三维超声血管斑块定量分析技术评价颈动脉斑块易损性的价值

汝琦，汝国栋，王清，李荔

1. 山东大学齐鲁医院（青岛） 超声科，山东 青岛 266035；2. 聊城市医疗保险事业处，山东 聊城 252000；3. 青岛市中心医院 分子影像科，山东 青岛 266042

引言

动脉管壁斑块的易损性是缺血事件发生的重要因素[1]，按照斑块的性质，动脉粥样硬化斑块分为易损斑块和稳定斑块。易损斑块的主要病理特征为：大的脂质核心；薄的纤维帽；巨噬细胞及单核细胞为主的炎性细胞浸润；病理性新生血管形成及斑块内出血[2]。颈动脉易损斑块破裂是脑缺血事件发生的独立危险因素[3]，在急性脑缺血事件发生前准确识别易损斑块并进行积极有效的干预具有重要意义。三维超声血管斑块定量分析（Vascular Plaque Quantification，VPQ）技术基于实时三维容积成像技术，可对斑块进行三维实时扫描，定量分析斑块多个物理参数，量化评估斑块性质。本研究应用三维超声VPQ技术检查颈动脉斑块，评估斑块易损性，探讨其诊断易损斑块的价值。

1 资料与方法

1.1 研究对象

选取2015年10月至2018年2月在我院行颈动脉内膜剥脱术（Carotid Endarterectomy，CEA）的45例患者为研究对象，男性27例，女性18例，年龄64～82岁，平均（71.3±6.1）岁。纳入斑块47个，术前均行颈动脉超声及VPQ检查。

1.2 仪器与方法

1.2.1 仪器

采用Philips IU Elite超声诊断仪，三维全容积高频探头，型号为VL13-5，频率为5～13 MHz。

1.2.2 超声检查

根据中国脑卒中血管超声检查指导规范[4]扫查颈动脉，测量内中膜厚度（Intima-Media Thickness，IMT）。取短轴切面，探头置于斑块最厚处，启动3D模式，探头自动扫描并获取容积数据。VPQ模式下应用QLAB软件进行分析，软件根据IMT自动识别血管内、外膜及斑块的边界，手动调节敏感度及平滑度，更准确地识别斑块，然后进行计算，测量斑块厚度、斑块体积、斑块最大面积狭窄率、管腔狭窄程度、灰阶中位数（Gray Scale Median，GSM）及标准化管壁指数（Normalized Wall Index，NWI）等。

1.2.3 病理学检查

CEA术后将标本冰冻脱水、石蜡包埋并切片进行HE染色，观察斑块纤维帽、脂质坏死核心、胆固醇结晶、钙化、斑块内出血或血栓等。

1.3 统计学分析

使用SPSS 22.0统计软件，两组间计数资料比较使用皮尔逊χ2检验；计量资料统计描述采用±s，运用独立样本t检验进行比较，P0.05为差异有统计学意义。以病理结果为金标准，构建GSM及NWI受试者工作特征（Receiver Operating Characteristic，ROC）曲线，计算曲线下面积（Area Under the ROC Curve，AUC）。

2 结果

2.1 颈动脉斑块患者一般资料比较

47个颈动脉斑块经病理诊断，易损斑块25个，稳定斑块22个（图1）。易损斑块组（3.508±1.118）与稳定斑块组（3.087±1.074）患者的低密度脂蛋白的差异有统计学意义（t=1.581，P<0.001），两组间身高、体重、血压、血脂（总胆固醇、甘油三酯与高密度脂蛋白）、血糖及吸烟史、饮酒史的差异均无统计学意义（P0.05）。

