阻力指数对颈动脉斑块应变成像影响的研究

郭莉，程令刚，郭士源，何文，颜丹

斑点追踪应变成像（X-strain imaging，XS）是近几年新兴的用于评价心脏舒张功能的技术，其通过自动追踪感兴趣区内心肌组织信号，并与上一帧图像中相比较，计算整个感兴趣区内各节段心肌组织运动的速度、位移、应变、应变率及旋转角度等心肌力学参数。XS也可以应用于对于颈动脉斑块运动规律的研究，但是对于其影响因素的研究甚少，本研究旨在通过观察不同阻力指数患者颈动脉斑块的运动规律，探索阻力指数对于颈动脉斑块运动的影响，为临床提供依据。

1 资料与方法

1.1 研究对象 选择2015年9月-2016年6月到首都医科大学附属北京天坛医院超声科检查颈动脉粥样硬化斑块形成患者49例，其中男30例，女19例，年龄33～83岁，平均（62.24±10.20）岁，所有患者经磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）检查证实12个月内均未患有脑梗死，所有患者颈部血管超声检查均无狭窄率≥50%的血管狭窄，同时颅脑磁共振血管成像（magnetic resonance angiography，MRA）显示颅内血管均无狭窄率≥50%的血管狭窄。根据患者血流阻力指（resistance index，RI）数将患者分为两组，RI≥0.60为高阻力指数组，RI＜0.60为低阻力指数组，其中高阻力指数组30例，低阻力指数组19例，两组间年龄及性别比例匹配。本研究通过首都医科大学附属北京天坛医院伦理委员会审查，所有患者均获得知情同意。

1.2 仪器与方法 本研究仪器为意大利百胜公司生产的MyLab ClassiC超声诊断仪，随机配有X-Strain技术分析软件。探头型号为L332，探头频率3～11 MHz，增益调节保证图像清晰，避免出现噪声；动态范围选择在55%～65%，能清晰显示斑块和周围组织；聚焦点置于感兴趣区或稍远处，应变成像技术使用为斑点追踪应变成像技术。

常规超声检查方法：患者平卧位，颈后垫枕，头向后仰，偏向检查对侧约45°，充分暴露颈部。行常规灰阶超声检查，记录最大的非强回声斑块的位置、长度、厚度，同时测量颈内动脉收缩期血流流速及舒张末期血流流速，并计算RI=（收缩期血流流速-舒张末期血流流速）/收缩期血流流速[1]。

XS检查方法：依据常规超声检查结果确定XS检查的检查部位。若受检者双侧颈动脉仅有一个颈动脉斑块时，选择对其进行XS检查；若受检者双侧颈动脉有多个斑块，则选择对最大的非强回声斑块进行XS检查。进行XS检查时，选择Cardic成像模式，轻微侧动探头，将观察目标置于屏幕中央，在纵轴上显示斑块 最大切面，调整深度、聚焦及增益等，使灰阶 图像显示清晰，在长轴上清晰显示斑块，存储包含3个心动周期的可用于X-Strain分析的动态图像用于分析，存储图像过程中保证探头相对于皮肤静止。启动X-Strain分析软件，选择四腔心切面模式进行数据分析，分别记录目标 斑块的近心端肩部、顶部及远心端肩部的轴向 速度、横向速度、轴向位移、横向位移的最大值， 所有数值均取三个心动周期中的平均值，进行 统计分析。

1.3 XS检查观察项目 轴向速度（long velocity，LV）：指所观察的点在长轴方向的速度变化情况。横向速度（transverse velocity，TV）：指所观察的点在短轴方向上的速度变化情况。轴向位移（long displacement，LD）：指所观察的点在长轴方向上的位移距离。横向位移（transverse displacement，TD）：指所观察的 点在短轴方向上的位移距离。

1.4 统计分析 应用SPSS 19.0统计软件对结果进行分析，斑块运动速度及位移等计量资料以表示，比较采用两独立样本的t检验进行检验，计数资料比较采用χ2检验，P＜0.05为差异有显著性。

