超声新技术评价颈动脉易损斑块的研究进展

张敏郁（综述） 王建华（审校）

超声新技术评价颈动脉易损斑块的研究进展

张敏郁（综述） 王建华（审校）

动脉粥样硬化；颈动脉疾病；超声检查；造影剂；弹性成像技术；三维超声成像；综述

动脉粥样硬化是动脉硬化性血管疾病最主要的病因之一。世界上大部分国家居民的首要死亡原因是动脉粥样硬化导致的心脑血管事件，最普遍的原因是高风险的冠状动脉粥样硬化斑块导致的冠状动脉栓塞，从而引发心肌梗死或心源性猝死，或者由于不稳定的颈动脉斑块破裂、碎片脱落引起血管栓塞导致的缺血性脑卒中[1]。因此，早期准确评价动脉粥样硬化斑块的易损性，并及时对其进行临床干预，从而预测和防治急性心脑血管事件的发生成为现代医学领域研究的热点之一。颈动脉粥样硬化斑块评估不仅可以为脑卒中的防治提供依据，同时作为动脉粥样硬化病变评估的窗口，也可以为临床评估冠状动脉和其他部位血管粥样硬化程度提供重要信息[2]。超声检查无创、易行、可重复，是筛查和评价颈动脉斑块的首选检查手段。随着超声新技术的临床应用，超声在评价颈动脉粥样硬化方面具有重要的临床价值。

1 易损斑块的定义及病理特征

颈动脉粥样硬化斑块有稳定斑块、易损斑块2种类型[3-5]。易损斑块，即不稳定斑块是指易发生出血、溃疡、破裂，引起栓子形成，从而导致心脑血管栓塞的斑块，其病理特征主要是活动性炎症，大量巨噬细胞聚集，大的脂质核心，薄而不均匀的纤维帽，斑块内出血及新生血管形成等[6]。富含脂质坏死核心的颈动脉斑块，可以作为预测心脑血管事件的危险因素[7]。

图1 男，56岁，高血压Ⅲ级。内膜中层厚度增厚，呈中等回声（箭），回声层次消失

2 颈动脉粥样硬化斑块的常规超声检查

超声测量颈动脉内膜中层厚度（IMT）已经广泛应用于动脉粥样硬化的检查。颈动脉IMT增厚的定义是颈总动脉IMT厚度≥1.0 mm，分叉处IMT厚度≥1.2 mm；局限性IMT厚度＞1.5 mm或大于周边50%定义为斑块[8]（图1）。Barnett等[9]发现，动脉粥样硬化斑块在进展过程中，病变沿血流方向的发展速度明显大于IMT增厚的速度。因此，在临床实践中对于定量分析斑块随病程或治疗的变化，斑块体积的变化较IMT更具有说服力[10]。二维超声能够观察斑块的断面大小，并根据回声强弱简单定性判断斑块软硬。斑块呈低回声或等回声者为软斑；斑块纤维化、钙化致回声增强为硬斑（图2）。然而，由于斑块是不规则的三维立体结构，常规二维超声不能准确地评估其大小，常常低估斑块的容积。

图2 男，63岁，高脂血症。颈总动脉主干低回声扁平斑块，回声较均匀（箭）

3 超声新技术的应用

3.1 对比增强超声

3.1.1 原理及应用 对比增强超声（contrast-enhanced ultrasonography, CEUS）是将与机体组织声学特性明显不同的造影剂注入体内，增强含造影剂液体的显像能力，利用待查目标与周围组织的灌注差异，达到对靶目标进行诊断的超声检查技术。该技术可以在获取超声场内微泡非线性谐波信号的同时，尽量减少来自组织的信号，从而获得高信噪比成像。CEUS可以明显提高超声诊断的分辨力、敏感度和特异度。由于易损斑块内普遍存在病理性的新生血管，动脉外膜存在滋养血管[10]，并且新生血管可以促进粥样硬化病变的发展[11]，甚至诱发斑块内出血和斑块破裂及其并发症的发生，是斑块不稳定的一个重要因素[12]，因此，超声CEUS可以通过评价斑块内新生血管状态来评估颈动脉斑块的易损性。魏立亚等[13,14]对颈动脉斑块的造影特征进行观察，发现不同回声类型斑块的增强显示率由高至低依次为：低回声、等回声、混合回声、高回声、强回声伴声影；此外，斑块内超声造影剂到达时间、达峰时间均迟于颈动脉内超声造影剂到达时间、达峰时间。熊莉等[15]研究发现，有缺血性脑血管症状的患者的颈动脉斑块表现为造影剂从管壁外层向斑块内逐渐增强，且斑块周边增强较明显，无此症状者斑块表现为造影剂从管壁外层向斑块内缓慢地稀疏增强，且斑块周边无明显增强。Kumamoto等[16]的研究也证实，斑块内新生血管来源于外层者是来源于管腔内的28倍。倪双双等[17]首次从治疗的角度探讨了CEUS评价颈动脉斑块新生血管的价值，发现急性脑梗死患者斑块的增强程度在经短期大剂量阿托伐他汀治疗后明显减低，证明阿托伐他汀可以减少颈动脉易损斑块新生血管的密度。CEUS作为斑块治疗过程中随访的检查方法，是对临床药物干预疗效评价手段的有效补充。