图1 斑块VPQ参数注：a. 易损斑块；b. 稳定斑块。

2.2 颈动脉斑块的VPQ参数比较

易损斑块GSM值为29.640±11.800，稳定斑块GSM值为52.727±18.964，易损斑块GSM值明显低于稳定斑块，差异有统计学意义（t=5.076，P<0.001）；易损斑块的NWI值为0.656±0.132，稳定斑块NWI值为0.577±0.097，易损斑块的NWI高于稳定斑块，差异有统计学意义（t=2.314，P=0.025）；易损斑块与稳定斑块的最大面积狭窄率、厚度及体积差异无统计学意义（P0.05）（表 1）。

表1 易损斑块和稳定斑块超声参数的比较（±s）

表1 易损斑块和稳定斑块超声参数的比较（±s）

分组 最大面积狭窄率 (%) 斑块体积 (mm3) 斑块厚度 (mm) NWI GSM易损斑块 55.320±21.175 75.480±46.858 3.288±0.856 0.656±0.132 29.640±11.800稳定斑块 61.818±14.725 97.636±64.479 4.027±1.630 0.577±0.097 52.727±18.964 t 1.205 1.359 1.980 2.314 5.076 P 0.235 0.181 0.054 0.025 <0.001

2.3 颈动脉斑块GSM值诊断易损斑块的价值

GSM值诊断易损斑块的AUC为0.749（P=0.003，95%CI：0.605～0.893）（图 2）。以 GSM 值 34为诊断界点，GSM值≤34为易损斑块，GSM值34为稳定斑块，诊断易损斑块的敏感性为68.0%，特异性为81.8%，准确性为74.5%，阳性预测值为81.0%，阴性预测值为69.2%，差异有统计学意义（χ2=11.750，P=0.001）。

2.4 颈动脉斑块NWI值诊断易损斑块的价值

NWI值诊断易损斑块的AUC为0.709（P=0.014，95%CI：0.558～0.860）（图 2）。根据约登指数最高临界点确定NWI值0.645为诊断界值，NWI≥0.645为易损斑块，NWI0.645为稳定斑块，诊断易损斑块的敏感性为60.0%、特异性为81.8%、准确性为70.2%、阳性预测值为78.9%、阴性预测值为64.3%，差异有统计学意义（χ2=8.497，P=0.004）。

图2 GSM、NWI诊断易损斑块的ROC曲线

3 讨论

动脉粥样硬化的临床风险不仅在于斑块的占位引起管腔狭窄，更重要的是斑块内部成分异常所致的斑块易损性[5]，易损斑块容易出现斑块破裂，继而导致血栓形成。颈动脉易损斑块破裂是缺血性脑卒中的主要原因[6]。大的脂质核心、薄的纤维帽、巨噬细胞及单核细胞为主的炎性细胞浸润、斑块内出血是易损斑块的主要病理特征。斑块内部回声与斑块内成分及斑块性质密切相关，低至无回声主要成分为血液、血栓及脂质坏死物质，低至中等回声主要成分为脂质、纤维组织等，高回声成分主要为钙化及纤维组织[7]。三维超声VPQ技术基于实时三维容积成像技术、对斑块进行三维实时全容积断层扫描，自动获取多断面的容积数据、识别血管壁及斑块边界，定量分析斑块多个物理参数，准确识别并量化斑块回声，能够综合分析并定量客观评估斑块易损性[8]。

