超極速超聲成像脈搏波技術在早期頸動脈粥樣硬化風險動態評估中的應用價值

黃輝，朱正球，欒云，王晗，張玫玫，劉牛，吳林琳，殷立平

(1.南京中醫藥大學附屬醫院 1.超聲醫學科，2.老年科，江蘇 南京 210029)

·論 著·

超極速超聲成像脈搏波技術在早期頸動脈粥樣硬化風險動態評估中的應用價值

黃輝1，朱正球1，欒云1，王晗2，張玫玫1，劉牛1，吳林琳1，殷立平1

(1.南京中醫藥大學附屬醫院 1.超聲醫學科，2.老年科，江蘇 南京 210029)

目的：利用超極速超聲成像脈搏波(ufPWV)技術早期發現頸動脈粥樣硬化(As)，動態評價血管彈性變化及早期動脈粥樣硬化進展程度。方法：檢測對照組正常人59例(118條頸動脈)和As風險組患者75例(149條頸動脈)，測量頸動脈內膜中層厚度(IMT)，再利用ufPWV技術檢測收縮早期脈搏波速度(BS)和收縮末期脈搏波速度(ES)。兩組均進一步分為A組(IMT 0.049cm及以下)、B組(IMT 0.050～0.069cm)、C組(IMT 0.070cm及以上)3個亞組。對數據進行統計分析。結果：As風險組與對照組比較，IMT、BS及ES差異均有統計學意義(P<0.001)。兩組的A組ES比較，差異有統計學意義(P<0.001)。兩組IMT在0.040～0.054cm時，ES與IMT呈線性相關(r=0.585，P<0.001)；IMT在0.055cm及以上時，ES達到可能存在的閾值而保持相對穩定。結論：ufPWV技術可發現IMT尚未明顯增厚的早期頸As，并可通過ES的變化動態評估早期As的進展程度。

超極速超聲成像脈搏波技術；動脈粥樣硬化；內膜中層厚度；頸動脈

動脈粥樣硬化(atherosclerosis，As)是造成心腦血管疾病發生發展并嚴重危害人類健康的疾病。研究顯示，粥樣硬化的早期干預將大大減少臨床心血管事件[1]及腦卒中[2]的發生風險，因此，如何早期診斷和防治As已成為當前的研究熱點。超極速超聲成像脈搏波(ultrafast ultrasound imaging pulse wave velocity，ufPWV)技術是目前一種新型的無創超極速超聲成像技術，它利用超極速(高達2000幀·s-1)的拍照技術實時記錄頸總動脈內膜線運動軌跡，據此精確測算出脈搏傳遞速度進而得知頸總動脈的彈性情況[3]。本研究探討利用ufPWV技術發現頸動脈內膜中層厚度(inteima-media thickness，IMT)尚未明顯增厚的早期頸As患者，并實時動態評估頸As動脈彈性及早期頸As進展的可行性。

1 資料和方法

1.1 一般資料

選擇2015年3月至2016年2月在江蘇省中醫院心內科就診的患者75例為As風險組，其中男36例，女39例，平均年齡(53.8±11.6)歲；同時招募健康成人59例為對照組，其中男21例，女38例，平均年齡(40.7±16.7)歲。兩組平均年齡、性別比較，差異無均統計學意義(P>0.05)。兩組均進一步分成A組(IMT0.049cm及以下)、B組(IMT0.050～0.069cm)、C組(IMT0.070cm及以上)3個亞組，進行統計分析。本研究得到患者知情同意，且通過我院倫理委員會審查。對照組入選標準為：高密度脂蛋白、低密度脂蛋白、甘油三酯、總膽固醇、血壓均在正常范圍者。As風險組入選標準：血脂代謝紊亂(高密度脂蛋白、低密度脂蛋白、甘油三酯、總膽固醇至少有1項異常)合并高血壓者。兩組共同排除標準：C反應蛋白異常或貧血患者；合并糖尿病或肝腎功能異常；既往有明確缺血性腦卒中病史；6個月內有心血管事件發生；合并各種惡性腫瘤、自身免疫性疾病或內分泌疾?。缓喜⑷魏纬潭群皖愋偷募谞钕俟δ墚惓?；有吸煙、飲酒不良嗜好。

