超声无创评价早期动脉粥样硬化的研究进展

朱宇莉（综述） 丁 红（审校）

动脉粥样硬化是导致动脉硬化的血管疾病中较为常见的一种，可累及冠状动脉、颈动脉及全身其他大中动脉血管，并最终引起心脑血管并发症，危及患者生命。早期动脉粥样硬化的主要病变为局部内膜下脂质沉积，脂纹形成，通常无明显临床症状，诊断较为困难。目前主要采用超声手工测量动脉内膜中层厚度（intima-media thickness,IMT）从形态学方面进行评估，但该方法对操作者的依赖性大，临床应用受限。在动脉粥样硬化内膜形态改变之前，血管内皮功能首先发生紊乱，动脉弹性减退[1]。因此，除形态学上IMT增加外，功能学上动脉弹性功能减退对评价早期动脉粥样硬化也尤为重要。本文从形态学及功能学方面探讨超声新技术诊断早期动脉粥样硬化的研究进展。

1 形态学参数的评价方法及技术

形态学方面评估早期动脉粥样硬化的主要指标为颈动脉IMT。颈动脉粥样硬化与心脑血管疾病相关，其发生早于冠状动脉和脑动脉粥样硬化[2]。目前颈动脉IMT作为评估早期动脉硬化指标已得到广泛认可，但该指标的局限性在于易受多种因素的干扰，如检测者的技术水平及检测颈总动脉的具体部位等，所以测量的标准化及规范化问题仍需进一步完善。

近年来，自动化测量IMT技术是新的研究热点。目前可以采用高频超声射频数据处理技术（RF-data）进行血管IMT定量检测（quality intima-media thickness, QIMT），经数字化分析软件处理，自动准确定量测量IMT。Freire等[3]对比了RF-data技术自动测量和手动测量颈总动脉、颈动脉分叉处及颈内动脉QIMT，得出自动测量平均用时2.52 s，显著低于人工测量57.30 s，而且自动测量较手工测量变异度小，结果可重复性高。Bianchini等[4]的研究也证实了这一观点。Dan等[5,6]将RF-data技术用于评估高脂血症及单纯收缩期高血压患者IMT及动脉弹性，均取得了较好的检测效果。

测量IMT值不仅能用于评估早期动脉粥样硬化的存在，还可以预测并追踪其进展，评估治疗效果。自动化测量的实现则解决了IMT测量人为因素干扰的不足，有利于测量标准化，具有较高的临床应用价值。

2 功能学参数的评价方法及技术

2.1 血流及硝酸甘油介导的内皮舒张功能 动脉粥样硬化早期出现血管内皮依赖性功能障碍，成为动脉粥样硬化形成的基础。内皮舒张功能评价方法包括肱动脉血流介导的内皮舒张功能（f l ow-mediated dilation, FMD）及硝酸甘油介导的内皮舒张功能（nitroglycerin-mediated dilation, NMD），目前对于FMD研究较多，其方法和原理为袖带阻断肱动脉5 min后，释放袖带气体引起动脉内反应性血流增加，随之导致切应力作用于血管壁，促使NO释放，血管内皮依赖性扩张。计算公式：FMD=（反应后管腔内径－管腔基础内径）/反应后管腔内径，正常为10%～20%。杨蓓蓓等[7]研究表明，长期饮酒、吸烟、高血脂等因素存在时，FMD值较正常对照组显著降低。Yeboah等[8]对多种族普通人群进行大样本队列研究，随访的3026例患者中，5年内发生心脑血管疾病者182例，进而行Cox比例风险模型得出相对危险比为0.79，95%可信区间为0.65～0.97，表明FMD值对心脑血管疾病具有显著影响，从而证实了FMD法无论在高危人群还是普通人群中均具有可靠的评估早期动脉粥样硬化的价值。肱动脉FMD法具有无创、价廉等优势，而且适用于评估动脉粥样硬化全病程，但该方法存在局限性，如由于袖带位置的不同会影响FMD的检测结果，袖带减压后峰值血流量的达峰时间不统一等[9]。因此，内皮舒张功能检测标准化问题尚需进一步解决。

