張穎綜述 葉玉泉，薛紅元審校

相關(guān)研究表明，心腦血管疾病(cardiovascular and cerebrovascular diseases, CVD)已經(jīng)成為我國(guó)居民死亡的首要原因。動(dòng)脈粥樣硬化(atherosclerosis, AS)是大多數(shù)心腦血管疾病的重要病理基礎(chǔ)[1]。相關(guān)研究表明，動(dòng)脈硬化常與AS同時(shí)發(fā)生，動(dòng)脈硬化的發(fā)生主要是由于細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix, ECM)中的彈性纖維蛋白斷裂及Ⅰ型膠原增加引起的，這與AS的發(fā)生發(fā)展存在協(xié)同作用。ECM蛋白和血管壁力學(xué)的變化促進(jìn)了血管內(nèi)皮屏障的損傷，從而增加了血管壁的通透性，加速了膽固醇的沉積，這也是AS發(fā)生的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[2-3]。同時(shí)，彈性纖維蛋白還可對(duì)血管平滑肌細(xì)胞(vascular smooth muscle cell,VSMC)的遷移和增殖起到抑制作用，因此當(dāng)動(dòng)脈硬化發(fā)生時(shí)，大量彈性纖維蛋白的斷裂也會(huì)促進(jìn)AS的發(fā)生。除此之外，動(dòng)脈硬化還可能通過(guò)激活、參與其他病理生理機(jī)制來(lái)促進(jìn)AS的發(fā)生發(fā)展[4]。另外，有學(xué)者認(rèn)為動(dòng)脈硬化先于斑塊的形成，可作為AS的篩查指標(biāo)及AS發(fā)生的預(yù)測(cè)因子[5]。動(dòng)脈硬化即動(dòng)脈彈性、動(dòng)脈順應(yīng)性、血管的舒張功能減低，研究表明在早期發(fā)現(xiàn)動(dòng)脈彈性減低，及時(shí)干預(yù)頸動(dòng)脈斑塊的進(jìn)一步發(fā)展，對(duì)減少心腦血管事件的發(fā)生具有重要意義[4]。頸動(dòng)脈因其與顱腦、心臟供血?jiǎng)用}聯(lián)系密切，同時(shí)位置表淺、易于觀察，許多研究表明，頸動(dòng)脈粥樣硬化(carotid atherosclerosis, CAS)病變程度與冠狀動(dòng)脈硬化性心臟病(coronary artery disease, CAD)及缺血性腦卒中(cerebral ischemic stroke, CIS)的發(fā)生有關(guān)，因此頸動(dòng)脈常作為篩查全身動(dòng)脈病變的觀察窗口[6-7]。相關(guān)研究表明，動(dòng)脈彈性的變化可以更敏感地預(yù)測(cè)AS的早期病變。因此，本文針對(duì)無(wú)創(chuàng)超聲技術(shù)在評(píng)估頸動(dòng)脈彈性中的應(yīng)用進(jìn)行綜述。

1 血管回聲跟蹤技術(shù)

