三維超聲血管斑塊定量分析技術評價頸動脈斑塊易損性的價值

汝琦，汝國棟，王清，李荔

1. 山東大學齊魯醫院（青島） 超聲科，山東 青島 266035；2. 聊城市醫療保險事業處，山東 聊城 252000；3. 青島市中心醫院 分子影像科，山東 青島 266042

引言

動脈管壁斑塊的易損性是缺血事件發生的重要因素[1]，按照斑塊的性質，動脈粥樣硬化斑塊分為易損斑塊和穩定斑塊。易損斑塊的主要病理特征為：大的脂質核心；薄的纖維帽；巨噬細胞及單核細胞為主的炎性細胞浸潤；病理性新生血管形成及斑塊內出血[2]。頸動脈易損斑塊破裂是腦缺血事件發生的獨立危險因素[3]，在急性腦缺血事件發生前準確識別易損斑塊并進行積極有效的干預具有重要意義。三維超聲血管斑塊定量分析（Vascular Plaque Quantification，VPQ）技術基于實時三維容積成像技術，可對斑塊進行三維實時掃描，定量分析斑塊多個物理參數，量化評估斑塊性質。本研究應用三維超聲VPQ技術檢查頸動脈斑塊，評估斑塊易損性，探討其診斷易損斑塊的價值。

1 資料與方法

1.1 研究對象

選取2015年10月至2018年2月在我院行頸動脈內膜剝脫術（Carotid Endarterectomy，CEA）的45例患者為研究對象，男性27例，女性18例，年齡64～82歲，平均（71.3±6.1）歲。納入斑塊47個，術前均行頸動脈超聲及VPQ檢查。

1.2 儀器與方法

1.2.1 儀器

采用Philips IU Elite超聲診斷儀，三維全容積高頻探頭，型號為VL13-5，頻率為5～13 MHz。

1.2.2 超聲檢查

根據中國腦卒中血管超聲檢查指導規范[4]掃查頸動脈，測量內中膜厚度（Intima-Media Thickness，IMT）。取短軸切面，探頭置于斑塊最厚處，啟動3D模式，探頭自動掃描并獲取容積數據。VPQ模式下應用QLAB軟件進行分析，軟件根據IMT自動識別血管內、外膜及斑塊的邊界，手動調節敏感度及平滑度，更準確地識別斑塊，然后進行計算，測量斑塊厚度、斑塊體積、斑塊最大面積狹窄率、管腔狹窄程度、灰階中位數（Gray Scale Median，GSM）及標準化管壁指數（Normalized Wall Index，NWI）等。

1.2.3 病理學檢查

CEA術后將標本冰凍脫水、石蠟包埋并切片進行HE染色，觀察斑塊纖維帽、脂質壞死核心、膽固醇結晶、鈣化、斑塊內出血或血栓等。

1.3 統計學分析

使用SPSS 22.0統計軟件，兩組間計數資料比較使用皮爾遜χ2檢驗；計量資料統計描述采用±s，運用獨立樣本t檢驗進行比較，P0.05為差異有統計學意義。以病理結果為金標準，構建GSM及NWI受試者工作特征（Receiver Operating Characteristic，ROC）曲線，計算曲線下面積（Area Under the ROC Curve，AUC）。

2 結果

2.1 頸動脈斑塊患者一般資料比較

47個頸動脈斑塊經病理診斷，易損斑塊25個，穩定斑塊22個（圖1）。易損斑塊組（3.508±1.118）與穩定斑塊組（3.087±1.074）患者的低密度脂蛋白的差異有統計學意義（t=1.581，P<0.001），兩組間身高、體重、血壓、血脂（總膽固醇、甘油三酯與高密度脂蛋白）、血糖及吸煙史、飲酒史的差異均無統計學意義（P0.05）。

