应用速度向量成像技术评价糖尿病对颈动脉弹性的影响

牛慧敏，薛红元，刘 欣，于明月，焦荣红

(河北省人民医院，河北 石家庄 050031)

应用速度向量成像技术评价糖尿病对颈动脉弹性的影响

牛慧敏，薛红元，刘 欣，于明月，焦荣红

(河北省人民医院，河北 石家庄 050031)

目的 探讨速度向量成像技术对糖尿病患者颈动脉弹性的影响。方法 应用速度向量成像技术对糖尿病组(颈总动脉无斑块，30例)及正常对照组(30例)行回顾性分析，计算短轴切面不同截断各壁的最大径向运动速度(Vs)、最大切向应变(Smax)及最大切向应变率(SRmax)。结果 正常组颈总动脉距分叉处1.5 cm及2.5 cm处管壁的轴向速度、应变及应变率组内比较无显著性差异(P>0.05)。糖尿病组颈总动脉距分叉处1.5 cm及2.5 cm处管壁的轴向速度、应变及应变率组内比较无显著性差异(P>0.05)。正常组颈总动脉管壁的运动速度向量较糖尿病组增大。正常组颈总动脉各壁的轴向速度及应变率数值均大于糖尿病组(P<0.05)；2组颈总动脉各壁应变的测值比较无显著性差异(P>0.05)。结论 速度向量成像技术可以作为一项新的无创检查颈动脉的方法，用于评价颈动脉的力学状态。短轴切面的轴向速度、轴向应变率可以作为评价糖尿病患者颈动脉力学改变的指标，而轴向应变则不能作为评价指标。

速度向量；糖尿病；颈动脉；应变；应变率

2型糖尿病患者慢性并发症最常见的是动脉血管病变，其发生率是非糖尿病患者的7～10倍，是影响糖尿病患者生活质量的主要并发症之一[1]。如何早期检测动脉弹性的改变已成为有关动脉粥样硬化研究的焦点。近年来，速度向量成像(VVI)技术应用于血管壁弹性的研究亦逐步展开。本研究旨在讨论速度向量成像技术评价2型糖尿病患者颈动脉力学状态的可行性，为进一步研究糖尿病患者颈动脉动脉粥样硬化演变过程中血管力学状态的改变打下基础。

1 临床资料

1.1 一般资料 选择河北省人民医院2011年3月—2012年1月糖尿病住院患者30例作为糖尿病组，均经临床确诊，符合1999年WHO制订的糖尿病诊断标准, 经病史、实验室检查、心电图、胸片及超声心动图检查排除合并高血压、冠心病及肾脏疾病，甲状腺疾病等。其中男19例，女11例；年龄28～72(51.1±11.9)岁，空腹血糖7.90～16.8(9.64±2.37)mmol/L。此组均为经颈动脉超声常规筛查无动脉硬化斑块形成的患者。随机选取同期来我院检查的30例健康体检者作为正常对照组，经病史、体检、心电图、胸片、实验室检查及超声心动图检查排除糖尿病、高血压、高血脂、冠心病、严重的肝肾疾病、甲状腺疾病、妊娠等。空腹血糖、餐后2h血糖均在正常范围。其中男20例，女10例，年龄30～65(48.2±18.1)岁。

1.2 仪器设备 采用Siemens公司的Sequoia512超声诊断仪, 探头频率为8.0～12.0MHz，配备VVI成像技术软件及脱机分析软件。

1.3 方法 ①患者取仰卧位，暴露颈部，并连接导联心电图。②以二维灰阶实时显示左侧颈动脉图像，依次检查颈总动脉、颈总动脉分叉处、颈内动脉和颈外动脉，观察血管管壁有无斑块、血管内～中膜有无增厚。③启动VVI模式后，以3beat状态，于左侧颈动脉距分叉处1.5 cm(此处称为a点)及距分叉处2.5 cm(此处称为b点)处，分别取短轴切面的图像，声学采集连续三个心动周期的二维动态灰阶图像后储存图像。④将储存图像导入VVI成像工作站进行脱机分析。于左侧颈总动脉短轴切面手动勾画内膜，取8个标记点，分析软件根据标记点自动识别和跟踪血管内膜，并在每2个标记点中间自动添加3个取样点，将管壁均分为32个节段，外上壁、外下壁、内下壁与内上壁各8个节段，原点置于管腔中心。软件自动分析各节段的运动速度、应变及应变率。测量上述各节段的收缩期最大径向运动速度(Vs)、最大切向应变(Smax)及最大切向应变率(SRmax)，并取各壁8个节段测值的平均值。

