速度向量成像技术评价短暂性脑缺血发作患者颈动脉管壁运动及斑块稳定性研究

宋庆华，曹永政，彭格红，陶文鸿，曾 炜

0 引 言

短暂性脑缺血发作(transient ischemic attack，TIA)是临床常见的缺血性脑血管病。反复发作的TIA是完全性脑卒中的重要前兆，颈动脉粥样硬化和不稳定性斑块形成则是导致TIA的主要原因［1］。如何及早发现不稳定斑块存在并采取适当处理，是预防急性脑血管病的重要环节。急性脑梗死可通过磁共振弥散张量成像等新技术进行定量研究及判断预后［2］，而TIA相关研究技术则较少。文中应用超声速度向量成像(velocity vector imaging，VVI)探讨TIA患者颈动脉管壁生物力学特点，评价颈动脉斑块稳定性，为临床早期干预提供有力依据。

1 资料与方法

1.1 研究对象 选择2010年10月至2012年2月在我院门诊就诊及神经内科住院TIA患者30例。男16例，女14例;年龄43～85岁，平均(63.8±12.5)岁。入选患者均符合第四届全国脑血管病学术会议修订的诊断标准，既往无脑血管病、心血管病及糖尿病病史，无肝、肾功能不全。根据是否检出颈动脉斑块分为2个亚组，即TIA-1组(未检出斑块，n=12)和TIA-2组(检出斑块，n=18)。对照组为同期门诊体检者30例，男15例，女15例;年龄41～84岁，平均(64.7±11.1)岁。入选对象既往无脑血管病、心血管病及糖尿病病史，无肝、肾功能不全。根据是否检出颈动脉斑块分为2个亚组，即对照Ⅰ组(未检出斑块，n=19)和对照Ⅱ组(检出斑块，n=11)。各组在年龄、性别等方面差异均无统计学意义(P＞0.05)。本研究证得医院伦理委员会批准，所有被纳入对象均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法

1.2.1 图像采集与位点设定 采用Sequoia 512彩色多普勒超声诊断仪(德国西门子公司配套VVI工作站)，探头型号:15L8w高频探头。嘱患者取仰卧位，充分暴露颈前部，头偏向检查对侧。连接体表同步心电图，清晰显示颈动脉斑块处血管切面，以血管内膜中层厚度(intima-media thickness，IMT)＞1.5 mm作为斑块诊断标准。嘱患者屏住呼吸，选取3个连续心动周期斑块最大厚度短轴切面及长轴切面血管为分析切面，存储动态图像待分析。

短轴切面位点设定:在斑块段短轴切面上按逆时针方向分别取1～6点，斑块肩部(斑块与正常颈动脉血管内膜交界处)左侧点定义为1点，右侧点定义为3点，斑块顶部定义为2点，经动脉管腔中心点，与1点呈180°对应管壁为4点，与2点呈180°对应管壁为5点，与3点呈180°对应管壁为6点。长轴切面位点设定:在斑块段长轴切面上，斑块上游(斑块近心端与正常内膜交界处)、中游(斑块最大厚度处)及下游(斑块远心端与正常内膜交界处)分别设定为1、2、3点。见图1。无斑块血管观察位点选取颈总动脉分叉水平以下2 cm处取短轴及长轴切面进行分析。

图1 短轴和长轴切面位点设定示意图Figure 1 Observation points of the carotid short and longitudinal axis views

1.2.2 观察指标 定性观察:在速度向量模式下，观察对照各组与TIA各组患者颈动脉无斑块血管切面及粥样硬化斑块切面血管内膜二维动态运动速度大小、时相及方向变化，分析评价血管内膜运动状态。定量分析:在应变模式下，获取颈动脉短轴切面无斑块血管切面及粥样硬化斑块切面内膜各位点Vmax、Smax和SR-max数值及长轴切面纵向最大运动速度、纵向应变及纵向应变率进行分析。每幅图像均描记3次内膜取平均值。