圖1 斑塊VPQ參數注：a. 易損斑塊；b. 穩定斑塊。

2.2 頸動脈斑塊的VPQ參數比較

易損斑塊GSM值為29.640±11.800，穩定斑塊GSM值為52.727±18.964，易損斑塊GSM值明顯低于穩定斑塊，差異有統計學意義（t=5.076，P<0.001）；易損斑塊的NWI值為0.656±0.132，穩定斑塊NWI值為0.577±0.097，易損斑塊的NWI高于穩定斑塊，差異有統計學意義（t=2.314，P=0.025）；易損斑塊與穩定斑塊的最大面積狹窄率、厚度及體積差異無統計學意義（P0.05）（表 1）。

表1 易損斑塊和穩定斑塊超聲參數的比較（±s）

表1 易損斑塊和穩定斑塊超聲參數的比較（±s）

分組 最大面積狹窄率 (%) 斑塊體積 (mm3) 斑塊厚度 (mm) NWI GSM易損斑塊 55.320±21.175 75.480±46.858 3.288±0.856 0.656±0.132 29.640±11.800穩定斑塊 61.818±14.725 97.636±64.479 4.027±1.630 0.577±0.097 52.727±18.964 t 1.205 1.359 1.980 2.314 5.076 P 0.235 0.181 0.054 0.025 <0.001

2.3 頸動脈斑塊GSM值診斷易損斑塊的價值

GSM值診斷易損斑塊的AUC為0.749（P=0.003，95%CI：0.605～0.893）（圖 2）。以 GSM 值 34為診斷界點，GSM值≤34為易損斑塊，GSM值34為穩定斑塊，診斷易損斑塊的敏感性為68.0%，特異性為81.8%，準確性為74.5%，陽性預測值為81.0%，陰性預測值為69.2%，差異有統計學意義（χ2=11.750，P=0.001）。

2.4 頸動脈斑塊NWI值診斷易損斑塊的價值

NWI值診斷易損斑塊的AUC為0.709（P=0.014，95%CI：0.558～0.860）（圖 2）。根據約登指數最高臨界點確定NWI值0.645為診斷界值，NWI≥0.645為易損斑塊，NWI0.645為穩定斑塊，診斷易損斑塊的敏感性為60.0%、特異性為81.8%、準確性為70.2%、陽性預測值為78.9%、陰性預測值為64.3%，差異有統計學意義（χ2=8.497，P=0.004）。

圖2 GSM、NWI診斷易損斑塊的ROC曲線

3 討論

動脈粥樣硬化的臨床風險不僅在于斑塊的占位引起管腔狹窄，更重要的是斑塊內部成分異常所致的斑塊易損性[5]，易損斑塊容易出現斑塊破裂，繼而導致血栓形成。頸動脈易損斑塊破裂是缺血性腦卒中的主要原因[6]。大的脂質核心、薄的纖維帽、巨噬細胞及單核細胞為主的炎性細胞浸潤、斑塊內出血是易損斑塊的主要病理特征。斑塊內部回聲與斑塊內成分及斑塊性質密切相關，低至無回聲主要成分為血液、血栓及脂質壞死物質，低至中等回聲主要成分為脂質、纖維組織等，高回聲成分主要為鈣化及纖維組織[7]。三維超聲VPQ技術基于實時三維容積成像技術、對斑塊進行三維實時全容積斷層掃描，自動獲取多斷面的容積數據、識別血管壁及斑塊邊界，定量分析斑塊多個物理參數，準確識別并量化斑塊回聲，能夠綜合分析并定量客觀評估斑塊易損性[8]。

