王璐璐，劉秋穎

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·臨床醫(yī)學(xué)· ·論著·

速度向量成像技術(shù)對評價(jià)急性動(dòng)脈粥樣硬化性腦梗死患者頸動(dòng)脈斑塊長軸應(yīng)變及運(yùn)動(dòng)同步性的影響

王璐璐，劉秋穎

目的 采用速度向量成像技術(shù)評價(jià)頸動(dòng)脈斑塊長軸方向的應(yīng)變和運(yùn)動(dòng)同步性。方法 對急性動(dòng)脈粥樣硬化性腦梗死(ACI)患者50例和無腦血管病史(NCD)對照組40例進(jìn)行頸動(dòng)脈超聲檢查，采用速度向量成像測定斑塊不同位點(diǎn)的最大應(yīng)變(Smax)、應(yīng)變率(SR)和應(yīng)變達(dá)峰時(shí)間(Tp)。結(jié)果 (1)ACI組檢出偏心性斑塊69個(gè)，直徑狹窄率均小于50%，NCD組檢出偏心性斑塊45個(gè)，去除硬斑和潰瘍斑，ACI組56個(gè)斑塊，NCD組40個(gè)斑塊納入研究。(2)2組斑塊近心端Smax大于頂部、頂部大于基底部；ACI組斑塊近心端肩部Smax和頂部Smax小于NCD組；2組近心端肩部SR大于頂部，其余位點(diǎn)SR無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異；2組間SR相比差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。(3)ACI組內(nèi)近心端肩部Tp小于基底部Tp； 2組間相比ACI組近心端肩部Tp小于NCD組。結(jié)論 速度向量成像可以定量檢測斑塊不同位點(diǎn)的應(yīng)變和同步性，在一定程度上反映斑塊易損性。

速度向量成像；頸動(dòng)脈；斑塊；應(yīng)變；同步性

頸動(dòng)脈粥樣硬化斑塊作為腦梗死的重要病因，其易損性已受到臨床醫(yī)生和患者的特別觀注，已知斑塊的易損性與其形態(tài)學(xué)特征、形變功能和運(yùn)動(dòng)同步性密切相關(guān)，局部力學(xué)特征對斑塊的發(fā)生和演變至關(guān)重要[1]。因此早期無創(chuàng)定量研究斑塊的生物力學(xué)特征是檢測易損斑塊、減少臨床腦血管事件發(fā)生的迫切需要。本研究采用速度向量成像技術(shù)(velocity vector imaging,VVI)研究腦梗死患者偏心性斑塊長軸應(yīng)變和運(yùn)動(dòng)同步性，探尋檢測斑塊易損性的超聲學(xué)新方法。

1 資料與方法

1.1 研究對象 2013年5月至2014年1月在我院神經(jīng)內(nèi)科入院治療的伴有頸動(dòng)脈斑塊的急性動(dòng)脈粥樣硬化性腦梗死(acute atherosclerotic cerebral infarction,ACI)患者59例，其診斷標(biāo)準(zhǔn)：符合第四屆全國腦血管病學(xué)術(shù)會議修訂的腦梗死診斷標(biāo)準(zhǔn)，并經(jīng)顱腦MRI或CT排除腦缺血、蛛網(wǎng)膜下腔出血及已知原因的腦梗死[2]。對照組40例，存在頸動(dòng)脈粥樣硬化斑塊，但經(jīng)MRI或CT排除任何既往腦血管病病史的住院患者(non-cerebralvascular diseased,NCD)?；九R床資料比較：ACI組59例，其中男性43例，女性16例，平均年齡(63.5±9.0)歲，共檢出69個(gè)偏心性斑塊，直徑狹窄率均<50%，其中4個(gè)強(qiáng)回聲硬斑和9個(gè)潰瘍斑不列入本次研究。NCD組40例，其中男性30例，女性例10例，平均年齡(60.5±5.4)歲，共檢出偏心性斑塊45個(gè)，直徑狹窄率均<50%，去除強(qiáng)回聲硬斑5個(gè)，納入本研究的為40個(gè)斑塊。

表1 不同組別不同位點(diǎn)的應(yīng)變和應(yīng)變率比較(x±s)

注：與本組近心端肩部相比aP<0.05；與本組頂部相比bP<0.05。ACI為急性動(dòng)脈粥樣硬化性腦梗死，NCD為無腦血管疾病史

1.2 儀器與方法 儀器：Siemens Sequoia 512型超聲診斷儀，15L8線陣探頭，頻率8.0～12.0 MHz，內(nèi)置VVI軟件。室溫20～25 ℃。方法：受檢者靜息5min后平臥位充分暴露頸部，連接體表心電圖，清晰顯示頸動(dòng)脈斑塊長軸二維動(dòng)態(tài)灰階圖像，于呼氣末連續(xù)采集3個(gè)心動(dòng)周期，存儲。進(jìn)入VVI軟件包，內(nèi)膜顯示清晰時(shí)凍結(jié)圖像，手工描繪4個(gè)ROI，即：近心端斑塊肩部(P1)、斑塊項(xiàng)部(P2)、遠(yuǎn)心端斑塊肩部(P3)和基底部(P4)。點(diǎn)擊“Analysis”鍵，系統(tǒng)自動(dòng)生成各位點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度、應(yīng)變和應(yīng)變率3條曲線(圖1)，測量各位點(diǎn)最大應(yīng)變峰值(Smax)、應(yīng)變率(SR)進(jìn)行比較分析，然后將觀察起點(diǎn)定于心電圖QRS波起點(diǎn)，終點(diǎn)定于應(yīng)變曲線最高峰處，測量達(dá)峰時(shí)間Tp。以上測值均測3個(gè)心動(dòng)周期后取平均值。見圖1。