1.2 IMT及ufPWV指標檢測

使用SuperSonic Imagine AixPlorer ufPWV成像超聲診斷儀，探頭頻率4～15MHz。首先患者保持靜息平臥，頭部居中，下頜略抬起，行雙側頸動脈常規超聲檢查，記錄頸動脈的二維聲像圖、彩色血流及頻譜特征。然后平緩移動探頭，不施壓，選取頸總動脈管壁清晰平直段，盡量避開內壁斑塊區域，取樣框選定后系統自動跟蹤并測量頸總動脈后壁IMT，取樣框寬度大于1cm，符合率80%以上，重復3次，記錄并取平均值作為IMT最終值(圖1A)。隨后選取上述感興趣區，囑患者嚴格屏氣5s，圖像穩定后再切換至ufPWV成像模式，系統自動描線并測值，保持描線與內膜基本吻合，得到收縮起始脈搏波速度(beginning of systole，BS)及收縮末期脈搏波速度(end of systole，ES)，測值誤差均Δ<1.0m·s-1[4]，記錄并儲存(圖1B、C)。同一頸總動脈重復測量至少3次，對BS及ES分別記錄并取平均值作為最終值。若3次均無法測出符合上述標準的BS及ES，則剔除。分別獲得As風險組149條及對照組118條頸總動脈數據(1例As風險組患者右側頸總動脈ufPWV未能測出而剔除)，將所有受試者ufPWV成像檢查圖像存入儀器及電腦硬盤。

1.3 統計學處理

2 結 果

2.1 As風險組與對照組IMT及ufPWV參數BS、ES比較

見表1。

A.二維超聲圖IMT自動描線測量；B.ufPWV感興趣區選定；C.ufPWV頸動脈感興趣區內中膜運動軌跡圖

圖1 頸動脈IMT及ufPWV指標測量

表1 兩組IMT及ufPWV參數BS、ES的比較

參 數nIMT/cmBS/m·s-1ES/m·s-1對照組1180.0497±0.00985.37±1.457.32±2.51As風險組1490.0678±0.04766.11±1.699.65±2.08P值<0.001<0.001<0.001

2.2 As風險組與對照組的亞組之間BS及ES的比較

見表2。

表2 兩組各亞組之間BS及ES的比較 m·s-1

與對照組相同亞組比較，aP>0.05，bP<0.001

2.3 IMT與ES的動態關系

將As風險組與對照組合并，再將IMT進一步細劃分為10個區間：～0.044cm(n=60)，～0.049cm(n=43)，～0.054cm(n=25)，～0.059cm(n=36)，～0.064cm(n=27)，～0.069cm(n=24)，～0.079cm(n=32)，～0.089cm(n=11)，～0.099cm(n=7)及大于0.10cm(n=2)，分析IMT與ES的動態關系，結果發現IMT在0.040～0.054cm區間時ES有明顯上升趨勢，見圖2；IMT在～0.044cm與～0.049cm、～0.049cm與～0.054cm之間不僅ES差異有統計學意義(均P<0.001)，并且該區間內ES與IMT有一定的相關性(r=0.585，P<0.001)，見圖3。然而，IMT在0.055cm及以上區間時ES基本保持不變，各區間相比，其差異均無統計學意義(均P>0.05)，見圖2。

圖2 IMT在各區間時ES變化情況

圖3 IMT 在0.040～0.054cm區間與ES的相關性分析

3 討 論

As是一個漸進的病理變化過程，IMT增厚是粥樣硬化的早期病理表現之一，因此，IMT常作為反映全身動脈早期As的重要指標[5]。在本研究中，As風險組與對照組比較，IMT明顯增厚。然而，As風險組和對照組中都存在IMT增厚者，這說明如果單純從IMT的值來判斷是否為早期頸As或用于評估頸As的進程是有待商榷的。

脈搏波技術為一種無創的在體檢測手段，通過檢測脈搏在外周血管的速度，再依據傳導速度與傳導媒介彈性成反比的規律，判斷血管的彈性程度。既往已有的脈搏波技術，如頸動脈-股動脈脈搏波技術(carotid-femoral pulse wave velocity，cfPWV)等，需要測量頸動脈至股動脈體表距離，而距離測量存在一定的誤差[6]，時間算法復雜[7]，而且目前缺乏統一的衡量標準[8]，測值普遍浮動較大，嚴重影響對As血管彈性的評估及臨床的廣泛應用。迄今尚無報道cfPWV能夠用于檢測早期粥樣硬化的細微變化。ufPWV為目前超極速超聲成像技術的重要分支之一，有別于以往傳統的脈搏波技術，其利用超快速的瞬時拍照手段，實時記錄頸動脈內膜線在脈搏波通過瞬時的位移軌跡并進行細致的運算，更精確地計算出脈搏波瞬間通過觀察窗的速度，從而評估頸動脈的彈性程度[3]。目前國外已有相關報道證實，ufPWV在血管彈性測量方面具有良好的穩定性和可靠性[9]，但仍無ufPWV在早期As評估方面的研究。本研究證實，As風險組與對照組比較，ufPWV指標無論BS或是ES均有明顯差異，提示ufPWV可作為粥樣硬化的預測及評估有效手段。不僅如此，進一步的分析證實，在IMT為0.040～0.049cm(即頸動脈IMT仍在正常范圍內)時，As風險組的ES仍然顯著大于對照組的ES。這提示ufPWV指標ES在IMT還未明顯增加的人群中就可以對早期粥樣硬化的風險作出預測。但BS在亞組之間差異無統計學意義，提示在本研究中BS不能早期預測As風險。Hermeling等[10]認為，收縮期脈搏波速度比舒張期脈搏波速度能更精確地預測血管彈性。本研究結果與這一觀點相吻合。

