超声造影QontraXt评价颈动脉斑块新生血管与缺血性脑卒中的关系

蔡秋琼，陈 明，江 怡，王 颖，赵云歆，康慧莉，姚广力，梅将军

（1.上海市浦东新区浦南医院超声科，上海 200125；2.同济大学附属东方医院医学超声科，上海 200120）

◁头颈部影像学▷

超声造影QontraXt评价颈动脉斑块新生血管与缺血性脑卒中的关系

蔡秋琼1，陈 明2，江 怡1，王 颖1，赵云歆1，康慧莉1，姚广力1，梅将军1

（1.上海市浦东新区浦南医院超声科，上海 200125；2.同济大学附属东方医院医学超声科，上海 200120）

目的：探讨超声造影QontraXt软件分析预测缺血性脑卒中的可行性，利用QontraXt软件分析颈动脉低回声斑块超声造影增强特点与缺血性脑卒中的关系。方法：我院2010年1月—2013年1月就诊发现颈动脉斑块患者中筛选出114例低回声斑块进行常规超声造影并采用QontraXt软件进行分析，对患者随访时间平均为（3.1±0.8）年，期间发生脑卒中患者54例作为脑卒中组，未发生缺血性卒中患者60例作为对照组，采用软件的TIC曲线及彩色增强图功能对斑块造影图像进行脱机分析。结果：超声造影分析发现脑卒中组斑块增强峰值强度（Peak）（34.04±4.82 vs 21.63±3.54）明显高于对照组（P=0.000）。斑块增强强度与动脉管腔内增强强度比值（P/L Ratio）（0.59±0.10 vs 0.46±0.18）脑卒中组显著大于对照组（P=0.000、0.000）。利用QontraXt软件获得的彩色增强图所预测的低回声斑块发生破裂引发缺血性脑卒中较常规超声造影敏感性及特异性更高，敏感性及特异性分别为（35.18%vs 77.78%，68.33%vs 90.00%）。结论：利用QontraXt软件对颈动脉斑块进行定量分析较常规超声造影能够更客观地评估斑块新生血管情况，有助于更准确地预测发生缺血性卒中的风险。

颈动脉；脑血管意外；超声检查，多普勒，彩色

缺血性脑卒中是我国最常见的脑血管病之一，主要发病机制是斑块的破裂，引发斑块成分的脱落[1]。其中，颈动脉粥样硬化斑块是反映动脉粥样硬化的早期征象之一，它易造成颈动脉狭窄，引起缺血性脑血管疾病或斑块脱落，导致颅内动脉栓塞。目前已证实[2]，斑块内的新生血管是不稳定斑块的特点之一，斑块内新生血管的密度与斑块易损性呈现正相关。国外学者Feinstein等[3]在2006年报道指出超声造影斑块增强分级与斑块内新生血管密度有相关性，并且经手术中获取斑块标本组织学分析验证。国内学者刘焱等的研究[4]也证实，缺血性脑血管疾病与斑块造影增强特征及增强区域之间存在相关性，但目前对缺血性脑血管疾病患者斑块增强特点的研究主要基于普通超声造影图像的肉眼观察，主观性较强，判断容易出现误差。随着计算机定量分析技术的进步，超声造影QontraXt分析软件通过分析超声造影时斑块强化的过程，可反映斑块内部增强信息，客观分析斑块增强的程度，从而评价新生血管密度；可精确判断增强位置，从而能一定程度上降低对斑块增强特点评价的主观性。

因此，本研究拟通过斑块超声造影QontraXt软件分析评价颈动脉斑块内新生血管的情况，了解其临床应用价值及可行性；为临床提供一种能够客观的观察斑块内微血管分布的技术手段，并用以估测颈动脉低回声斑块患者发生缺血性脑卒中的风险。