1.3 统计学分析 采用SPSS 16.0统计软件进行统计分析。定量检测数据用均数±标准差()表示。多组均数的比较采用单因素方差分析，组间两两比较视方差齐性检验(以0.1作为检验水准进行Levene检验)，当方差齐时，选择LSD检验，当方差不齐时，选择Tamhane's T2法。以P≤0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 TIA各组及对照各组颈动脉短轴及长轴切面速度向量图像观察 TIA各组颈动脉短轴切面斑块处血管内膜二维动态运动速度向量与对照各组比较方向、时相、大小紊乱，运动不同步，见图2;长轴切面斑块上中下游血管内膜二维动态运动速度向量显示与对照各组比较时相明显不同步，向量大小不等，方向紊乱，见图3。

2.2 各组颈动脉短轴切面及长轴切面各位点参数比较

2.2.1 各组短轴切面参数比较 短轴切面TIA各组各位点最大运动速度(maximum velocity，Vmax)均小于对照各组，差异有统计学意义(P＜0.05);TIA各组1、2、3点最大切向应变(maximum tangential strain，Smax)与最大切向应变率(maximum tangential strain rate，SR-max)低于对照各组，TIA-2组4、5、6 点 Smax、SRmax低于对照各组，TIA-1 组Vmax、Smax、SRmax低于对照Ⅰ组，差异有统计学意义(P＜0.05);与对照Ⅱ组比较，差异无统计学意义;TIA-2组1、2、3位点 Vmax、Smax与SRmax低于TIA-1组，差异有统计学意义(P＜0.05)。见表1－表3。

2.2.2 各组长轴切面参数比较 长轴切面TIA各组各位点最大运动速度、最大切向应变及最大切向应变率均小于对照各组;TIA各组组内比较1点Vmax、Smax及SRmax均小于2、3点，差异有统计学意义(P＜0.05);对照各组组内比较差异无统计学意义。见表4－表5。

图2 2组短轴切面速度向量图Figuere 2 Velocity vector diagram of the carotid short axis views in control group 1 and TIA group 2

图3 2组长轴切面速度向量图Figure 3 Velocity vector diagram of the carotid longitudinal axis views in control group 1 and TIA group 2

表1 各组短轴切面Vmax比较(，×10－2cm/s)Table 1 Comparison of Vmax of the carotid short axis views among different groups(，×10－2cm/s)

表1 各组短轴切面Vmax比较(，×10－2cm/s)Table 1 Comparison of Vmax of the carotid short axis views among different groups(，×10－2cm/s)

与对照Ⅰ组比较，*P＜0.01;与对照Ⅱ组比较，#P＜0.05，##P＜0.01;与TIA-1组比较，△P＜0.05，△△P＜0.01

分组 n短轴切面Vmax位点1 位点2 位点3 位点4 位点5 位点6对照Ⅰ组 19 9.61 ±0.27 8.66 ±1.88 8.69 ±0.93 9.64 ±0.99 8.82 ±0.86 9.51 ±1.26对照Ⅱ组 11 8.09 ±0.99 7.77 ±0.84 6.93 ±1.17 8.71 ±0.93 7.85 ±0.99 8.95 ±0.68 TIA-1 组 12 6.98 ±1.37*# 6.70 ±0.83*# 5.93 ±1.65*# 7.08 ±0.78*# 6.92 ±0.83*# 8.02 ±1.25*#TIA-2 组 18 4.87 ±0.97*##△△ 5.78 ±0.72*##△ 3.98 ±0.83*##△△ 6.32 ±0.89*## 5.87 ±1.11*##△△ 5.91 ±1.17*##△△

表2 各组短轴切面Smax比较(，%)Table 2 Comparison of Smax of the carotid short axis views among different groups(，%)

表2 各组短轴切面Smax比较(，%)Table 2 Comparison of Smax of the carotid short axis views among different groups(，%)