圖1 頸動(dòng)脈斑塊長軸的VVI曲線

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 采用SPSS 13.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(x±s)表示，各參數(shù)經(jīng)正態(tài)分布檢驗(yàn)，均符合正態(tài)性分布。組內(nèi)各位點(diǎn)參數(shù)比較采用配對t檢查，2組間參數(shù)比較采用非配對t檢驗(yàn)。P<0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 2組間斑塊表面應(yīng)變和應(yīng)變率比較 NCD組斑塊近心端Smax大于頂部、頂部大于基底部，同樣的變化趨勢在ACI組也存在；ACI組斑塊近心端肩部Smax和頂部Smax小于NCD組，2組間遠(yuǎn)心端肩部和基底部Smax無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。NCD組SR比較：近心端肩部大于頂部、遠(yuǎn)心端肩部和基底部，后3者間相比差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；ACI組也存在同樣規(guī)律。2組間相同位點(diǎn)SR比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。見表1。

2.3 2組間斑塊不同位點(diǎn)應(yīng)變達(dá)峰時(shí)間(Tp)比較 ACI組近心端肩部的Tp小于基底部Tp；兩組間Tp相比，ACI組近心端肩部小于NCD組近心端肩部，其他位點(diǎn)2組間Tp差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。見表2。

表2 不同組別不同位點(diǎn)的達(dá)峰時(shí)間比較(ms，x±s)

注：與組內(nèi)近心端肩部相比aP<0.05。ACI為急性動(dòng)脈粥樣硬化性腦梗死，NCD為無腦血管疾病史

3 討論

頸動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的不穩(wěn)定性一直是臨床研究熱點(diǎn)，斑塊的形態(tài)、組成成分是斑塊穩(wěn)定性的內(nèi)在原因，蘇海軍等[3]根據(jù)彈性力學(xué)穩(wěn)定理論建立了描述動(dòng)脈粥樣硬化斑塊纖維帽的力學(xué)模型，證實(shí)斑塊在血流沖擊下的生物力學(xué)狀態(tài)是其破裂的重要因素，但無創(chuàng)評價(jià)斑塊穩(wěn)定性的力學(xué)方法仍處于研究狀態(tài)。

近年興起的超聲新技術(shù)——速度向量成像技術(shù)利用斑點(diǎn)追蹤原理，能對連續(xù)兩幀圖像的變化以矢量方式顯示組織真實(shí)運(yùn)動(dòng)并以曲線形式表示出來，已有學(xué)者[4]采用VVI技術(shù)研究心肌和血管壁的機(jī)械特性，為無創(chuàng)研究斑塊表面力學(xué)特性提供了新的方法。

本研究中選擇的偏心性斑塊所致局部管腔直徑狹窄率均小于50%，這是根據(jù)Poiseuille定律，狹窄段粘滯性能量消耗與半徑的4次方成反比，即，管腔直徑減小50%將使壓力梯度增加16倍，直徑減小75%時(shí)，壓力梯度將增加256倍。因此選擇狹窄程度接近的斑塊，可避免中重度狹窄時(shí)應(yīng)變值的離散度增大。并且本研究排除了潰瘍斑，因?yàn)轳T海艷等[5]已證實(shí)潰瘍斑長軸、短軸切面的肩部、頂部、基底部各位點(diǎn)的應(yīng)變值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，原因是發(fā)生潰瘍破裂后，斑塊自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和形態(tài)形狀發(fā)生復(fù)雜變化使斑塊各位點(diǎn)應(yīng)變也發(fā)生了變化。