血管回聲跟蹤(echo-tracking，ET)技術(shù)是通過(guò)跟蹤并實(shí)時(shí)標(biāo)記血管壁的運(yùn)動(dòng)，再以曲線的形式表現(xiàn)出血管內(nèi)徑在心動(dòng)周期中的變化，并結(jié)合即時(shí)血壓分析，從而得出動(dòng)脈彈性變化的相關(guān)參數(shù)，主要包括：壓力應(yīng)變彈性系數(shù)(pressure-strain elastic modulus, Ep)、硬化參數(shù)(stiffness parameter, β)、順應(yīng)性(arterial compliance, AC)、單點(diǎn)脈搏波傳導(dǎo)速度(one-point pulse wave velocity calculated from β value, PWVβ)、增大指數(shù)(augmentation index, AI)。通過(guò)這5項(xiàng)指標(biāo)，可以反映血管的彈性功能，當(dāng)血管的僵硬度增大時(shí)，Ep、β、PWVβ、AI增大，AC減小。有學(xué)者應(yīng)用這一檢查手段來(lái)評(píng)價(jià)健康人頸動(dòng)脈僵硬度，發(fā)現(xiàn)隨著年齡的增加，動(dòng)脈的Ep、β值均不斷增大，而AC呈下降的趨勢(shì)；不同性別間頸動(dòng)脈僵硬度存在差異，女性在更年期以前，其頸動(dòng)脈及腹主動(dòng)脈硬值均大于男性，但當(dāng)女性更年期以后，不同性別間動(dòng)脈的硬度值未見(jiàn)明顯差異，這一現(xiàn)象體現(xiàn)出衰老在動(dòng)脈僵硬度改變中發(fā)揮的重要作用，也說(shuō)明了雌激素的抗動(dòng)脈粥樣硬化作用[8]。Ershova等[9]對(duì)家族性高膽固醇血癥(familial hypercholesterolemia, FH)患者及其未患病的一級(jí)親屬頸動(dòng)脈僵硬度和主動(dòng)脈僵硬度進(jìn)行比較，指出FH患者的動(dòng)脈硬度明顯增高，同時(shí)發(fā)現(xiàn)與主動(dòng)脈相比，利用ET技術(shù)測(cè)量局部頸動(dòng)脈僵硬度的改變能更好地反映FH患者動(dòng)脈受損的情況。焦新宇等[10]指出應(yīng)用ET技術(shù)評(píng)估頸動(dòng)脈的僵硬度，發(fā)現(xiàn)頸動(dòng)脈僵硬度的增加發(fā)生在內(nèi)膜中層厚度(intima-media thickness, IMT)增厚之前，對(duì)預(yù)防AS的發(fā)生、發(fā)展，減少CVD的發(fā)生有重要意義。另外，有學(xué)者利用該技術(shù)對(duì)肥厚型心肌病患者頸動(dòng)脈僵硬度進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，頸動(dòng)脈β值的增加與左心室功能的減低有關(guān)，并指出頸動(dòng)脈的β值有望用于反映疾病的嚴(yán)重程度[11]。ET技術(shù)雖然可對(duì)局部的動(dòng)脈僵硬度進(jìn)行評(píng)價(jià)，但測(cè)量時(shí)得到的參數(shù)PWVβ、AI均為間接推導(dǎo)得出，用于指導(dǎo)臨床仍需要大量數(shù)據(jù)進(jìn)一步驗(yàn)證；另外，測(cè)量時(shí)還需要結(jié)合被檢者的實(shí)時(shí)血壓才可以評(píng)估其頸動(dòng)脈彈性，而被檢者的實(shí)時(shí)血壓影響因素眾多，測(cè)量結(jié)果容易產(chǎn)生偏倚。同時(shí)，ET檢測(cè)結(jié)果還會(huì)受到性別、年齡等因素影響。因此，利用ET技術(shù)檢測(cè)動(dòng)脈彈性所得出的正常參考值范圍及其對(duì)臨床的意義值得更深入的探討。

2 速度向量成像技術(shù)