与对照Ⅰ组比较，*P＜0.01;与对照Ⅱ组比较，#P＜0.05，##P＜0.01;与TIA-1组比较，△P＜0.05，△△P＜0.01

分组 n短轴切面Smax位点1 位点2 位点3 位点4 位点5 位点6对照Ⅰ组 19 6.09 ±1.03 5.53 ±0.94 5.44 ±1.00 5.83 ±0.99 5.61 ±0.77 6.17 ±0.57对照Ⅱ组 11 5.46 ±1.24 5.50 ±1.29 4.54 ±0.64 5.31 ±0.82 5.06 ±0.62 4.94 ±0.75 TIA-1 组 12 4.61 ±0.92*# 4.44 ±1.08*# 3.65 ±0.99*# 4.73 ±1.05* 4.53 ±0.53* 4.80 ±0.63*TIA-2 组 18 3.42 ±1.01*##△△ 3.59 ±1.23＊△ 2.98 ±0.69*##△ 4.50 ±0.77*# 4.24 ±0.73*# 4.26 ±0.69*#

表3 各组短轴切面SR-max比较(，1/S)Table 3 Comparison of SR-max of the carotid short axis views among different groups(，1/S)

表3 各组短轴切面SR-max比较(，1/S)Table 3 Comparison of SR-max of the carotid short axis views among different groups(，1/S)

与对照Ⅰ组比较，*P＜0.01;与对照Ⅱ组比较，#P＜0.05，##P＜0.01;与TIA-1组比较，△P＜0.01

分组 n短轴切面SR-max位点1 位点2 位点3 位点4 位点5 位点6对照Ⅰ组 19 0.40 ±0.06 0.44 ±0.08 0.39 ±0.06 0.44 ±0.08 0.43 ±0.06 0.45 ±0.05对照Ⅱ组 11 0.36 ±0.05 0.41 ±0.06 0.35 ±0.08 0.36 ±0.07 0.35 ±0.05 0.35 ±0.03 TIA-1 组 12 0.30 ±0.05*# 0.32 ±0.07*## 0.29 ±0.08*# 0.32 ±0.06* 0.34 ±0.06* 0.31 ±0.06*TIA-2 组 18 0.21 ±0.08*##△ 0.25 ±0.07*##△ 0.21 ±0.08*##△ 0.28 ±0.05*## 0.30 ±0.03*# 0.27 ±0.01*##

Table 4 Comparison of Vmax of the carotid longitudinal axis views among different groups(，×10－2cm/s)表4 各组长轴切面最大纵向运动速度比较(，×10－2cm/s)

Table 4 Comparison of Vmax of the carotid longitudinal axis views among different groups(，×10－2cm/s)表4 各组长轴切面最大纵向运动速度比较(，×10－2cm/s)

与对照Ⅰ组比较，*P＜0.05，＊＊P＜0.01;与对照Ⅱ组比较，#P＜0.05，##P＜0.01;与TIA-1组比较，△P＜0.01与位点1比较，▲P＜0.05，▲▲P＜0.01;与位点2比较，●P＜0.01

分组 n长轴切面最大纵向运动速度位点1 位点2 位点3 19 7.33 ±1.26 7.03 ±1.13 7.01 ±0.93对照Ⅱ组 11 6.87 ±1.02 7.10 ±1.28 6.58 ±1.28 TIA-1 组 12 4.41 ±1.01＊＊## 6.26 ±1.21*#▲▲ 5.43 ±1.84*#▲TIA-2 组 18 3.14 ±0.92＊＊##△ 5.15 ±1.05＊＊##▲▲ 4.01 ±0.82##＊＊▲●对照Ⅰ组

表5 各组长轴切面最大纵向应变和应变率比较Table 5 Comparison of Smax and SR-max of the carotid longitudinal axis views among different groups

