剪切波彈性成像技術(shù)評(píng)價(jià)頸動(dòng)脈斑塊易損性

程巧， 鄧又斌， 黃哲， 樊昕穎， 孫杰， 畢小軍

腦卒中是常見的腦血管疾病之一，隨著年齡的增長(zhǎng)，其發(fā)病率呈逐漸上升的趨勢(shì)，對(duì)人類健康產(chǎn)生嚴(yán)重威脅。頸動(dòng)脈易損性斑塊引起的血栓栓塞占所有缺血性卒中的20%～30%[1-2]。斑塊易損性的早期診斷對(duì)臨床心血管疾病的治療及預(yù)后意義重大[3]。斑塊的易損性與許多組織學(xué)特征有關(guān)，如斑塊內(nèi)新血管形成、脂質(zhì)核心、纖維帽的厚度及炎性浸潤(rùn)、斑塊內(nèi)存在出血、潰瘍等。作為一種評(píng)估頸動(dòng)脈斑塊易損性的常用方法，超聲具有簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確、安全、無創(chuàng)和重復(fù)性好等優(yōu)勢(shì)。剪切波彈性成像(shear wave elastography，SWE)技術(shù)可用于量化斑塊內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)的彈性，對(duì)頸動(dòng)脈斑易損性進(jìn)行評(píng)估[4]。本研究將SWE定量參數(shù)與常規(guī)二維超聲以及超聲對(duì)比增強(qiáng)(contrast-enhanced ultrasound,CEUS)結(jié)果進(jìn)行對(duì)照分析，旨在評(píng)估SWE技術(shù)對(duì)頸動(dòng)脈斑塊易損性的診斷效能。

材料與方法

1.一般資料

納入2020年8-12月在本院就診的76例經(jīng)超聲檢查發(fā)現(xiàn)有頸動(dòng)脈斑塊的患者，其中18例有多發(fā)斑塊。76例中，男56例，女20例，年齡41～78歲，平均(62±11)歲；心率51～101次/分，平均(74±21)次/分；有糖尿病21例(27.63%)，高血壓39例(51.31%)。實(shí)驗(yàn)室檢查：甘油三酯0.47～2.78 mmol/L，平均(1.69±0.93) mmol/L；高密度脂蛋白0.55～1.58 mmol/L，平均(1.05±0.42) mmol/L；低密度脂蛋白1.19～3.95 mmol/L，平均(2.85±0.84) mmol/L。

排除標(biāo)準(zhǔn)：①對(duì)超聲對(duì)比劑過敏；②呼吸幅度過大，彈性圖像無法穩(wěn)定；③神志不清，無法配合檢查；④心律失常。

本研究符合道德標(biāo)準(zhǔn)，檢查前已獲得所有患者的知情同意且簽署知情同意書。

2.超聲檢查方法

所有患者行頸動(dòng)脈常規(guī)超聲、CEUS以及SWE檢查。

頸動(dòng)脈常規(guī)超聲檢查：使用GE Logiq E9超聲診斷儀，線陣探頭頻率6～13 MHz，對(duì)斑塊的二維常規(guī)參數(shù)進(jìn)行記錄并存儲(chǔ)圖像。根據(jù)回聲特點(diǎn)對(duì)斑塊進(jìn)行分類：①軟斑塊內(nèi)部回聲為無、等或低回聲，其內(nèi)部成分復(fù)雜，含較多新生血管，不穩(wěn)定易潰瘍破裂，出血脫落；②硬斑塊主要為強(qiáng)回聲，后方可有聲影，內(nèi)部成分較穩(wěn)定，有鈣鹽沉積；③混合斑塊內(nèi)部回聲不均[5]。

CEUS檢查：確定目標(biāo)斑塊后，保持探頭穩(wěn)定，切換到CEUS模式，在患者肘前靜脈推注Sonazoid對(duì)比劑混合液1.0 mL，然后推注10 mL生理鹽水沖管。注射對(duì)比劑后觀察2～3 min，觀察斑塊強(qiáng)化及消退情況，將斑塊強(qiáng)化程度分為4級(jí)：無明顯增強(qiáng)為Ⅰ級(jí)；斑塊內(nèi)有1～2處呈點(diǎn)狀增強(qiáng)，為Ⅱ級(jí);斑塊內(nèi)有3～4處呈點(diǎn)狀增強(qiáng)或1～2處呈線狀增強(qiáng)，為Ⅲ級(jí)；斑塊內(nèi)有4處以上點(diǎn)狀增強(qiáng)或2處以上線狀增強(qiáng)為Ⅳ級(jí)[6]。