3.1.2 存在问题 首先，对斑块的增强特征的描述及增强强度的划分均依赖于操作者的肉眼观察，缺乏客观性。另外，增强强度只能反映斑块感兴趣区内新生血管的密度，并不能准确地评价整体斑块的新生血管密度；造影剂到达时间与达峰时间易受操作时间、心功能、身高、血管变异等因素的影响，误差较大。马锐等[18]认为，使用造影剂到达时间差（斑块到达时间－颈动脉到达时间）、达峰时间差（斑块达峰时间－颈动脉达峰时间），可以在一定程度上减少上述因素的影响，更准确地反映斑块的血流灌注情况。

3.2 实时组织弹性成像技术

3.2.1 原理及应用 超声弹性成像可以反映被测生物组织的弹性（或硬度）方面的信息，而组织的弹性与其内部结构密切相关[19]。基本原理是对组织施加一个内部（包括自身）或外部的动态或者静态/准静态的激励，采集组织压缩前后的射频信号，用自相关方法对信号进行综合分析，从而得到组织的内部位移分布，进而得到其应变分布及弹性系数分布。弹性图以彩色编码代表不同组织的弹性大小，通常以红色到蓝色表示组织从“软”逐渐变“硬”。组织越硬，弹性系数越大，引起的组织位移越小，斑块以蓝色为主；反之，组织越软，弹性系数越小，引起的组织位移越大，斑块以红色为主；中等硬度的斑块以绿色为主或蓝绿相间。弹性成像技术是近年来超声诊断领域的研究热点，但国内外将其应用于颈动脉斑块的研究较少。方占军等[20]应用实时超声弹性成像技术评价53例脑梗死患者的颈动脉斑块软硬度，发现低回声斑块以黄绿色或绿色为主，混合斑块为蓝绿相间，强回声斑块为完全蓝色；颈动脉斑块硬度比值＜5.0的梗死患者占总体的77.4%（41/53）。最新研究发现，与无脂质斑块相比，富含脂质核心的斑块的弹性系数明显下降，敏感度为77%～100%，特异度为57%～79%。脂质含量与斑块应变之间具有显著的相关性[21]。

3.2.2 存在问题 弹性成像的影响因素较多。首先，在实际工作中，即使经过长时间的训练后综合数字指标能够控制在2～4，组织外部施加的压力和振动的频率也无法保持完全一致，过高或过低均会影响组织硬度的反映。另外，人为控制呼吸、血压、血管深度、血管搏动等因素均会对组织产生内部压力，从而影响组织的硬度。多种因素的综合作用限制了CEUS对颈动脉斑块易损性评价的研究价值。

3.3 三维超声成像技术 三维超声是在二维超声基础上发展起来的新技术。通过图像采集、图像后处理、三维重建、三维显示和定量测定等步骤，将颈动脉一系列平行的切面图重建为数字化的三维图像。三维图像能够清晰地显示斑块，结合血流的脉冲多普勒指标，综合评价斑块的形态及管腔狭窄程度。定量指标主要有斑块容积（PV）、血管壁容积（VWV）、斑块体积压缩比（VCR）、管壁标准化指数（NWI）等。

