影像学新技术在评价颈动脉弹性中的应用

张颖，叶玉泉，薛红元

(1.华北理工大学研究生院，河北 唐山 063000；2.河北省人民医院超声科，河北 石家庄 050000)

0 引言

相关研究表明心脑血管疾病已经成为我国居民死亡的首要原因[1]。动脉粥样硬化是大多数心脑血管疾病的重要病理基础[2]。颈动脉可以作为观察全身动脉的窗口，因此早期发现颈动脉粥样硬化对心脑血管疾病的防治意义重大[3-7]。相关研究表明动脉弹性的变化可以更敏感的感受到动脉粥样硬化的早期病变[8-10]。因此，本文针对超声、CT、MR在评估颈动脉弹性中的应用进行综述。

1 超声

1.1 应变力弹性成像

1991年，超声弹性成像的概念被首次提出[11]，其原理是利用探头或人体自身心血管搏动加压，使组织发生形变，对比加压前后组织的射频信号，经软件计算得到组织的应变及弹性系数分布。目前常用视觉弹性评估和应变率比值两种方法来评估弹性。该技术广泛应用于甲状腺[12]、乳腺[13-14]、肝脏[15]、前列腺等脏器的疾病诊断及鉴别，也有不少学者应用该技术评估血管弹性。苏畅等[16]将该技术用于检测2型糖尿病患者颈动脉的早期病变。梁志等[17]对接受放射治疗头颈恶性肿瘤患者的颈总动脉内-中膜厚度(IMT)、颈总动脉内径变化率(ΔD)及血液与颈总动脉血管壁应变率比值(strain ratio，SR)进行研究，结果显示放射治疗早期患者IMT未见明显变化时，ΔD及SR已经发生改变，ΔD随放射剂量增加而减小，SR随放射剂量增加而增大，SR与ΔD显著的相关性说明了SR用于评价动脉弹性的可行性，同时SR和ΔD为颈动脉粥样硬化的早发现、早干预提供理论依据。应变力弹性成像技术可以更加直观的反映血管壁的僵硬度，但该技术要求操作者具有较丰富的操作经验及规范的扫查手法，另外该技术不能对动脉的硬度进行定量的评估。

1.2 剪切波成像

1998年，剪切波成像(shear waveelastography，SWE)由Sarvazyan提出，其原理是通过发射声辐射叩击组织施加激励，使组织产生横向剪切波，系统分析后得到组织的杨氏模量[18]。杨氏模量越大，组织的硬度越大[19]。该技术目前在甲状腺、乳腺、肝脏、前列腺等脏器方面的研究已十分成熟[20-26]。近几年也有不少学者利用SWE技术来评估动脉的僵硬度。SWE反映的主要是动脉的纵向弹性，动脉的纵向弹性越好，越利于向外周传递动脉压力。杨谧等[27]应用SWE技术对无颈动脉斑块患者的劲动脉弹性进行检测，结果表明SWE技术可以早期发现颈动脉弹性的减低，同时指出年龄是影响正常人动脉弹性的主要因素。李朝军等[28]利用SWE技术测量急性缺血性脑梗死(acuteischemicstroke，AIS)患者颈动脉的杨氏模量，结果提示AIS患者颈动脉与正常对照组比较在纵轴方向的僵硬度增加，顺应性减低，表明利用SWE技术评估颈动脉纵向弹性模量对临床更全面观察动脉硬化有很大的意义。另外，有研究发现SWE技术检测颈动脉弹性在预测冠状动脉粥样硬化性心脏病方面有重要的意义[29]。SWE技术使直接、实时、无创的评估动脉纵向弹性成为可能，但其易受到探头压力、呼吸、心动周期及取样点等因素影响，且对操作者要求较高。因此规范化的操作流程及统一的诊断标准在今后的研究中尤为重要。

1.3 超极速脉搏波

脉搏波传导速度(pulse wave velocity，PWV)指心脏每次搏动射血产生的沿动脉壁传播的压力波传导速度，是临床评价中动脉弹性的金标准[30]。超极速脉搏波(ultra-fast ultrasonic imaging pulse wave，UFPWV)能够以高达10000帧频/秒的速度采集图像，通过快速描记动脉壁的运动方向，测得动脉收缩期开始时的PWV(PWVBS)和收缩期结束时的PWV(PWVES)，从而评价局部动脉的弹性[31]。有学者利用UFPWV研究健康人群和血管性先天性结缔组织发育不全综合征(Vascular Ehlers-Danlos syndrome，vEDS)患者的颈动脉僵硬度，结果证实了UFPWV在检测颈动脉弹性方面的可行性和稳定性，同时指出颈动脉弹性与年龄以及动脉壁胶原蛋白有关[32]。另外，有研究表明颈动脉的PWVBS和PWVES与IMT成正相关，并且能在早期反映颈动脉的弹性的变化[33-34]。有学者利用UFPWV评价老年高血压患者颈动脉的弹性，结果表明颈动脉的PWVBS、PWVES能够在高血压早期识别动脉的弹性减低，并在一定程度上对高血压的分级做出判断[35]。李鑫[36]等通过研究指出利用UFPWV评估颈动脉弹性，可以间接估测冠状动脉弹性情况，该技术有望用于冠状动脉粥样硬化的早期筛查。与传统的PWV检测技术相比，UFPWV不需测量体表脉搏波传导距离，也无需监测实时血压，减小了检测过程中的误差。然而，UFPWV技术只能测量一个心动周期的PWV，对于心率较慢的患者很难捕捉到一个完整的心动周期。另外，UFPWV技术是一项新的技术，目前仍缺少正常参考值范围。

