实时剪切波弹性成像技术在周围血管疾病中的应用进展

常文倩，任建丽

(重庆医科大学附属第二医院超声科，重庆 400010)

实时剪切波弹性成像技术(shear wave elastograph, SWE)是通过测量剪切波在组织中的传播速度计算杨氏模量的绝对值，从而反映组织弹性的新技术。剪切波在组织中传播速度越快，杨氏模量绝对值越大，弹性系数越高，即组织越硬，在组织弹性图上显示为红色；反之，剪切波在组织中传播速度越慢，则杨氏模量绝对值越小，弹性系数越低，即组织越软，在组织弹性图上显示为蓝色。临床上将心脑血管病以外的血管疾病统称为周围血管疾病，包括动脉系统疾病、静脉系统疾病及淋巴系统疾病。常见的动静脉系统疾病包括动脉粥样硬化、动脉硬化闭塞症、大动脉炎、动脉瘤、静脉瓣膜功能不全及静脉血栓症等。

SWE具有无需按压、无创、安全、实时、易于操作等优点，具有良好的可重复性和实时性，对于鉴别正常组织与病变组织具有一定价值，目前主要用于甲状腺、乳腺、肝脏、肾脏、肾上腺、前列腺及肌肉病变[1-3]，近年来亦用于评估动脉血管壁弹性、斑块、静脉血栓等。本文就目前SWE技术评估外周血管疾病的应用现状和进展进行综述。

1 评估动脉血管壁弹性

弹性指物体在外力作用下发生形变，外力撤消后能恢复原本大小和形状的性质。相同应力作用下，组织产生的应变越大，则组织弹性越好。动脉壁弹性在纵向和环向上存在差异。动脉壁环向弹性好即顺应性好，利于心脏输出血液；动脉壁纵向弹性越好越利于向外周传递动脉压力[4]；动脉壁弹性减低在一定程度上提示动脉硬化。动脉的力学性质在心血管疾病中起着重要作用，动脉硬化已成为预测心血管疾病发病率和死亡率的重要指标[5]。

动脉壁的弹性特性已在过去数十年中逐渐被揭示，研究者开始关注精准测量动脉硬化。目前评估动脉壁弹性的方法主要有脉搏波传导速度、超声回波跟踪技术、应变成像和SWE等，利用SWE技术评估动脉壁弹性尚处于研究阶段。Couade等[6]首先在体外模型上探讨超音速剪切成像技术(supersonic shear imaging， SSI)测量动脉壁弹性的适用性，并进行关于超声波辐射力的安全性分析，之后证实了SSI技术可在活体上无创定量测量颈动脉僵硬度。Maksuti等[7]通过制作颈动脉体外血管模型，以机械测试值为标准值，验证了SWE测量动脉壁硬度的准确性。2017年，董哲[8]利用超声射频技术和SWE评价中老年2型糖尿病患者颈动脉功能，结果表明SWE与传统的超声射频技术在诊断方面相关性良好，糖尿病患者血管功能的改变早于血管结构的改变。上述研究证明了利用SWE技术评估动脉壁弹性的可行性，但其准确性易受探头压力、心动周期、取样点选择等因素影响，且对操作者要求较高，可能是目前较少用于临床的原因之一。

2 评估动脉粥样硬化斑块性质

动脉粥样硬化是冠心病、脑梗死的主要原因，其主要病理表现为动脉内膜脂质沉积、炎症细胞浸润和纤维组织增生，导致动脉壁增厚、顺应性降低以及粥样硬化斑块形成。临床一般以内膜-中层厚度(intima-media thickness， IMT)≥1.0 mm为动脉内膜增厚，IMT≥1.5 mm为斑块形成。斑块过大会导致管腔狭窄，影响组织血供，造成组织缺血、坏死；斑块脱落可造成远端血管栓塞，故评估斑块性质及稳定性是当前研究的热点。Trahey等[9-10]利用声辐射脉冲成像技术观察离体和在体动脉粥硬化斑块的硬度，发现不均质斑块质地较软，证实了声辐射脉冲成像观察动脉粥样硬化斑块生物力学特性的可行性，同时也为通过测量动脉粥样硬化斑块的硬度预测斑块性质奠定了基础。

SWE能够通过测量斑块的杨氏模量值反映斑块的软硬度，可帮助临床医师了解斑块性质。2014年，Ramnarine等[11]在模拟血管上证明了应用SWE测量弹性模量评估血管壁及斑块性质的可行性及可重复性，提出可通过建立不稳定斑块的弹性力学信息预测患者卒中风险。Ramnarine等[12]以SWE评估54个造成颈动脉狭窄率大于30%的斑块，发现斑块的杨氏模量值与颈动脉狭窄率有明显相关性：高颈动脉狭窄率患者斑块杨氏模量值低，有症状患者斑块杨氏模量值低于无症状者，联合颈动脉狭窄率和斑块杨氏模量值进行综合分析，可以提高判断斑块稳定性的敏感度和特异度。Lou等[13]利用SWE技术分析61例平均年龄为65岁受试者的颈动脉斑块，对所见斑块进行Gray-Weale分级，并测量杨氏模量，以评估其稳定性，所获结果与Ramnarine等[12]相符，即有症状患者斑块杨氏模量值低于无症状者。

