方法学研究

第四节　方法学研究

一项新技术的引进并在临床推广应用之前，首先要进行方法学研究。使其能在今后沿着科学的正确的道路发展、前进。WI有两个主要变量，即动脉管壁的波动和管腔内血流流动，在为临床提供大量有用诊断信息的同时，也出现了一些干扰因素，后者可以通过方法学研究加以控制。

一、血管回声跟踪技术的方法学研究与瞬时波强的关系

血管回声跟踪（eTRAKING，ET）能通过自动采集血管搏动所产生的射频信号，实时跟踪、描记血管前后壁运动轨迹，自动计算血管管径变化并以曲线形式加以显示，测量管径变化的精度高达0.01mm。WI是在ET的基础上更高一层的技术发展，ET仅能提供动脉管壁的波动参数，WI无创的新技术不仅能提供动脉管壁的波动参数，且能提供管腔内血流动力学变化参数以及两者在时间上的相关参数，为临床研究心血管功能打开了新视野。

二、多普勒取样门大小对瞬时波强的影响

血液在动脉血管内流动过程中，由于黏性摩擦力的存在，流速的空间分布总是不均匀的，靠近管壁的流层速度较低，而靠近管腔中央的流层速度较高。WI的计算公式为（dP/dt）（dv/dt），P为压力，v为血流速度。从理论上分析，多普勒取样门越大，平均流速越低；多普勒取样门越小（需保证取样门在血管正中，能取到最大流速），平均流速越高。

三、多普勒流速曲线的奈奎斯特现象对瞬时波强的影响

彩色多普勒与脉冲式多普勒一样，所测流速受到奈奎斯特（Nyquist）频率极限的限制。当所测流速超过这一极限时，将发生频率失真。超声医师对彩色多普勒与脉冲式多普勒的奈奎斯特现象非常熟悉，但对由此引起的WI曲线的相应变化不一定知晓。我们人为制造这一现象，并对WI的相应变化作图解说明。如图234（见插页），M型超声彩色显示绿色为主混叠；右上角局部放大部分显示多普勒流速曲线（蓝色）上出现微小振动波。图235（见插页）显示平均多普勒流速曲线（多个心动周期的多普勒流速曲线均值，淡蓝色）上同样出现微小振动波；WI曲线（黄色）表现为幅度降低，宽度变窄（持续时间减少），并出现假性负向波。

四、血压对瞬时波强的影响

WI是利用ET将管径变化转变成压力变化而得到的。转变值由血压定标，管径变化前与舒张压一致；管径变化最大值与收缩压一致；管径变化范围与脉压一致。利用肱动脉压代替中心动脉压在不同年龄段之间出现不同的结果，年轻人外周血管所测脉压有放大效应，同一年龄段比较无系统误差。因此，WI检测需严格按照不同年龄段分组以消除系统误差。

五、时间分辨力对瞬时波强的影响

文献报道的WI检测方法时间分辨力为走速50mm/s，而目前机器最大时间分辨力，走速为200mm/s。由于时间分辨力提高了近4倍，过去未能分辨的许多细小差异都得以显现，从而获得较以往文献报道中更为精确可靠的、在血流动力学中的时相记录，图23-6圈内显示心电图R波顶点至管径曲线变化起点的时间（走速为50mm/s）；图23-7圈内显示心电图R波顶点至管径曲线变化起点的时间（走速为200mm/s）；由于时间分辨力的提高，作者得以将R-W1测量点的时相分解研究。结果表明，文献报道的“R-W1约等于射血前期”，实际上包含了三个时间段（图23-8），分别为左心室等容收缩期时间、压力波传导时间和WI起点至顶点时间。

图23-6　血管径变化曲线

圈内显示心电图R波顶点至管径曲线变化起点的时间（走速为50mm/s）。

图23-7　R波至血管径变化起点的测量

圈内显示心电图R波顶点至管径曲线变化起点的时间（走速为200mm/s）。

六、呼吸对瞬时波强的影响

一个呼吸周期约等于5个心动周期时间，为了消除呼吸对WI测量的影响，需取5个以上心动周期的波形，包括管径曲线、血流流速曲线、WI曲线及心电曲线分别加以整体平均，其中管径曲线、血流流速曲线先行最小二乘法平滑。完成这一过程的要点是挑选合适的波形，已挑选的波形以棕色竖线作为标记，未挑选的波形以绿色竖线作为标记。图23-9中挑选5个波形平均后的结果不满意，表现为管径波曲线、血流流速波曲线、WI波曲线不完整（图23-9下方平均后的波形中箭头所指），原因是所挑选的最后一个波形不完整，造成平均后的波形都不完整。作者将最后一行的波形去掉（图23-10中箭头所指），平均后的波形就完整了。但是，图2310中的波形仍然不被采纳，原因是只有4个波形，没有达到5个心动周期波形平均值的要求。