3 讨 论

VVI技术是近年来超声检查的一项新技术。它以二维斑点追踪原理为基础，精确跟踪斑点信号时空轨迹变化，以矢量方式显示组织运动变化，能检测组织运动速度、应变及应变率，具有无声束入射角度依赖性和较高的时间、空间分辨率等特点，可以对动脉管壁不同位点进行精确定位，快速直观地观察血管壁的形态及功能状态，是评价血管弹性的良好指标［3］。VVI技术还能从力学角度对动脉斑块稳定性进行定性、定量分析，通过对颈动脉粥样硬化斑块稳定性的检测可预测脑栓塞发生［4－5］。对于 VVI技术是否能应用于TIA预测则研究较少，本研究拟通过应用VVI技术对TIA患者颈动脉粥样硬化斑块内膜运动进行定性观察及力学参数定量评价，揭示颈动脉血管内膜运动及斑块受力状态，为临床防治TIA提供依据。

TIA发病机制存在多种学说，其中微栓子学说与血管痉挛学说已得到广泛认可。本研究发现，TIA-1组短轴切面及长轴切面血管内膜二维动态运动速度向量与对照Ⅰ组比较，时相不同步，向量大小及方向均不规则，提示这部分TIA患者颈动脉虽未出现斑块，但可能出现不同程度内中膜增厚［6］，增厚的血管壁导致血液流变学改变，进而刺激血管痉挛诱发TIA。TIA-2组患者颈动脉粥样硬化斑块段血管切面速度向量图显示，在心动周期中出现比对照Ⅱ组更明显的运动速度向量不同步，大小和方向紊乱。表明TIA患者颈动脉粥样斑块可能由于形态不规则、组成成分与对照组存在较大差异，斑块各部受力面不平衡，使斑块产生扭矩，随斑块产生扭矩不断增大引起内膜撕裂，斑块出现不同程度破裂［5］，产生微栓子引发TIA，微栓塞形成后再反射性引起周围小动脉痉挛使TIA症状体征进一步加重。

本研究中短轴切面研究发现，TIA各组1、2、3点Vmax、Smax及 SR-max均低于对照Ⅰ组及对照Ⅱ组，TIA-2组低于TIA-1组。提示TIA患者颈动脉斑块处血管弹性可能降低，而动脉弹性降低则是早期血管损害的标志之一［7］。VVI技术检测颈动脉血管壁的上述参数反映了弹性动脉的生物力学特性，与血管壁的弹性直接相关，提示通过VVI观察颈动脉管壁的形变能力可作为TIA患者血管弹性变化的指标之一。汪奇等［8］研究结果也表明VVI技术可用于缺血性脑血管病患者颈动脉管壁运动研究，认为VVI技术可以作为预测脑梗死发病的相关新指标。

动脉粥样硬化斑块局部力学特征对斑块发生、演变至关重要，并与脑梗死发生密切相关［9］。目前VVI技术对颈动脉粥样硬化斑块力学特征的研究多用于血管短轴切面，长轴切面方面研究较少。本研究通过对TIA患者颈动脉长轴切面相关位点观察发现，TIA各组1、2、3点纵向最大运动速度、纵向应变及纵向应变率均低于对照各组。这与相关研究结果相符［10］，提示TIA患者颈动脉斑块的破裂可能与斑块长轴形变能力减弱有关。本研究还表明TIA各组1点纵向最大运动速度、纵向应变及纵向应变率均小于2、3点，但对照组各点之间比较则无明显差异。出现上述变化的原因可能为血管长轴斑块近心端肩部由于血流剪切作用成为高应力分布区，而远心端肩部则因血流剪切作用减弱成为低应力分布区，从而使斑块近心端易损性增加。动物实验也证实，动脉粥硬化斑块沿血管长轴方向上的长期拉伸与弯曲与易损斑块破裂有关［11］。因此可以认为，VVI技术可用于检测颈动脉粥样硬化斑块的力学特征，评价斑块稳定性。

VVI技术通过综合分析评价TIA患者颈动脉管壁运动及斑块稳定性，可为临床防治TIA提供较为可靠的检测方法。但目前尚没有VVI检测颈动脉的标准指标参考，有待于进一步研究后在临床推广应用。

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