三维超声容积法判定下肢动脉狭窄程度的价值

刘美含，林 昱，陈恩琪，石卫东，张冬梅，乔锋利，姜 微

(1.吉林大学中日联谊医院超声科，吉林 长春 130033；2.上海市徐汇区中心医院医学影像科，上海 200031；3.长春中医药大学附属医院电诊科，吉林 长春 130021)

三维超声的研究已有近30年的历史，其在心脏、妇产科、腹部实质脏器及浅表器官等很多领域得到了成功的应用[1]，并已逐步应用于外周血管疾病的动脉硬化斑块性质的判定方面。目前，应用三维超声容积法测量动脉狭窄程度少见报道。本研究旨在探讨利用三维超声容积法评价下肢动脉硬化闭塞症(arterial sclerosis obstruction，ASO)患者动脉狭窄程度的价值。

1 资料与方法

1.1 临床资料2010年3月—2011年2月于本院住院确诊ASO患者30例，患肢47条；男性19例，女性11例；年龄25～83岁，平均年龄63.1岁；病程10 d～15年。对30例患者、47条患肢，取大腿段动脉(股总动脉、股浅动脉、腘动脉)共获得狭窄动脉节段230段，从中选取狭窄程度相对均匀的动脉节段，利用二维超声直径法测量动脉狭窄程度，按动脉狭窄和闭塞的超声诊断标准[2]进行分组，分为轻度、中度和重度狭窄组各30节段，共90段动脉狭窄节段。

1.2 临床动脉狭窄程度参考标准目前临床常用彩色多普勒超声(CDU)判定动脉狭窄程度[2],以血管纵轴为标准，测量狭窄动脉外径、残余管腔内径，仪器自带软件自动计算出动脉直径狭窄率，将动脉狭窄程度分为：①正常；②动脉狭窄程度30%～49%(轻度狭窄)；③动脉狭窄程度50%～75%(中度狭窄)；④动脉狭窄程度>75%(重度狭窄)；⑤闭塞。

1.3 仪 器采用飞利浦公司iU22 CDU诊断仪，线阵探头L12-5和三维探头VL13-5，探头频率分别为5～12 MHz和5～13 MHz，配有QLBA工作站和GI3DQ定量分析软件。

1.4 检查方法①室温下，患者取仰卧位，下肢外展外旋,平静呼吸，肌肉放松，检测股总动脉、股浅动脉；取俯卧位检测腘动脉。检查时沿血管走行方向，自肢体近心段向远心段进行扫查，并沿着血管走行方向进行纵、横向扫查，声束与血流方向夹角<60°。② 二维超声直径法：以血管纵轴为标准，测量狭窄动脉外径(D)和残留管腔内径(d)，利用仪器软件自动计算直径狭窄率,直径狭窄率(%) =(1-d/D)×100%。③二维超声面积法：采用病变动脉短轴切面平行顺序扫查，测量狭窄处管腔面积(s)，管腔狭窄处原管腔面积(S)，按照公式计算动脉狭窄节段的面积狭窄率，面积狭窄率(%)=(1-s /S)×100%。④三维超声容积法：显示下肢动脉的长轴图像，调节“scale”和“gain”健，控制彩色杂波，保证获取的每幅二维切面图像(灰阶和彩色)质量达到满意后，启动“3D”功能键，屏幕上同时显示4幅图像，为动脉的矢状面、水平面、冠状面图像和互相垂直的X、Y、Z 3个轴向上血管平面图像，点击“Save 3D data”完成数据储存。进入三维QLAB工作站，对采集存储的图像使用三维超声仪配备的GI3DQ定量分析软件进行分析。在三维超声QLAB工作站中显示四分图；第一幅图为原始图像(动脉的矢状面)，该图像与二维超声所获动脉图像是相同的血管长轴图像，在此图像上利用厚层容积切片技术(Thick Slice)对选定的病变动脉划分切片数量，切片数量要适宜、间距不要过大(因为相邻切片间距越大，需要插补的缝隙就越大，重建图像的误差也越大)；在第二幅图像(动脉水平面)上，依次对每幅血管横截面轮廓准确地进行切片勾边，各切片勾边结束实现三维重建；第三幅图像为动脉的冠状切面；第四幅图为三维重建后显示的动脉立体图像，在动态图像上可以在互相垂直的X、Y、Z 3个轴向上显示血管图像，从而在不同角度观察动脉的立体结构。GI3DQ定量分析软件计算动脉血管容积和容积狭窄率，容积狭窄率(V%)=(1-v/V)×100%。

1.5 3种方法测量结果的一致性比较一般认为，0.75

2 结 果

2.1 3种超声方法测量90段动脉狭窄节段二维超声面积法与二维超声直径法比较：轻度狭窄组及重度狭窄组差异均无统计学意义;中度狭窄组均值明显增大,差异有统计学意义(P<0.05)；三维超声容积法与二维超声直径法比较：3组狭窄动脉差异均无统计学意义。见表1。

表1 3种超声方法检测3组狭窄动脉的检测值比较

2.2 3种超声方法测量结果的一致性比较3组动脉狭窄节段用不同超声方法测量结果的Kappa值显示：二维超声面积法、三维超声容积法与二维超声直径法测量结果的一致性均好。见表2。