图23-8　R－W1相当于射血前期

文献报道的“R-W1约等于射血前期”，实际上包含了三个时间段，分别为左室等容收缩期时间、压力波传导时间和WI起点至顶点时间。

图23-9　平均化后的瞬时波强波形

波形平均后的结果不满意，表现为管径波曲线、血流流速波曲线、WI波曲线不完整。

图23-10　校正后的波形

将最后一行的波形去掉，平均后的波形即呈完整。

七、心律失常以及心率对瞬时波强的影响

作者在实践中发现，WI采用了与Microsoft Office Word软件文字编排中“左对齐格式”所类似的方法（图23-11）。当心律失常时“左对齐右边不齐”。作者以心电图诊断为心律失常（图23-12）的志愿者为例来观察心律失常对WI的影响。发现平均后的波形会出现变异，心电图R波变成双峰或多峰（图23-13），这给时相分析带来困难，不知道究竟应该取心电图R波的哪个峰？经过观察表明，如果取5个心动周期的任何一个，波形是正常的（图23-14）；参与平均的波越多，心电图R波的峰亦越多，且峰值幅度也越低；随后一个多普勒流速曲线与W1曲线表现为宽度（持续时间）增加，峰值幅度降低。说明WI技术可以诊断心律失常，诊断标准为平均后的心电图R波成双峰或多峰。作者采用让心律失常受检者屏气，使平均后的多峰R波变成单峰R波，解决了时相分析的难题。

图23-11　瞬时波强的文字编辑

WI采用了Word软件文字编排中“左对齐右边不齐”格式所类似的方法。

图23-12　心电图诊断为心律失常的志愿者对WI的影响

图23-13　平均后的波形出现变异，心电图R波变成双峰或多峰（箭头所指）

图23-14　取任何一个心动周期，波形是正常的

影响心率的因素很多，情绪变化或体位改变等因素都会造成心率快慢不一致，为了增加时相分析的可比性，作者采用了时间标化的方法。每一个受检者需同时记录同一心动周期的R-R间期，如与主动脉流速曲线相对应的R-R间期；记录与WI相对应的R-R间期平均值，如WI是5个心动周期的波形平均值，与之相对应的5个心动周期的R-R间期也被平均，将所测波形的时间除以相对应的R-R间期而达到标化目的。通过标化可以消除不同时间段心率变化以及心律失常的影响。通过标化后的对比研究，证明了W1起点-W2顶点为左心室射血时间，而不是以往文献报道的W1顶点-W2顶点为左心室射血时间（图23-15）。

图23-15　瞬时波强的标化

通过标化后的对比研究，证明了W₁起点至W₂顶点为左心室射血时间。

八、减少测量瞬时波强的相对误差

WI高度（幅度）可以通过左上角圆圈内的放大或缩小镜按钮调节（图23-16）。显示WI曲线幅度合适；当WI曲线幅度偏低，测量时相对误差增大。

图23-16　获得合适的瞬时波强波形

通过左上角圆圈内的放大或缩小镜按钮调节WI幅度，图中显示WI曲线幅度合适。

研究表明，心脏至肱动脉的压力波传导时间与身高的相关性优于心脏至颈动脉的压力波传导时间与身高的相关性，说明取样距离越长，测量的相对误差越小。可以预测，如果测量心脏至腘动脉的压力波传导时间，相对误差会更小。

WI调节按钮分为三个部分，其中管径跟踪门与多普勒流速曲线标尺为必调部分；多普勒取样门大小根据所测血管不同相对固定；其他调节数值如Beam Steer（B）和Beam Steer（flow）以及声束血流夹角全部固定并通过手法调节保持不变，结果明显减少了测量的相对误差。

九、自动测量与手动测量相结合

ALOKA公司推出的瞬时波强软件为全自动测量版本，该软件既可以自动测量也可以手动测量，手动测量方法为用轨迹球将测量线拖动至所需测量点即可。临床应用时不必拘泥于全自动测量，如果将自动测量与手动测量相结合，就能为临床提供更多的参数。作者用手动测量方法证明了W₁的时相与加速度密切关联。W₁的宽度（W₁曲线终点减去W₁曲线起点的时间）相当于血流加速时间（acceleration time，AT），当血流流速为零时加速度也为零，此时W₁曲线为零并处于起点位置，见图23-17（见插页）；当血流流速最大时加速度也为零，此时W₁曲线为零并处于终点位置，见图23-18（见插页）。AT对于判断心脏功能可能有一定帮助。