阻力指數對頸動脈斑塊應變成像影響的研究

郭莉，程令剛，郭士源，何文，顏丹

斑點追蹤應變成像（X-strain imaging，XS）是近幾年新興的用于評價心臟舒張功能的技術，其通過自動追蹤感興趣區內心肌組織信號，并與上一幀圖像中相比較，計算整個感興趣區內各節段心肌組織運動的速度、位移、應變、應變率及旋轉角度等心肌力學參數。XS也可以應用于對于頸動脈斑塊運動規律的研究，但是對于其影響因素的研究甚少，本研究旨在通過觀察不同阻力指數患者頸動脈斑塊的運動規律，探索阻力指數對于頸動脈斑塊運動的影響，為臨床提供依據。

1 資料與方法

1.1 研究對象 選擇2015年9月-2016年6月到首都醫科大學附屬北京天壇醫院超聲科檢查頸動脈粥樣硬化斑塊形成患者49例，其中男30例，女19例，年齡33～83歲，平均（62.24±10.20）歲，所有患者經磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）檢查證實12個月內均未患有腦梗死，所有患者頸部血管超聲檢查均無狹窄率≥50%的血管狹窄，同時顱腦磁共振血管成像（magnetic resonance angiography，MRA）顯示顱內血管均無狹窄率≥50%的血管狹窄。根據患者血流阻力指（resistance index，RI）數將患者分為兩組，RI≥0.60為高阻力指數組，RI＜0.60為低阻力指數組，其中高阻力指數組30例，低阻力指數組19例，兩組間年齡及性別比例匹配。本研究通過首都醫科大學附屬北京天壇醫院倫理委員會審查，所有患者均獲得知情同意。

1.2 儀器與方法 本研究儀器為意大利百勝公司生產的MyLab ClassiC超聲診斷儀，隨機配有X-Strain技術分析軟件。探頭型號為L332，探頭頻率3～11 MHz，增益調節保證圖像清晰，避免出現噪聲；動態范圍選擇在55%～65%，能清晰顯示斑塊和周圍組織；聚焦點置于感興趣區或稍遠處，應變成像技術使用為斑點追蹤應變成像技術。

常規超聲檢查方法：患者平臥位，頸后墊枕，頭向后仰，偏向檢查對側約45°，充分暴露頸部。行常規灰階超聲檢查，記錄最大的非強回聲斑塊的位置、長度、厚度，同時測量頸內動脈收縮期血流流速及舒張末期血流流速，并計算RI=（收縮期血流流速-舒張末期血流流速）/收縮期血流流速[1]。

XS檢查方法：依據常規超聲檢查結果確定XS檢查的檢查部位。若受檢者雙側頸動脈僅有一個頸動脈斑塊時，選擇對其進行XS檢查；若受檢者雙側頸動脈有多個斑塊，則選擇對最大的非強回聲斑塊進行XS檢查。進行XS檢查時，選擇Cardic成像模式，輕微側動探頭，將觀察目標置于屏幕中央，在縱軸上顯示斑塊 最大切面，調整深度、聚焦及增益等，使灰階 圖像顯示清晰，在長軸上清晰顯示斑塊，存儲包含3個心動周期的可用于X-Strain分析的動態圖像用于分析，存儲圖像過程中保證探頭相對于皮膚靜止。啟動X-Strain分析軟件，選擇四腔心切面模式進行數據分析，分別記錄目標 斑塊的近心端肩部、頂部及遠心端肩部的軸向 速度、橫向速度、軸向位移、橫向位移的最大值， 所有數值均取三個心動周期中的平均值，進行 統計分析。

1.3 XS檢查觀察項目 軸向速度（long velocity，LV）：指所觀察的點在長軸方向的速度變化情況。橫向速度（transverse velocity，TV）：指所觀察的點在短軸方向上的速度變化情況。軸向位移（long displacement，LD）：指所觀察的點在長軸方向上的位移距離。橫向位移（transverse displacement，TD）：指所觀察的 點在短軸方向上的位移距離。

1.4 統計分析 應用SPSS 19.0統計軟件對結果進行分析，斑塊運動速度及位移等計量資料以表示，比較采用兩獨立樣本的t檢驗進行檢驗，計數資料比較采用χ2檢驗，P＜0.05為差異有顯著性。