3.3.1 PV 国内研究主要应用实时三维超声技术对斑块的位置、体积、形态及管腔的狭窄程度进行定性分析，观察颈动脉斑块纤维帽和溃疡面的特征，动态观察斑块的进程和转归[22,23]。张鹏飞等[22]的仿体实验通过在2、4、6、8、16平面下手动测量斑块体积，发现4、8、16平面测量值与实际体积数值间存在良好的相关性（r=0.73、0.82、0.74, P＜0.01）；并且体积测量数据在观察者间和观察者内部的差异无统计学意义，具有较高的可重复性。但由于该技术测量方法复杂，对斑块成分缺乏定量分析，并未广泛应用于临床。Schminke等[24]应用计算机重建的三维图像功率模式对32例患者的38个颈动脉斑块进行了18.9个月的前瞻性研究，15%的斑块体积增加了59%，进展斑块以低回声为主，或在高回声表面有溃疡。Yamaguchi等[25]研究发现，应用西洛他唑治疗颈动脉斑块患者6个月后，三维超声测量PV显著下降。Walker等[26]开发了新的计算机软件，利用三维超声从ApoE基因敲除小鼠颈动脉分叉处近端2 mm内开始成像，半自动三维分割法计算斑块体积，与三维组织学结果高度一致；使用该技术进一步研究，获得颈动脉早期正向重构和33周后负向重构图像，发现斑块体积随时间呈线性增加趋势。Johri等[27]通过堆叠轮廓的方法测量三维总体PV，与冠状动脉造影结果进行联合分析，ROC曲线确定0.09 ml是排除冠状动脉疾病的阈值，阴性预测值为93%。总之，动脉粥样硬化斑块负荷与斑块易损性有高度相关性，动脉粥样硬化斑块的三维容积测量可以作为量化斑块负荷的准确方法。

3.3.2 VWV VWV是三维成像技术中测量血管壁厚度和斑块的方法，要求观察者手动勾画颈动脉的外膜和管壁内膜边界。Egger等[28]评估了三维超声测量该指标的组间和组内变异性，证实其较PV的测量具有更高的可重复性。Krasinski等[29]将该指标应用于临床，对35例颈动脉狭窄＞60%的患者进行完全随机双盲对照试验，发现强化他汀治疗组VWV降低（1.4±7.7）%，安慰剂组VWV增加（4.9±10.3）%，差异有统计学意义。这一指标可以敏感地发现颈动脉外膜、内膜和斑块短时间内的变化，动态观察颈动脉。然而，Krasinski等[30]的另一项对10名志愿者的三维超声与MRI的对比研究，发现三维超声与MRI测量VWV的数值有统计学差异，这种差异产生的原因可能是明显的血流干扰，而非粥样硬化斑块的大小。因此，三维超声测量VWV的临床价值还需要更大样本量的深入研究。

3.3.3 VCR VCR是一个评价颈动脉斑块弹性、反映斑块应变的新型生物力学指标。通过对颈动脉斑块三维超声图像的后处理，测量舒张期（DV）和收缩期斑块体积（SV）的变化，计算公式是：VCR=（DV－SV）/DV×100%。Zhang等[31]通过对104例患者的118个斑块进行三维超声检查，并计算VCR值，发现有病史组与无病史组的VCR值差异有统计学意义（P＜0.01）；回归分析发现VCR值是缺血性事件的独立相关指标。因此，三维超声测量VCR在识别高风险缺血事件方面具有重大潜力。

3.3.4 存在问题 三维超声定量评价颈动脉斑块具有重要价值，然而对于易损斑块的三维超声的研究还处于初级阶段，尚未广泛应用于临床。斑块的易损性不仅取决于其容积负荷，还取决于其内部成分。目前的研究缺乏对斑块成分的定量分析，以及与病理结果的对照。另外，手动和半自动测量存在人为的主观因素和较高的变异性，这也是阻碍三维超声定量分析在临床中应用的主要原因。如何提高测量的可重复性和提出更有价值并且测量简便的分析指标将是今后研究的方向。

常规超声和各种超声新技术能够从不同方面评价颈动脉斑块的易损性，各有优缺点，其中CEUS和三维超声成像具有较高的临床价值和发展潜力。如何利用各种超声技术的优势联合其他影像学方法及血清学检查综合评价颈动脉斑块的易损性、指导临床治疗方案选择及治疗效果评价将是今后的研究方向。

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R445.1；R322.1+21

2013-08-13

2013-12-12

（责任编辑 唐 洁）

北京军区总医院超声科 北京 100071

张敏郁 E-mail: minyu925@sina.com

10.3969/j.issn.1005-5185.2014.03.019