VVI(velocity vector imaging，VVI)技術(shù)是應(yīng)用斑點(diǎn)追蹤技術(shù)、空間相干技術(shù)等，通過(guò)實(shí)時(shí)跟蹤算法計(jì)算并以矢量方式在二維灰階動(dòng)態(tài)圖上顯示組織運(yùn)動(dòng)方向、運(yùn)動(dòng)速度、位移及時(shí)相，對(duì)組織進(jìn)行生物力學(xué)量化分析的新技術(shù)。該技術(shù)在評(píng)價(jià)心肌結(jié)構(gòu)力學(xué)，定性、定量評(píng)價(jià)局部心肌功能方面較為成熟。VVI技術(shù)可通過(guò)定量測(cè)定向量大小和方向計(jì)算出血管壁的移動(dòng)速率(Vmax)、應(yīng)變(Smax)、應(yīng)變率(SRmax)等物理彈性相關(guān)的量化參數(shù)及組織形變特性，從而用于評(píng)估動(dòng)脈彈性的變化。有研究者對(duì)DM模型鼠的頸動(dòng)脈彈性進(jìn)行研究，并將結(jié)果與模型鼠的動(dòng)脈IMT及組織病理學(xué)結(jié)果相比較，發(fā)現(xiàn)隨著模型鼠患病時(shí)程的增加，其動(dòng)脈Smax、SRmax逐漸減小，且早于動(dòng)脈IMT的增厚，此時(shí)其組織病理學(xué)可觀察到脂滴的沉積、泡沫細(xì)胞的形成及膠原纖維的增多等AS早期病理表現(xiàn)，說(shuō)明VVI技術(shù)測(cè)量動(dòng)脈彈性可以在IMT增厚前識(shí)別出動(dòng)脈受損，有助于早期發(fā)現(xiàn)DM患者動(dòng)脈功能的減低、控制DM患者動(dòng)脈并發(fā)癥的發(fā)生發(fā)展[12]。Kim等[13]也利用該技術(shù)探究高血壓對(duì)頸動(dòng)脈管壁的影響，發(fā)現(xiàn)頸動(dòng)脈彈性的減低早于IMT的增厚，VVI技術(shù)可在早期識(shí)別出頸動(dòng)脈管壁的重塑，并指出高血壓病通過(guò)增加患者頸動(dòng)脈的周向血管壁面剪切應(yīng)力(wall shear stress，WSS)刺激膠原纖維的分泌，促進(jìn)動(dòng)脈硬化的發(fā)生。這與曹麗等[14]對(duì)代謝綜合征患者的頸動(dòng)脈彈性研究相一致，說(shuō)明VVI技術(shù)測(cè)量動(dòng)脈壁彈性可以為AS的早期預(yù)防及診斷提供理論依據(jù)。和傳統(tǒng)多普勒超聲相比，VVI技術(shù)可避免角度的影響，可以更加準(zhǔn)確的反映血管壁的運(yùn)動(dòng)。此外VVI技術(shù)還有以下優(yōu)點(diǎn)：第一，能夠獲得各方向血管壁的移動(dòng)速率和方向；第二，能夠自動(dòng)定位，確定向心運(yùn)動(dòng)的中心，可以避免自身動(dòng)脈搏動(dòng)對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響；第三，可同時(shí)監(jiān)測(cè)心電圖，從而分析心動(dòng)周期中管壁的運(yùn)動(dòng)情況。VVI技術(shù)對(duì)二維動(dòng)態(tài)圖像有較嚴(yán)格的要求，在體位受限、脂肪層過(guò)厚或水腫患者檢測(cè)中可能會(huì)因圖像不清晰而影響結(jié)果，所以在被檢者的選擇上受到一定程度的限制。與此同時(shí)，現(xiàn)階段該技術(shù)還沒(méi)有統(tǒng)一的參考標(biāo)準(zhǔn)，故VVI技術(shù)應(yīng)用于血管彈性的測(cè)量、診斷動(dòng)脈彈性的減低，還需大量的研究來(lái)確立統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。

3 超聲彈性成像技術(shù)