2 結果

2.1 基本情況 全部患者中高血壓31例，血脂代謝紊亂29例，糖尿病26例，兩組比較差異均無顯著性（表1）。患者均無眩暈、暈厥、視物不清、耳鳴、肢體活動障礙等癥狀。

2.2 常規超聲檢查 兩組間斑塊大小比較，差異無顯著性（表2）。

2.3 XS檢查 高RI組XS檢查在近心端肩部、頂部及遠心端肩部的軸向速度、橫向速度、軸向位移及橫向位移最大值較低RI組大，其中在斑塊頂部兩組間比較差異有顯著性（表2）。高阻力指數患者頸動脈斑塊軸向速度及軸向位移在頂部最大，近心端肩部及遠心端肩部較頂部略低，橫向速度及橫向位移在近心端肩部最大，頂部及遠心端肩部逐漸減低（圖1～2）。

表1 高阻力指數組和低阻力指數組患者基本情況比較

表2 低阻力指數組與高阻力指數組組間頸動脈斑塊大小及斑點追蹤應變成像檢查值比較

圖1 高阻力指數組應變成像顯示頸動脈斑塊軸向速度及橫向速度

圖2 高阻力指數組應變成像顯示頸動脈斑塊軸向及橫向位移

3 討論

動脈粥樣硬化易損斑塊是引發急性缺血性卒中的重要獨立危險因素。動脈粥樣硬化是一種全身性疾病，通過評估頸動脈斑塊的易損性，可以明確其性質并采取適當處理，降低惡性事件發生，這是預防急性心腦血管意外事件的重要環節[2]。因此，使用影像學檢查技術評估斑塊的易損性，預測心腦血管意外的發生及早期預防等方面具有重要作用。目前，對于頸動脈影像檢查方法有超聲、計算機斷層掃描（computed tomography，CT）、MRI、數字減影血管造影（digital subtraction angiography，DSA）及放射性核素顯像等。常規二維超聲可以準確判定斑塊的大小、位置、數目、表面光滑程度及頸動脈狹窄程度，甚至斑塊表面的潰瘍和斑塊內的出血，初步評估斑塊的易損性。XS是新近出現的超聲檢查技術，主要用于評價心臟舒張功能[3-4]，同時也可以對頸動脈斑塊運動規律進行評價，但是對其影響因素的研究相對較少，尤其是RI對其影響價值有待于探討。

斑點追蹤XS是在高幀頻二維灰階圖像基礎上，采用最佳模式匹配技術跟蹤組織內超聲斑點噪聲的運動，能在被追蹤的斑點附近大約20×20像素范圍中辨別下一幀圖像的位置，并通過逐幀追蹤標測斑點在整個心動周期中的運動軌跡，目前主要應用于心臟功能檢查中。斑點追蹤技術分析軟件自動追蹤感興趣區內組織信號，并與上一幀圖像中相比較，計算整個感興趣區內組織運動的速度、位移、應變、應變率及旋轉角度等力學參數，定量評價組織局部及整體的形變特征以及扭轉旋轉運動，對組織的同步性運動研究具有重要的意義[5]。超聲二維應變技術基于二維灰階圖像，通過聲學采集方式，采用更先進的斑點追蹤運算方法自動跟蹤超聲圖像中所描記的研究對象位置的變化，與組織多普勒頻移無關，可以不受聲束方向與血管壁運動方向夾角的影響，無角度依賴性，得到研究對象的運動信息。