目前国内外利用SWE技术评估斑块性质的部位多选取颈动脉，因颈动脉位置较为表浅，且其斑块稳定性在一定程度上决定着脑卒中风险程度，对于其他部位斑块性质的分析评估研究尚少。需结合患者情况和斑块部位、大小、形状、回声、软硬度甚至斑块内微血流等对斑块风险性进行综合评估，以达到最佳预测效果。

3 评估静脉血栓

静脉血栓症分为血栓性静脉炎和静脉血栓形成，前者继发于血管壁炎症，后者以血栓形成为首发现象，最常见于下肢深静脉。血栓脱落易造成栓塞，增加致残、致死率，早期诊断和干预是提高患者生活质量乃至预防致命栓塞的关键。我国深静脉血栓诊疗指南将深静脉血栓分为3期，即急性期(发病后14天内)、亚急性期(发病15～30天)和慢性期(发病30天以后)，急性期和亚急性期为早期[14]。在血栓形成的不同时期，临床处理方式不尽相同。对于出血风险低的广泛急性近心端静脉血栓患者，若在出现症状14天以内，且功能状态良好，可选择导管溶栓，以减轻症状和预防深静脉血栓后综合征[15]。采用无创检查技术推测血栓形成时间及其稳定性，从而为临床诊断、治疗提供可靠依据，已成为目前研究的热点。

Mfoumou等[16]利用SWE技术动态观察兔在体颈静脉血栓从诱导血凝块形成到血栓硬化整个过程的杨氏模量值，发现诱导血凝块形成后10 min，杨氏模量值为(1.0±0.6)kPa，2 h后为(5.3±1.6)kPa，14天后为(25.0±6.8)kPa，表明通过动态观察血栓杨氏模量值变化可以初步推断血栓形成时间，为抗凝、溶栓等处置提供依据。为验证SWE联合二维超声对股总静脉血栓分期的诊断效能，Pan等[17]对194例股总静脉血栓患者行二维超声及SWE检查，依据临床推测的血栓形成时间将其分为<14天组、14天～6个月组和6个月以上组，发现血栓形成14天内同时行二维超声及弹性成像检查有助于提高识别血栓所处时期的特异度，而超过14天后单独使用二维超声与联合弹性成像对血栓所处时期的诊断能力无明显差异；提示通过测量血栓的杨氏模量值变化来预测血栓形成时间有一定时间窗，在此期间行弹性检查有助于提高预测血栓形成时间的效能。

研究[18]表明，血栓的病理学特征随其成熟度而改变。急性期血栓主要由血小板、纤维蛋白和中性粒细胞构成；随着时间推移，逐渐被胶原蛋白和单核细胞取代，此时生物力学特性也随之改变，血栓逐渐变硬。Liu等[19]建立兔深静脉血栓模型，探讨深静脉血栓形成各个时期血栓内部病理异质性对血栓弹性模量值的影响，验证了不同时期血栓的弹性值不同，随着血栓成熟度增加，其回声逐渐增强，与血管壁的分界逐渐变得不清晰，弹性模量值亦逐渐增加。Liu等[19]将血栓分为3部分(头部、体部、尾部)，分别测量血栓各部位不同时期的弹性模量值，发现血栓各个部分随时间的变化曲线基本一致，推测血栓形成后第4天、第7天可能是兔血栓模型急性期、亚急性及慢性期的分界。

通过测定血栓弹性模量值，预测血栓形成时间、评估血栓稳定性为临床决策提供可靠依据，是弹性成像技术承载的希望。目前大部分关于血栓弹性研究尚处于动物实验阶段，临床研究较少，可能与目前对静脉血栓多采用抗凝、溶栓、安置滤网等治疗，手术取栓者较少，导致无法验证病理与弹性值的吻合度有关。

4 展望

作为一项新兴的弹性成像技术，SWE在科研及临床中的应用仍有很大发展空间。随着人口老龄化和疾病谱的演变，越来越多的患者面临动脉硬化、静脉血栓等外周血管疾病的困扰，且功能性改变往往出现于器质性改变之前。SWE可无创、便捷、准确地发现早期病变，有望为临床精准化诊疗提供帮助；规范化操作流程及诊断标准是今后研究的重点。