1991年，超聲彈性成像(ultrasound elastography, UE)的概念被首次提出，該技術(shù)主要是利用待檢組織在外力作用下產(chǎn)生的形變，通過(guò)比較組織壓縮前后的射頻信號(hào)，對(duì)形變程度的分析，得到組織的應(yīng)變分布及彈性系數(shù)分布，進(jìn)而評(píng)價(jià)組織的硬度。對(duì)超聲圖像進(jìn)行偽彩色處理后，圖像在不同硬度區(qū)間內(nèi)呈現(xiàn)不同顏色，這可以更加直觀表現(xiàn)出不同組織間的彈性對(duì)比。該技術(shù)廣泛應(yīng)用于甲狀腺、乳腺、肝臟、前列腺等器官的疾病診斷及鑒別，也有學(xué)者應(yīng)用UE技術(shù)評(píng)估血管彈性。梁志等[15]對(duì)頭頸部惡性腫瘤患者放射治療前、后的頸動(dòng)脈內(nèi)膜中層厚度(CIMT)、頸動(dòng)脈內(nèi)徑變化率(ΔD)及血液與頸動(dòng)脈血管壁SR比值進(jìn)行研究，結(jié)果顯示放射治療早期患者IMT未見(jiàn)明顯變化，但此時(shí)ΔD及SR比值已經(jīng)發(fā)生明顯變化，ΔD隨著放射劑量的增加而減少，SR比值隨著放射劑量增加而增大，SR比值與ΔD呈負(fù)相關(guān)，提示SR比值可在一定程度上反映動(dòng)脈的收縮與舒張功能，可對(duì)動(dòng)脈彈性的變化進(jìn)行評(píng)價(jià)；另外SR比值和ΔD能在動(dòng)脈結(jié)構(gòu)和形態(tài)發(fā)生改變之前反映出動(dòng)脈彈性的變化，為早期發(fā)現(xiàn)、干預(yù)動(dòng)脈粥樣硬化事件的發(fā)生提供參考。有學(xué)者利用該技術(shù)對(duì)HIV患者和健康人群頸動(dòng)脈壁硬度進(jìn)行比較，并指出HIV患者的頸動(dòng)脈壁僵硬度大于健康人群，說(shuō)明與健康人群相比，HIV患者的動(dòng)脈壁更容易過(guò)早發(fā)生硬化[16]。相比于以往的觸診，UE技術(shù)能夠反映深層組織的彈性，該技術(shù)可重復(fù)性強(qiáng)、檢測(cè)結(jié)果更加直觀更具有客觀性。但在應(yīng)用過(guò)程中仍存在一定缺陷，不同病灶組織之間可能存在重疊，導(dǎo)致檢測(cè)到的彈性值發(fā)生偏差；UE技術(shù)要求操作者具有較豐富的操作經(jīng)驗(yàn)及規(guī)范的掃查手法；其主要局限還包括該技術(shù)會(huì)受到探頭加壓程度不同及脈搏波動(dòng)的影響，同時(shí)不能對(duì)組織硬度進(jìn)行定量的評(píng)估。

4 剪切波彈性成像技術(shù)

