三維超聲血管斑塊定量分析技術(shù)評(píng)價(jià)頸動(dòng)脈斑塊易損性的價(jià)值

汝琦，汝國(guó)棟，王清，李荔

1. 山東大學(xué)齊魯醫(yī)院（青島） 超聲科，山東 青島 266035；2. 聊城市醫(yī)療保險(xiǎn)事業(yè)處，山東 聊城 252000；3. 青島市中心醫(yī)院 分子影像科，山東 青島 266042

引言

動(dòng)脈管壁斑塊的易損性是缺血事件發(fā)生的重要因素[1]，按照斑塊的性質(zhì)，動(dòng)脈粥樣硬化斑塊分為易損斑塊和穩(wěn)定斑塊。易損斑塊的主要病理特征為：大的脂質(zhì)核心；薄的纖維帽；巨噬細(xì)胞及單核細(xì)胞為主的炎性細(xì)胞浸潤(rùn)；病理性新生血管形成及斑塊內(nèi)出血[2]。頸動(dòng)脈易損斑塊破裂是腦缺血事件發(fā)生的獨(dú)立危險(xiǎn)因素[3]，在急性腦缺血事件發(fā)生前準(zhǔn)確識(shí)別易損斑塊并進(jìn)行積極有效的干預(yù)具有重要意義。三維超聲血管斑塊定量分析（Vascular Plaque Quantification，VPQ）技術(shù)基于實(shí)時(shí)三維容積成像技術(shù)，可對(duì)斑塊進(jìn)行三維實(shí)時(shí)掃描，定量分析斑塊多個(gè)物理參數(shù)，量化評(píng)估斑塊性質(zhì)。本研究應(yīng)用三維超聲VPQ技術(shù)檢查頸動(dòng)脈斑塊，評(píng)估斑塊易損性，探討其診斷易損斑塊的價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象

選取2015年10月至2018年2月在我院行頸動(dòng)脈內(nèi)膜剝脫術(shù)（Carotid Endarterectomy，CEA）的45例患者為研究對(duì)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(gè)，術(shù)前均行頸動(dòng)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(hào)為VL13-5，頻率為5～13 MHz。

1.2.2 超聲檢查

根據(jù)中國(guó)腦卒中血管超聲檢查指導(dǎo)規(guī)范[4]掃查頸動(dòng)脈，測(cè)量?jī)?nèi)中膜厚度（Intima-Media Thickness，IMT）。取短軸切面，探頭置于斑塊最厚處，啟動(dòng)3D模式，探頭自動(dòng)掃描并獲取容積數(shù)據(jù)。VPQ模式下應(yīng)用QLAB軟件進(jìn)行分析，軟件根據(jù)IMT自動(dòng)識(shí)別血管內(nèi)、外膜及斑塊的邊界，手動(dòng)調(diào)節(jié)敏感度及平滑度，更準(zhǔn)確地識(shí)別斑塊，然后進(jìn)行計(jì)算，測(cè)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(shù)（Gray Scale Median，GSM）及標(biāo)準(zhǔn)化管壁指數(shù)（Normalized Wall Index，NWI）等。

1.2.3 病理學(xué)檢查

CEA術(shù)后將標(biāo)本冰凍脫水、石蠟包埋并切片進(jìn)行HE染色，觀察斑塊纖維帽、脂質(zhì)壞死核心、膽固醇結(jié)晶、鈣化、斑塊內(nèi)出血或血栓等。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

使用SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)軟件，兩組間計(jì)數(shù)資料比較使用皮爾遜χ2檢驗(yàn)；計(jì)量資料統(tǒng)計(jì)描述采用±s，運(yùn)用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)進(jìn)行比較，P0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。以病理結(jié)果為金標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建GSM及NWI受試者工作特征（Receiver Operating Characteristic，ROC）曲線，計(jì)算曲線下面積（Area Under the ROC Curve，AUC）。

2 結(jié)果

2.1 頸動(dòng)脈斑塊患者一般資料比較

47個(gè)頸動(dòng)脈斑塊經(jīng)病理診斷，易損斑塊25個(gè)，穩(wěn)定斑塊22個(gè)（圖1）。易損斑塊組（3.508±1.118）與穩(wěn)定斑塊組（3.087±1.074）患者的低密度脂蛋白的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)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(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P0.05）。

