速度向量成像技术评价维持性血液透析患者颈动脉弹性的应用价值

张 振，夏纪筑，彭雪莲，邓家琦，冯 健

西南医科大学附属医院，四川泸州 646000 1 超声科；2 心内科

维持性血液透析(maintenance hemodialysis，MHD)是终末期肾衰竭(end stage renal disease，ESRD)患者主要的治疗方式之一。心血管疾病是维持性血液透析患者主要的并发症及死亡原因[1-2]。动脉粥样硬化在心血管疾病的发生中起到关键作用。因此早期检测动脉粥样硬化成为研究的焦点。颈动脉弹性功能减退是早期动脉粥样硬化的重要标志[3]。本研究采用速度向量成像(velocity vector imaging，VVI)技术评价维持性血液透析患者的颈动脉弹性，探讨VVI技术在颈动脉粥样硬化病变检测中的应用价值，为临床早期防治提供新的检测手段。

对象和方法

1研究对象 选取2019年5-12月于西南医科大学附属医院血液透析中心进行规律血液透析治疗的ESRD患者，透析时间均大于6个月。根据颈动脉超声结果将其分为斑块组和无斑块组。同期收集30例年龄和性别相匹配且颈动脉超声结果阴性的正常体检者作为对照组，均经体检排除高脂血症、糖尿病、高血压、心脑血管疾病及肝肾疾病等。

2颈动脉超声检测 采用西门子超声诊断仪(Siemens Acuson SC2000)。被检者取仰卧位，头稍偏向受检查对侧，充分暴露颈部，连接常规心电图，沿颈动脉在横向和纵向观察颈动脉内膜光滑程度及有无斑块，并在颈总动脉分叉平面下方10～15mm处，调节二维图像，嘱受检者屏住呼吸，采集并储存3个心动周期的颈动脉短轴动态二维图像。采集图像时应避开斑块，注意探头勿加压，并保持探头的稳定。同时在该处二维图像测定颈动脉内-中膜厚度(intima-media thickness，IMT)，记录3个心动周期的平均值。凸出血管腔内或局限性增厚(IMT≥1.5mm)，并高于周边IMT50%，可定义为颈动脉粥样硬化斑块形成[4]。IMT增厚(≥1.0mm)和颈动脉斑块形成均认为颈动脉粥样硬化。

3VVI图像分析 利用西门子超声诊断仪配套的VVI工作站分析颈动脉短轴二维图像，选择内膜清晰的切面锁定，紧贴血管内膜从12点方向顺时针手动均匀描记12个点。软件自动将管壁分为前壁、前外侧壁、后外侧壁、后壁、后内侧壁、前内侧壁6个节段。VVI软件自动跟踪分析得出整体圆周应变(circumferential strain，CS)、圆周应变率(circumferential strain rate，CSR)以及6个节段的CS、CSR曲线，本研究将整体的CS、CSR以及血管面积改变率(ΔS)作为颈动脉弹性参数；ΔS定义为血管横截面积(cross sectional area，CSA)的最大值和最小值的百分比改变。分析图像时，均描记3次并取平均值。在超声检查完成后测量右上肢肱动脉血压，测量3次并取平均值；用脉压(pulse pressure，PP)对CS进行校正，即CS/PP。

4ΔS、CS、CSR重复性检验 随机选取30例维持性血液透析患者颈动脉图像，由2名有经验的观察者独立进行VVI图像分析获得ΔS、CS、CSR，其中一名观察者在1个月后再分析一次。分别计算观察者内及观察者间ΔS、CS、CSR的重复性。

5统计学方法 采用SPSS 25.0统计分析软件。计量资料以表示，组间比较采用单因素方差分析+两两比较LSD-t检验；计数资料以例数(百分比)表示，组间比较采用χ2检验；此外，采用Spearman相关分析速度向量成像技术参数与IMT相关性。用受试者工作特征(receiver operation characteristic，ROC)曲线评价速度向量成像技术参数对维持性透析患者颈动脉粥样硬化斑块形成的预测价值。P＜0.05为差异有统计学意义。ΔS、CS、CSR测量观察者内、观察者间的重复性采用组内相关系数(intraclass correlation coefficient，ICC)进行评价，ICC＞0.75表示一致性好。