脈搏波傳導速度本質是一種生物物理特征參數，其傳導速度與傳導媒介，即血管的彈性程度成反比，而常見一些促進粥樣硬化的因素，最終都是通過影響血管的彈性參數，如IMT，而改變了脈搏波傳導速度[3，11]。據此，本研究將As風險組與對照組合并，深入探討IMT與生物物理特征參數脈搏波傳導速度ES之間的關系，結果顯示，As風險組與對照組比較，B組(0.050～0.069cm)及C組(0.070cm及以上)的ES或是BS差異均無統計學意義。進一步將IMT細劃分析可知，IMT在0.040～0.054cm區段內，隨著IMT的不斷增厚ES也明顯上升，且有一定相關性。這說明IMT在這一區間可動態反映早期粥樣硬化進展情況。但IMT在0.055cm及以上區間，ES則基本保持不變，任意兩區間ES相比并沒有明顯差異。這說明ES對于IMT已經明顯增厚的粥樣硬化人群，可將其與正常人區分開來，但頸動脈的彈性并不會因為IMT的不斷增厚而無限降低，在IMT 0.055cm左右會達到可能存在的閾值而進入“平臺期”，并保持基本穩定。關于頸動脈粥樣硬化可能存在的彈性閾值與IMT的關系仍有待于進一步研究證實。

ufPWV定量分析技術為預測及評估動脈早期粥樣硬化風險提供了新的途徑。不同于以往傳統脈搏波技術，ufPWV可對頸動脈瞬時通過的脈搏波進行客觀定量及顯示，實時無創檢測出頸動脈BS及ES有助于臨床更精確地了解血管彈性情況，更好地指導抗粥樣硬化藥物使用。

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Application of ultrafast ultrasound imaging pulse wave velocity in dynamical indication of early carotid atherosclerosis risk

HUANG Hui1，ZHU Zheng-qiu1，LUAN Yun1，WANG Han2，ZHANG Mei-mei1，LIU Niu1，WU Lin-lin1，YIN Li-ping1

(1.DepartmentofUltrasound，2.DepartmentofGeriatrics，AffiliatedHospitalofNanjingUniversityofTCM，Nanjing210029，China)

Objective: To conduct an early detection of carotid artery atherosclerosis (As) by the use of technology of ultra-fast ultrasonic imaging pulse wave(ufPWV)，conduct a dynamic evaluation of the change in vascular elasticity and progression level of early-stage atherosclerosis.Methods: Carotid intima media thickness(IMT) of 59 healthy subject(118 carotid arteries) in the control group and 75 patients (149 carotid arteries)in the risk group were detected，then the ufPWV technology was used to detect the beginning-systole pulse wave speed (BS) and end-systole pulse wave speed(ES).The two groups were divided into three subgroups respectively：group A(IMT 0.049cm or less)，group B(IMT 0.050-0.069cm)，group C(IMT 0.070cm or more).The data was statistically analyzed.Results: The differences in IMT，BS and ES between the carotid As risk group and control group were all statistically significant (P<0.001).The difference in subgroup A between both groups was statistically significant (P<0.001). When IMT was 0.040-0.054cm，ES was linearly correlated with IMT(r=0.585，P<0.001)；when IMT was 0.005cm or more，ES reached a possible threshold and then remained stable relatively.Conclusion: ufPWV technology can be used to detect the early-stage carotid As whose IMT hasn′t yet significantly been thickened，and dynamically evaluate the progression level of early-stage carotid As through the change in ES.

ultrafast ultrasound imaging pulse wave velocity；atherosclerosis；intima-media thickness；carotid

2016-06-02

2016-08-25

國家中醫藥管理局中醫臨床研究基地業務建設科研專項(JDZX2015104)

黃輝(1980-)，男，江蘇海門人，主治醫師，醫學碩士。E-mail：13776664807@163.com

殷立平 E-mail:yinliping003@aliyun.com

黃輝，朱正球，欒云，等.超極速超聲成像脈搏波技術在早期頸動脈粥樣硬化風險動態評估中的應用價值[J].東南大學學報:醫學版，2017，36(1)：9-13.

R445.1

A

1671-6264(2017)01-0009-05

10.3969/j.issn.1671-6264.2017.01.003