剪切波彈性成像(shear wave elastography imaging，SWE)技術(shù)是一種用于評(píng)價(jià)活體組織硬度的新技術(shù)，其原理是探頭發(fā)射安全的聲輻射脈沖，在組織不同深度上連續(xù)聚焦從而對(duì)組織施加激勵(lì)，產(chǎn)生橫向剪切波，通過(guò)高速成像技術(shù)跟蹤剪切波傳播速度(shear wave velocity，SWV)，系統(tǒng)定量分析后得到組織彈性的絕對(duì)值—楊氏模量(E)。SWV與E成正比，E越大，組織越硬，彈性圖上顯示為紅色；E越小，即組織硬度值越小，彈性圖上顯示為藍(lán)色。SWE技術(shù)在甲狀腺、乳腺結(jié)節(jié)的評(píng)級(jí)及良惡性腫瘤的鑒別、肝纖維化分期等方面的研究已相對(duì)成熟[17]。目前利用剪切波成像技術(shù)評(píng)估動(dòng)脈的硬度仍處于研究階段。動(dòng)脈壁彈性可分為縱向彈性和環(huán)向彈性，SWE主要反映動(dòng)脈的縱向彈性，動(dòng)脈的縱向彈性越好，越利于向外周傳遞動(dòng)脈壓力。楊謐等[18]應(yīng)用SWE技術(shù)對(duì)常規(guī)頸動(dòng)脈超聲檢查無(wú)異常的患者進(jìn)行頸動(dòng)脈彈性檢測(cè)，結(jié)果顯示隨著被測(cè)者年齡的增長(zhǎng)，其動(dòng)脈的縱向彈性減低，楊氏模量隨之增加，這與衰老對(duì)動(dòng)脈管壁的影響相一致，表明SWE技術(shù)可發(fā)現(xiàn)動(dòng)脈的細(xì)微變化，及時(shí)識(shí)別動(dòng)脈功能的減退。Wang等[19]收集了61例無(wú)頸動(dòng)脈斑塊的CAD患者，并根據(jù)冠狀動(dòng)脈狹窄程度是否大于50%，將患者分為阻塞組及非阻塞組，對(duì)比2組患者頸動(dòng)脈的E值，發(fā)現(xiàn)阻塞組患者的E值明顯大于非阻塞組，通過(guò)ROC曲線分析得出，頸動(dòng)脈的E值可作為阻塞性CAD的預(yù)測(cè)指標(biāo)。有學(xué)者指出利用該技術(shù)評(píng)估動(dòng)脈壁僵硬度的變化可反映高血壓引起的血管重構(gòu)、管腔變大、彈性減低等病理性改變，同時(shí)早期發(fā)現(xiàn)動(dòng)脈彈性的減低，對(duì)病變進(jìn)行及時(shí)干預(yù)，有利于延緩心血管疾病的發(fā)生[20]。SWE技術(shù)不受探頭壓力及血管搏動(dòng)的影響，使直接、實(shí)時(shí)、無(wú)創(chuàng)的評(píng)估動(dòng)脈縱向彈性成為可能。但目前尚處于探索階段，同時(shí)測(cè)量時(shí)無(wú)法勾畫(huà)感興趣區(qū)(ROI)的范圍，且ROI的選擇及測(cè)量結(jié)果還會(huì)受到操作者經(jīng)驗(yàn)的影響[21]。

5 超極速超聲成像脈搏波技術(shù)

