前言
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研究文章 | 科学·前沿
动脉硬化（如最常见动脉粥样硬化）是心血管健康的指标，甚至可以预测心血管死亡率。而动脉的弹性常使用脉搏波速度（Pulse Wave Velocity，PWV）进行估计，因为脉搏波会以和动脉壁硬度相关的速度传播。目前已验证主动脉PWV的增大与冠状动脉疾病、心肌梗塞、心力衰竭、致命性中风、高血压相关。但是目前的超声检测技术需要提高其准确性，并且在视网膜动脉的测量中，声学方法与光学方法的检测结果并不一致，同时目前文献报道中的视网膜PWV测量值波动很大。基于此，该文章第一次报道了可以用于估计视网膜和颈动脉中主动脉壁弹性的第二种生物标志物——反对称波。
*该图片来自网络
视网膜动脉的光学测量
为获得沿动脉传播的弹性波的速度，研究者们使用激光多普勒全息（LDH）技术测量健康受试者的视网膜血流量，下图展示了LDH实施方案（A），获得的多普勒图像（B，像素强度与血流功率成正比）及动脉（红色）和静脉（蓝色）的多普勒信号时序图（C）。
获得LDH结果后，研究者对信号进行了一系列处理，包括去噪、图像分割（A）等。之后研究者计算了每个横截面的多普勒信号的平均值（B），随后在对每个光谱峰的单色焦点进行了分析。分析结果发现，所得到波速远低于通常在劲动脉中发现的PWV值。
颈动脉超声测量
颈动脉是PWV研究最多的动脉，因为它可以进行超声成像。研究者对颈动脉进行了超快超声采集，以记录由于自然脉搏波的传播而导致颈动脉移动的图像序列（例如图A）。
颈动脉顶部和底部边缘的两个点的位移表示为相对于时间的位移（B）。心跳可以在两条位移曲线上识别，并且显示了颈动脉在时间上的对称变形。同时，也有明确的证据表明颈动脉存在反对称变形，因为两条边缘的位移通常在两条曲线上表现出相同的位移。根据选择的时间范围，可以观察到对称或反对称位移，表明两种波沿动脉共存。这是该实验支持的第一个结论：尽管与视网膜动脉相比规模发生了变化，但两种波类型确实沿着颈动脉传播。
颈动脉的B模式图像与边缘位移的快照叠加，此时位移存在对称（A）和反对称（B）。以及在7.5 Hz处的焦点存在有对称波（A）与反对称波（B），可以测量该频率下的波长和波速。使用飞行时间技术测量对称波（E）和反对称波（F）的波速。
实验结果表明，血管中自然存在至少两种脉冲波：轴对称（LPW）和反对称（FPW）脉冲波。
总结
该工作表明血管中存在第二个自然脉搏波。同时为之前文献中报道的非相干速度估计提供了合理的解释。该自然脉搏波被描述为血管中的反对称波，其本质上高度分散。速度与频率和其他参数的函数分析方程仍在开发中，该工作也进行了一定说明。
存在于动脉和静脉中的第二个自然脉搏波在临床环境中的应用主要从其对血管硬度敏感出发。此外，由于该波比标准对称脉冲波慢得多，因此不一定需要超快成像系统。特别是，广泛用于眼科的标准眼底光学装置可以估计这种第二脉搏波速度，将其作为患者心血管健康的指标。
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编辑 | 罗虎
来源 | Science Advances
审核 | 医工学人
本篇文章来源于微信公众号: 医工学人
