實時剪切波彈性成像和彩色脈搏波成像技術在Ⅱ型糖尿病患者頸動脈硬度中的應用研究*

譚麗莉，徐 帆，孫 月，楊寒凝，陸永萍△

(1.昆明醫科大學研究生院 650300；2.云南大學附屬醫院超聲科，昆明 650021)

2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus，T2DM)在動脈硬化的早期，血管彈性即可發生改變[1]，及時檢查、分析T2MD患者血管壁的硬度，對監測T2DM患者心腦血管疾病的發展具有重要意義。本研究利用實時剪切波彈性成像(shear wave elastrography，SWE)和彩色脈搏波成像(ultrafast pulse wave velocity，UFPWV)技術對T2DM患者及健康體檢者頸總動脈血管壁進行定量分析，綜合評價頸總動脈血管壁的縱向及環向血管壁硬度，分析影響血管壁硬度的因素，探討2種技術評價頸總動脈血管壁彈性的價值和前景。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2019年2-12月于云南大學附屬醫院經臨床確診為T2DM的患者為病例組，男、女各50例，<45歲21例、45～59歲38例、>59歲41例，選取同期醫院無糖尿病病史且頸部血管超聲表現正常的健康體檢者為健康組，其中男49例，女51例，<45歲47例、45～59歲37例、≥60歲16例。所有受檢者均無糖尿病并發癥、慢性腎病、高脂血癥、高血壓等心腦血管疾病病史、二維超聲顯示頸總動脈內中膜復合體厚度<1.0 mm，內未見斑塊形成。

1.2 方法

選用法國Supersonic Imagine公司的Aix-plorer型彩色多普勒超聲診斷儀，選用L15-4線陣探頭，探頭頻率為4～15 MHz。

1.2.1二維超聲

所有受檢者靜息平躺于診療床，雙側前臂平放置于身體兩側，頭轉向檢查側的另一側，充分伸展、顯露檢查側的頸部。探頭與頸總動脈的長軸盡量平行，不斷調整儀器的深度及增益，直至二維超聲圖像顯現清晰，持續觀察頸總動脈血管壁內-中膜復合體厚度及血流狀態。

1.2.2SWE

探頭輕置于頸部皮膚表面，將圖像放大至200%，轉換至SWE模式，彩色量程設置為0～200 kPa，取樣框置于頸總動脈距離頸動脈竇部5 cm處，囑被檢查者屏住呼吸3 s，取樣框內顏色均勻分布后凍結圖像，選擇感興趣區(region of interest,ROI)。于SWE的每一幀內均設置ROI，Q-BOX選擇直徑為1 mm的圓形區域，以獲得最佳的測量結果。系統自動測量ROI內的楊氏模量最大值(Max)、最小值(Min)、平均值(Mean)。每一個ROI均反復成功測量3次并取其平均值，測值反映頸總動脈的縱向血管壁硬度。

1.2.3UFPWV

探頭輕度施壓于皮膚表面，轉換至脈搏波速度(PWV)模式，量程均設置為-3.1～3.1 cm/s。囑被檢查者屏住呼吸5 s，將取樣框移動至覆蓋頸總動脈血管壁，系統自動描跡并測量頸總動脈收縮期開始時脈搏波速度(PWVBS)、收縮期結束時脈搏波速度(PWVES)及相對應的標準差(△±)，以△±≤20%的PWVBS、PWVES值認為可信。同一受檢者反復成功測量3次并取其平均值，測值反映頸總動脈的環向血管壁硬度。

1.3 統計學處理

2 結 果

2.1 頸總動脈二維超聲及SWE的超聲表現

頸總動脈血管壁由外膜、中膜、內膜構成，健康組受檢者頸總動脈縱切面顯示：頸總動脈前、后壁為相互平行的高回聲，外膜為高回聲，中膜為無回聲，內膜為連續的較低回聲，管腔內呈現無回聲。T2DM組患者頸總動脈血管壁內-中膜復合體厚度較健康組稍增厚。SWE觀察T2DM患者和健康組受檢者頸總動脈血管壁，量程為0～200 kPa，健康組受檢者頸總動脈血管壁的前壁和后壁均呈現為均勻一致的淡藍色，T2DM組患者頸總動脈血管壁大部分呈均勻的淺黃色，少部分呈藍色。見圖1。

A：健康組頸總動脈二維超聲圖像；B:T2DM組頸總動脈二維超聲圖像；C:健康組頸總動脈血管壁SWE圖；D:T2DM組頸總動脈血管壁SWE圖。

2.2 頸總動脈UFPWV的超聲表現

UFPWV觀察健康組受檢者及T2DM組患者頸總動脈血管壁的前壁和后壁，量程為-3.1～3.1 cm/s，曲線與頸總動脈血管壁的前壁和后壁大致重疊后，系統自動分析并測量出PWVBS、PWVES(△±≤20%)，見圖2。

A:健康組；B:T2DM組。

2.3 2組各年齡段頸總動脈血管壁楊氏模量值、PWV比較

T2DM組患者與健康組受檢者同一年齡段頸總動脈楊氏模量值(Max、Min、Mean)、PWV(PWVBS、PWVES)比較，差異均有統計學意義(P<0.05)，T2DM組患者頸總動脈血管壁硬度明顯大于健康組受檢者，見表1。