2 结 果

2.1 正常组

2.1.1 定性分析 左颈总动脉距分叉处1.5 cm及2.5 cm处管壁的速度向量大小方向均趋于一致(见图1)。动脉管壁轴向速度曲线可见收缩期高耸的负向速度峰值，舒张期多个较小的正向峰(见图2)。轴向应变曲线整体趋势为正向单峰曲线(见图3)。轴向应变率曲线收缩期可见高耸的正向应变率峰值，舒张期则可见多个小的负向峰(见图4)。

2.1.2 定量分析 左侧颈总动脉距分叉处1.5 cm及2.5 cm处管壁的轴向速度、应变及应变率组内比较无显著性差异(P>0.05)。见表1。

2.2 糖尿病组

图1 正常对照组短轴切面速度向量图

图2 正常对照组速度曲线图

图3 正常对照组应变曲线图

图4 正常对照组应变率曲线图

部位运动速度/(×10-2cm/s)1．5cm2．5cm应变/%1．5cm2．5cm应变率/s-11．5cm2．5cm外上12．24±3．7611．87±3．78①3．64±1．563．06±1．67②0．35±0．100．38±0．12③外下7．27±2．797．89±3．15①5．48±2．605．84±2．59②0．35±0．110．29±0．11③内下6．81±1．906．67±2．02①3．88±2．264．59±2．51②0．41±0．180．38±0．19③内上11．15±4．6112．26±5．68①3．93±3．114．77±1．82②0．29±0．100．31±0．15③

注：①与同测量值1.5组比较，P>0.05;②与同测量值1.5组比较，P>0.05；③与同测量值1.5组比较，P>0.05。

2.2.1 定性分析 左颈总动脉距分叉处1.5 cm及2.5 cm处管壁的速度向量大小方向均基本趋于一致。轴向应变曲线整体趋势为正向单峰曲线，收缩期可见高尖的正向应变率峰值，舒张期则可见多个锯齿状负向峰。见图5。

图5 糖尿病组短轴速度向量图

2.2.2 定量分析 左侧颈总动脉距分叉处1.5 cm及2.5 cm处管壁的轴向速度、应变及应变率组内比较无显著性差异(P均>0.05)。见表2。

2.3 指标分析

2.3.1 定性分析 2组各研究断面轴向速度、应变、应变率曲线形态分别趋于一致。

2.3.2 定量分析 正常组左颈总动脉管壁的运动速度向量较糖尿病组增大。正常组左侧颈总动脉各壁的轴向速度及应变率数值均大于糖尿病组(P<0.05)；2组颈总动脉各壁应变的测值比较无显著性差异(P>0.05)。见表3～5。

3 讨 论

VVI技术是近年来发展起来的新技术,它采用斑点跟踪技术、像素跟踪技术、周期监测技术、时空矫正技术、声学采集技术以及速度、应变、应变率的彩色三维成像技术等，获得含时相与空间定位信息的原始成像资料[2]。VVI的成像原理避免了空间分辨力、角度依赖、帧频的限制、单点采集等影响因素，通过实时运动跟踪运算法，跟踪每帧图像上的像素点，能在二维的高帧频灰阶图像上得到其运动速度和方向的变化曲线，克服了角度依赖性，故可用来研究动脉管壁的运动[3]。