周巧蘭等[6]研究發現因斑塊形態及受力情況的不同，斑塊產生復雜的形變，斑塊應變方向開始轉變的位點（拐點）數量可以不止一個；幾何形態規則且表面光滑的斑塊，以拐點為中心，斑塊表面由肩部近心端開始至拐點處應變逐漸減小，肩部最大，遠心端由拐點開始至肩部遠心端應變逐漸增大，肩部遠心端達到最大，這可能是由于在斑塊的近心端隨著斑塊的厚度逐漸增大，血流的剪切力沿斑塊向上行進過程中有一個能量的遞減過程，導致斑塊產生的形變遞減，而在斑塊的遠心端，正好相反，隨著斑塊的厚度逐漸減小，血流的剪切力沿斑塊向下行進過程中有一個能量的遞增過程，導致斑塊產生的形變遞增，到肩部達到最大[6-10]。本研究中，頸動脈斑塊橫向速度及橫向位移按照近心端肩部、頂部及遠心端肩部的順序依次遞減，這說明患者所受的橫向應力存在由近及遠斑塊所受的逐漸減小的趨勢，斑塊在近心端肩峰所受的橫向應力可能要較其他位置處更大，最容易破損。故應變成像對于評估頸動脈斑塊的易損性具有良好的價值。

RI反映了血管的彈性狀況及血流阻力的大小，頸動脈的RI與動脈粥樣硬化有顯著相關性[11]。本研究中高阻力指數患者的軸向速度、橫向速度、軸向位移及橫向位移在近心端肩峰處、頂部及遠心端肩峰處最大值較低阻力指數組大，其中在斑塊頂部處差異有顯著性，這說明RI可以影響斑塊的運動，高阻力指數組患者斑塊運動明顯，所受到的應力大，尤其在斑塊頂部處。

應變成像的局限性在于過度依賴二維圖像，幀頻過低會導致圖像跟蹤不穩定，而幀頻過高會降低圖像分辨率[12]。另外近心端肩峰處及遠心端肩峰處在選擇感興趣點時，由于沒有統一標準，部分點略靠近斑塊中心，這可能導致對各測量值的差異。另外，本研究中進行斑點追蹤應變成像檢查的患者數目仍然偏少，在斑塊近心端及遠心端肩峰處各參數雖然高阻力指數組較低阻力指數組大，但是差異無顯著性，需要擴大樣本量進一步研究。

綜上，XS檢查可以觀察頸動脈斑塊的運動情況，阻力指數可以影響斑塊運動，高阻力指數組頸動脈斑塊運動明顯。

1 張玲云，鄭雪，張國全. 腦梗死患者頸動脈超聲檢查及血流阻力指數的臨床意義[J]. 中國中西醫結合影像學雜志，2014，12：156-158.

2 魏立亞，何文. 頸動脈斑塊內新生血管的研究現狀[J]. 中國卒中雜志，2009，4：586-589.

3 何文. 重視頸動脈斑塊穩定性研究[J]. 中國醫學影像技術，2015，31：643-646.

4 司效東，劉志躍. 心臟生物力學無創分析應用的新進展[J]. 醫學綜述，2011，17：170-172.

5 程令剛，何文，張紅霞，等. 超微血管成像評價頸動脈斑塊內新生血管[J]. 中國醫學影像技術，2015，31：647-650.

6 周巧蘭，李治安，勇強，等. 超聲二維應變成像技術評價頸動脈粥樣硬化斑塊力學狀態的初步研究[J]. 心血管病雜志，2010，29：287-290.

7 張鵬飛，張運，張梅，等. 頸動脈粥樣斑塊應變及應變率分布的初步探討[J]. 中華超聲影像學雜志，2004，13：573-576.

8 張麗平，王永莉，趙曉紅. 超聲彈性成像技術診斷腦梗死患者頸動脈粥樣硬化斑塊穩定性的臨床價值[J]. 中國實用神經疾病雜志，2016，19：100-101.

9 岳文勝，尹立雪，王志剛，等. 速度向量成像評價頸動脈粥樣硬化斑塊穩定性[J]. 中華超聲影像學雜志，2007，16：558-563.

10 程令剛，何文，張紅霞，等. 腦梗死患者頸動脈斑塊的超聲實時彈性成像的研究[J]. 中華醫學超聲雜志(電子版)，2015，12：536-540.

11 王凡. 頸動脈彩超檢查在高血脂病診斷中的應用[J]. 臨床醫學，2016，36：13-14.

12 Wang X，Jackson DC，Mitchell CC，et al. Classi fi cation of symptomatic and asymptomatic patients with and without cognitive decline using non-invasive carotid plaque strain indices as biomarkers[J]. Ultrasound Med Biol，2016，42：909-918.