2 结果

2.1 基本情况 全部患者中高血压31例，血脂代谢紊乱29例，糖尿病26例，两组比较差异均无显著性（表1）。患者均无眩晕、晕厥、视物不清、耳鸣、肢体活动障碍等症状。

2.2 常规超声检查 两组间斑块大小比较，差异无显著性（表2）。

2.3 XS检查 高RI组XS检查在近心端肩部、顶部及远心端肩部的轴向速度、横向速度、轴向位移及横向位移最大值较低RI组大，其中在斑块顶部两组间比较差异有显著性（表2）。高阻力指数患者颈动脉斑块轴向速度及轴向位移在顶部最大，近心端肩部及远心端肩部较顶部略低，横向速度及横向位移在近心端肩部最大，顶部及远心端肩部逐渐减低（图1～2）。

表1 高阻力指数组和低阻力指数组患者基本情况比较

表2 低阻力指数组与高阻力指数组组间颈动脉斑块大小及斑点追踪应变成像检查值比较

图1 高阻力指数组应变成像显示颈动脉斑块轴向速度及横向速度

图2 高阻力指数组应变成像显示颈动脉斑块轴向及横向位移

3 讨论

动脉粥样硬化易损斑块是引发急性缺血性卒中的重要独立危险因素。动脉粥样硬化是一种全身性疾病，通过评估颈动脉斑块的易损性，可以明确其性质并采取适当处理，降低恶性事件发生，这是预防急性心脑血管意外事件的重要环节[2]。因此，使用影像学检查技术评估斑块的易损性，预测心脑血管意外的发生及早期预防等方面具有重要作用。目前，对于颈动脉影像检查方法有超声、计算机断层扫描（computed tomography，CT）、MRI、数字减影血管造影（digital subtraction angiography，DSA）及放射性核素显像等。常规二维超声可以准确判定斑块的大小、位置、数目、表面光滑程度及颈动脉狭窄程度，甚至斑块表面的溃疡和斑块内的出血，初步评估斑块的易损性。XS是新近出现的超声检查技术，主要用于评价心脏舒张功能[3-4]，同时也可以对颈动脉斑块运动规律进行评价，但是对其影响因素的研究相对较少，尤其是RI对其影响价值有待于探讨。

斑点追踪XS是在高帧频二维灰阶图像基础上，采用最佳模式匹配技术跟踪组织内超声斑点噪声的运动，能在被追踪的斑点附近大约20×20像素范围中辨别下一帧图像的位置，并通过逐帧追踪标测斑点在整个心动周期中的运动轨迹，目前主要应用于心脏功能检查中。斑点追踪技术分析软件自动追踪感兴趣区内组织信号，并与上一帧图像中相比较，计算整个感兴趣区内组织运动的速度、位移、应变、应变率及旋转角度等力学参数，定量评价组织局部及整体的形变特征以及扭转旋转运动，对组织的同步性运动研究具有重要的意义[5]。超声二维应变技术基于二维灰阶图像，通过声学采集方式，采用更先进的斑点追踪运算方法自动跟踪超声图像中所描记的研究对象位置的变化，与组织多普勒频移无关，可以不受声束方向与血管壁运动方向夹角的影响，无角度依赖性，得到研究对象的运动信息。

