速度向量成像技术对评价急性动脉粥样硬化性脑梗死患者颈动脉斑块长轴应变及运动同步性的影响

王璐璐，刘秋颖



·临床医学· ·论著·

速度向量成像技术对评价急性动脉粥样硬化性脑梗死患者颈动脉斑块长轴应变及运动同步性的影响

王璐璐，刘秋颖

目的 采用速度向量成像技术评价颈动脉斑块长轴方向的应变和运动同步性。方法 对急性动脉粥样硬化性脑梗死(ACI)患者50例和无脑血管病史(NCD)对照组40例进行颈动脉超声检查，采用速度向量成像测定斑块不同位点的最大应变(Smax)、应变率(SR)和应变达峰时间(Tp)。结果 (1)ACI组检出偏心性斑块69个，直径狭窄率均小于50%，NCD组检出偏心性斑块45个，去除硬斑和溃疡斑，ACI组56个斑块，NCD组40个斑块纳入研究。(2)2组斑块近心端Smax大于顶部、顶部大于基底部；ACI组斑块近心端肩部Smax和顶部Smax小于NCD组；2组近心端肩部SR大于顶部，其余位点SR无统计学差异；2组间SR相比差异无统计学意义。(3)ACI组内近心端肩部Tp小于基底部Tp； 2组间相比ACI组近心端肩部Tp小于NCD组。结论 速度向量成像可以定量检测斑块不同位点的应变和同步性，在一定程度上反映斑块易损性。

速度向量成像；颈动脉；斑块；应变；同步性

颈动脉粥样硬化斑块作为脑梗死的重要病因，其易损性已受到临床医生和患者的特别观注，已知斑块的易损性与其形态学特征、形变功能和运动同步性密切相关，局部力学特征对斑块的发生和演变至关重要[1]。因此早期无创定量研究斑块的生物力学特征是检测易损斑块、减少临床脑血管事件发生的迫切需要。本研究采用速度向量成像技术(velocity vector imaging,VVI)研究脑梗死患者偏心性斑块长轴应变和运动同步性，探寻检测斑块易损性的超声学新方法。

1 资料与方法

1.1 研究对象 2013年5月至2014年1月在我院神经内科入院治疗的伴有颈动脉斑块的急性动脉粥样硬化性脑梗死(acute atherosclerotic cerebral infarction,ACI)患者59例，其诊断标准：符合第四届全国脑血管病学术会议修订的脑梗死诊断标准，并经颅脑MRI或CT排除脑缺血、蛛网膜下腔出血及已知原因的脑梗死[2]。对照组40例，存在颈动脉粥样硬化斑块，但经MRI或CT排除任何既往脑血管病病史的住院患者(non-cerebralvascular diseased,NCD)。基本临床资料比较：ACI组59例，其中男性43例，女性16例，平均年龄(63.5±9.0)岁，共检出69个偏心性斑块，直径狭窄率均<50%，其中4个强回声硬斑和9个溃疡斑不列入本次研究。NCD组40例，其中男性30例，女性例10例，平均年龄(60.5±5.4)岁，共检出偏心性斑块45个，直径狭窄率均<50%，去除强回声硬斑5个，纳入本研究的为40个斑块。

表1 不同组别不同位点的应变和应变率比较(x±s)

注：与本组近心端肩部相比aP<0.05；与本组顶部相比bP<0.05。ACI为急性动脉粥样硬化性脑梗死，NCD为无脑血管疾病史

1.2 仪器与方法 仪器：Siemens Sequoia 512型超声诊断仪，15L8线阵探头，频率8.0～12.0 MHz，内置VVI软件。室温20～25 ℃。方法：受检者静息5min后平卧位充分暴露颈部，连接体表心电图，清晰显示颈动脉斑块长轴二维动态灰阶图像，于呼气末连续采集3个心动周期，存储。进入VVI软件包，内膜显示清晰时冻结图像，手工描绘4个ROI，即：近心端斑块肩部(P1)、斑块项部(P2)、远心端斑块肩部(P3)和基底部(P4)。点击“Analysis”键，系统自动生成各位点运动速度、应变和应变率3条曲线(图1)，测量各位点最大应变峰值(Smax)、应变率(SR)进行比较分析，然后将观察起点定于心电图QRS波起点，终点定于应变曲线最高峰处，测量达峰时间Tp。以上测值均测3个心动周期后取平均值。见图1。

