張雙雙 陳 莉 呂仁華 王 涌

(復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院超聲醫(yī)學(xué)科 上海 200400 )

動(dòng)脈斑塊形成是動(dòng)脈粥樣硬化的表現(xiàn)之一,與內(nèi)中膜厚度(intima-media thickness,IMT)、動(dòng)脈彈性功能一樣,均是心腦血管疾病的重要標(biāo)志和獨(dú)立危險(xiǎn)因子,但相比于IMT增厚,斑塊形成對心腦血管疾病具有更好的相關(guān)性和更高的預(yù)測價(jià)值[1-2]。二維超聲是無創(chuàng)性血管疾病檢查的常用超聲診斷方法,既可測量IMT,也可通過對斑塊回聲及其表面情況的觀察對斑塊的性質(zhì)作出初步評價(jià)[3]。二維超聲下高回聲或強(qiáng)回聲斑塊富含纖維成分或鈣化成分[4],而這些成分的斑塊出現(xiàn)及其范圍才是動(dòng)脈彈性下降的主要決定因素[5],并參與心肌梗死[6-7]、腦中風(fēng)[8]及慢性腎[9]等臨床疾病的進(jìn)展。

血管回聲跟蹤(echo tracking,ET)技術(shù)是這些年來廣泛用于血管功能評價(jià)的超聲診斷技術(shù),通過實(shí)時(shí)跟蹤血管壁的運(yùn)動(dòng)軌跡,描記血管內(nèi)徑隨心動(dòng)周期變化的曲線,再結(jié)合即時(shí)血壓,運(yùn)用其內(nèi)置的數(shù)字化圖像管理系統(tǒng)(enhanced digital management system,e-DMS)即可自動(dòng)計(jì)算出各彈性參數(shù)的數(shù)值,從而對血管彈性功能進(jìn)行量化分析。有學(xué)者認(rèn)為動(dòng)脈局部的血流動(dòng)力學(xué)改變與動(dòng)脈順應(yīng)性有關(guān)[10],也有學(xué)者提出脈沖多普勒技術(shù)檢測的血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)可檢測出某些因素(如血壓)引起的血管彈性和順應(yīng)性改變,表現(xiàn)為隨血壓的升高流速減低、阻力增高的特點(diǎn)[11]。本研究同時(shí)采用ET技術(shù)和脈沖多普勒技術(shù)對頸動(dòng)脈斑塊模型兔的右側(cè)頸動(dòng)脈進(jìn)行功能檢查,旨在了解頸動(dòng)脈斑塊形成后兔動(dòng)脈彈性功能的改變及其與動(dòng)脈斑塊的關(guān)系,比較兩種超聲檢查方法的應(yīng)用價(jià)值。

材 料 和 方 法

實(shí)驗(yàn)動(dòng)物普通級健康雄性新西蘭兔43只(上海甲干生物科技有限公司),右側(cè)頸動(dòng)脈結(jié)構(gòu)正常,體重1.8～2.2 kg,實(shí)驗(yàn)合格證號:SYXK(滬)2013-0087。兔為單只單籠飼養(yǎng),新到兔先于動(dòng)物房適應(yīng)1周后再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。飼養(yǎng)期間自由飲食,燈光12 h交替照明,室溫(24±1)℃,空氣濕度(55±5)%,給予充足的水和普通飼料。1周后普通飼料換成高脂飼料(即1%高膽固醇飼料,含6%椰子油),其他條件不變。

儀器和方法

超聲診斷儀 使用Aloka F-75彩色多普勒超聲診斷儀,選擇頻率為10 MHz高頻線陣探頭,機(jī)器內(nèi)配ET技術(shù)e-DMS,并自帶肢體導(dǎo)聯(lián)。

超聲檢查前準(zhǔn)備 對實(shí)驗(yàn)兔進(jìn)行隨機(jī)編號,同時(shí)用電子秤測量每只兔的體重。用3%戊巴比妥鈉以30 mg/kg劑量經(jīng)耳緣靜脈注射,對實(shí)驗(yàn)兔進(jìn)行淺麻醉。對實(shí)驗(yàn)兔的右側(cè)頸部頸動(dòng)脈區(qū)、雙側(cè)上肢及右側(cè)下肢部分區(qū)域進(jìn)行剪毛、脫毛處理。連接兔肢體導(dǎo)聯(lián)心電圖。

