實時剪切波彈性成像和彩色脈搏波成像技術(shù)在Ⅱ型糖尿病患者頸動脈硬度中的應(yīng)用研究*

譚麗莉，徐 帆，孫 月，楊寒凝，陸永萍△

(1.昆明醫(yī)科大學(xué)研究生院 650300；2.云南大學(xué)附屬醫(yī)院超聲科，昆明 650021)

2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus，T2DM)在動脈硬化的早期，血管彈性即可發(fā)生改變[1]，及時檢查、分析T2MD患者血管壁的硬度，對監(jiān)測T2DM患者心腦血管疾病的發(fā)展具有重要意義。本研究利用實時剪切波彈性成像(shear wave elastrography，SWE)和彩色脈搏波成像(ultrafast pulse wave velocity，UFPWV)技術(shù)對T2DM患者及健康體檢者頸總動脈血管壁進行定量分析，綜合評價頸總動脈血管壁的縱向及環(huán)向血管壁硬度，分析影響血管壁硬度的因素，探討2種技術(shù)評價頸總動脈血管壁彈性的價值和前景。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2019年2-12月于云南大學(xué)附屬醫(yī)院經(jīng)臨床確診為T2DM的患者為病例組，男、女各50例，<45歲21例、45～59歲38例、>59歲41例，選取同期醫(yī)院無糖尿病病史且頸部血管超聲表現(xiàn)正常的健康體檢者為健康組，其中男49例，女51例，<45歲47例、45～59歲37例、≥60歲16例。所有受檢者均無糖尿病并發(fā)癥、慢性腎病、高脂血癥、高血壓等心腦血管疾病病史、二維超聲顯示頸總動脈內(nèi)中膜復(fù)合體厚度<1.0 mm，內(nèi)未見斑塊形成。

1.2 方法

選用法國Supersonic Imagine公司的Aix-plorer型彩色多普勒超聲診斷儀，選用L15-4線陣探頭，探頭頻率為4～15 MHz。

1.2.1二維超聲

所有受檢者靜息平躺于診療床，雙側(cè)前臂平放置于身體兩側(cè)，頭轉(zhuǎn)向檢查側(cè)的另一側(cè)，充分伸展、顯露檢查側(cè)的頸部。探頭與頸總動脈的長軸盡量平行，不斷調(diào)整儀器的深度及增益，直至二維超聲圖像顯現(xiàn)清晰，持續(xù)觀察頸總動脈血管壁內(nèi)-中膜復(fù)合體厚度及血流狀態(tài)。

1.2.2SWE

探頭輕置于頸部皮膚表面，將圖像放大至200%，轉(zhuǎn)換至SWE模式，彩色量程設(shè)置為0～200 kPa，取樣框置于頸總動脈距離頸動脈竇部5 cm處，囑被檢查者屏住呼吸3 s，取樣框內(nèi)顏色均勻分布后凍結(jié)圖像，選擇感興趣區(qū)(region of interest,ROI)。于SWE的每一幀內(nèi)均設(shè)置ROI，Q-BOX選擇直徑為1 mm的圓形區(qū)域，以獲得最佳的測量結(jié)果。系統(tǒng)自動測量ROI內(nèi)的楊氏模量最大值(Max)、最小值(Min)、平均值(Mean)。每一個ROI均反復(fù)成功測量3次并取其平均值，測值反映頸總動脈的縱向血管壁硬度。

1.2.3UFPWV

探頭輕度施壓于皮膚表面，轉(zhuǎn)換至脈搏波速度(PWV)模式，量程均設(shè)置為-3.1～3.1 cm/s。囑被檢查者屏住呼吸5 s，將取樣框移動至覆蓋頸總動脈血管壁，系統(tǒng)自動描跡并測量頸總動脈收縮期開始時脈搏波速度(PWVBS)、收縮期結(jié)束時脈搏波速度(PWVES)及相對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)差(△±)，以△±≤20%的PWVBS、PWVES值認(rèn)為可信。同一受檢者反復(fù)成功測量3次并取其平均值，測值反映頸總動脈的環(huán)向血管壁硬度。

