超极速超声成像脉搏波技术在早期颈动脉粥样硬化风险动态评估中的应用价值

黄辉，朱正球，栾云，王晗，张玫玫，刘牛，吴林琳，殷立平

(1.南京中医药大学附属医院 1.超声医学科，2.老年科，江苏 南京 210029)

·论 著·

超极速超声成像脉搏波技术在早期颈动脉粥样硬化风险动态评估中的应用价值

黄辉1，朱正球1，栾云1，王晗2，张玫玫1，刘牛1，吴林琳1，殷立平1

(1.南京中医药大学附属医院 1.超声医学科，2.老年科，江苏 南京 210029)

目的：利用超极速超声成像脉搏波(ufPWV)技术早期发现颈动脉粥样硬化(As)，动态评价血管弹性变化及早期动脉粥样硬化进展程度。方法：检测对照组正常人59例(118条颈动脉)和As风险组患者75例(149条颈动脉)，测量颈动脉内膜中层厚度(IMT)，再利用ufPWV技术检测收缩早期脉搏波速度(BS)和收缩末期脉搏波速度(ES)。两组均进一步分为A组(IMT 0.049cm及以下)、B组(IMT 0.050～0.069cm)、C组(IMT 0.070cm及以上)3个亚组。对数据进行统计分析。结果：As风险组与对照组比较，IMT、BS及ES差异均有统计学意义(P<0.001)。两组的A组ES比较，差异有统计学意义(P<0.001)。两组IMT在0.040～0.054cm时，ES与IMT呈线性相关(r=0.585，P<0.001)；IMT在0.055cm及以上时，ES达到可能存在的阈值而保持相对稳定。结论：ufPWV技术可发现IMT尚未明显增厚的早期颈As，并可通过ES的变化动态评估早期As的进展程度。

超极速超声成像脉搏波技术；动脉粥样硬化；内膜中层厚度；颈动脉

动脉粥样硬化(atherosclerosis，As)是造成心脑血管疾病发生发展并严重危害人类健康的疾病。研究显示，粥样硬化的早期干预将大大减少临床心血管事件[1]及脑卒中[2]的发生风险，因此，如何早期诊断和防治As已成为当前的研究热点。超极速超声成像脉搏波(ultrafast ultrasound imaging pulse wave velocity，ufPWV)技术是目前一种新型的无创超极速超声成像技术，它利用超极速(高达2000帧·s-1)的拍照技术实时记录颈总动脉内膜线运动轨迹，据此精确测算出脉搏传递速度进而得知颈总动脉的弹性情况[3]。本研究探讨利用ufPWV技术发现颈动脉内膜中层厚度(inteima-media thickness，IMT)尚未明显增厚的早期颈As患者，并实时动态评估颈As动脉弹性及早期颈As进展的可行性。

1 资料和方法

1.1 一般资料

选择2015年3月至2016年2月在江苏省中医院心内科就诊的患者75例为As风险组，其中男36例，女39例，平均年龄(53.8±11.6)岁；同时招募健康成人59例为对照组，其中男21例，女38例，平均年龄(40.7±16.7)岁。两组平均年龄、性别比较，差异无均统计学意义(P>0.05)。两组均进一步分成A组(IMT0.049cm及以下)、B组(IMT0.050～0.069cm)、C组(IMT0.070cm及以上)3个亚组，进行统计分析。本研究得到患者知情同意，且通过我院伦理委员会审查。对照组入选标准为：高密度脂蛋白、低密度脂蛋白、甘油三酯、总胆固醇、血压均在正常范围者。As风险组入选标准：血脂代谢紊乱(高密度脂蛋白、低密度脂蛋白、甘油三酯、总胆固醇至少有1项异常)合并高血压者。两组共同排除标准：C反应蛋白异常或贫血患者；合并糖尿病或肝肾功能异常；既往有明确缺血性脑卒中病史；6个月内有心血管事件发生；合并各种恶性肿瘤、自身免疫性疾病或内分泌疾病；合并任何程度和类型的甲状腺功能异常；有吸烟、饮酒不良嗜好。

