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血管内皮细胞是覆盖于血管最内壁的单细胞层，是人体最重要的代谢和内分泌器官之一。成人约有1012个内皮细胞，覆盖在400～500 m2的血管内腔表面。内皮细胞是血管壁和血管腔的机械与生物学屏障，除维持血管壁的完整和内表面的光滑以外，还具有调节血管的通透性和张力、抗炎、抗氧化、抑制增殖、维持凝血、抗凝及纤溶平衡以及促进新生血管形成等，故对维持血管的稳态具有重要作用。
尽管血管内皮细胞有较强的修复能力，但在心血管危险因素、药物、微生物、免疫反应和炎症的持续作用下，内皮细胞对血管的保护作用减弱或消失，称为内皮功能障碍(endothelial dysfunction)，表现为血管舒张不足、血小板聚集、炎性细胞浸润、甚至血栓形成等。血管内皮功能障碍被证实为心血管事件的独立预测因子，是临床上可测得的动脉粥样硬化性血管损伤最早期的指标。血管内皮功能检测可以作为心血管危险分层的可靠指标，无论对于一级预防还是二级预防均有着重要的意义[1]。
早在1886年，His就已首先提出了内皮的概念，但当时人们对内皮细胞的认识还只是停留在结构层面。直到1980年，Furchgott等提出内皮细胞具有分泌一氧化氮等活性物质的功能，人们才开始认识到内皮细胞并不仅仅是一个机械屏障，还担负更多的功能。自此，关于内皮细胞的研究开始蓬勃发展。尽管内皮功能这一概念已经被广泛关注，但是在人体上检测内皮细胞的功能比较困难。1986年，Ganz等开始利用乙酰胆碱进行对人体冠状动脉内皮依赖性舒张功能进行评价。这是里程碑式的进展，使得内皮功能从概念转化为临床应用，而冠状动脉注射乙酰胆碱评价内皮功能也成为公认的金标准。但是这种方法因为其有创性、操作技术要求高及费用高等原因无法在临床中广泛使用。6年后，Celermajer和Deanfield等提出利用超声影像技术来评价肱动脉血流介导的血管舒张(flow mediated dilation，FMD)，使得无创血管内皮功能评价成为可能。无创内皮评估技术的出现大大加速了内皮功能在各学科领域的研究及临床应用推广。2004年，美国食品药品监督管理局正式通过了由美国梅奥医学中心Amir Lerman教授等设计的最新一代无创内皮功能检测产品EndoPAT，在手指端进行无创的内皮功能检测，这一技术的出现突破了传统技术对于资深操作技术人员的依赖，与冠状动脉注射乙酰胆碱法的对比，其敏感性达到82%，特异性77%。
笔者在梅奥医学中心的研究发现，内皮功能障碍与心血管传统危险因素、代谢性危险因素、炎症、冠状动脉钙化密切相关，还与脑血管病、冠心病、心力衰竭的预后以及男性勃起功能障碍、先兆子痫、多囊卵巢综合征、肾脏疾病、甲状腺功能亢进、骨关节疾病、眼科疾病、衰老、口腔牙周炎等全身疾病的发生和发展存在密切的关联。血管内皮功能障碍可以看作是心血管疾病及其他众多疾病的共同病理生理基础及独立风险预测指标。而通过生活方式改变及心血管危险因素的干预，内皮功能障碍可得到改善甚至逆转。这一特点具有极其重要的意义，使得内皮功能有可能成为潜在的治疗靶点。
高分辨率彩色多普勒超声测量肱动脉FMD，是通过用高频超声设备来进行血管管径变化的测量，以测量结果来衡量血管内皮功能。测试前建议患者休息5～10 min，采取平卧位，手臂需持续保持固定，用7.0 MHz的线阵探头，置于鹰嘴上2～15 cm，显示肱动脉的长轴切面。由熟悉超声操作的医生或技术人员首先进行安静时血管内径的测量，之后进行5 min的加压驱血(设定压力为收缩压＋50 mmHg或200～300 mmHg)，驱血结束后再测量血管内径(即刻/1 min/3 min)，所有的测量均在舒张末期进行。
FMD结果的计算公式为：FMD(%)＝[最大血管直径(mm)－安静时血管直径(mm)]/安静时血管直径(mm)×100%。FMD正常值为≥6%，结果<6%时表示存在血管内皮功能障碍。
影响FMD测试结果准确性的因素包括：用来阻断血流的袖带的位置(上臂或前臂)、阻断肱动脉血流时间、检测最大程度充血的时间、心脏周期对肱动脉内径的影响、测量进行的时间、体位、空腹条件、环境温度、吸烟、精神紧张等。FMD测试的可重复性依赖于超声医生的经验。
EndoPAT 2000以非侵入性外周动脉张力信号技术为基础，通过在指尖放置独特的生物传感器，对内皮介导的指尖脉冲血容量变化进行量化记录，生成独有的PAT信号，然后经过特殊的计算程序解读信号，得出血管内皮功能指数反应性充血指数(reactive hyperemia index，RHI)。
EndoPAT测试建议在常温和安静的环境下进行，患者可以选择舒适的坐姿或仰卧。受测者分别在左手和右手的食指上带上无创生物传感器，在非惯用手臂上缠上血压袖带。整个测试中，其数据全部由系统自动采集，设备会先进行基线记录5 min，然后血压袖带加压阻断受测者肱动脉血流后的数据5 min，释放压力后再记录5 min血管张力变化的数据。
当血压袖带压力释放时，血流冲击会引起内皮依赖性的血流介导舒张。这种舒张表现为反应性充血，它可以被EndoPAT捕获，表现为PAT信号幅度增强。而EndoPAT软件在整个测试结束后会对闭塞前后信号幅度比值进行自动分析得出受测者的内皮功能指数。如果RHI<1.67，表示其内皮功能障碍，出现心血管事件的风险高；反之，如果RHI≥1.67，则表示其内皮功能正常，未来发生心血管事件的风险低(见图1)。内皮功能指数测量过程中的干扰因素包括：空腹条件，吸烟，声音和温度。
RHI：反应性充血指数
在上述两种被广泛应用的无创内皮功能检测技术中，FMD和EndoPAT均是基于血流介导的血管舒张功能来评价内皮功能，二者的有效性经过了大量临床研究的证实。与有创方法相比，安全、经济、易用，使得大规模人群检测成为可能。略有不同的是，FMD主要观察的是大血管内皮功能，而EndoPAT主要关注微循环。
血管内皮功能检测可作为心血管危险分层的可靠指标。在一级预防方面，将内皮功能检测应用于体检人群，有助于发现心血管风险的高危人群。存在内皮功能障碍者，应积极进行生活方式干预和药物治疗，降低未来心血管病发生的风险；而对于心血管病患者，定期监测内皮功能有助于确定二级预防的疗效并指导调整干预力度。
血管内皮功能可以看作是血管健康程度的标志。无创内皮功能检测技术的发展，使得临床应用成为可能。尽管目前尚无针对内皮功能障碍的特异性治疗方法，随着医学科学的发展，有可能以血管内皮作为干预靶点，这必将为心血管疾病的治疗带来革命性的变化。
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