SWE檢查：使用法國(guó)聲科影像剪切波彈性成像超聲診斷儀，探頭L15-4，頻率4～15 MHz，在二維模式下探查目標(biāo)斑塊，然后保持探頭穩(wěn)定，使探頭與皮膚保持輕微接觸，囑患者屏住呼吸，在不施壓狀態(tài)下選擇彈性成像模式，獲得穩(wěn)定圖像后，在心動(dòng)周期為收縮期時(shí)保存圖像。彈性圖上的藍(lán)色和紅色區(qū)域分別對(duì)應(yīng)于楊氏模量(Young's modulus，YM)低(軟)和YM高(硬)。使用超聲診斷儀內(nèi)置分析系統(tǒng)的Q-BOX功能，將取樣框置于斑塊內(nèi)，面積設(shè)定為1 mm2，盡量覆蓋斑塊，測(cè)量目標(biāo)斑塊的YM值(包括平均值、最小值和最大值)，每一目標(biāo)斑塊重復(fù)測(cè)量3次，取3次的平均值[4]。

3.分析方法

由本科室高年資超聲診斷醫(yī)師采用雙盲法完成斑塊的二維超聲診斷和CEUS圖像分析，對(duì)斑塊的SWE測(cè)量由另一位經(jīng)驗(yàn)豐富的超聲診斷醫(yī)師完成，由第三位醫(yī)師完成所有患者檢查數(shù)據(jù)的整理和分析。根據(jù)斑塊的二維超聲和CEUS表現(xiàn)，在本研究中內(nèi)部為強(qiáng)回聲、以強(qiáng)回聲為主的混合回聲、以等低回聲為主的混合回聲以及等低回聲分別記為0～3分；將CEUS顯示的強(qiáng)化程度Ⅰ～Ⅳ級(jí)分別記為0～3分。每例患者將2種評(píng)分的分值相加，將總分為0～3分的斑塊定義為低風(fēng)險(xiǎn)斑塊，4～6分的斑塊定義為高風(fēng)險(xiǎn)斑塊。

4.統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

使用SPSS 24.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。將符合正態(tài)分布的計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，不同風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)斑塊的兩組間比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，不同斑塊分型、不同超聲增強(qiáng)程度斑塊的組間比較使用方差分析。以P<0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

本研究中76例患者共檢出94個(gè)斑塊，其中18例為多發(fā)斑塊，58例為單發(fā)斑塊。

表1 不同斑塊分型間楊氏模量值的比較 /kPa

1.常規(guī)超聲表現(xiàn)與SWE結(jié)果的相關(guān)性

本組76例患者中，經(jīng)頸動(dòng)脈常規(guī)二維超聲共檢出94個(gè)斑塊，其中軟斑塊43個(gè)、硬斑塊16個(gè)、混合斑塊35個(gè)(圖1～3)。三種類型斑塊的平均、最小及最大YM值及組間比較結(jié)果見表2。本組結(jié)果顯示，三種類型的斑塊之間平均、最小及最大YM值的差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

表2 CEUS不同強(qiáng)化程度斑塊的YM值 /kPa

圖1 頸動(dòng)脈壁軟斑塊。a)二維超聲聲像圖顯示管腔上方斑塊回聲以低回聲為主，內(nèi)部存在極低回聲區(qū)(箭)，提示為軟斑塊；b)SWE圖像，顯示斑塊處呈藍(lán)色(箭)，提示斑塊質(zhì)地較軟。 圖2 頸動(dòng)脈壁混合斑塊。a)二維超聲聲像圖顯示管腔下方斑塊為內(nèi)部回聲強(qiáng)弱不均的混合回聲(箭)，提示為混合斑塊；b)SWE圖像，顯示斑塊處呈紅藍(lán)色混雜(箭)，提示斑塊質(zhì)地處于軟硬之間。 圖3 頸動(dòng)脈壁硬斑塊。a)二維超聲聲像圖顯示管腔上方斑塊為內(nèi)部回聲為以強(qiáng)回聲為主的混合回聲(箭)，提示為硬斑塊；b)SWE圖像，顯示斑塊處呈紅色(箭)，提示斑塊質(zhì)地較硬。