初步研究表明，颈动脉有明显规律的速度向量，动脉壁的运动速度、应变及应变率反映的是弹性动脉的机械特性，即动脉管壁在心脏泵血后形变的能力[3]，与动脉壁的弹性直接相关。在微观结构力学上应变——反应局部动脉管壁肌纤维在心动周期中的变化，在心脏的收缩期，动脉管壁与心脏的应变是相反的：心脏呈向心性收缩，肌纤维是收缩的；而动脉管壁呈扩张状态，肌纤维是拉长的。应变率——反映的是在单位时间内局部动脉管壁肌纤维缩放的力效。达峰速度与达峰时间——反映动脉管壁在轴向、径向、圆周方向达到50%，75%，100%的峰值速度和时间。它极敏感地反映出整体与局部的同步性，起到精确定位的作用。

表2 糖尿病组左颈总动脉各指标测值对比分析

注：①与同测量值1.5组比较，P>0.05;②与同测量值1.5组比较，P>0.05；③与同测量值1.5组比较，P>0.05。

表3 2组各截断速度测值比较 cm/s)

注：①与组内其他3个壁比较，P<0.05；②与正常组比较，P<0.05。

表4 2组各截断应变测值比较±s，%)

注：①与正常组比较，P>0.05;②与正常组比较，P>0.05。

表5 2组各截断应变率测值比较±s，s-1)

注：①与正常组比较，P<0.05;②与正常组比较，P<0.05。

本研究显示，颈动脉距膨大部1.5 cm及距膨大部2.5 cm处管壁速度、应变、应变率，正常组与糖尿病组组内比较均无显著性差异，表明此两截面动脉管壁局部运动速度、及管壁形变能力无显著性差异。 可以认为，应用颈总动脉任一截面的轴向速度、应变、应变率都可以作为评价颈总动脉管壁力学状态的指标。同时研究结果显示正常组的颈总动脉短轴观外上壁与内上壁的最大径向运动速度均明显高于同组的外下壁与内下壁，分析这种现象可能与颈总动脉的解剖位置及周围毗邻的组织结构有关，颈总动脉外下壁与内下壁与甲状腺组织和颈椎横突相邻近，运动幅度受到一定的限制且相对固定，与汪奇等[4]的研究结果一致。同组动脉各壁间应变及应变率相比较无显著性差异，因为应变、应变率反映的是动脉管壁局部的形变能力，受到周围组织牵拉作用的影响较小。

动脉弹性减退是多种心血管危险因素对血管壁损害的综合表现，临床上可以通过检测动脉弹性来反映动脉的病理改变。只有早期发现动脉粥样硬化，才有可能更好地干预其发展，进而有效预防心、脑血管疾病的发生[5]。近年来许多学者认为糖尿病患者的大动脉硬化性并发症，其硬化可始于糖尿病发生之前[6-7]。由于颈动脉走形明确，位置表浅，便于超声检查，因此临床上常将颈动脉作为监测2型糖尿病患者大血管病变的窗口，目前临床上多将超声测量颈总动脉内-中膜厚度(IMT)作为监测早期动脉粥样硬化的敏感指标[8-9]。

本研究发现，正常组与糖尿病组左侧颈总动脉各壁的最大运动速度、应变率比较均有显著性差异，表明2型糖尿病患者在颈总动脉发生形态学改变之前，即已存在血管内皮功能的损伤，在单位时间内糖尿病组的动脉形变能力下降，这与张静等[10]的研究一致。因此，应用速度向量成像测定动脉内膜运动速度及应变率对糖尿病血管病变有一定的预测价值，可为早期发现、预防和治疗糖尿病血管并发症提供依据。正常组与糖尿病组动脉各壁的应变比较均无显著性差异，考虑是因为糖尿病对血管的损伤还在初期，血管的形变能力仍存在，故应变与正常组差异不大。但血管达到最大形变的时间发生改变，故形变速度减低，即应变率较正常组减低。所以应变无法反映单位时间内动脉弹性的改变，不能作为评价糖尿病颈动脉病变的指标。VVI技术可测量评价糖尿病颈动脉管壁运动。作为一种新的检测手段，可较早检出临床未发现的血管形态学改变的糖尿病患者功能障碍。对不同形态的纵向和横向运动速度、应变、应变率结合动脉搏动时间变化的分析，尚待进一步研究。

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10.3969/j.issn.1008-8849.2014.15.035

R587.1

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1008-8849(2014)15-1675-04

2013-11-04