超聲檢查時(shí)間及觀察指標(biāo) 于實(shí)驗(yàn)開始時(shí)的第0周和高脂飲食喂養(yǎng)后第4周末,分別對每只實(shí)驗(yàn)兔進(jìn)行超聲檢查并記錄檢查結(jié)果。檢查內(nèi)容包括:二維超聲模式下檢查內(nèi)膜表面是否光滑,有無斑塊形成;脈沖多普勒超聲模式下檢測搏動(dòng)指數(shù)(pulsatility index,PI)、阻力指數(shù)(resistance index,RI)、收縮期峰值流速(peak systolic velocity,PSV)、舒張期末流速(end diastolic velocity,EDV)和平均血流速度(mean velocity,MnV);ET模式下測量動(dòng)脈僵硬度參數(shù)(stiffness parameter,β)、壓力應(yīng)變彈性系數(shù)(pressure-strain elastic modulus)Ep、動(dòng)脈順應(yīng)性(arterial compliance,AC)、脈搏波放大指數(shù)(augmentation index,AI)和單點(diǎn)脈搏波傳遞速度(one-point pulse wave velocity,PWVβ)。

超聲檢查方法 首先,在二維超聲模式下對每只兔的右側(cè)頸動(dòng)脈進(jìn)行縱切面和橫切面的檢查,對內(nèi)膜進(jìn)行檢查,并觀察有無斑塊形成,記錄陽性結(jié)果。隨后,啟動(dòng)脈沖多普勒技術(shù)檢測各個(gè)血流動(dòng)力學(xué)指標(biāo)。最后,調(diào)整探頭獲取最佳頸動(dòng)脈長軸切面后,進(jìn)入B/M模式,選擇頸總動(dòng)脈近心端1～2 cm處作為取樣區(qū),避開IMT增厚及斑塊區(qū)域,將追蹤門分別置于頸動(dòng)脈前、后壁內(nèi)-外膜交界處,檢查心電圖波形穩(wěn)定后啟動(dòng)ET技術(shù),追蹤門可自動(dòng)描記血管前后壁的運(yùn)動(dòng)軌跡,并以曲線形式顯示血管內(nèi)徑隨心動(dòng)周期的變化(圖1A),連續(xù)獲取8～10個(gè)穩(wěn)定的波形并儲(chǔ)存,結(jié)合兔即時(shí)血壓,進(jìn)入e-DMS進(jìn)行在線或脫機(jī)分析,自動(dòng)計(jì)算出Ep、β、AC、PWVβ、AI等5個(gè)參數(shù)的數(shù)值(圖1B)。對兩位高年資超聲診斷醫(yī)師獨(dú)立測得的結(jié)果取平均值作為檢測結(jié)果。

A:ET technique traced wall motion of carotid artery.Left:the position of sampling gate;Right:changing curve of carotid artery diameter.B:Enhanced digital management system analyzed elasticity parameters.

圖1頸動(dòng)脈彈性參數(shù)測量及結(jié)果輸出
Fig1Themeasurementandoutputofcarotidelasticparameters

入選斑塊及實(shí)驗(yàn)分組正常兔頸動(dòng)脈IMT 約0.2 mm[12],本研究將厚度 ≥0.5 mm高回聲或強(qiáng)回聲斑塊入選為B組(圖2),其余則納入A組。根據(jù)第4周末二維超聲下的觀察結(jié)果,將43只兔分為無斑塊組(A組,15只)和有斑塊組(B組,28只)。A、B兩組在第0周所測得的各參數(shù)值對應(yīng)的稱為A0組和B0組。

結(jié) 果

二維超聲觀察結(jié)果第0周所有兔內(nèi)膜線光滑、整齊,未檢測到明顯增厚的IMT及斑塊。第4周末部分兔頸動(dòng)脈內(nèi)膜表面欠光滑,并可見到1處或多處高回聲或/和強(qiáng)回聲斑塊突入管腔,將厚度≥0.5 mm者記錄下來。

脈沖多普勒檢測指標(biāo)第4周末所有兔的各血流動(dòng)力學(xué)指標(biāo)與第0周基礎(chǔ)狀態(tài)比較,差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。各血流動(dòng)力學(xué)指標(biāo)在A組與B組及A0組與B0組之間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(表1)。

Carotid artery plaque could be detected in the right carotid artery of rabbits in group B by two-dimensional ultrasonography at the end of the 4thweek,as shown by arrows.A and B were two different rabbits of group B.