圖1 斑塊VPQ參數(shù)注：a. 易損斑塊；b. 穩(wěn)定斑塊。

2.2 頸動(dòng)脈斑塊的VPQ參數(shù)比較

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

表1 易損斑塊和穩(wěn)定斑塊超聲參數(shù)的比較（±s）

表1 易損斑塊和穩(wěn)定斑塊超聲參數(shù)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(wěn)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(dòng)脈斑塊GSM值診斷易損斑塊的價(jià)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(diǎn)，GSM值≤34為易損斑塊，GSM值34為穩(wěn)定斑塊，診斷易損斑塊的敏感性為68.0%，特異性為81.8%，準(zhǔn)確性為74.5%，陽(yáng)性預(yù)測(cè)值為81.0%，陰性預(yù)測(cè)值為69.2%，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（χ2=11.750，P=0.001）。

2.4 頸動(dòng)脈斑塊NWI值診斷易損斑塊的價(jià)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(jù)約登指數(shù)最高臨界點(diǎn)確定NWI值0.645為診斷界值，NWI≥0.645為易損斑塊，NWI0.645為穩(wěn)定斑塊，診斷易損斑塊的敏感性為60.0%、特異性為81.8%、準(zhǔn)確性為70.2%、陽(yáng)性預(yù)測(cè)值為78.9%、陰性預(yù)測(cè)值為64.3%，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)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(dòng)脈粥樣硬化的臨床風(fēng)險(xiǎn)不僅在于斑塊的占位引起管腔狹窄，更重要的是斑塊內(nèi)部成分異常所致的斑塊易損性[5]，易損斑塊容易出現(xiàn)斑塊破裂，繼而導(dǎo)致血栓形成。頸動(dòng)脈易損斑塊破裂是缺血性腦卒中的主要原因[6]。大的脂質(zhì)核心、薄的纖維帽、巨噬細(xì)胞及單核細(xì)胞為主的炎性細(xì)胞浸潤(rùn)、斑塊內(nèi)出血是易損斑塊的主要病理特征。斑塊內(nèi)部回聲與斑塊內(nèi)成分及斑塊性質(zhì)密切相關(guān)，低至無(wú)回聲主要成分為血液、血栓及脂質(zhì)壞死物質(zhì)，低至中等回聲主要成分為脂質(zhì)、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(shù)基于實(shí)時(shí)三維容積成像技術(shù)、對(duì)斑塊進(jìn)行三維實(shí)時(shí)全容積斷層掃描，自動(dòng)獲取多斷面的容積數(shù)據(jù)、識(shí)別血管壁及斑塊邊界，定量分析斑塊多個(gè)物理參數(shù)，準(zhǔn)確識(shí)別并量化斑塊回聲，能夠綜合分析并定量客觀評(píng)估斑塊易損性[8]。