2.2 脉搏波传导速度 脉搏波传导速度（pulse wave velocity,PWV）是评价动脉弹性较为灵敏的指标，通过测量2个动脉记录部位之间的脉搏波传导时间和距离计算出PWV。目前已有商品化的PWV自动检测装置，并可以进行波形分析。Liu等[10]研究了654例患者的PWV，其中127例患者至少有1支冠脉病变，其PWV明显高于无冠脉病变者[（15.94±3.07）m/s 对（14.39±0.98）m/s , P＜0.001]。Xu 等[11]研究也证实了PWV增加与冠状动脉粥样硬化严重程度呈正相关，能预测心脑血管疾病，PWV值越大，心血管事件的风险性越高。PWV是功能学上反映早期动脉粥样硬化程度的可靠指标，并可以用于评估干预效果。然而PWV受患者年龄、血压等因素的影响较大，且在合并代谢综合征[12]、晚期肾功能衰竭时不能作为预测心血管事件的理想指标。

2.3 血管回声跟踪技术 血管回声跟踪技术（E-tracking,ET）是通过检测分析收缩期、舒张期血管壁运动产生的相位偏移信号，并结合血压变化来定量评估动脉弹性。利用ET技术评价动脉弹性的指标包括血管压力-应变弹性系数（Eρ）、硬化指数（β）、顺应性（AC）、扩张指数（AI）、脉搏波传导速度（PWVβ）等。目前，应用ET技术对高脂血症、糖尿病、吸烟人群等动脉粥样硬化引起的动脉弹性研究较多。Yu等[13]采用ET技术及传统PWV测量技术对比研究血液透析患者的颈动脉弹性，得出Eρ和β与PWV呈显著相关性（P=0.000），继而认为ET技术也是一种评估动脉弹性功能的新技术。乞艳华等[14]应用ET技术研究了吸烟对动脉弹性的影响，得出吸烟组Eρ和β均显著高于正常对照组，但两组颈动脉IMT值差异无统计学意义，从而得出ET技术发现早期动脉粥样硬化较IMT更为敏感。ET技术的优点在于实时跟踪血管壁的位置变化，提高了测量准确度。然而该技术也存在一定的局限性，王建华等[15]指出年龄是正常人血管弹性参数的主要影响因素，≥40岁者血管弹性参数不再随年龄增长而改变。而ET技术的原理假设血管为弹性血管，所以原则上仅适用于年轻人。Niki等[16]进一步指出IMT存在明显增厚时，IMT与β指标之间无相关性，血管弹性参数改变不能准确评估血管病变的严重程度。

2.4 速度向量成像技术及二维应变技术 速度向量成像技术（velocity vector imaging, VVI）以超声斑点跟踪为主要成像原理，定量分析血管壁在各个方向及各个平面的运动力学变化，从而反映血管壁的形变和运动功能的改变。VVI技术的检测指标为运动速度（Vmax）、最大应变（Smax）及最大应变率（SRmax）。该技术目前在评价心肌运动方面应用较多，而动脉应用方面报道较少。王丹军等[17]应用VVI技术研究大鼠腹主动脉硬化管壁运动，得出高脂喂养8周后腹主动脉内膜欠光滑，Smax、SRmax与高脂喂养前比较明显降低（P＜0.05）。高脂喂养12周后IMT增厚，Vmax、Smax、SRmax与高脂喂养前后比较均明显降低（P＜0.05）。汪奇等[18]应用VVI技术分析脑梗死患者颈总动脉弹性，结果显示病例组SRmax较对照组明显降低。以上研究均表明VVI技术能够反映早期动脉弹性改变。岳文胜等[19]进一步研究指出VVI技术可能为判断斑块不稳定性的量化指标。此外，超声二维应变技术[20]也是应用超声斑点追踪技术检查动脉粥样硬化患者颈动脉管壁短轴方向的圆周应变及圆周应变率，进而评价颈动脉弹性变化。

与传统超声相比，VVI技术及二维超声应变技术的优势在于应用斑点追踪成像，与组织多普勒频移无关，不受角度的影响，故能更准确地反映血管壁的运动。另外，VVI技术根据描记点跟踪颈总动脉内膜，自动确定向心运动的中心，不受动脉搏动的影响，提高了检测的可重复性。但斑点追踪技术要求有清晰的图像，故在因肥胖等因素导致图像不清晰者中应用受到限制。