超極速超聲成像脈搏波(ultra-fast ultrasonic imaging pulse wave,UFPWV)技術(shù)通過(guò)快速描記動(dòng)脈壁的運(yùn)動(dòng)方向，測(cè)得動(dòng)脈收縮期開(kāi)始時(shí)的PWV(PWVBS)和收縮期結(jié)束時(shí)的PWV(PWVES)，從而對(duì)局部動(dòng)脈彈性功能評(píng)價(jià)。UFPWV技術(shù)是針對(duì)動(dòng)脈某點(diǎn)血管壁的順應(yīng)性進(jìn)行測(cè)量，增加了檢測(cè)的準(zhǔn)確程度，可以更加準(zhǔn)確反映病變部位動(dòng)脈的彈性功能變化，它具有可重復(fù)性強(qiáng)、精準(zhǔn)度高、無(wú)需額外檢測(cè)其他指標(biāo)的優(yōu)點(diǎn)，因此可作為早期評(píng)價(jià)動(dòng)脈彈性功能的新型技術(shù)之一。李鑫等[22]收集了239例行冠狀動(dòng)脈造影檢查的患者，并按檢查結(jié)果將患者分為正常對(duì)照組、輕度病變組、中重度病變組，比較3組頸動(dòng)脈的PWVBS、PWVES及CIMT，指出UFPWV技術(shù)可在早期識(shí)別動(dòng)脈受損，并且隨著病變的加重，頸動(dòng)脈的PWVBS、PWVES逐漸升高。另外，有學(xué)者通過(guò)研究指出，高血壓患者與健康人相比，頸動(dòng)脈彈性顯著減低，同時(shí)，PWVBS、PWVES與高血壓級(jí)別呈正相關(guān)(r=0.466、0.342，P均=0.000)[21]。有學(xué)者利用該技術(shù)對(duì)未暴露在心血管危險(xiǎn)因素下的健康人群頸動(dòng)脈彈性進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)男性、年齡和體質(zhì)量指數(shù)升高是頸動(dòng)脈硬化的獨(dú)立危險(xiǎn)因素(年齡：95%CI=1.10～1.11，男性：95%CI=2.65～7.19，體質(zhì)量指數(shù)：95%CI= 1.34～1.62；P均<0.05)，并指出對(duì)無(wú)心血管危險(xiǎn)因素的健康人來(lái)說(shuō)也不能忽視AS發(fā)生的可能，UFPWV可在早期識(shí)別動(dòng)脈受損及其功能的減低，有助于AS的早期干預(yù)[23]。Zhu等[24]利用UFPWV技術(shù)對(duì)高脂血癥患者與健康人群頸動(dòng)脈的PWVBS、PWVES及CIMT進(jìn)行測(cè)量，結(jié)果PWVES與年齡的相關(guān)性較好(r=0.710,P<0.001)；與健康人群比較，高脂血癥患者的PWVBS、PWVES及CIMT均明顯增高；另外，將高脂血癥患者分為CIMT增厚組和非增厚組，發(fā)現(xiàn)2組患者的PWVES均高于健康對(duì)照組，以上結(jié)果說(shuō)明UFPWV技術(shù)可在早期識(shí)別動(dòng)脈硬化的發(fā)生并評(píng)估動(dòng)脈硬化的程度。與傳統(tǒng)的PWV檢測(cè)技術(shù)相比，UFPWV技術(shù)不需測(cè)量體表脈搏波傳導(dǎo)距離，也無(wú)需監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)血壓，大大減小了檢測(cè)過(guò)程中的誤差。通過(guò)UFPWV技術(shù)大樣本人群的研究，該技術(shù)將有望為AS的早期識(shí)別與診斷提供理論依據(jù)，對(duì)CAD的預(yù)防、檢測(cè)和治療也有著重要的意義。然而，UFPWV技術(shù)只能測(cè)量一個(gè)心動(dòng)周期的PWV，對(duì)于心率較慢的患者很難捕捉到一個(gè)完整的心動(dòng)周期，在一定程度上限制了其應(yīng)用范圍。

6 小結(jié)與展望

動(dòng)脈彈性可以在AS發(fā)生之前反映出動(dòng)脈受損及功能的減低，有利于對(duì)AS病變的早期干預(yù)，減少嚴(yán)重心血管事件的發(fā)生[25]。同時(shí)，有文獻(xiàn)表明頸動(dòng)脈彈性可在一定程度上評(píng)估心血管病變的嚴(yán)重程度，對(duì)于CIS及CAD患者來(lái)說(shuō)，可以通過(guò)超聲彈性成像技術(shù)初步評(píng)估其病變程度，與其他影像學(xué)檢查比較，在保證安全、無(wú)創(chuàng)的同時(shí)，還能節(jié)約時(shí)間、減少費(fèi)用，為預(yù)測(cè)和評(píng)估心血管疾病的發(fā)生發(fā)展提供了新的途徑。但是，目前上述各項(xiàng)技術(shù)在測(cè)量和評(píng)價(jià)頸動(dòng)脈彈性功能方面，仍缺乏一個(gè)較為統(tǒng)一的測(cè)量及診斷標(biāo)準(zhǔn)，還需要進(jìn)行大規(guī)模的臨床研究，來(lái)制定出參考值標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)診斷指南。在臨床評(píng)估患者頸動(dòng)脈早期改變時(shí)，應(yīng)盡早識(shí)別病變的發(fā)生，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)室檢查和臨床癥狀進(jìn)行綜合分析，為早期進(jìn)行臨床個(gè)體化干預(yù)治療提供較為準(zhǔn)確的參考依據(jù)。