GSM利用像素分布分析技術(shù)分析超聲檢查的二維灰階圖像，根據(jù)組織的成分將不同的回聲進(jìn)行量化，進(jìn)而取得目標(biāo)組織的回聲中位數(shù)。斑塊內(nèi)組織成分的聲阻抗不同而具有不同的回聲灰階數(shù)值，根據(jù)不同成分回聲的強(qiáng)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(qiáng)，將其灰階值設(shè)定為190[9]。斑塊為易損斑塊時(shí)，其內(nèi)含有較大的脂質(zhì)核心、具有較多炎性細(xì)胞或斑塊內(nèi)出血及血栓形成，通?；芈曒^低，GSM值較??；穩(wěn)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(guò)對(duì)頸動(dòng)脈斑塊不同組織成分的回聲進(jìn)行定量分析獲取GSM 值，可以反映斑塊的內(nèi)在成分，從而評(píng)價(jià)斑塊的性質(zhì)，據(jù)此可以預(yù)測(cè)腦缺血事件的發(fā)生、評(píng)估頸動(dòng)脈內(nèi)膜剝脫術(shù)及支架植入術(shù)圍手術(shù)期發(fā)生栓塞的風(fēng)險(xiǎn)[10]，也可用于定量分析藥物治療前后斑塊變化。根據(jù)術(shù)前測(cè)定斑塊GSM值與術(shù)后病理對(duì)照結(jié)果[11]，斑塊內(nèi)脂質(zhì)核心較大或斑塊內(nèi)有新鮮出血時(shí)回聲較低、GSM值亦較低為30～34，斑塊內(nèi)以纖維成分為主時(shí)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(zhì)或斑塊內(nèi)出血為主要成分，GSM值為29.640±11.800；穩(wěn)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(wěn)定斑塊，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)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(fēng)險(xiǎn)（易損）斑塊，有研究證實(shí)頸動(dòng)脈斑塊高風(fēng)險(xiǎn)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(diǎn)，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(jù)GSM與病理組織成分對(duì)比[11]結(jié)果，斑塊內(nèi)出血或大斑塊內(nèi)的壞死物質(zhì)GSM值為30～34，將GSM值34作為診斷界點(diǎn)，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(shí)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(diǎn)略高有關(guān)；② 部分易損斑塊為混合回聲，內(nèi)含少量鈣化成分，使得GSM值偏高，出現(xiàn)假陰性；③ 病例數(shù)量較少，可能影響GSM值的準(zhǔn)確性。

心臟的收縮使得動(dòng)脈管腔內(nèi)血液持續(xù)向前流動(dòng)，動(dòng)脈管壁被動(dòng)擴(kuò)張和彈性回縮。動(dòng)脈粥樣硬化過(guò)程中，血管結(jié)構(gòu)的改變可導(dǎo)致血管重塑，斑塊在血液剪切力和環(huán)壁張力的作用下發(fā)生形變[15]。標(biāo)準(zhǔn)化管壁指數(shù)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(fù)荷的重要參數(shù)。VPQ技術(shù)可以準(zhǔn)確方便地獲取動(dòng)脈NWI，對(duì)監(jiān)測(cè)動(dòng)脈粥樣硬化進(jìn)程、定量評(píng)價(jià)血管重塑具有重要價(jià)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(xiàn)明顯的血管正性重構(gòu)、斑塊負(fù)荷更大[17]，即NWI更大。本研究中易損斑塊NWI為0.656±0.132，穩(wěn)定斑塊NWI為0.577±0.097（t=2.314，P=0.025），易損斑塊NWI值高于穩(wěn)定斑塊，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，表明易損斑塊的血管負(fù)荷高于穩(wěn)定斑塊。根據(jù)約登指數(shù)最高臨界點(diǎn)確定NWI值0.645為診斷界值，此時(shí)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(wěn)定斑塊，診斷易損斑塊的敏感性60.0%、特異性81.8%、準(zhǔn)確性70.2%，AUC為0.709，證實(shí)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(zhì)。

本研究中易損斑塊與穩(wěn)定斑塊的最大面積狹窄率、厚度及體積差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，與既往研究結(jié)果相同，進(jìn)一步反映了斑塊穩(wěn)定性和管腔狹窄程度無(wú)明顯相關(guān)。

本研究不足之處：病例數(shù)量較少，可能影響結(jié)果的準(zhǔn)確性；受VPQ技術(shù)限制，管壁側(cè)壁的斑塊易出現(xiàn)回聲失落，導(dǎo)致自動(dòng)識(shí)別出現(xiàn)誤差；鈣化的聲影使得軟件分析出現(xiàn)誤差，因此VPQ技術(shù)適應(yīng)癥的選擇要更加嚴(yán)格。

4 結(jié)論

三維超聲VPQ技術(shù)可以定量分析頸動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的形態(tài)，利用GSM值定量評(píng)估斑塊的成分及性質(zhì)，可以提高識(shí)別易損斑塊的準(zhǔn)確性，對(duì)于易損斑塊的診斷、治療及療效評(píng)價(jià)具有重要價(jià)值；運(yùn)用NWI可以定量評(píng)估血管負(fù)荷、反映血管重塑程度，可以間接反映斑塊的性質(zhì)，為評(píng)估斑塊易損性提供重要量化指標(biāo)。