2.CEUS表現(xiàn)與SWE結(jié)果的相關(guān)性

CEUS顯示斑塊可呈不同程度的強(qiáng)化，其中Ⅰ級(jí)13個(gè)，Ⅱ級(jí)18個(gè)，Ⅲ級(jí)21個(gè)，Ⅳ級(jí)42個(gè)。不同增強(qiáng)強(qiáng)度間斑塊的平均、最小和最大YM值的差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；隨著強(qiáng)化程度的增加，斑塊的楊氏模量值降低(表2)。

3.不同風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)與SWE的相關(guān)性結(jié)果

本研究中共檢出低風(fēng)險(xiǎn)斑塊30個(gè)，高風(fēng)險(xiǎn)斑塊64個(gè)。兩組斑塊的平均、最小及最大YM值進(jìn)行比較，差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；高風(fēng)險(xiǎn)斑塊的YM值低于低風(fēng)險(xiǎn)斑塊(表3)。

表3 不同風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)斑塊楊氏模量值 /kPa

討 論

隨著我國(guó)心腦血管疾病的發(fā)病率呈逐年上升趨勢(shì)，其高危險(xiǎn)性不容忽視。動(dòng)脈粥樣硬化形成的易損斑塊破裂以及血栓形成將導(dǎo)致急性心腦血管意外。因此，頸部血管斑塊的篩查對(duì)預(yù)防心腦血管疾病至關(guān)重要。

斑塊易損性的一個(gè)潛在標(biāo)志是測(cè)量斑塊內(nèi)的應(yīng)力分布。將SWE應(yīng)用于頸動(dòng)脈斑塊易損性是近年來的研究熱點(diǎn)。SWE的原理是將定向力施加到組織產(chǎn)生剪切波，然后進(jìn)行聲波采集，通過檢測(cè)其在組織中的傳播速度可判斷組織硬度[7-8]。目前，SWE已在甲狀腺、乳腺和肝臟等器官組織得到廣泛應(yīng)用，證實(shí)了SWE的可靠性以及實(shí)用性[9-13]。斑塊內(nèi)部的成分，如薄纖維帽、脂質(zhì)核心以及新生血管等，均會(huì)影響斑塊本身的彈性，這表明彈性成像在確定斑塊易損性方面可發(fā)揮重要作用[14]。通過YM計(jì)算的SWE速度測(cè)量值可以判斷斑塊的硬度，斑塊越硬，傳播速度越快[15]。

隨著動(dòng)脈粥樣硬化斑塊內(nèi)新生血管數(shù)目的增多，斑塊內(nèi)部成分不穩(wěn)定，更易破潰出血，這與其易損性關(guān)系緊密[16]。CEUS具有高空間和時(shí)間分辨率，超聲對(duì)比劑微泡在動(dòng)脈中，可增強(qiáng)血液散射信號(hào)強(qiáng)度，從而顯示血流的存在，有利于確定斑塊潰瘍和低回聲部分，以及檢測(cè)斑塊內(nèi)新血管形成并進(jìn)行分級(jí)，在評(píng)價(jià)頸動(dòng)脈斑塊易損性方面具有重要價(jià)值[17]。

因此，本研究對(duì)檢出的斑塊同時(shí)進(jìn)行常規(guī)超聲、CEUS以及SWE檢查，對(duì)斑塊的SWE測(cè)量數(shù)據(jù)與CEUS和常規(guī)二維超聲表現(xiàn)的相關(guān)性進(jìn)行研究。本組研究顯示，隨著斑塊回聲增強(qiáng)，YM值逐漸降低，斑塊的YM值與斑塊硬度呈負(fù)相關(guān)，軟斑塊的平均、最小和最大YM值最低，其次為混合斑塊，硬斑塊的YM值最大，3組間YM值的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，這與國(guó)內(nèi)外研究結(jié)果相吻合[18-20]。對(duì)斑塊的SWE測(cè)量指標(biāo)與CEUS表現(xiàn)的相關(guān)性分析結(jié)果顯示，隨斑塊內(nèi)新生血管的增多，通過SWE技術(shù)得到的平均、最小和最大YM值逐漸減低，提示新生血管增多的斑塊內(nèi)組織成分相對(duì)疏松，斑塊硬度較低，因此SWE可以在一定程度上反映新生血管的數(shù)量。本研究結(jié)合二維超聲和CEUS評(píng)估斑塊的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，結(jié)果顯示高風(fēng)險(xiǎn)斑塊的平均、最小和最大YM值分別較低風(fēng)險(xiǎn)斑塊低37.94(60%)、36.59(66%)和39.75(57%)Kpa。Garrard等[21]學(xué)者的研究結(jié)果亦證實(shí)SWE可區(qū)分易損性與穩(wěn)定性斑塊，易損性斑塊平均YM值較穩(wěn)定性斑塊低29Kpa(37%)，提示SWE在評(píng)估頸動(dòng)脈斑塊易損性方面具有重要意義。通過SWE技術(shù)測(cè)得的斑塊YM值越小，提示斑塊可能含有較多新生血管，斑塊質(zhì)地相對(duì)較軟，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)較高，為易損性斑塊的概率較大。