1.2 IMT及ufPWV指标检测

使用SuperSonic Imagine AixPlorer ufPWV成像超声诊断仪，探头频率4～15MHz。首先患者保持静息平卧，头部居中，下颌略抬起，行双侧颈动脉常规超声检查，记录颈动脉的二维声像图、彩色血流及频谱特征。然后平缓移动探头，不施压，选取颈总动脉管壁清晰平直段，尽量避开内壁斑块区域，取样框选定后系统自动跟踪并测量颈总动脉后壁IMT，取样框宽度大于1cm，符合率80%以上，重复3次，记录并取平均值作为IMT最终值(图1A)。随后选取上述感兴趣区，嘱患者严格屏气5s，图像稳定后再切换至ufPWV成像模式，系统自动描线并测值，保持描线与内膜基本吻合，得到收缩起始脉搏波速度(beginning of systole，BS)及收缩末期脉搏波速度(end of systole，ES)，测值误差均Δ<1.0m·s-1[4]，记录并储存(图1B、C)。同一颈总动脉重复测量至少3次，对BS及ES分别记录并取平均值作为最终值。若3次均无法测出符合上述标准的BS及ES，则剔除。分别获得As风险组149条及对照组118条颈总动脉数据(1例As风险组患者右侧颈总动脉ufPWV未能测出而剔除)，将所有受试者ufPWV成像检查图像存入仪器及电脑硬盘。

1.3 统计学处理

2 结 果

2.1 As风险组与对照组IMT及ufPWV参数BS、ES比较

见表1。

A.二维超声图IMT自动描线测量；B.ufPWV感兴趣区选定；C.ufPWV颈动脉感兴趣区内中膜运动轨迹图

图1 颈动脉IMT及ufPWV指标测量

表1 两组IMT及ufPWV参数BS、ES的比较

参 数nIMT/cmBS/m·s-1ES/m·s-1对照组1180.0497±0.00985.37±1.457.32±2.51As风险组1490.0678±0.04766.11±1.699.65±2.08P值<0.001<0.001<0.001

2.2 As风险组与对照组的亚组之间BS及ES的比较

见表2。

表2 两组各亚组之间BS及ES的比较 m·s-1

与对照组相同亚组比较，aP>0.05，bP<0.001

2.3 IMT与ES的动态关系

将As风险组与对照组合并，再将IMT进一步细划分为10个区间：～0.044cm(n=60)，～0.049cm(n=43)，～0.054cm(n=25)，～0.059cm(n=36)，～0.064cm(n=27)，～0.069cm(n=24)，～0.079cm(n=32)，～0.089cm(n=11)，～0.099cm(n=7)及大于0.10cm(n=2)，分析IMT与ES的动态关系，结果发现IMT在0.040～0.054cm区间时ES有明显上升趋势，见图2；IMT在～0.044cm与～0.049cm、～0.049cm与～0.054cm之间不仅ES差异有统计学意义(均P<0.001)，并且该区间内ES与IMT有一定的相关性(r=0.585，P<0.001)，见图3。然而，IMT在0.055cm及以上区间时ES基本保持不变，各区间相比，其差异均无统计学意义(均P>0.05)，见图2。

图2 IMT在各区间时ES变化情况

图3 IMT 在0.040～0.054cm区间与ES的相关性分析

3 讨 论

As是一个渐进的病理变化过程，IMT增厚是粥样硬化的早期病理表现之一，因此，IMT常作为反映全身动脉早期As的重要指标[5]。在本研究中，As风险组与对照组比较，IMT明显增厚。然而，As风险组和对照组中都存在IMT增厚者，这说明如果单纯从IMT的值来判断是否为早期颈As或用于评估颈As的进程是有待商榷的。

脉搏波技术为一种无创的在体检测手段，通过检测脉搏在外周血管的速度，再依据传导速度与传导媒介弹性成反比的规律，判断血管的弹性程度。既往已有的脉搏波技术，如颈动脉-股动脉脉搏波技术(carotid-femoral pulse wave velocity，cfPWV)等，需要测量颈动脉至股动脉体表距离，而距离测量存在一定的误差[6]，时间算法复杂[7]，而且目前缺乏统一的衡量标准[8]，测值普遍浮动较大，严重影响对As血管弹性的评估及临床的广泛应用。迄今尚无报道cfPWV能够用于检测早期粥样硬化的细微变化。ufPWV为目前超极速超声成像技术的重要分支之一，有别于以往传统的脉搏波技术，其利用超快速的瞬时拍照手段，实时记录颈动脉内膜线在脉搏波通过瞬时的位移轨迹并进行细致的运算，更精确地计算出脉搏波瞬间通过观察窗的速度，从而评估颈动脉的弹性程度[3]。目前国外已有相关报道证实，ufPWV在血管弹性测量方面具有良好的稳定性和可靠性[9]，但仍无ufPWV在早期As评估方面的研究。本研究证实，As风险组与对照组比较，ufPWV指标无论BS或是ES均有明显差异，提示ufPWV可作为粥样硬化的预测及评估有效手段。不仅如此，进一步的分析证实，在IMT为0.040～0.049cm(即颈动脉IMT仍在正常范围内)时，As风险组的ES仍然显著大于对照组的ES。这提示ufPWV指标ES在IMT还未明显增加的人群中就可以对早期粥样硬化的风险作出预测。但BS在亚组之间差异无统计学意义，提示在本研究中BS不能早期预测As风险。Hermeling等[10]认为，收缩期脉搏波速度比舒张期脉搏波速度能更精确地预测血管弹性。本研究结果与这一观点相吻合。