1 资料与方法

1.1 研究对象

回顾性分析我院2010年1月—2013年1月行颈动脉彩超检查发现低回声斑块（筛选条件：超声显示低回声斑块，厚度＞2.5mm）患者114例，其中男61例，女53例，平均年龄（62.58±6.61）岁，每位患者均筛选出体积最大的斑块1例，作为研究对象。本研究入选标准：排除脑出血、心源性脑梗死、急性心肌梗死及全身免疫系统等疾病。随访时间最少2年，平均（3.1±0.8）年，随访期间54例患者由颅脑MRI确诊为缺血性脑卒中，将此卒中患者斑块的超声造影及QontraXt软件分析资料作为脑卒中组，另将剩余60例无缺血性脑卒中患者的超声造影及QontraXt软件分析资料作为对照组。两组患者在年龄、身高、体质量指数等一般临床资料方面比较无统计学意义（P＞0.05）。本研究已通过上海市浦南医院伦理委员会批准，所有参与者均签署有关知情同意书。

1.2 仪器与方法

采用百胜公司Mylab 90型彩色多普勒超声诊断仪，具有脉冲谐波造影功能。探头频率3～9 MHz线阵探头。选定目标斑块后静脉注入信谊的Sono Vue造影剂，采集颈动脉造影增强图像，连续记录150 s，动态观察指定斑块内造影增强情况，储存造影全过程。使用由AMID公司研发的QontraXt软件（V3.06版）将储存的常规超声造影信息进行脱机分析，其中软件的TIC曲线功能可分析的指标有：感兴趣区（ROI）内达到最高浓度时间即达峰时间（TP），造影剂达到峰值的强度即峰值强度（Peak），斑块增强强度与动脉管腔内增强的强度比值（Plaque/lumin ratio，P/L Ratio）。使用该软件中的彩色增强图，根据增强的分布情况，将斑块分为5种增强类型，分别为肩部明显增强、基底部明显增强、顶部明显增强、弥漫性增强、无明显增强。计算脑卒中组及对照组TIC曲线参数之间的差异，明确斑块增强类型与缺血性脑卒中发生的相关性。

1.3 统计学分析

采用SPSS 13.0统计软件进行分析，脑卒中组及对照组TP，Peak，P/L Ratio等计量资料用±s表示，两组间的比较采用独立样本t检验。将两组中不同增强分布类型的斑块数量用计数资料表示，组间比较采用χ2检验，P＜0.05认为差异有统计学意义。

图1a 缺血性脑卒中患者（男，71岁）的颈动脉超声造影斑块图像，患者常规造影仅显示斑块内部呈斑片状增强 （白色箭头处），超声造影增强图则明确提示斑块造影剂增强以肩部增强为主（红色区域），TIC曲线定量分析，发现有一明显的波峰区段，Peak高、TP较短。Figure 1a. The carotid artery ultrasound angiography of a patient with ischemic stroke(male, age of 71), conventional angiography merely showed patches of patchy enhancement (white arrow), whereas,contrast enhanced ultrasound chart clearly hinted that enhancement of contrast agent in the patch is mainly shoulder enhancement (red zone).Quantitative analysis of TIC curve showed that there was an obvious wave crest section, with high Peak and short TP.

2 结果

脑卒中组共选出54个病变的造影及软件分析资料作为研究对象，其中典型超声造影及QontraXt软件定量分析资料见图1a，该患者颈动脉斑块常规造影见斑块内部呈斑片状增强，QontraXt软件分析提示增强以肩部为主，TIC曲线有明显的波峰区段，Peak高，TP短。对照组患者典型分析资料见图1b，该患者颈动脉斑块常规造影见斑块基底部线状增强，QontraXt软件分析提示基底部增强为主，TIC曲线无波峰区段，Peak低，TP略长。

2.1 超声造影后斑块及管腔强化等参数的对比

采用QontraXt分析软件对存储的动态图像进行脱机分析，发现ROI内脑卒中组TP明显小于对照组，其P/L Ratio与Peak明显大于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05）。

2.2 斑块强化类型的组间比较

在QontraXt分析软件中描记ROI，为避免患者呼吸运动而造成ROI偏离，我们手动逐帧校正并记录斑块强化程度，将每一帧图像叠加得到增强图，其中红色代表增强最大的区域。根据增强的分布情况，脑卒中组斑块肩部明显增强的比例明显高于对照组，对照组中增强不明显的斑块比例明显大于脑卒中组，差异有统计学意义（P<0.05）。