图1 颈动脉斑块长轴的VVI曲线

1.3 统计学处理 采用SPSS 13.0统计软件进行数据分析，计量资料以均数±标准差(x±s)表示，各参数经正态分布检验，均符合正态性分布。组内各位点参数比较采用配对t检查，2组间参数比较采用非配对t检验。P<0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 2组间斑块表面应变和应变率比较 NCD组斑块近心端Smax大于顶部、顶部大于基底部，同样的变化趋势在ACI组也存在；ACI组斑块近心端肩部Smax和顶部Smax小于NCD组，2组间远心端肩部和基底部Smax无统计学差异。NCD组SR比较：近心端肩部大于顶部、远心端肩部和基底部，后3者间相比差异无统计学意义；ACI组也存在同样规律。2组间相同位点SR比较差异无统计学意义。见表1。

2.3 2组间斑块不同位点应变达峰时间(Tp)比较 ACI组近心端肩部的Tp小于基底部Tp；两组间Tp相比，ACI组近心端肩部小于NCD组近心端肩部，其他位点2组间Tp差异无统计学意义。见表2。

表2 不同组别不同位点的达峰时间比较(ms，x±s)

注：与组内近心端肩部相比aP<0.05。ACI为急性动脉粥样硬化性脑梗死，NCD为无脑血管疾病史

3 讨论

颈动脉粥样硬化斑块的不稳定性一直是临床研究热点，斑块的形态、组成成分是斑块稳定性的内在原因，苏海军等[3]根据弹性力学稳定理论建立了描述动脉粥样硬化斑块纤维帽的力学模型，证实斑块在血流冲击下的生物力学状态是其破裂的重要因素，但无创评价斑块稳定性的力学方法仍处于研究状态。

近年兴起的超声新技术——速度向量成像技术利用斑点追踪原理，能对连续两帧图像的变化以矢量方式显示组织真实运动并以曲线形式表示出来，已有学者[4]采用VVI技术研究心肌和血管壁的机械特性，为无创研究斑块表面力学特性提供了新的方法。

本研究中选择的偏心性斑块所致局部管腔直径狭窄率均小于50%，这是根据Poiseuille定律，狭窄段粘滞性能量消耗与半径的4次方成反比，即，管腔直径减小50%将使压力梯度增加16倍，直径减小75%时，压力梯度将增加256倍。因此选择狭窄程度接近的斑块，可避免中重度狭窄时应变值的离散度增大。并且本研究排除了溃疡斑，因为冯海艳等[5]已证实溃疡斑长轴、短轴切面的肩部、顶部、基底部各位点的应变值差异无统计学意义，原因是发生溃疡破裂后，斑块自身结构特点和形态形状发生复杂变化使斑块各位点应变也发生了变化。

本研究结果显示，斑块长轴方向上肩部的应变大于顶部、顶部大于基底部，这种变化趋势在ACI组和NCD组均存在，这是由于肩部与血流束方向存在一定夹角，处于切应力和正应力的复杂应力状态，局部应力较其它部分增加。但本研究中的斑块均较大，形态不规则且内部回声强弱分布不均，因此，两侧肩部应力受到的影响因素复杂，故两侧肩部应变的差异并无统计学意义。也有学者[6]认为，斑块两肩部应变方向相反，并因斑块形态和受力情况的不同，斑块应变方向开始转变的拐点数量可以不只一个，以拐点为中心向两个肩部移行过程中，应变逐渐递增。本研究显示，ACI组的斑块肩部应变和顶部应变均小于NCD组，但两组间斑块基底部应变并无统计学差异，这说明，ACI患者的斑块肩部和顶部形变能力下降，在压力变化的瞬间，更容易发生破裂。本研究中斑块不同位点的应变达峰时间存在统计学差异，ACI组近心端肩部的达峰时间最短、基底部达峰时间较长，反映了斑块不同位点形变的非同步性，而非同步性的增加，也是斑块易损性的一个重要因素。