脉搏波传导速度本质是一种生物物理特征参数，其传导速度与传导媒介，即血管的弹性程度成反比，而常见一些促进粥样硬化的因素，最终都是通过影响血管的弹性参数，如IMT，而改变了脉搏波传导速度[3，11]。据此，本研究将As风险组与对照组合并，深入探讨IMT与生物物理特征参数脉搏波传导速度ES之间的关系，结果显示，As风险组与对照组比较，B组(0.050～0.069cm)及C组(0.070cm及以上)的ES或是BS差异均无统计学意义。进一步将IMT细划分析可知，IMT在0.040～0.054cm区段内，随着IMT的不断增厚ES也明显上升，且有一定相关性。这说明IMT在这一区间可动态反映早期粥样硬化进展情况。但IMT在0.055cm及以上区间，ES则基本保持不变，任意两区间ES相比并没有明显差异。这说明ES对于IMT已经明显增厚的粥样硬化人群，可将其与正常人区分开来，但颈动脉的弹性并不会因为IMT的不断增厚而无限降低，在IMT 0.055cm左右会达到可能存在的阈值而进入“平台期”，并保持基本稳定。关于颈动脉粥样硬化可能存在的弹性阈值与IMT的关系仍有待于进一步研究证实。

ufPWV定量分析技术为预测及评估动脉早期粥样硬化风险提供了新的途径。不同于以往传统脉搏波技术，ufPWV可对颈动脉瞬时通过的脉搏波进行客观定量及显示，实时无创检测出颈动脉BS及ES有助于临床更精确地了解血管弹性情况，更好地指导抗粥样硬化药物使用。

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Application of ultrafast ultrasound imaging pulse wave velocity in dynamical indication of early carotid atherosclerosis risk

HUANG Hui1，ZHU Zheng-qiu1，LUAN Yun1，WANG Han2，ZHANG Mei-mei1，LIU Niu1，WU Lin-lin1，YIN Li-ping1

(1.DepartmentofUltrasound，2.DepartmentofGeriatrics，AffiliatedHospitalofNanjingUniversityofTCM，Nanjing210029，China)

Objective: To conduct an early detection of carotid artery atherosclerosis (As) by the use of technology of ultra-fast ultrasonic imaging pulse wave(ufPWV)，conduct a dynamic evaluation of the change in vascular elasticity and progression level of early-stage atherosclerosis.Methods: Carotid intima media thickness(IMT) of 59 healthy subject(118 carotid arteries) in the control group and 75 patients (149 carotid arteries)in the risk group were detected，then the ufPWV technology was used to detect the beginning-systole pulse wave speed (BS) and end-systole pulse wave speed(ES).The two groups were divided into three subgroups respectively：group A(IMT 0.049cm or less)，group B(IMT 0.050-0.069cm)，group C(IMT 0.070cm or more).The data was statistically analyzed.Results: The differences in IMT，BS and ES between the carotid As risk group and control group were all statistically significant (P<0.001).The difference in subgroup A between both groups was statistically significant (P<0.001). When IMT was 0.040-0.054cm，ES was linearly correlated with IMT(r=0.585，P<0.001)；when IMT was 0.005cm or more，ES reached a possible threshold and then remained stable relatively.Conclusion: ufPWV technology can be used to detect the early-stage carotid As whose IMT hasn′t yet significantly been thickened，and dynamically evaluate the progression level of early-stage carotid As through the change in ES.

ultrafast ultrasound imaging pulse wave velocity；atherosclerosis；intima-media thickness；carotid

2016-06-02

2016-08-25

国家中医药管理局中医临床研究基地业务建设科研专项(JDZX2015104)

黄辉(1980-)，男，江苏海门人，主治医师，医学硕士。E-mail：13776664807@163.com

殷立平 E-mail:yinliping003@aliyun.com

黄辉，朱正球，栾云，等.超极速超声成像脉搏波技术在早期颈动脉粥样硬化风险动态评估中的应用价值[J].东南大学学报:医学版，2017，36(1)：9-13.

R445.1

A

1671-6264(2017)01-0009-05

10.3969/j.issn.1671-6264.2017.01.003