，是脉象客观化研究的可靠技术，值得进一步推广应用。本研究的样本量有限，今后可扩大样本量，为弦脉的界定参数提供更加可靠的数据。

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