腦梗死患者頸動脈粥樣硬化斑塊應變成像研究

郭莉，程令剛，何文，李明秋

頸部大動脈粥樣硬化斑塊是腦梗死的重要原因之一。斑點追蹤應變成像（X-strain imaging，XS）技術是近幾年新興的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，與上一幀圖像相比較，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。目前，對于應變成像評價頸動脈粥樣硬化斑塊運動規律的研究較少，本研究旨在通過應變成像觀察腦梗死患者頸動脈粥樣硬化斑塊的運動規律，為臨床提供依據。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象 納入2015年3月-2016年2月在首都醫科大學附屬北京天壇醫院超聲科檢查的腦梗死患者。納入標準：①年齡＞18歲；②大動脈粥樣硬化性腦梗死患者；③有頸動脈粥樣硬化性斑塊形成。對照組：隨機選取同時期頸動脈超聲檢查顯示患有頸部動脈硬化斑塊的非腦梗死患者為對照組。腦梗死組和對照組均要求頸部血管超聲檢查無狹窄率≥50%的血管狹窄，同時顱腦MRA顯示顱內血管均無狹窄率≥50%的血管狹窄。兩組患者均同意參與研究并簽署知情同意書。

1.2 超聲檢查方法 本研究使用意大利百勝公司生產的Mylab Classic超聲診斷儀，以及隨機配備的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XS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、長度及厚度。

XS檢查方法：依據常規超聲檢查結果確定XS的檢查部位。若受檢者雙側頸動脈僅有一個頸動脈斑塊，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，輕微轉動探頭，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分析的動態圖像進行分析，存儲圖像過程中保證探頭相對于皮膚靜止。使用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長軸速度、短軸速度、軸向位移、橫向位移及應變的最大值，所有數值均取3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）：所觀察的點在長軸方向的速度變化情況。橫向速度（transverse velocity，TV）：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）：所觀察的點在長軸方向上的位移距離。橫向位移（transverse displacement，TD）：所觀察的點在短軸方向上的位移距離。應變（long strain，LS）：所觀察的點在長軸上的形變情況。

1.4 統計學處理 應用SPSS 19.0統計軟件對結果進行分析，正態分布計量資料以表示，計量資料比較采用兩獨立樣本的t檢驗或方差分析進行檢驗，計數資料比較采用χ2檢驗，P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 基本情況 研究共納入腦梗死組26例，其中男性16例，女性10例，年齡41～82歲，平均（64.50±9.74）歲，高血壓患者21例，脂代謝紊亂患者21例，糖尿病患者16例；對照組患者24例，其中男性15例，女性9例，年齡33～83歲，平均（59.75±10.09）歲，高血壓患者10例，脂代謝紊亂患者8例，糖尿病患者10例。兩組間年齡及性別比例差異無統計學意義，腦梗死組高血壓、脂代謝紊亂及糖尿病比例均高于對照組，差異有統計學意義。

2.2 常規超聲檢查結果 常規超聲顯示，腦梗死組和對照組兩組間頸動脈粥樣硬化斑塊大小比較差異無統計學意義，兩組間不同回聲斑塊數目比較差異無統計學意義（表1）。

2.3 斑點追蹤應變成像檢查結果 XS檢查顯示腦梗死組頸動脈粥樣硬化斑塊近心端肩部、頂部及遠心端肩部的軸向速度、橫向速度、應變的最大值與對照組比較差異均有統計學意義（表2～表3，圖1～圖2）。兩組間在近心端肩部、頂部及遠心端肩部的軸向位移及橫向位移的最大值差異也有統計學意義（表4，圖3）。

對腦梗死組患者斑塊近心端肩部、頂部及遠心端肩部三者之間的軸向速度、橫向速度、應變、軸向位移及橫向位移的最大值進行比較，發現近心端肩峰橫向速度和位移較遠心端肩峰橫向速度大，差異有統計學意義（表2～表4）；頂部應變較近心端肩峰及遠心端肩峰低，差異有統計學意義；軸向速度和軸向位移間差異沒有統計學意義，但是遠心端各項數值較近心端小（表2～表4）。對照組不同位置間軸向速度、橫向速度、應變、軸向位移及橫向位移的差異無統計學意義（表3～表4），遠心端各項數值較近心端有增大趨勢。