综上所述，速度向量成像技术可用于评价斑块长轴方向上的应变和运动同步性，斑块的不稳定性不仅与斑块内部形态结构相关，也与斑块自身力学特性的不同步相关，但本研究中只讨论了狭窄程度小于50%斑块的力学特性，下一步应扩大样本，纳入不同狭窄程度的斑块进行更全面的研究。

[1] Teng Z,Sadat U,Huang Y,et al.In vivo MRI-based 3D mechanical stress-strain profiles of carotid plaques with juxtaluminal plaque haemorrhage: an exploratory study for the mechanism of subsequent cerebrovascular events[J].Eur J Vas Endovasc Surg,2011,42(4):427-433.

[2] 刘茵,张梅,张运,等.应用速度向量成像技术评价急性动脉粥样硬化性脑梗死患者颈动脉斑块长轴力学特征[J].中华脑血管病杂志(电子版),2011,5(5):373-379.

[3] 苏海军，张鹏飞，张梅，等.动脉粥样硬化斑块失稳破裂简化模型的高阶动力学研究[J].中国生物医学工程学报，2006,25(3):322-327.

[4] Kim KH,Park JC,Yoon HJ,et al.Usefulness of aortic strain analysis by velocity vector imaging as a new echocardiographic measure of arterial stiffness[J].J Am Soc Echocardiogr,2009,22(12):1382-1388.

[5] 冯海艳，乔锋利，杨冬艳，等.速度向量成像技术评价颈动脉硬化斑块内部应变[J].中国实验诊断学,2011,15(12):2107-2109.

[6] 周巧兰,李治安,勇强,等.超声二维应变成像技术评价颈动脉粥样硬化斑块力学状态的初步研究[J].心肺血管病杂志,2010,29(7):287-290.

(本文编辑：甘辉亮)

Study on the strain and synchronism of plaque of carotid artery in patients with acute atherosclerotic cerebral infarction by velocity vector imaging

WangLulu,LiuQiuying

(ClinicofNavyEquipmentAcadamy,Beijing100040,China)

Objective To evaluate the strain and synchronism of plaque of carotid artery by using velocity vector imaging (VVI).Methods Fifty-nine patients with acute atherosclerotic cerebral infarction (ACI) and 40 non-cerebralvascular disorder (NCD) individuals underwent carotid ultrasonography. Velocity vector imaging was used to detect maximal strain (Smax), strain rate (SR) and time to the peak of strain (Tp) at different sites of the plaque.Results (1) Sixty-nine eccentricity plaques were detected in the ACI group and 45 plaques were detected in the NCD group. With the exclusion of stiff-plaque and ulcer-plaque, the 56 plaques in the ACI group and 40 plaques in the NCD group were included in the study. (2) The proximal Smax of the plaques at the shoulder in both groups was greater than that at the top, and the Smax at the top was greater than that at the base. The proximal Smax of the plaques at the shoulder and the Smax of the plaques at the top in the ACI group were all smaller than those of the NCD group. The proximal SR at shoulder in the 2 groups was greater than that at the top, but there were no differences in SR at other sites, and no statistical significance could be seen in SR, when comparisons were made between the 2 groups. (3) In the ACI group, the proximal Tp at the shoulder was smaller than that at the base. The proximal Tp at the shoulder in the ACI group was smaller than that at the base in the NCD group.Conclusion Velocity vector imaging could be applied to detect stain and synchronism at different sites of the plaques, and to a certain extent, it could be used to judge the vulnerability of plaques.

Velocity vector imaging; Carotid; Plaque; Strain; Synchronism

100040 北京，海军装备研究院门诊部(王璐璐)；海军总医院超声医学科(刘秋颖)

R445.1；R743.3

A

10.3969/j.issn.1009-0754.2017.03.025

2016-11-23)