GSM利用像素分布分析技术分析超声检查的二维灰阶图像，根据组织的成分将不同的回声进行量化，进而取得目标组织的回声中位数。斑块内组织成分的声阻抗不同而具有不同的回声灰阶数值，根据不同成分回声的强弱，选取回声最弱的血液定义其灰阶值为0，血管外膜的回声最强，将其灰阶值设定为190[9]。斑块为易损斑块时，其内含有较大的脂质核心、具有较多炎性细胞或斑块内出血及血栓形成，通常回声较低，GSM值较小；稳定斑块脂核较小，含有较多的纤维及钙化成分，回声较高，GSM值较大。通过对颈动脉斑块不同组织成分的回声进行定量分析获取GSM 值，可以反映斑块的内在成分，从而评价斑块的性质，据此可以预测脑缺血事件的发生、评估颈动脉内膜剥脱术及支架植入术围手术期发生栓塞的风险[10]，也可用于定量分析药物治疗前后斑块变化。根据术前测定斑块GSM值与术后病理对照结果[11]，斑块内脂质核心较大或斑块内有新鲜出血时回声较低、GSM值亦较低为30～34，斑块内以纤维成分为主时回声中等、GSM值为42～53，以钙化成分为主的斑块回声较高，GSM值亦较高为45～75。本研究中易损斑块以脂质或斑块内出血为主要成分，GSM值为29.640±11.800；稳定斑块以钙化及纤维成分为主，GSM值为52.727±18.964。易损斑块GSM值明显低于稳定斑块，差异有统计学意义（t=5.076，P<0.001）。汪洪斌[12]将GSM值≤36.83的斑块判定为高风险（易损）斑块，有研究证实颈动脉斑块高风险组GSM值为31.5±10.49，本研究中易损斑块GSM值与之相似[13]。Ruiz-Ares等[14]将GSM值为29定义为易损斑块的诊断界点，其诊断易损斑块的敏感度与特异度分别为76%、82%；本研究根据GSM与病理组织成分对比[11]结果，斑块内出血或大斑块内的坏死物质GSM值为30～34，将GSM值34作为诊断界点，其诊断易损斑块敏感度、特异度分别是68.0%、81.8%，AUC为0.749，证实GSM值34诊断易损斑块具有显著意义。与既往研究相比，本研究的敏感度略低，分析原因：① 可能与选定的GSM的诊断界点略高有关；② 部分易损斑块为混合回声，内含少量钙化成分，使得GSM值偏高，出现假阴性；③ 病例数量较少，可能影响GSM值的准确性。

心脏的收缩使得动脉管腔内血液持续向前流动，动脉管壁被动扩张和弹性回缩。动脉粥样硬化过程中，血管结构的改变可导致血管重塑，斑块在血液剪切力和环壁张力的作用下发生形变[15]。标准化管壁指数指血管壁（包含斑块）面积占血管总面积的百分比，可以反映血管重塑程度，是量化血管负荷的重要参数。VPQ技术可以准确方便地获取动脉NWI，对监测动脉粥样硬化进程、定量评价血管重塑具有重要价值[16]。研究显示破裂的易损斑块纤维帽薄、斑块分布处的血管呈现明显的血管正性重构、斑块负荷更大[17]，即NWI更大。本研究中易损斑块NWI为0.656±0.132，稳定斑块NWI为0.577±0.097（t=2.314，P=0.025），易损斑块NWI值高于稳定斑块，差异有统计学意义，表明易损斑块的血管负荷高于稳定斑块。根据约登指数最高临界点确定NWI值0.645为诊断界值，此时特异度和敏感度之和最高为1.418。NWI≥0.645为易损斑块，NWI0.645为稳定斑块，诊断易损斑块的敏感性60.0%、特异性81.8%、准确性70.2%，AUC为0.709，证实NWI诊断易损斑块具有较显著意义，可以间接反映斑块的性质。

本研究中易损斑块与稳定斑块的最大面积狭窄率、厚度及体积差异无统计学意义，与既往研究结果相同，进一步反映了斑块稳定性和管腔狭窄程度无明显相关。

本研究不足之处：病例数量较少，可能影响结果的准确性；受VPQ技术限制，管壁侧壁的斑块易出现回声失落，导致自动识别出现误差；钙化的声影使得软件分析出现误差，因此VPQ技术适应症的选择要更加严格。

4 结论

三维超声VPQ技术可以定量分析颈动脉粥样硬化斑块的形态，利用GSM值定量评估斑块的成分及性质，可以提高识别易损斑块的准确性，对于易损斑块的诊断、治疗及疗效评价具有重要价值；运用NWI可以定量评估血管负荷、反映血管重塑程度，可以间接反映斑块的性质，为评估斑块易损性提供重要量化指标。