表1 常規超聲檢查腦梗死組與對照組頸動脈粥樣硬化斑塊比較

表2 腦梗死組與對照組間斑塊應變最大值比較

表3 腦梗死組與對照組斑塊移動速度最大值比較

3 討論

動脈粥樣硬化易損斑塊是引發急性缺血性卒中的獨立危險因素。動脈粥樣硬化是一種全身性疾病，通過對頸動脈粥樣硬化斑塊的易損性進行評估，可以明確其性質并采取適當處理，逆轉血管病變，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。因此，使用影像學檢查技術評估斑塊的易損性，在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，頸動脈影像檢查方法有超聲、CT或MRI及放射性核素顯像等。常規二維超聲可以準確判定動脈粥樣硬化斑塊的大小、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。超聲造影利用血池造影劑的微泡散射原理在頸動脈疾病檢查方面有其獨特優勢，其可以顯示斑塊內新生血管情況，評價斑塊的易損性，但是由于造影劑價格昂貴，從而限制了其臨床應用[1]。XS是新近出現的超聲檢查技術，現階段已廣泛應用于評價心臟舒張功能，但是其對頸動脈粥樣硬化斑塊易損性評價的研究相對較少，其價值有待于探討[2-3]。

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。斑點追蹤技術能定量評價組織局部及整體的形變特征及扭轉旋轉運動，對組織的同步性運動研究具有重要的意義[4]。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，從而得到研究對象的運動信息，與組織多普勒頻移無關，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。

周巧蘭等[5]研究發現因動脈粥樣硬化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。以往研究結果表明頸動脈斑塊2個肩部的應變大于基底部，頂部的應變也大于基底部[6-9]。本研究中腦梗死組患者斑塊頂部應變較近心端肩峰和遠心端肩峰小，這與以往研究結果一致，腦梗死組應變結果顯示近心端肩峰較遠心端肩峰大，但是差異無統計學意義。同時，腦梗死組軸向速度、橫向速度、軸向位移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，這說明腦梗死組患者斑塊所受的應力存在由近及遠逐漸減小的趨勢，但是在本研究中不同位置間軸向速度、相對速度及軸向位移的差異無統計學意義，這說明斑塊在近心端肩峰所受的應力可能要較其他位置處更大，最容易破損。對照組患者的軸向的各項測值由近心端向遠心端逐漸遞增，這種趨勢說明這種類型的斑塊在近心端肩峰處所受到的應力相對較小，且應力的方向主要是順應管壁的方向，這使斑塊相對穩定。

圖1 腦梗死組應變成像顯示頸動脈斑塊軸向速度及橫向速度

圖2 腦梗死組應變成像顯示頸動脈斑塊應變

圖3 腦梗死組應變成像顯示頸動脈斑塊軸向及橫向位移

表4 腦梗死組與對照組間斑塊位移最大值比較

P.D.Richardson等[10]對頸動脈血管壁偏心性斑塊進行研究，發現斑塊破裂63%發生在肩部，37%在纖維帽中部。本研究中，腦梗死組在橫向速度和橫向位移間各點間的差異有統計學意義，且近心端肩峰處橫向速度和橫向位移更大，而對照組在橫向速度和橫向位移間各點間的差異無統計學意義，這說明了在橫向上斑塊受到的應力更大，尤其是腦梗死組患者。另外，腦梗死組的軸向速度、橫向速度、應變、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對照組大，這說明腦梗死組患者斑塊運動較對照組明顯，所受到的應力較對照組大，故應變成像可以評估頸動脈斑塊的易損性。

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。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，且本研究中這些患者均未進行隨訪觀察，對于其梗死后病情進展的發生情況未進行分析，以及使用藥物治療后斑塊的彈性值及運動情況的變化有待于進一步研究。

【點睛】本研究通過斑點追蹤應變成像超聲對腦梗死患者的頸動脈粥樣硬化斑塊的運動和應變特點進行了分析，結果顯示其斑塊的運動及應變均高于非腦梗死患者的斑塊，而且斑塊近心端肩部的運動和應變有高于其他位置的趨勢，提示斑塊近心端肩部更加易損。