本研究結(jié)果顯示，斑塊長軸方向上肩部的應(yīng)變大于頂部、頂部大于基底部，這種變化趨勢在ACI組和NCD組均存在，這是由于肩部與血流束方向存在一定夾角，處于切應(yīng)力和正應(yīng)力的復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)，局部應(yīng)力較其它部分增加。但本研究中的斑塊均較大，形態(tài)不規(guī)則且內(nèi)部回聲強(qiáng)弱分布不均，因此，兩側(cè)肩部應(yīng)力受到的影響因素復(fù)雜，故兩側(cè)肩部應(yīng)變的差異并無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。也有學(xué)者[6]認(rèn)為，斑塊兩肩部應(yīng)變方向相反，并因斑塊形態(tài)和受力情況的不同，斑塊應(yīng)變方向開始轉(zhuǎn)變的拐點(diǎn)數(shù)量可以不只一個(gè)，以拐點(diǎn)為中心向兩個(gè)肩部移行過程中，應(yīng)變逐漸遞增。本研究顯示，ACI組的斑塊肩部應(yīng)變和頂部應(yīng)變均小于NCD組，但兩組間斑塊基底部應(yīng)變并無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，這說明，ACI患者的斑塊肩部和頂部形變能力下降，在壓力變化的瞬間，更容易發(fā)生破裂。本研究中斑塊不同位點(diǎn)的應(yīng)變達(dá)峰時(shí)間存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，ACI組近心端肩部的達(dá)峰時(shí)間最短、基底部達(dá)峰時(shí)間較長，反映了斑塊不同位點(diǎn)形變的非同步性，而非同步性的增加，也是斑塊易損性的一個(gè)重要因素。

綜上所述，速度向量成像技術(shù)可用于評價(jià)斑塊長軸方向上的應(yīng)變和運(yùn)動(dòng)同步性，斑塊的不穩(wěn)定性不僅與斑塊內(nèi)部形態(tài)結(jié)構(gòu)相關(guān)，也與斑塊自身力學(xué)特性的不同步相關(guān)，但本研究中只討論了狹窄程度小于50%斑塊的力學(xué)特性，下一步應(yīng)擴(kuò)大樣本，納入不同狹窄程度的斑塊進(jìn)行更全面的研究。

[1] Teng Z,Sadat U,Huang Y,et al.In vivo MRI-based 3D mechanical stress-strain profiles of carotid plaques with juxtaluminal plaque haemorrhage: an exploratory study for the mechanism of subsequent cerebrovascular events[J].Eur J Vas Endovasc Surg,2011,42(4):427-433.

[2] 劉茵,張梅,張運(yùn),等.應(yīng)用速度向量成像技術(shù)評價(jià)急性動(dòng)脈粥樣硬化性腦梗死患者頸動(dòng)脈斑塊長軸力學(xué)特征[J].中華腦血管病雜志(電子版),2011,5(5):373-379.

[3] 蘇海軍，張鵬飛，張梅，等.動(dòng)脈粥樣硬化斑塊失穩(wěn)破裂簡化模型的高階動(dòng)力學(xué)研究[J].中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報(bào)，2006,25(3):322-327.

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[5] 馮海艷，喬鋒利，楊冬艷，等.速度向量成像技術(shù)評價(jià)頸動(dòng)脈硬化斑塊內(nèi)部應(yīng)變[J].中國實(shí)驗(yàn)診斷學(xué),2011,15(12):2107-2109.

[6] 周巧蘭,李治安,勇強(qiáng),等.超聲二維應(yīng)變成像技術(shù)評價(jià)頸動(dòng)脈粥樣硬化斑塊力學(xué)狀態(tài)的初步研究[J].心肺血管病雜志,2010,29(7):287-290.

(本文編輯：甘輝亮)

Study on the strain and synchronism of plaque of carotid artery in patients with acute atherosclerotic cerebral infarction by velocity vector imaging

WangLulu,LiuQiuying

(ClinicofNavyEquipmentAcadamy,Beijing100040,China)

Objective To evaluate the strain and synchronism of plaque of carotid artery by using velocity vector imaging (VVI).Methods Fifty-nine patients with acute atherosclerotic cerebral infarction (ACI) and 40 non-cerebralvascular disorder (NCD) individuals underwent carotid ultrasonography. Velocity vector imaging was used to detect maximal strain (Smax), strain rate (SR) and time to the peak of strain (Tp) at different sites of the plaque.Results (1) Sixty-nine eccentricity plaques were detected in the ACI group and 45 plaques were detected in the NCD group. With the exclusion of stiff-plaque and ulcer-plaque, the 56 plaques in the ACI group and 40 plaques in the NCD group were included in the study. (2) The proximal Smax of the plaques at the shoulder in both groups was greater than that at the top, and the Smax at the top was greater than that at the base. The proximal Smax of the plaques at the shoulder and the Smax of the plaques at the top in the ACI group were all smaller than those of the NCD group. The proximal SR at shoulder in the 2 groups was greater than that at the top, but there were no differences in SR at other sites, and no statistical significance could be seen in SR, when comparisons were made between the 2 groups. (3) In the ACI group, the proximal Tp at the shoulder was smaller than that at the base. The proximal Tp at the shoulder in the ACI group was smaller than that at the base in the NCD group.Conclusion Velocity vector imaging could be applied to detect stain and synchronism at different sites of the plaques, and to a certain extent, it could be used to judge the vulnerability of plaques.

Velocity vector imaging; Carotid; Plaque; Strain; Synchronism

100040 北京，海軍裝備研究院門診部(王璐璐)；海軍總醫(yī)院超聲醫(yī)學(xué)科(劉秋穎)

R445.1；R743.3

A

10.3969/j.issn.1009-0754.2017.03.025

2016-11-23)