為減少實(shí)驗(yàn)誤差，提高研究的可靠性以及準(zhǔn)確性，結(jié)合既往的研究方法，本研究中對(duì)以下幾點(diǎn)進(jìn)行了改進(jìn)：①選取相同心動(dòng)周期(收縮期)進(jìn)行YM值的測(cè)量，以減少由于斑塊的受力不同而產(chǎn)生的誤差；②選取厚度≥2 mm的斑塊，以利于斑塊的二維超聲觀察以及CEUS對(duì)新生血管的顯示；③由于加壓的力度會(huì)影響對(duì)斑塊成分的評(píng)估，因此操作者在超聲檢查過程中盡量保證探頭輕觸皮膚，不對(duì)其施壓；④本研究采用在斑塊內(nèi)使用Q-BOX功能選取多個(gè)感興趣區(qū)進(jìn)行YM測(cè)量，與以往的手動(dòng)勾畫ROI比較，能避免頸動(dòng)脈搏動(dòng)使斑塊邊緣圖像不穩(wěn)定帶來的誤差。

CEUS圖像上可能存在假增強(qiáng)偽影，觀察者不同對(duì)這種表現(xiàn)的判斷存在一定差異，診斷存在一定的主觀性，且CEUS檢查的價(jià)格高昂；常規(guī)二維超聲對(duì)于斑塊內(nèi)部復(fù)雜病理結(jié)構(gòu)的診斷有限；早期的彈性成像方法容易受到不同操作者手動(dòng)加壓方式的影響，因此重復(fù)性較差。與上述技術(shù)相比，本研究中采用的SWE技術(shù)對(duì)操作者的依賴性較小，可以避免檢查者判斷的主觀性，能比較客觀、精準(zhǔn)地反映斑塊的性質(zhì)。因此，隨著技術(shù)的不斷成熟，SWE可為臨床提供更可靠的影像學(xué)信息。

本研究的局限性：①當(dāng)剪切波通過動(dòng)脈血時(shí)，可能會(huì)受到偽影的嚴(yán)重影響。②操作者使用SWE技術(shù)測(cè)量較大斑塊時(shí)會(huì)受切面選擇的影響，測(cè)值可能存在選擇偏倚。③雖然選擇在同一心動(dòng)周期進(jìn)行測(cè)量，但頸動(dòng)脈的搏動(dòng)仍會(huì)對(duì)圖像的穩(wěn)定性造成影響。此外，由于頸動(dòng)脈與斑塊是各向異性的，計(jì)算楊氏模量的簡(jiǎn)單物理方程(為肝臟等各向同性組織開發(fā)的方程)可能不適用于頸動(dòng)脈，這也導(dǎo)致本研究可能存在一定的誤差[22]。但隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，其性能的優(yōu)化和標(biāo)準(zhǔn)化，上述局限性將得到改善和解決。④本研究的樣本量較小，未來將擴(kuò)大樣本量對(duì)該技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步研究探討。

綜上所述，SWE技術(shù)與二維超聲以及CEUS相比，具有便捷和高效等優(yōu)勢(shì)，可以反映斑塊內(nèi)新生血管的數(shù)量、評(píng)估斑塊的軟硬程度及風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，能為斑塊的易損性評(píng)估提供更客觀和準(zhǔn)確的信息，有助于更全面地評(píng)估頸動(dòng)脈斑塊并預(yù)測(cè)心血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)。