GSM利用像素分布分析技術分析超聲檢查的二維灰階圖像，根據組織的成分將不同的回聲進行量化，進而取得目標組織的回聲中位數。斑塊內組織成分的聲阻抗不同而具有不同的回聲灰階數值，根據不同成分回聲的強弱，選取回聲最弱的血液定義其灰階值為0，血管外膜的回聲最強，將其灰階值設定為190[9]。斑塊為易損斑塊時，其內含有較大的脂質核心、具有較多炎性細胞或斑塊內出血及血栓形成，通常回聲較低，GSM值較小；穩定斑塊脂核較小，含有較多的纖維及鈣化成分，回聲較高，GSM值較大。通過對頸動脈斑塊不同組織成分的回聲進行定量分析獲取GSM 值，可以反映斑塊的內在成分，從而評價斑塊的性質，據此可以預測腦缺血事件的發生、評估頸動脈內膜剝脫術及支架植入術圍手術期發生栓塞的風險[10]，也可用于定量分析藥物治療前后斑塊變化。根據術前測定斑塊GSM值與術后病理對照結果[11]，斑塊內脂質核心較大或斑塊內有新鮮出血時回聲較低、GSM值亦較低為30～34，斑塊內以纖維成分為主時回聲中等、GSM值為42～53，以鈣化成分為主的斑塊回聲較高，GSM值亦較高為45～75。本研究中易損斑塊以脂質或斑塊內出血為主要成分，GSM值為29.640±11.800；穩定斑塊以鈣化及纖維成分為主，GSM值為52.727±18.964。易損斑塊GSM值明顯低于穩定斑塊，差異有統計學意義（t=5.076，P<0.001）。汪洪斌[12]將GSM值≤36.83的斑塊判定為高風險（易損）斑塊，有研究證實頸動脈斑塊高風險組GSM值為31.5±10.49，本研究中易損斑塊GSM值與之相似[13]。Ruiz-Ares等[14]將GSM值為29定義為易損斑塊的診斷界點，其診斷易損斑塊的敏感度與特異度分別為76%、82%；本研究根據GSM與病理組織成分對比[11]結果，斑塊內出血或大斑塊內的壞死物質GSM值為30～34，將GSM值34作為診斷界點，其診斷易損斑塊敏感度、特異度分別是68.0%、81.8%，AUC為0.749，證實GSM值34診斷易損斑塊具有顯著意義。與既往研究相比，本研究的敏感度略低，分析原因：① 可能與選定的GSM的診斷界點略高有關；② 部分易損斑塊為混合回聲，內含少量鈣化成分，使得GSM值偏高，出現假陰性；③ 病例數量較少，可能影響GSM值的準確性。

心臟的收縮使得動脈管腔內血液持續向前流動，動脈管壁被動擴張和彈性回縮。動脈粥樣硬化過程中，血管結構的改變可導致血管重塑，斑塊在血液剪切力和環壁張力的作用下發生形變[15]。標準化管壁指數指血管壁（包含斑塊）面積占血管總面積的百分比，可以反映血管重塑程度，是量化血管負荷的重要參數。VPQ技術可以準確方便地獲取動脈NWI，對監測動脈粥樣硬化進程、定量評價血管重塑具有重要價值[16]。研究顯示破裂的易損斑塊纖維帽薄、斑塊分布處的血管呈現明顯的血管正性重構、斑塊負荷更大[17]，即NWI更大。本研究中易損斑塊NWI為0.656±0.132，穩定斑塊NWI為0.577±0.097（t=2.314，P=0.025），易損斑塊NWI值高于穩定斑塊，差異有統計學意義，表明易損斑塊的血管負荷高于穩定斑塊。根據約登指數最高臨界點確定NWI值0.645為診斷界值，此時特異度和敏感度之和最高為1.418。NWI≥0.645為易損斑塊，NWI0.645為穩定斑塊，診斷易損斑塊的敏感性60.0%、特異性81.8%、準確性70.2%，AUC為0.709，證實NWI診斷易損斑塊具有較顯著意義，可以間接反映斑塊的性質。

本研究中易損斑塊與穩定斑塊的最大面積狹窄率、厚度及體積差異無統計學意義，與既往研究結果相同，進一步反映了斑塊穩定性和管腔狹窄程度無明顯相關。

本研究不足之處：病例數量較少，可能影響結果的準確性；受VPQ技術限制，管壁側壁的斑塊易出現回聲失落，導致自動識別出現誤差；鈣化的聲影使得軟件分析出現誤差，因此VPQ技術適應癥的選擇要更加嚴格。

4 結論

三維超聲VPQ技術可以定量分析頸動脈粥樣硬化斑塊的形態，利用GSM值定量評估斑塊的成分及性質，可以提高識別易損斑塊的準確性，對于易損斑塊的診斷、治療及療效評價具有重要價值；運用NWI可以定量評估血管負荷、反映血管重塑程度，可以間接反映斑塊的性質，為評估斑塊易損性提供重要量化指標。