图1b 对照组患者（男，56岁）的颈动脉超声造影斑块图像，患者常规造影显示斑块内部呈线状增强（白色箭头），超声造影增强图提示斑块造影剂增强以基底部点片状增强为主 （红色区域），TIC曲线定量分析，发现Peak低、TP略长。Figure 1b. The carotid artery ultrasound angiography of a patient in the control group (male age of 56).Conventional angiography showed a linear enhancement plaque inside (white arrow). Contrast enhanced ultrasound chart showed that the enhancement of contrast agent in the patch was mainly based on the enhancement of the basal plate (red zone). Quantitative analysis of TIC curve showed lower peak and longer TP.

表1 两组病灶的Peak、TP及P/L Ratio的对比

表2 各组之间斑块强化部位的对比

表3 常规超声造影预测缺血性脑卒中的敏感性及特异性

表4 QontraXt软件分析预测缺血性脑卒中的敏感性及特异性

2.3 传统超声造影及QontraXt软件彩色增强图预

测脑卒中发生的比较

以造影过程中出现肉眼可见的肩部片状增强作为常规超声造影方法预测缺血性卒中的指标，将造影增强图出现肩部红色增强作为QontraXt软件分析方法预测缺血性卒中的指标，比较两种方法预测卒中发生的敏感性及特异性，发现QontraXt软件分析预测缺血性脑卒中发生的敏感性及特异性明显高于常规超声造影（敏感性77.78%vs 35.18%，特异性90.00%vs 68.33%）。

3 讨论

缺血性脑卒中在我国发生率高，给社会及家庭带来极大的负面影响，颈动脉的粥样硬化是造成临床短暂性脑缺血发作甚至脑梗死的主要病因之一。对已有动脉粥样硬化的患者积极评估斑块稳定性，有助于预测脑卒中的发生风险，是重要的预防手段之一。

过去研究发现斑块内新生血管与其稳定性显著相关[4]，其主要原因主要是斑块形成对血管滋养动脉的改造，滋养血管呈纵向及圆周状环绕动脉，对动脉内皮及内皮下成分进行灌注，其数量在没有发生动脉粥样硬化的情况下一般是不变的[5-6]，但血管形成粥样斑块时内皮下成分与管腔的距离增加，氧与其他营养成分的供给减少，内皮下成分处于缺氧状态，加之动脉粥样硬化引起的巨噬细胞聚集等炎症反应使得耗氧及供氧量进一步失衡，在缺氧及炎症反正刺激下生长因子的表达增多[7]，如内皮生长因子、肝细胞生长因子、血小板衍生生长因子等，促进了新生血管的产生[8-9]。而新生血管提供更多血液内成分尤其是血液中脂蛋白与内皮下基质接触的机会，从而进一步促进斑块内脂质成分的增加，脂质核心体积增大不稳定型增加[10]，另外还有学者[11]对不稳定斑块进行切片观察发现斑块内的新生血管在动脉管腔面的分支通常不具备完整的内皮结构，而且缺乏平滑肌细胞的支撑，通透性及脆性明显高于正常的毛细血管。因此新生血管比较容易发生破裂及出血，使得斑块内压力增加促进斑块的破溃[12-13]。

目前，对斑块内新生血管的定量分析尚缺乏有效的分析手段，使之很难准确预测不稳定斑块的破裂。常规超声造影对斑块增强的判断主要通过肉眼观察，所以对于斑块的增强表现仅限于主观感受，比如“快进快出”，很难区分不同斑块谁的增强时间更短，或者谁的增强更明显。而超声造影定量分析的出现，利用计算机分析图像使我们对斑块内新生血管的评价趋于客观[14-15]，对于增强时间和增强强度的判断软件主要通过TP及Peak进行量化，能够客观反映不同斑块的增强特点。本研究结果也表明，随访期间发生缺血性脑卒中的患者（脑卒中组），其卒中前的颈动脉斑块图像有明显的波峰区段，而较对照组的超声造影剂TP显著缩短、Peak则更高、斑块增强强度与动脉管腔内增强强度比值更大。说明脑卒中组患者斑块增强明显，斑块内新生血管丰富所以更不稳定，而QontraXt软件客观地显示出了两组斑块的数据差异，使之能够方便地给临床提供参考依据。