表2 二维超声直径法和三维超声容积法测量结果的Kappa值

2.3 3种超声方法测量3组不同狭窄程度动脉节段结果比较二维超声面积法和三维超声容积法测量3组狭窄动脉时，有18段较二维超声直径法诊断动脉狭窄程度偏高；二维超声面积法测量3组狭窄动脉时，有1段较二维超声直径法诊断动脉狭窄程度偏低。二维超声面积法和三维超声容积法对不同动脉狭窄程度测量结果与二维超声直径法测量结果的诊断符合率较好。二维超声面积法与二维超声直径法测量结果的诊断符合率为：轻度狭窄80.0%(24/30),中度狭窄83.3%(25/30),重度狭窄96.7%(29/30);三维超声容积法与二维超声直径法测量结果的诊断符合率为：轻度狭窄86.7%(26/30),中度狭窄90.0%(27/30),重度狭窄100%(30/30)。

3 讨 论

下肢ASO是由于周围动脉粥样硬化所导致动脉狭窄、闭塞引起的下肢缺血性疾病,发生率随年龄增长而明显增加[3]。ASO的临床病情轻重主要受起病原因及速度、病程长短、狭窄程度及闭塞节段、长度范围、累及节段数量、病变节段水平高低、侧支动脉的建立等诸多因素影响，其中动脉狭窄程度是影响ASO临床病情轻重的重要因素之一，因此对动脉狭窄程度真实、客观评价至关重要。CDU在诊断ASO中具有操作简便、价格低廉、无创伤、可重复操作和无放射线损伤等优势[4]；对ASO诊断的准确性、敏感性较高，可作为诊断ASO的首选检查方法[5]，是动脉狭窄程度判定的可靠方法之一[6]。二维超声直径法为目前临床上动脉狭窄率的常用判定方法，因方法成熟一直沿用至今，但直径法(包括面积法)的不足之处是测量的狭窄动脉为一点位的狭窄程度，不能反映一段动脉的狭窄程度；三维CDU弥补了二维超声空间显像不足、图像信息不完整的缺点，成为二维超声技术的重要辅助手段。三维超声的进步表现在能够得到只有CT和MRI技术才能具备的多平面图像，并且能够对容积图像数据通过储存、处理而显示其三维立体图像。本研究结果表明:三维超声容积法同二维超声直径法同样可以做为评价动脉狭窄程度的方法。

三维超声可以立体地显示血管动脉粥样硬化中斑块的位置、动脉管壁的情况，还可以立体动态、多角度地观察斑块的表面和内部结构；对粥样硬化斑块的检出率高于二维超声，对粥样硬化斑块的动态观察中，三维超声显像对粥样斑块的结构和空间关系提供了更为直观、丰富的声像图[7]。三维超声能够清晰显示大血管的解剖结构，实时地观察血管的直观形态[8]，本研究结果表明：三维超声容积法判定下肢动脉狭窄程度与传统的二维超声直径法具有较好的一致性、并可获得更多的立体信息。

二维超声直径法测量动脉狭窄程度，具有方便、快捷等特点，但其在动脉狭窄程度定量测量方面还存在一定的局限性：对于均匀对称性狭窄血管，二维超声直径法能准确测量出其直径狭窄率；由于动脉硬化斑块多为不规则立体形状，狭窄血管亦多为非对称性狭窄(偏心性狭窄)血管，而二维超声成像为一个切面，无法全面显示动脉管腔和动脉硬化斑块的立体结构，同一动脉节段不同切面对测值的影响较大，所测量的血管狭窄程度也会出现偏差。灰阶超声在显示低回声斑块时较困难[1]，二维超声直径法测量狭窄动脉管腔时，造成测量的狭窄程度偏低，本研究结果显示：三维超声容积法和二维超声面积法测量同一病变节段，共有18段较二维超声直径法诊断动脉狭窄程度偏高。二维超声面积法是在超声灰阶图像或彩色多普勒图像上进行测量，彩色多普勒血流显像(CDFI)敏感度较高，如在CDFI上测量动脉狭窄度，彩色血流信号常有“外溢”问题，导致测量出现误差，测量出的狭窄管腔较真实狭窄管腔大，因此使用二维超声面积法测量会低估动脉狭窄程度，本研究中二维面积法测量时有1段病变节段改变了二维超声直径法的重度狭窄的诊断结果，诊断为中度狭窄，低估了动脉狭窄程度。三维超声具有多平面成像技术，可将已扫描切面及与其相互垂直的另2个切面在同一屏幕上显示出来，而且3个方位的图像可随时移动，重建后的三维图像可沿X、Y、Z 3个轴向上做任意的坐标旋转，不同于二维灰阶图像局限于声束指向的角度，具有图像清晰、立体感强等优点；利用三维超声仪配有的GI3DQ计算分析软件对病变血管进行三维立体成像显示，计算动脉管腔狭窄度，更加真实、客观、立体地检测到狭窄动脉内的血流和动脉狭窄程度。三维超声的基础是获得一系列二维灰阶图像，二维超声是三维超声成像的关键性第一步[9]，三维超声不能替代二维超声检查。三维超声容积法能够评价下肢ASO动脉狭窄程度，其与二维超声直径法结合，相互补充，作为一种评价动脉狭窄程度的新方法，能够更准确地判定动脉狭窄程度。

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