1.3 統(tǒng)計學(xué)處理

2 結(jié) 果

2.1 頸總動脈二維超聲及SWE的超聲表現(xiàn)

頸總動脈血管壁由外膜、中膜、內(nèi)膜構(gòu)成，健康組受檢者頸總動脈縱切面顯示：頸總動脈前、后壁為相互平行的高回聲，外膜為高回聲，中膜為無回聲，內(nèi)膜為連續(xù)的較低回聲，管腔內(nèi)呈現(xiàn)無回聲。T2DM組患者頸總動脈血管壁內(nèi)-中膜復(fù)合體厚度較健康組稍增厚。SWE觀察T2DM患者和健康組受檢者頸總動脈血管壁，量程為0～200 kPa，健康組受檢者頸總動脈血管壁的前壁和后壁均呈現(xiàn)為均勻一致的淡藍(lán)色，T2DM組患者頸總動脈血管壁大部分呈均勻的淺黃色，少部分呈藍(lán)色。見圖1。

A：健康組頸總動脈二維超聲圖像；B:T2DM組頸總動脈二維超聲圖像；C:健康組頸總動脈血管壁SWE圖；D:T2DM組頸總動脈血管壁SWE圖。

2.2 頸總動脈UFPWV的超聲表現(xiàn)

UFPWV觀察健康組受檢者及T2DM組患者頸總動脈血管壁的前壁和后壁，量程為-3.1～3.1 cm/s，曲線與頸總動脈血管壁的前壁和后壁大致重疊后，系統(tǒng)自動分析并測量出PWVBS、PWVES(△±≤20%)，見圖2。

A:健康組；B:T2DM組。

2.3 2組各年齡段頸總動脈血管壁楊氏模量值、PWV比較

T2DM組患者與健康組受檢者同一年齡段頸總動脈楊氏模量值(Max、Min、Mean)、PWV(PWVBS、PWVES)比較，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，T2DM組患者頸總動脈血管壁硬度明顯大于健康組受檢者，見表1。

表1 2組各年齡組頸總動脈血管壁楊氏模量值及PWV比較

2.4 不同性別T2DM患者頸總動脈血管壁楊氏模量值、PWV比較

不同性別T2DM頸總動脈壁楊氏模量值(Mean、 Max 、 Min )、PWV(PWVBS、PWVES)比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(均P>0.05)，見表2。說明T2DM男女頸總動脈血管壁縱向及環(huán)向硬度無差別，故以下各項研究均將男女(各50例)頸總動脈血管壁的楊氏模量值、PWV合并，共計100例進行計算與分析。

表2 不同性別T2DM患者總動脈血管壁楊氏模量值及PWV比較

2.5 不同年齡段T2DM患者頸總動脈血管壁楊氏模量值、PWV比較

T2DM患者不同年齡段頸總動脈壁楊氏模量值(Max、Min、Mean)、PWV(PWVBS、PWVES)比較，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，總體上與年齡呈正相關(guān)，即T2DM患者的頸總動脈血管壁的縱向及環(huán)向血管壁硬度隨著年齡的增長而增加。見表3。

表3 T2DM患者不同年齡組頸總動脈血管壁楊氏模量值及PWV比較

2.6 T2DM患者頸總動脈血管壁楊氏模量值、PWV與年齡的相關(guān)性分析

T2DM患者頸總動脈壁楊氏模量值(Max、Min、Mean)、PWV(PWVBS、PWVES)與年齡呈正相關(guān)(r=0.776、0.706)，隨著年齡的增長，楊氏模量值(Max、Min、Mean)及PWV(PWVBS、PWVES)呈升高趨勢(P<0.05),見圖4。

