超声技术对颈动脉斑块的评价

智 光，穆 洋

动脉粥样硬化是一种常见的慢性全身性疾病，可影响多处血管床，引起退行性和增生性病变。颈动脉是动脉粥样硬化较常累及的部位。有研究表明，颈动脉粥样硬化与冠状动脉粥样硬化性心脏病及脑梗死等心血管事件之间存在密切联系［1］。超声技术具有安全、无创、操作简便等特点，被广泛应用于颈动脉粥样硬化的检测。近年来，大量研究关注于对颈动脉斑块的成分及性质进行评估，并总结出多种分级及评分系统，以求对患者心脑血管病变情况及事件进行预测。为此，笔者对近年来应用于临床的颈动脉斑块评价手段及部分新兴技术做一分析，为临床应用提供依据。

1 传统评价方法

超声检测是目前公认的评价颈动脉粥样硬化的一线手段之一，具有分辨率高、无创、成像快速简便、价格低廉等特点，目前被广泛应用于动脉粥样硬化患者的高危斑块筛查。对颈动脉斑块常规检测主要分为定性评价和定量评价。定性评价主要针对各型斑块的影像学特点，对其组分及尺寸进行大致描述;定量评价则对上述特点进行量化，以达到评估斑块成分及稳定性的目的。

1.1 颈动脉斑块的定性评估 常规超声以其图像灰阶的变化来显示所观察结构的不同，据此产生出多种斑块的分类方法，如按图像明暗可分为低回声和强回声斑块，按图像的声学表现分为同质性和异质性斑块等。早在1984年，Hennerich［2］就根据病理改变及声学特点，将颈动脉斑块分为4型。随后，Geroulakos等［3］在Gray－Weale分级的基础上进行改良，将斑块分为5型，此分型一直沿用至今，是目前较为经典的分型之一。Bluth等［4］又在前人的基础上，进一步从斑块成分的角度进行考虑，提出了“同质性”和“异质性”斑块的概念，并认为同质性斑块具有表面光滑，回声强度均匀，与管壁等软组织密度接近等特点。在病理学上，此类斑块的主要成分为分层致密的纤维结缔组织;相应的，异质性斑块则多表现为斑块内出血，其表面常不规则，通常对应改良G－W分型中的Ⅰ型和Ⅱ型，而同质性斑块则多对应Ⅲ型和Ⅳ型。

按斑块的声学特点对其进行分类，对于指导临床诊治具有相当重要的意义。Reiter等［5］对572例表现低回声或无回声斑块的高危患者进行了平均3.2年的随访观察，结果表明其主要不良心血管事件(MACEs)的风险比为1.71(1.09－2.66)。Casadei等［6］研究指出，对于改良G－W分型为Ⅰ型和Ⅱ型的斑块(异质性斑块)，即使目前患者可能没有明显的血管狭窄表现，临床也应高度重视，尤其是对具有心血管病高危因素的患者，更应该注意随访，警惕不良事件发生。

1.2 颈动脉斑块的定量评估 按斑块的形态学特征对其进行分型，一定程度上能对患者远期心脑血管事件作出预测，但是此分型方式受操作者主观影响较大，不同操作者间缺乏可比性，且不能定量反映颈动脉粥样硬化与冠状动脉病变严重程度的相关性。受到美国心脏病学会(AHA)对冠脉病变严重程度评价方法的启发，Crouse等［7］于1986年提出了一种颈动脉斑块评估方法，即将内－中膜厚度≥1.3 mm定义为颈动脉斑块形成，从长轴、短轴各个切面进行扫查，独立测量每个斑块的最大厚度(mm)，以双侧所有斑块最大厚度的总和作为颈动脉斑块评分(plaque score，PS)，并发现冠心病患者的PS是健康对照人群的1.4～2.3倍(P＜0.01)。随后此评分方法被广泛应用于临床评估颈动脉粥样硬化程度，并据此对冠状动脉病变程度进行预测。Natasumi等［8］对116例患者的研究表明，冠心病患者较非冠心病患者PS明显升高，较高的PS对于冠心病具有预测作用，其优势比为 1.36(1.18－1.62)。PS诊断冠心病的临界值为1.9 mm，且随冠脉病变支数增加，PS呈升高趋势。Sakaguchi等［9］的研究也得出类似结论，认为PS与内－中膜厚度相比，能更精确地反映颈动脉粥样硬化程度，并对冠脉病变的严重程度做出预测。