2.5 超声弹性成像 超声弹性成像的基本原理是根据各种不同组织的弹性系数不同，在加外力或交变振动后其应变（主要为形态改变）也不同，应用相关技术计算出形变程度。无创血管超声弹性成像技术（non-invasive vascular elastography,NIVE）最早于2004年提出，Maurice等[21]应用NIVE技术初步研究了16例无动脉粥样硬化史健康者的颈动脉壁弹性，得出男性颈动脉弹性平均弹性值为（58±17）kPa（33～106 kPa），女性颈动脉弹性平均弹性值为（44±17）kPa（25～67 kPa），结果显示正常女性颈动脉比男性更富有弹性，肯定了NIVE技术的准确性、可操作性及可重复性。此外，弹性成像技术也可以用于评估动脉斑块的稳定性，Naim等[22]采用NIVE技术对50%以上动脉狭窄的患者研究其斑块的组成及稳定性，得出NIVE技术检测脂质核心的敏感性为77%～100%，特异性为57%～79%，由此，NIVE技术可以较准确、敏感地判断斑块的稳定性并指导治疗。弹性成像技术操作简单无创，可以对血管壁弹性进行定量分析，且不受呼吸、心率等因素的影响，是一种早期评估动脉粥样硬化较可靠的新方法，但目前仍缺乏大样本临床研究验证。

2.6 超声射频数据处理技术——动脉僵硬度定量检测 射频数据处理技术可以进行自动化测量动脉IMT值外，还可以通过动脉僵硬度定量检测（quantitative artery stiffness, QAS）技术评价动脉弹性，其测量指标包括PWV、动脉管壁的扩张性系数（distention coeff i cient, DC）和顺应性系数（compliance coefficient, CC）、硬化参数（α）和硬化指数（β）。Dong等[23]应用QAS技术分析124例习惯性睡眠打鼾者的动脉弹性，发现患病组的DC、PWV、α、β均较对照组显著升高（P＜0.05），而IMT值无明显差异，由此，QAS技术检测动脉弹性改变可以较QIMT更早地发现动脉病变。Dan等[5,6]也应用QAS技术实现了动脉弹性检测，并结合QIMT技术从形态学和动脉弹性功能综合评价早期动脉粥样硬化。RF-data技术的突出优点在于操作简便，测量的准确性与成像无关，测量结果统一性好，重复性高，并通过QIMT及QAS实现结构参数和功能参数的综合评估。

2.7 超声分子成像 超声分子成像利用特异性的靶向造影剂进行功能特异性成像，目前尚处于研究阶段。早期动脉粥样硬化的特征为血管内皮细胞表面所表达的白细胞黏附分子增加，故可以利用该黏附分子为分子标志进行成像，探测早期动脉粥样硬化时发生的炎症性改变。Kaufmann等[24]建立鼠主动脉粥样硬化模型，以血管细胞黏附分子-1为靶点成像，可在动脉粥样硬化早期探及有病变倾向的血管表型。该技术发展前景良好，但目前尚不成熟，应用到临床还有许多问题有待解决，例如如何克服血管壁的壁面切应力，从而靶向显示血管特异位点及造影剂微泡的选择等。

综上所述，形态学IMT测量因直观、简便仍为动脉检测的首选方法，自动测量技术的应用有效地避免了人为因素的干扰。超声新技术如FMD、PWV、ET、VVI、弹性成像、超声射频数据处理和分子成像等从检测动脉内皮功能、脉搏波传导速度及动脉弹性等方面在动脉粥样硬化出现形态学改变之前发现动脉功能的变化，对于早期诊断疾病具有重要意义。但是目前各项新技术仍缺乏统一的测量及诊断标准。临床上需要进行大规模对比进一步研究，并制订相关诊断标准。在临床应用中，需根据患者的具体情况选择2种以上合适的超声评估方法，结合相关临床指标从形态学和功能学方面对动脉早期病变进行综合评估。

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