圖2兔頸動(dòng)脈斑塊二維聲像圖
Fig2Ultrasoundimagingofcarotidarteryplaqueinrabbits

GroupPIRIPSV (cm/s)EDV (cm/s)MnV (cm/s)A01.26 ± 0.320.66 ± 0.0855.26 ± 11.4518.75 ± 5.2529.29 ± 5.81B01.53 ± 0.560.71 ± 0.1362.56 ± 19.5417.72 ± 5.7329.64 ± 5.89A1.34± 0.540.65 ± 0.1176.50 ± 19.9125.54 ± 9.2339.03 ± 9.48B1.31 ± 0.330.66 ± 0.0868.31 ± 15.6323.29 ± 7.6135.36 ± 9.37t/z of B-A-0.178-0.3311.4860.8581.216t/z of B-B01.7971.608-1.216-1.940-1.943t/z of A-A0-0.4850.075-1.950-1.916-1.949t/z of B0-A0-0.797-1.428-1.5290.4090.665P > 0.05> 0.05> 0.05> 0.05> 0.05

A 0,B 0:At the beginning;A,B:At the end of the 4thweek.

ET技術(shù)測量結(jié)果所有兔在第4周末測得各彈性參數(shù)分別與第0周進(jìn)行比較,β 、Ep和PVWβ均較基礎(chǔ)狀態(tài)增高,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t分別為-12.941、-13.535和-7.902,P均<0.001);AC、AI差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。B組各參數(shù)與A組進(jìn)行比較:β、Ep 、PWVβ顯著增高,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t分別為-3.485、-2.259、-2.233,P=0.001,0.029,0.031)(圖3);AC、AI差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,各彈性參數(shù)在A0組與B0組之間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(表2)。

(1)P<0.05,(2)P<0.01,(3)P<0.001.0 wk:At the beginning;4 wk:At the end of the 4thwk.

圖3A、B兩組動(dòng)脈彈性參數(shù)β、Ep及PWVβ結(jié)果分析
Fig3Analysisofarterialstiffnessparametersβ,EpandPWVβbetweengroupAandB

GroupβEp (kPa)AC (mm2/kpa)AI (%)PWVβ (m/s)A09.07 ± 0.6888.38 ± 4.860.069 ± 0.036-20.24 ± 22.935.49 ± 0.30B 09.19 ± 0.8891.31 ± 5.790.062 ± 0.026-36.84 ± 26.375.39 ± 0.49A11.14 ± 1.17(1)104.05 ± 4.69(1)0.077 ± 0.051-40.91 ± 30.815.93 ± 0.28(1)B12.29 ± 0.98(2)(4)108.03 ± 6.02(2)(3)0.056 ± 0.020-46.04 ± 25.106.16 ± 0.33(2)(3)

A 0,B 0:At the beginning;A,B:At the end of the 4thweek.(1)vs.group A0,P<0.001;(2)vs.group B0,P<0.001;vs.group A,(3)P<0.05,(4)P<0.01.

討 論

ET技術(shù)是一種有效的血管功能檢測方法,通過將采集到的同時(shí)含有振幅信息和相位信息的射頻原始信息用零交叉方法轉(zhuǎn)換為距離信息而獲取管壁的位移,其距離測量的精確度可高達(dá)0.070～0.013 mm[13]。其優(yōu)勢在于能夠在血管形態(tài)及結(jié)構(gòu)出現(xiàn)顯著改變之前,對血管彈性功能異常作出早期診斷,同時(shí)還具有操作簡單、重復(fù)性好、無創(chuàng)等優(yōu)點(diǎn)。血管彈性功能異常是個(gè)體自身因素如年齡、性別和基礎(chǔ)因素如高血壓、高血脂、吸煙等共同作用的結(jié)果。ET技術(shù)目前已成熟用于評價(jià)這些因素對血管彈性功能產(chǎn)生的影響,為臨床相關(guān)疾病的發(fā)生、發(fā)展及預(yù)后評估提供了重要信息。Ershova等[14]使用ET技術(shù)對66例家族性高膽固醇患者及其血脂水平正常的一級親屬57例進(jìn)行頸動(dòng)脈彈性功能檢測,將同一年齡階段兩組人群進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn),前者動(dòng)脈彈性功能顯著低于后者,表現(xiàn)為β、Ep、PWVβ升高,AC降低,表明ET技術(shù)可用于評估高脂血癥引起的動(dòng)脈彈性降低。有學(xué)者使用ET技術(shù)對動(dòng)脈形態(tài)、結(jié)構(gòu)均正常的高血壓病患者[15-16]、糖尿病患者[17-18]和被動(dòng)吸煙者[19]等不同人群以及不同類型的動(dòng)脈模型[20-21]進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)ET技術(shù)檢測的動(dòng)脈彈性參數(shù)的變化早于形態(tài)學(xué)改變,并與實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的病理結(jié)果相一致,提示ET技術(shù)可準(zhǔn)確診斷早期血管功能異常。然而,對于有顯著形態(tài)學(xué)改變的血管,如斑塊形成后血管彈性功能的評價(jià),ET技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值目前證據(jù)不足。