结 果

1三组一般情况比较 MHD患者共计86例，斑块组30例、无斑块组56例。原发疾病：肾小球肾炎34例，高血压肾病24例，糖尿病肾病18例，多囊肾病3例，痛风肾病6例，梗阻性肾病1例。3组受试者年龄、性别、体质量指数(body mass indes，BMI)、低密度脂蛋白胆固醇(low-density lipoprotein cholesterol，LDL-C)差异无统计学意义(P＞0.05)；无斑块组与斑块组收缩压(systolic blood pressure，SBP)、舒张压(diastolic blood pressure，DBP)、三酰甘油(triglyceride，TG)均高于对照组(P＜0.05)；无斑块组与斑块组高密度脂蛋白胆固醇(high-density lipoprotein cholesterol，HDL-C)均低于对照组(P＜0.05)；斑块组SBP、DBP、TC均高于无斑块组(P＜0.05)。斑块组与无斑块组透析龄无统计学差异(P＞0.05)。见表1。

表1 三组间一般情况比较Tab. 1 Comparison of basic values among the three groups

2三组速度向量成像技术参数及IMT比较 斑块组ΔS、CS、CSR、CS/PP均显著低于无斑块组及对照组(P＜0.01)；无斑块组ΔS、CS、CSR、CS/PP均低于对照组(P＜0.05)；斑块组IMT 较无斑块组和对照组明显增厚(P＜0.01)；其余参数，差异无统计学意义(P＞0.05)。见表2。

表2 三组间VVI参数及IMT比较Tab. 2 Comparison of parameters by VVI and IMT among the three groups

3速度向量成像技术参数与IMT的相关性分析 Spearman相关分析显示，速度向量成像技术参数ΔS、CS、CSR、CS/PP与IMT呈负相关(r分别为-0.395、-0.321、-0.341、-0.461，P＜0.001)，相关性较低。见表3。

表3 VVI技术参数与IMT相关性分析(n=116)Tab. 3 Correlation analysis between parameters by VVI and IMT (n=116)

4速度向量成像参数对颈动脉粥样硬化斑块形成的预测价值 进一步探讨速度向量成像技术参数对颈动脉粥样硬化斑块形成的预测价值，以斑块组为阳性样本，非斑块组为阴性样本，建立ROC曲线诊断分析模型，经ROC分析知：速度向量成像技术参数ΔS、CS、CSR、CS/PP的曲线下面积分别为0.704、0.669、0.682、0.757；敏感度分别为0.607、0.500、0.482、0.643；特异性分别为0.800、0.800、0.833、0.867。CS、CSR、ΔS、CS/PP对颈动脉粥样硬化斑块形成有一定的预测价值(P＜0.05)。见表4和图1。

图1 VVI技术参数预测维持性血液透析患者颈动脉粥样硬化斑块形成的ROC曲线Fig.1 ROC curves of VVI parameters in predicting carotid artery atherosclerotic plaque formation in patients on maintenance hemodialysis (ΔS: rate of change in cross sectional area; CS:circumferential strain; CSR: circumferential strain rate; PP:pulse pressure)

表4 VVI技术参数对维持性患者颈动脉粥样硬化斑块形成的预测价值分析Tab. 4 Analysis of predictive value of parameters by VVI for carotid atherosclerotic plaque formation in MHD patients

5重复性检验 重复性检验显示VVI技术参数ΔS、CS、CSR的观察者内及观察者间测量一致性均较好，ICC＞0.8。见表5。

表5 速度向量成像技术测量ΔS、CS、CSR一致性检验Tab. 5 Consistency analysis in ΔS, CS and CSR using VVI

讨 论

心血管疾病是维持性血液透析患者的主要死亡原因[2]。动脉粥样硬化是全身性的慢性炎症过程，在心血管疾病的发生、发展中起重要作用。超声检测是反映动脉粥样硬化程度的有效方法，在二维图像中主要表现为动脉粥样斑块的形成与动脉内中膜增厚。颈动脉可反映全身动脉粥样硬化的情况，是维持性血液透析患者预后的预测因子[5]。因此早期发现颈动脉的损害有助于及时干预。