综上，超声检查因具有实时、价廉、可重复性强等优势，成为筛查颈动脉病变的首选检查方法。各项超声新技术的出现及联合应用对早期发现颈动脉病变，对临床早预防、早干预心脑血管疾病的发生都有极其重要的意义。但超声也存在着分辨率低、图像质量不高、结果受操作者影响大等缺点。

2 CT

近年来国内外均有学者[37-39]利用CT血管造影(CT angiography，CTA)评估动脉壁的弹性，基本原理是将CTA结合心电门控技术对动脉进行扫描，再经过软件处理，对整个心动周期进行图像重建，并准确的测量出兴趣动脉层面收缩期、舒张期管腔面积，并得到以下参数：动脉扩张性(artery distensibility，AD)、动脉顺应性(artery compliance，AC)、动脉僵硬度β[40]。有学者利用双源CTA对主动脉弹性进行多因素分析，得出年龄、高血压、心率、吸烟、高血脂等均可对主动脉的弹性产生影响[41]。王晓灿[42]等对CTA评价高血压患者升主动脉弹性变化的可行性进行研究，结果显示年龄与升主动脉的弹性呈负相关；高血压患者的动脉弹性明显低于健康对照组。另外，王晓泉[43]等通过研究肯定了该技术用于评价动脉弹性的临床价值，并指出冠心病的严重程度与冠状动脉弹性有显著相关性。然而，目前该技术在评价颈动脉弹性方面的研究相对较少。王子军[44]等利用该技术研究年龄对颈动脉弹性的影响，结果证实年龄与颈动脉的弹性功能呈显著负相关，说明了该技术用于评价颈动脉弹性的可行性。CTA可以从多个角度显示动脉的病变程度，其较高的空间分辨率和超快速扫描可以很好的避免血管搏动的影响。但是由于其价格昂贵、辐射相对较高、存在造影剂过敏风险等缺点，并不适合作为颈动脉粥样硬化病的筛查手段。

3 MR

MR弹性成像(MR elastography，MRE)技术通过检测组织在剪切波下的位移，经过软件处理得到弹性值。目前该技术多用于肝脏疾病的诊断及鉴别，也有学者将该技术用于研究动脉弹性的变化，但该技术在用于测量在体颈动脉弹性的可行性仍需大量试验数据来证实[45-48]。另外有不少学者利用MR血管造影(magnetic resonance angiography，MRA)观察动脉弹性的变化，将MRA 与心电触发技术结合，采集固定在心动周期的某个时相的图像，通过观察收缩期、舒张期血管的变化，用单位血压的动脉管径横截面积的相对变化，即顺应性，来反映动脉的弹性。国外有学者利用MRA技术研究糖尿病患者冠状动脉的弹性变化，结果显示糖尿病患者冠状动脉扩张指数明显低于健康对照组[49]。另外，有学者应用该技术研究不同年龄人群的颈动脉及腹主动脉的顺应性，发现腹主动脉及颈动脉的顺应性均与年龄呈负相关，且腹主动脉的顺应性与左侧颈动脉的顺应性联系较右侧更为紧密[50]。以上结果均说明了MRA在评价动脉弹性方面的可行性。虽然MRA没有辐射，无需注射造影剂，但仍存在空间分辨率低、耗时长、价格昂贵等缺点。

4 小结

综上所述，随着影像医学的不断创新和发展，涌现了多种评价颈动脉的无创性新技术，本文从超声、CT、MR三个方面介绍了颈动脉弹性的检测方法，这些技术对早期发现颈动脉弹性的减低有重要意义，有助于临床采取积极的防治方案，可以有效的减低心脑血管疾病的发病率。但是，目前各项新技术在测量和评价颈动脉弹性功能方面，仍缺乏一个较为统一的测量及诊断标准，需要进行大规模的临床研究，来制定出参考值标准和相关诊断指南。在临床评估患者颈动脉的早期改变时，应选择最合适的技术方法，并结合实验室检查和临床症状进行综合分析，为早期进行临床个体化干预治疗提供较为准确的参考依据。