周巧兰等[6]研究发现因斑块形态及受力情况的不同，斑块产生复杂的形变，斑块应变方向开始转变的位点（拐点）数量可以不止一个；几何形态规则且表面光滑的斑块，以拐点为中心，斑块表面由肩部近心端开始至拐点处应变逐渐减小，肩部最大，远心端由拐点开始至肩部远心端应变逐渐增大，肩部远心端达到最大，这可能是由于在斑块的近心端随着斑块的厚度逐渐增大，血流的剪切力沿斑块向上行进过程中有一个能量的递减过程，导致斑块产生的形变递减，而在斑块的远心端，正好相反，随着斑块的厚度逐渐减小，血流的剪切力沿斑块向下行进过程中有一个能量的递增过程，导致斑块产生的形变递增，到肩部达到最大[6-10]。本研究中，颈动脉斑块横向速度及横向位移按照近心端肩部、顶部及远心端肩部的顺序依次递减，这说明患者所受的横向应力存在由近及远斑块所受的逐渐减小的趋势，斑块在近心端肩峰所受的横向应力可能要较其他位置处更大，最容易破损。故应变成像对于评估颈动脉斑块的易损性具有良好的价值。

RI反映了血管的弹性状况及血流阻力的大小，颈动脉的RI与动脉粥样硬化有显著相关性[11]。本研究中高阻力指数患者的轴向速度、横向速度、轴向位移及横向位移在近心端肩峰处、顶部及远心端肩峰处最大值较低阻力指数组大，其中在斑块顶部处差异有显著性，这说明RI可以影响斑块的运动，高阻力指数组患者斑块运动明显，所受到的应力大，尤其在斑块顶部处。

应变成像的局限性在于过度依赖二维图像，帧频过低会导致图像跟踪不稳定，而帧频过高会降低图像分辨率[12]。另外近心端肩峰处及远心端肩峰处在选择感兴趣点时，由于没有统一标准，部分点略靠近斑块中心，这可能导致对各测量值的差异。另外，本研究中进行斑点追踪应变成像检查的患者数目仍然偏少，在斑块近心端及远心端肩峰处各参数虽然高阻力指数组较低阻力指数组大，但是差异无显著性，需要扩大样本量进一步研究。

综上，XS检查可以观察颈动脉斑块的运动情况，阻力指数可以影响斑块运动，高阻力指数组颈动脉斑块运动明显。

1 张玲云，郑雪，张国全. 脑梗死患者颈动脉超声检查及血流阻力指数的临床意义[J]. 中国中西医结合影像学杂志，2014，12：156-158.

2 魏立亚，何文. 颈动脉斑块内新生血管的研究现状[J]. 中国卒中杂志，2009，4：586-589.

3 何文. 重视颈动脉斑块稳定性研究[J]. 中国医学影像技术，2015，31：643-646.

4 司效东，刘志跃. 心脏生物力学无创分析应用的新进展[J]. 医学综述，2011，17：170-172.

5 程令刚，何文，张红霞，等. 超微血管成像评价颈动脉斑块内新生血管[J]. 中国医学影像技术，2015，31：647-650.

6 周巧兰，李治安，勇强，等. 超声二维应变成像技术评价颈动脉粥样硬化斑块力学状态的初步研究[J]. 心血管病杂志，2010，29：287-290.

7 张鹏飞，张运，张梅，等. 颈动脉粥样斑块应变及应变率分布的初步探讨[J]. 中华超声影像学杂志，2004，13：573-576.

8 张丽平，王永莉，赵晓红. 超声弹性成像技术诊断脑梗死患者颈动脉粥样硬化斑块稳定性的临床价值[J]. 中国实用神经疾病杂志，2016，19：100-101.

9 岳文胜，尹立雪，王志刚，等. 速度向量成像评价颈动脉粥样硬化斑块稳定性[J]. 中华超声影像学杂志，2007，16：558-563.

10 程令刚，何文，张红霞，等. 脑梗死患者颈动脉斑块的超声实时弹性成像的研究[J]. 中华医学超声杂志(电子版)，2015，12：536-540.

11 王凡. 颈动脉彩超检查在高血脂病诊断中的应用[J]. 临床医学，2016，36：13-14.

12 Wang X，Jackson DC，Mitchell CC，et al. Classi fi cation of symptomatic and asymptomatic patients with and without cognitive decline using non-invasive carotid plaque strain indices as biomarkers[J]. Ultrasound Med Biol，2016，42：909-918.