表1 2組各年齡組頸總動脈血管壁楊氏模量值及PWV比較

2.4 不同性別T2DM患者頸總動脈血管壁楊氏模量值、PWV比較

不同性別T2DM頸總動脈壁楊氏模量值(Mean、 Max 、 Min )、PWV(PWVBS、PWVES)比較，差異均無統計學意義(均P>0.05)，見表2。說明T2DM男女頸總動脈血管壁縱向及環向硬度無差別，故以下各項研究均將男女(各50例)頸總動脈血管壁的楊氏模量值、PWV合并，共計100例進行計算與分析。

表2 不同性別T2DM患者總動脈血管壁楊氏模量值及PWV比較

2.5 不同年齡段T2DM患者頸總動脈血管壁楊氏模量值、PWV比較

T2DM患者不同年齡段頸總動脈壁楊氏模量值(Max、Min、Mean)、PWV(PWVBS、PWVES)比較，差異均有統計學意義(P<0.05)，總體上與年齡呈正相關，即T2DM患者的頸總動脈血管壁的縱向及環向血管壁硬度隨著年齡的增長而增加。見表3。

表3 T2DM患者不同年齡組頸總動脈血管壁楊氏模量值及PWV比較

2.6 T2DM患者頸總動脈血管壁楊氏模量值、PWV與年齡的相關性分析

T2DM患者頸總動脈壁楊氏模量值(Max、Min、Mean)、PWV(PWVBS、PWVES)與年齡呈正相關(r=0.776、0.706)，隨著年齡的增長，楊氏模量值(Max、Min、Mean)及PWV(PWVBS、PWVES)呈升高趨勢(P<0.05),見圖4。

A：男；B:女。

A:Max；B:Min；C:Mean;D:PWVBS;E:PWVES。

3 討 論

糖尿病是一種復雜的慢性疾病，其與持續的高血糖水平相關，目前并無有效的治愈方法，糖尿病及其并發癥對患者的生命健康構成了較為嚴重的威脅，嚴重影響患者的生活質量[1-2]。在糖尿病的并發癥中，頸動脈的病變是最嚴重的外周血管病變，臨床上對此高度重視，頸動脈超聲能夠對T2DM患者的頸動脈病變進行早期診斷[3]，頸總動脈的位置淺表且固定，在解剖結構上超聲檢測有很大優勢，且頸總動脈走形相較其他血管較為平直，超聲可以直觀并且清晰地顯示頸總動脈，大大提高了檢查效率，增加了診斷準確性[4]。

SWE是一種新興的彈性成像技術，根據機械振動力產生的橫向剪切波，以超高速在不同深度上連續聚焦，產生“馬赫錐”效應。根據不同組織中剪切波傳播速度的不同，通過公式E=3pC2可得出對應組織的楊氏模量值，組織的彈性及硬度可以通過彈性模量值進行評價[5-6]。較軟的組織與較硬的組織比較，剪切波的傳播速度較慢，即剪切波傳播速度越慢，楊氏模量值越小，組織越軟，反之，楊氏模量值越大，組織越硬[7]。目前，SWE技術已應用于腹部、淺表小器官、肌骨神經及婦科疾病的診斷[8-10]，SWE可以在二維超聲取得清晰圖像后系統測量組織的彈性結果，取樣框的選取可以避開非ROI，從而避免產生多余的生物學效應。另一方面，SWE可以多次重復測量組織硬度，操作更加便捷[11-12]。

UFPWV是一種非侵入性評估動脈硬度的新技術，可以簡便、快捷、無創地評估頸動脈的彈性功能，目前，UFPWV在高血壓患者頸動脈彈性功能的評估中已經廣泛應用[13]。PWV是根據脈搏波2個部位的距離和傳導時間的比值得出，UFPWV可借助特定的軟硬件處理計算平臺，直接得到頸動脈PWVBS和PWVES 2個時相頸動脈的PWV，從而全面評估頸動脈的彈性功能變化[14-15]。有研究表明，PWV與動脈的僵硬度呈正相關，根據測量的PWV可評價血管的彈性程度，反映血管壁的硬度，即PWV越大，血管壁的硬度越大[16]。

本研究通過對T2DM患者頸總動脈血管壁硬度(縱向及環向)進行分析，發現T2DM患者頸總動脈血管壁硬度在男性與女性間并無明顯差異、血管壁硬度與年齡呈現相關性。這是由于隨著年齡增加，血管壁的彈力纖維減少，膠原纖維增加，血管擴張能力降低，血管壁的硬度增加，導致剪切波及脈搏波在頸總動脈血管內的傳播速度加快[17-18]，最終表現為血管壁的縱向及橫向的硬度均增高，同時，血管壁的彈性及其變化可以通過SWE與UFPWV技術反映，且二者的結果具有等效性及一致性。

SWE和UFPWV的優勢在于便捷、有效、實時、廉價、安全等[19]，便于對普遍人群動脈硬化進行初級篩查，有助于動脈硬化更準確地預測風險，為臨床早期發現動脈硬化提供了新的診斷途徑，能夠輔助臨床在診斷后作出更好的針對性的預防治療。

SWE和UFPWV在應用中各有優勢與不足，但二者結合可以相互補充，測量的準確性能有效提高。隨著社會的進步、研究的深入及技術的完善，2種技術能夠為臨床診斷提供新的思路，在評價頸總動脈血管壁彈性中有較高的應用價值和前景。