更重要的一点，QontraXt软件采集的图像利用彩色增强图功能将每帧都进行叠加，密度值转化为相应颜色后展示为最终图像，可以判断在斑块内哪一部位血运最为丰富，而常规超声造影肉眼观察由于不可能将“每一帧图片都叠加”，所以几乎不可能准确判断斑块的增强位置。本研究中将软件出现肩部片状增强作为预测卒中发生的指标，发现其预测脑卒中发生的特异性及敏感性均高于常规超声造影。说明QontraXt软件通过将超声增强造影的密度值转化为相应颜色后展示为最终图像，相较于传统超声肉眼观察，对于斑块增强位置的判断更精确，所以预测卒中发生的准确性也更高。

而超声造影QontraXt软件分析也存在不足，其结果均来自某个特定切面的斑块，无法评估斑块整体的微血管密度，本研究在选择病例数量上数目较少，且我们选择的患者也不能完全认为是颈动脉斑块破裂导致的脑卒中，如果患者是多发斑块的情况，那我们观察的斑块也不一定是造成发病的责任斑块。故笔者认为目前快速发展的三维超声技术可作为该技术的进一步延伸，在此技术上有可能完整呈现斑块的微血管分布，此研究可进行更有针对性的动物实验，以排除其它原因的缺血性脑卒中影响因素，从而进一步验证我们的实验结论，增加此项技术的临床价值。

综上所述，根据本研究结果，我们认为：脑卒中患者颈动脉斑块内新生血管密度更大，血流更加丰富，稳定性差，而新生血管的分布区域与斑块破裂存在密切联系。QontraXt软件定量分析有助于更客观地预测不稳定斑块破裂的可能性。

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Relations of carotid plaque neovascularization and ischemic stroke evaluated by CEUS QontraXt

CAI Qiu-qiong1,CHEN Ming2,JIANG Yi1,WANG Ying1,ZHAO Yun-xin1,KANG Hui-li1,YAO Guang-li1,MEI Jiang-jun1
(1.Department of Ultrasound,Pudong New Area,Shanghai Punan Hospital,Shanghai 200125,China; 2.Department of Ultrasound,Tongji University Affiliated East Hospital,Shanghai 200120,China)

Objective:To explore the feasibility of QontraXt software in carotid plaques by contrast-enhanced ultrasound (CEUS)on predicting ischemic stroke,and to analyze the relation between ischemic stroke and the characteristics of hypoechoic carotid plaque.Methods:Totally 114 patients with hypoechoic carotid plaque were filtrated from January 2010 to January 2013 in our hospital.The regular CEUS were performed and the data were analyzed by QontraXt software.The patients were followed-up for 3.1±0.8 years.Fifty-four patients with stroke were defined as the stroke group.Meanwhile,sixty patients without stroke were defined as the control group.The TIC curve and color enhanced image in the software were analyzed offline.Results:Compared with the control group,the enhanced peak were significantly higher in the stroke group(34.04±4.82 vs 21.63±3.54;P=0.000).Plaques/arterial lumen enhanced intensity ratios(0.59±0.10 vs 0.46±0.18;P=0.000)in the stroke group were significantly larger.The sensitivity and specificity of enhancement figure prediction of ischemic stroke performed by QontraXt software was higher than the CEUS(35.18%vs 77.78%;68.33%vs 90.00%).Conclusions:The quantitative analysis of carotid plaques by QontraXt software based on CEUS may help to predict the risk of ischemic stroke more precisely through the evaluation of plaque neovascularization.

Carotid arteries;Cerebrovascular accident;Ultrasonography,Doppler,color

R743.3；R543.5；R445.1

A

1008－1062（2016）11－0770－04

2016－03－01；

2016－04－27

蔡秋琼（1981-），女，江苏常熟人，主治医师。E-mail：caiqiuqiong015@sina.com

陈明，同济大学附属东方医院医学超声科，200120。E-mail：mingchen1283@vip.163.com

上海市浦东新区卫生系统优秀青年医学人才培养计划（No:PWRq2014-18）。