2 新兴超声技术对颈动脉斑块的评估

随着研究的不断深入，人们开始认识到多数心脑血管事件与不稳定动脉粥样斑块的破裂密切相关。因此，斑块的稳定性越来越为众多学者所关注，“易损性斑块”概念的提出更催生了多种新的技术。

2.1 超声造影(contrast－enhanced ultrasound，CEUS)是指通过静脉注射声学造影剂(通常为微泡)，通过微泡在管腔内的填充，增加不同组织间的对比度，以便更好地观察病变情况。目前，超声造影主要应用于研究组织灌注、显示心内膜及评估颈动脉斑块内新生血管。已有研究表明，斑块内新生血管形成是易损性斑块的一个重要特征。2004年，Rajaram等［10］发现颈动脉斑块内部可因造影剂填充而显影增强，随后的研究证实，斑块内造影增强显示的新生血管与病理标本所见密切相关［11］。从此，超声造影被用于检测软斑块或低回声斑块中的新生血管，进而判断斑块的稳定程度。朱英等［12］对106个颈动脉斑块进行CEUS检查，发现软斑块的增强比例显著高于其他类型斑块。Staub等［13］的研究也表明，斑块内新生血管与心血管事件明显相关(OR4.0，95%CI1.3－12.6)，这在某种程度上支持了斑块内新生血管和不稳定斑块的相关性。Owen等［14］则提出，造影剂(微泡)在斑块内停留的时间与炎性反应细胞黏附于血管壁并造成内皮损伤有关，因此将微泡持续存在6 min以上作为一项指标，可以初步对斑块内炎性反应和血管内皮损伤进行评估。随后的研究也证实，微泡的持续存在与炎性反应和动脉粥样硬化过程中的某些病理学特征存在一定的相关性［15］。

除了上述定性评估之外，国外也有学者提出了一些运用超声造影对颈动脉斑块进行定量评估的方法。Hoogi等［16］通过计算斑块内新生血管与斑块总面积的比值来对斑块的不稳定性进行评估，结果发现其与组织学指标之间存在良好的相关性(R2=0.79，P＜0.01)。但这些方法目前样本量较小，还需要更大规模的研究对其重复性进行评估，其具体临床应用价值尚待证实。

2.2 背向散射积分(integrated backscatter，IBS)是一种定量的超声检测手段。通过检测组织的声学参数来描述其特性，并通过其射频信号的变化分析组织结构的差异，确定有无病理改变。理论上讲，IBS可以更敏感地反映组织成分和结构的细微变化，将由视觉判断的二维超声转变为定量的数字化分析，较为精确和客观。前人的研究结果显示，低回声斑块的成分多为脂质和纤维成分，脂质含量越高，IBS值越低。但在具体的IBS值上，不同学者间得出的结论存在差异。这种差异的存在主要与增益条件和所选取的对照组织不同有关。因此，目前多采用矫正IBS作为评估的标准，即矫正IBS(cIBS)值=内－中膜IBS值－对应的外膜IBS值，将cIBS＜－14.5 dB定义为无回声斑块［16］。Keisuke等［17］的研究表明，IBS可定量评估粥样斑块的稳定性，进而监测动脉粥样硬化的病变程度。Mitsumasa等［18］对413例有颈动脉斑块的冠心病患者进行为期54个月的随访，结果表明，cIBS提高1 dB，其发生心血管事件的矫正风险度为0.85(95%CI0.79－0.92)，证明颈动脉斑块的cIBS值对于心血管事件有一定的预测作用。

2.3 灰阶中位数技术(gray－scale mediam，GSM)可利用计算机影像处理系统，采用像素分布分析技术对二维超声采集的灰阶图像进行分析，以血液和血管外膜作为参照，对所研究斑块给出定量的GSM值，从而对斑块的回声强度进行定量分析。提高了评估的精确性和可重复性。目前，GSM主要用于评估斑块成分，尤其是对改良G－W分级中Ⅱ型和Ⅲ型斑块的鉴别。Isabelle等［19］对47例患者60个斑块的研究显示，Ⅱ型斑块GSM平均值为58，而Ⅲ型斑块则为100，二者之间存在统计学差异，提示GSM技术对鉴定斑块的成分具有一定的临床价值。