速度向量成像技术是评价颈动脉弹性的新技术。弹性动脉如颈动脉在受到心脏收缩、舒张的影响时，在圆周方向呈伸长、缩短变化。根据这种形变特点，VVI技术通过检测动脉壁的圆周应变、圆周应变率等参数反映弹性动脉的机械特性，可以早期发现动脉粥样硬化[6]。国内也有研究通过VVI技术评价颈动脉弹性[7]。本研究通过速度向量参数ΔS、CS、CSR、CS/PP反映颈动脉弹性改变。脉压是颈动脉应变最重要的决定因素[8]，故对CS进行校正，即CS/PP。在本研究中，斑块组ΔS、CS、CSR、CS/PP均显著低于无斑块组及对照组(P＜0.01)；无斑块组ΔS、CS、CSR、CS/PP均低于对照组，其原因可能与颈动脉形变能力下降、颈动脉粥样硬化相关。越来越多研究认为MHD患者普遍存在氧化应激和血管内皮功能障碍。主要原因可能是：1)微炎症反应状态：MHD患者受各种炎性因子影响，导致单核细胞聚集和巨噬细胞分化，脂质浸润等，损害血管内皮功能、增加氧化应激，加速动脉粥样硬化。同时MHD患者普遍存在营养不良[9]，机体抵抗力下降，易引起反复感染导致微炎症反应状态[10-11]。2)血脂代谢紊乱：血脂代谢异常直接影响血管内皮功能，同时脂质沉积对血管壁的弹性影响[12-13]，使颈动脉易发生动脉粥样硬化。3)甲状旁腺功能亢进与钙磷代谢紊乱：甲状旁腺功能亢进是MHD患者最常见的并发症之一，MHD患者普遍存在钙磷代谢紊乱，也会加速动脉粥样硬化的进程[14]。维持性血液透析患者还存在吸烟、高血压、毒素积蓄(如高尿酸)、酸碱失衡等危险因素。在多种危险因素相互作用下，MHD患者颈动脉内皮功能易受损，氧化应激增加，颈动脉内中膜发生脂质等灶状沉积，平滑肌细胞增生和胶原纤维增多，弹性纤维减少，颈动脉僵硬度增加以及顺应性减低，形变能力下降，颈动脉弹性降低，颈动脉内中膜增厚与颈动脉粥样斑块形成。ΔS、CS、CSR、CS/PP预测维持性血液透析患者颈动脉粥样硬化斑块形成的ROC曲线下面积分别为0.704、0.669、0.682、0.757，提示速度向量成像技术参数对维持性血液透析患者颈动脉粥样硬化斑块的形成均有一定预测价值，其中CS/PP敏感度为0.643，特异性为0.867，预测价值较高。因此VVI技术能有效地反映维持性血液透析患者颈动脉弹性改变，具有一定临床意义。

颈动脉内中膜厚度是临床评价颈动脉粥样硬化最常用的指标，是心血管事件的独立预测因子[15]。其增厚与血液透析患者的颈动脉粥样斑块厚度密切相关[16]。超声检测颈动脉内中膜厚度和颈动脉弹性是早期动脉粥样硬化的标志[3]。在本研究中，速度向量成像技术参数的ΔS、CS、CSR、CS/PP与IMT呈负相关，说明两者对颈动脉粥样硬化的评估在一定程度上保持一致性。IMT增厚是颈动脉粥样硬化的早期表现，颈动脉粥样斑块的形成是颈动脉粥样硬化的中晚期表现，二者为颈动脉形态学上的改变。在本研究中，相较于传统的IMT，速度向量技术参数在无斑块组与对照组中差异明显，这表明速度向量技术参数对于早期发现颈动脉弹性改变方面更加敏感。Favreau等[17]通过研究动脉硬化闭塞症的小鼠模型，发现动脉壁应变改变早于内膜增生的形成。对402例无临床症状的高血压和糖尿病患者的颈动脉进行评估，发现尽管高血压和糖尿病患者的颈动脉IMT正常，但仍较对照组僵硬[18]。在颈动脉发生粥样硬化病变而导致颈动脉弹性改变的同时，可能没有伴随IMT的改变。VVI参数与常规IMT分别从功能与结构对颈动脉粥样硬化进行评价，VVI技术能发现血管内膜早期受累，有效评价维持性血液透析患者颈动脉弹性改变，能较好弥补IMT的不足，两者结合能够更准确地评价颈动脉粥样硬化的亚临床状态。

本研究不足之处：1)样本量较少，有待进一步加大样本量；2)仅使用了超声检查，在今后的研究中将采用颈动脉造影、磁共振或DSA等，进一步探讨不同方法对斑块预测的临床价值，并随访MHD患者采取相关治疗后血管弹性的改变情况。综上所述，速度向量成像技术评价维持性血液透析患者颈动脉弹性有一定临床价值，能够早期发现维持性血液透析患者颈动脉粥样硬化病变，为临床及早进行干预提供参考，值得在临床应用中推广。