本研究基于前期研究[22-24],利用高膽固醇飲食構(gòu)建動(dòng)脈粥樣硬化兔模型。利用ET技術(shù)對出現(xiàn)斑塊的兔頸動(dòng)脈進(jìn)行彈性功能檢測,在高膽固醇飲食第4周末,所有實(shí)驗(yàn)兔右側(cè)頸動(dòng)脈彈性參數(shù)均較基礎(chǔ)狀態(tài)增高,說明ET技術(shù)可評價(jià)高脂飲食引起的動(dòng)脈彈性功能下降。為進(jìn)一步探究高脂飲食對動(dòng)脈彈性影響的具體原因,本研究將B組與A組的各參數(shù)比較,前者彈性參數(shù)β、Ep及PWVβ顯著高于后者,表明ET可用于斑塊形成后動(dòng)脈彈性的評價(jià),而對斑塊組與非斑塊組的比較提示動(dòng)脈彈性功能下降可能與高回聲或強(qiáng)回聲斑塊的出現(xiàn)有關(guān)。脈沖多普勒測及的各血流動(dòng)力學(xué)指標(biāo)在各組之間均未出現(xiàn)明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,表明血管回聲跟蹤技術(shù)在評價(jià)高膽固醇飲食引起的動(dòng)脈彈性功能異常方面較脈沖多普勒技術(shù)更敏感。

動(dòng)脈斑塊的形成是高脂血癥等血管內(nèi)皮損害因素持續(xù)存在的結(jié)果,病理改變首先是內(nèi)膜下富含大量脂質(zhì)的泡沫細(xì)胞的聚集,形成脂紋,隨后發(fā)展為纖維斑塊,進(jìn)一步發(fā)展可出現(xiàn)斑塊內(nèi)出血,鈣化及表面潰瘍等改變。Thompson等[25]提出超聲檢測頸動(dòng)脈鈣化斑的出現(xiàn)與老年人群總死亡率及心血管疾病的預(yù)后相關(guān),形成頸動(dòng)脈鈣化斑塊的老年人的心血管疾病發(fā)生率及死亡率是非鈣化斑塊老年人的3倍左右,而鈣化斑塊的存在可對動(dòng)脈彈性功能造成影響。

盧強(qiáng)等[26]用ET技術(shù)對頸動(dòng)脈斑塊者的動(dòng)脈彈性功能進(jìn)行研究,認(rèn)為斑塊對頸動(dòng)脈彈性功能的影響比較復(fù)雜:從整體角度分析,動(dòng)脈彈性功能是下降的,且隨著其他心血管危險(xiǎn)因素增多,下降趨勢更明顯;但從局部角度觀察,頸動(dòng)脈彈性并未發(fā)生顯著變化。Zureik等[27]使用頸動(dòng)脈-股動(dòng)脈脈搏波傳播速度對561例體檢者的動(dòng)脈彈性功能進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析后發(fā)現(xiàn),動(dòng)脈彈性功能的下降與斑塊內(nèi)部回聲有關(guān),當(dāng)斑塊是以纖維或鈣化成分為主時(shí),動(dòng)脈彈性功能呈現(xiàn)明顯下降,這與本研究利用ET技術(shù)評價(jià)頸動(dòng)脈斑塊引起的動(dòng)脈彈性功能下降結(jié)果相一致。

本研究尚存在以下不足:(1)研究所使用的43只實(shí)驗(yàn)兔在第4周末實(shí)驗(yàn)結(jié)束后繼續(xù)參與了其他實(shí)驗(yàn)研究,故未能及時(shí)對實(shí)驗(yàn)兔動(dòng)脈斑塊進(jìn)行病理取材,因此缺少了病理學(xué)參照。(2)二維超聲作為本實(shí)驗(yàn)檢測和評估斑塊的主要手段,只能對斑塊的性質(zhì)做出初步的評估,且觀察結(jié)果受操作者的經(jīng)驗(yàn)和手法等影響較大。(3)本研究只進(jìn)行了單側(cè)頸動(dòng)脈的檢查。

綜上所述,ET技術(shù)不僅可以用于評價(jià)早期血管功能的改變,還可用于斑塊形成后的動(dòng)脈彈性功能的研究,且其在這方面的診斷價(jià)值高于脈沖多普勒技術(shù)。本研究表明,高脂飲食引起的斑塊,尤其是富含纖維或鈣化成分的斑塊,可對血管彈性功能產(chǎn)生一定的影響。