A：男；B:女。

A:Max；B:Min；C:Mean;D:PWVBS;E:PWVES。

3 討 論

糖尿病是一種復(fù)雜的慢性疾病，其與持續(xù)的高血糖水平相關(guān)，目前并無有效的治愈方法，糖尿病及其并發(fā)癥對患者的生命健康構(gòu)成了較為嚴(yán)重的威脅，嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量[1-2]。在糖尿病的并發(fā)癥中，頸動脈的病變是最嚴(yán)重的外周血管病變，臨床上對此高度重視，頸動脈超聲能夠?qū)2DM患者的頸動脈病變進行早期診斷[3]，頸總動脈的位置淺表且固定，在解剖結(jié)構(gòu)上超聲檢測有很大優(yōu)勢，且頸總動脈走形相較其他血管較為平直，超聲可以直觀并且清晰地顯示頸總動脈，大大提高了檢查效率，增加了診斷準(zhǔn)確性[4]。

SWE是一種新興的彈性成像技術(shù)，根據(jù)機械振動力產(chǎn)生的橫向剪切波，以超高速在不同深度上連續(xù)聚焦，產(chǎn)生“馬赫錐”效應(yīng)。根據(jù)不同組織中剪切波傳播速度的不同，通過公式E=3pC2可得出對應(yīng)組織的楊氏模量值，組織的彈性及硬度可以通過彈性模量值進行評價[5-6]。較軟的組織與較硬的組織比較，剪切波的傳播速度較慢，即剪切波傳播速度越慢，楊氏模量值越小，組織越軟，反之，楊氏模量值越大，組織越硬[7]。目前，SWE技術(shù)已應(yīng)用于腹部、淺表小器官、肌骨神經(jīng)及婦科疾病的診斷[8-10]，SWE可以在二維超聲取得清晰圖像后系統(tǒng)測量組織的彈性結(jié)果，取樣框的選取可以避開非ROI，從而避免產(chǎn)生多余的生物學(xué)效應(yīng)。另一方面，SWE可以多次重復(fù)測量組織硬度，操作更加便捷[11-12]。

UFPWV是一種非侵入性評估動脈硬度的新技術(shù)，可以簡便、快捷、無創(chuàng)地評估頸動脈的彈性功能，目前，UFPWV在高血壓患者頸動脈彈性功能的評估中已經(jīng)廣泛應(yīng)用[13]。PWV是根據(jù)脈搏波2個部位的距離和傳導(dǎo)時間的比值得出，UFPWV可借助特定的軟硬件處理計算平臺，直接得到頸動脈PWVBS和PWVES 2個時相頸動脈的PWV，從而全面評估頸動脈的彈性功能變化[14-15]。有研究表明，PWV與動脈的僵硬度呈正相關(guān)，根據(jù)測量的PWV可評價血管的彈性程度，反映血管壁的硬度，即PWV越大，血管壁的硬度越大[16]。

本研究通過對T2DM患者頸總動脈血管壁硬度(縱向及環(huán)向)進行分析，發(fā)現(xiàn)T2DM患者頸總動脈血管壁硬度在男性與女性間并無明顯差異、血管壁硬度與年齡呈現(xiàn)相關(guān)性。這是由于隨著年齡增加，血管壁的彈力纖維減少，膠原纖維增加，血管擴張能力降低，血管壁的硬度增加，導(dǎo)致剪切波及脈搏波在頸總動脈血管內(nèi)的傳播速度加快[17-18]，最終表現(xiàn)為血管壁的縱向及橫向的硬度均增高，同時，血管壁的彈性及其變化可以通過SWE與UFPWV技術(shù)反映，且二者的結(jié)果具有等效性及一致性。

SWE和UFPWV的優(yōu)勢在于便捷、有效、實時、廉價、安全等[19]，便于對普遍人群動脈硬化進行初級篩查，有助于動脈硬化更準(zhǔn)確地預(yù)測風(fēng)險，為臨床早期發(fā)現(xiàn)動脈硬化提供了新的診斷途徑，能夠輔助臨床在診斷后作出更好的針對性的預(yù)防治療。

SWE和UFPWV在應(yīng)用中各有優(yōu)勢與不足，但二者結(jié)合可以相互補充，測量的準(zhǔn)確性能有效提高。隨著社會的進步、研究的深入及技術(shù)的完善，2種技術(shù)能夠為臨床診斷提供新的思路，在評價頸總動脈血管壁彈性中有較高的應(yīng)用價值和前景。