2.4 血管内超声(intra－vascular ultrasound，IVUS)最先被应用于评估冠状动脉斑块及狭窄。由于其探头位于血管腔内，可最大限度地接近所观察的斑块，精确评价血管壁的结构及腔内血流情况。在冠脉斑块中，IVUS提供的频谱可以区分纤维组织、坏死核心、纤维脂质及致密钙化组织4种成分。目前，IVUS技术主要用于确定斑块性质并指导治疗、精确定量测定、辅助支架置入等领域。CAPITAL研究［20］利用IVUS技术分析了15例接受颈动脉内膜剥脱术的患者，并将其IVUS结果与病理切片进行对比，结果显示IVUS诊断薄纤维帽纤维斑块的准确率可达99%，而钙化斑块则为72%。除了常规的灰阶IVUS之外，目前国际上还出现了虚拟组织血管内超声(virtual histology intra－vascular ultrasound，VH IVUS)，可以更精确地评估斑块成分，但对斑块边缘的界定目前多由软件自动分析完成，这在一定程度上影响了其对斑块负荷的评估［21］。文献［22］报道，通过人工方法测量可能提高其评估的准确性。

2.5 弹性成像技术(elastic imaging technique，EIT)基本原理是利用组织对施加的刺激产生响应，引起如位移、应变、速度等变量分布的改变。利用超声成像方法，结合数字信号处理或数字图像处理的技术，可对组织内部不同成分的力学属性进行评价，从而判定其具体成分。为更直观地表达力学参数，可以在灰阶图像的基础上按不同组织弹性模量再进行彩色编码，弹性系数越小的组织，位移变化越大，显示为红色;弹性系数越大的组织，位移变化越小，显示为蓝色;弹性系数中等的组织则显示为绿色。软斑块中脂质含量较多，其受压后应变性较大，故斑块显示为黄绿色或者以绿色为主;反之钙化斑内脂质成分少，受压后应变较小，显示为蓝色;混合性斑块则显示为蓝绿相间。目前弹性成像技术多用于对血管壁弹性的检测，用于评估斑块成分甚少。方占军等［23］利用二维超声和弹性成像技术分别对脑梗死患者的颈动脉斑块进行研究，发现低回声斑块呈黄绿色或绿色为主，混合回声斑块为蓝绿相间，强回声斑块完全呈蓝色，二者之间具有良好的相关性。可以预见，弹性成像技术用于评价颈动脉斑块的软硬度，将是未来研究方向之一。

3 三维超声在颈动脉斑块评估中的应用

传统的二维超声技术扫查切面有限，难以全面观察斑块结构及测定斑块面积，而实时三维超声显像技术可以立体显示整个斑块的空间形状、血管腔内结构及血流情况，并可对三维图像进行各个角度的旋转、切割。对于强回声伴声影的钙化斑块，三维超声仍可清晰显示其后方结构。已有研究证明，实时三维超声在测定斑块容积方面较二维超声更加准确［24］。Gregory等［25］meta分析表明，三维超声对颈动脉斑块容积的测定及其形状成分的评估具有良好的组间和组内重复性。相对于颈内动脉内－中膜厚度，用斑块容积的变化评估药物治疗效果更为敏感［26］。Yamada等［27］的一项40例的随机对照试验显示，服用他汀类药物组的斑块体积较饮食控制组明显下降，而两组间颈动脉内－中膜厚度无明显差异。值得关注的是，三维超声图像的质量必须依赖于二维超声，因此必须保证二维超声图像的最佳水平，这在一定程度上限制了三维超声的发展，但并不影响其在某些领域的应用，如可以利用三维重建在术前提供完整的图像信息供术者参考，甚至开展模拟手术等。相信随着研究的不断深入，三维超声的价值将会被进一步开发。

目前，通过超声技术对颈动脉斑块的性质及成分进行检测，从而诊断或预测心脑血管病变已成为临床关注的热点。超声技术虽简便易行，安全无创，但易受操作者主观因素的影响。另外，某些新技术开展时间尚短，仍需大量数据及更深入的研究。

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