实时剪切波弹性成像和彩色脉搏波成像技术在Ⅱ型糖尿病患者颈动脉硬度中的应用研究*

谭丽莉，徐 帆，孙 月，杨寒凝，陆永萍△

(1.昆明医科大学研究生院 650300；2.云南大学附属医院超声科，昆明 650021)

2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus，T2DM)在动脉硬化的早期，血管弹性即可发生改变[1]，及时检查、分析T2MD患者血管壁的硬度，对监测T2DM患者心脑血管疾病的发展具有重要意义。本研究利用实时剪切波弹性成像(shear wave elastrography，SWE)和彩色脉搏波成像(ultrafast pulse wave velocity，UFPWV)技术对T2DM患者及健康体检者颈总动脉血管壁进行定量分析，综合评价颈总动脉血管壁的纵向及环向血管壁硬度，分析影响血管壁硬度的因素，探讨2种技术评价颈总动脉血管壁弹性的价值和前景。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2019年2-12月于云南大学附属医院经临床确诊为T2DM的患者为病例组，男、女各50例，<45岁21例、45～59岁38例、>59岁41例，选取同期医院无糖尿病病史且颈部血管超声表现正常的健康体检者为健康组，其中男49例，女51例，<45岁47例、45～59岁37例、≥60岁16例。所有受检者均无糖尿病并发症、慢性肾病、高脂血症、高血压等心脑血管疾病病史、二维超声显示颈总动脉内中膜复合体厚度<1.0 mm，内未见斑块形成。

1.2 方法

选用法国Supersonic Imagine公司的Aix-plorer型彩色多普勒超声诊断仪，选用L15-4线阵探头，探头频率为4～15 MHz。

1.2.1二维超声

所有受检者静息平躺于诊疗床，双侧前臂平放置于身体两侧，头转向检查侧的另一侧，充分伸展、显露检查侧的颈部。探头与颈总动脉的长轴尽量平行，不断调整仪器的深度及增益，直至二维超声图像显现清晰，持续观察颈总动脉血管壁内-中膜复合体厚度及血流状态。

1.2.2SWE

探头轻置于颈部皮肤表面，将图像放大至200%，转换至SWE模式，彩色量程设置为0～200 kPa，取样框置于颈总动脉距离颈动脉窦部5 cm处，嘱被检查者屏住呼吸3 s，取样框内颜色均匀分布后冻结图像，选择感兴趣区(region of interest,ROI)。于SWE的每一帧内均设置ROI，Q-BOX选择直径为1 mm的圆形区域，以获得最佳的测量结果。系统自动测量ROI内的杨氏模量最大值(Max)、最小值(Min)、平均值(Mean)。每一个ROI均反复成功测量3次并取其平均值，测值反映颈总动脉的纵向血管壁硬度。

1.2.3UFPWV

探头轻度施压于皮肤表面，转换至脉搏波速度(PWV)模式，量程均设置为-3.1～3.1 cm/s。嘱被检查者屏住呼吸5 s，将取样框移动至覆盖颈总动脉血管壁，系统自动描迹并测量颈总动脉收缩期开始时脉搏波速度(PWVBS)、收缩期结束时脉搏波速度(PWVES)及相对应的标准差(△±)，以△±≤20%的PWVBS、PWVES值认为可信。同一受检者反复成功测量3次并取其平均值，测值反映颈总动脉的环向血管壁硬度。

1.3 统计学处理

2 结 果

2.1 颈总动脉二维超声及SWE的超声表现

颈总动脉血管壁由外膜、中膜、内膜构成，健康组受检者颈总动脉纵切面显示：颈总动脉前、后壁为相互平行的高回声，外膜为高回声，中膜为无回声，内膜为连续的较低回声，管腔内呈现无回声。T2DM组患者颈总动脉血管壁内-中膜复合体厚度较健康组稍增厚。SWE观察T2DM患者和健康组受检者颈总动脉血管壁，量程为0～200 kPa，健康组受检者颈总动脉血管壁的前壁和后壁均呈现为均匀一致的淡蓝色，T2DM组患者颈总动脉血管壁大部分呈均匀的浅黄色，少部分呈蓝色。见图1。

A：健康组颈总动脉二维超声图像；B:T2DM组颈总动脉二维超声图像；C:健康组颈总动脉血管壁SWE图；D:T2DM组颈总动脉血管壁SWE图。

2.2 颈总动脉UFPWV的超声表现

UFPWV观察健康组受检者及T2DM组患者颈总动脉血管壁的前壁和后壁，量程为-3.1～3.1 cm/s，曲线与颈总动脉血管壁的前壁和后壁大致重叠后，系统自动分析并测量出PWVBS、PWVES(△±≤20%)，见图2。

A:健康组；B:T2DM组。

2.3 2组各年龄段颈总动脉血管壁杨氏模量值、PWV比较

T2DM组患者与健康组受检者同一年龄段颈总动脉杨氏模量值(Max、Min、Mean)、PWV(PWVBS、PWVES)比较，差异均有统计学意义(P<0.05)，T2DM组患者颈总动脉血管壁硬度明显大于健康组受检者，见表1。

表1 2组各年龄组颈总动脉血管壁杨氏模量值及PWV比较

2.4 不同性别T2DM患者颈总动脉血管壁杨氏模量值、PWV比较

不同性别T2DM颈总动脉壁杨氏模量值(Mean、 Max 、 Min )、PWV(PWVBS、PWVES)比较，差异均无统计学意义(均P>0.05)，见表2。说明T2DM男女颈总动脉血管壁纵向及环向硬度无差别，故以下各项研究均将男女(各50例)颈总动脉血管壁的杨氏模量值、PWV合并，共计100例进行计算与分析。

表2 不同性别T2DM患者总动脉血管壁杨氏模量值及PWV比较

2.5 不同年龄段T2DM患者颈总动脉血管壁杨氏模量值、PWV比较

T2DM患者不同年龄段颈总动脉壁杨氏模量值(Max、Min、Mean)、PWV(PWVBS、PWVES)比较，差异均有统计学意义(P<0.05)，总体上与年龄呈正相关，即T2DM患者的颈总动脉血管壁的纵向及环向血管壁硬度随着年龄的增长而增加。见表3。

表3 T2DM患者不同年龄组颈总动脉血管壁杨氏模量值及PWV比较

2.6 T2DM患者颈总动脉血管壁杨氏模量值、PWV与年龄的相关性分析

T2DM患者颈总动脉壁杨氏模量值(Max、Min、Mean)、PWV(PWVBS、PWVES)与年龄呈正相关(r=0.776、0.706)，随着年龄的增长，杨氏模量值(Max、Min、Mean)及PWV(PWVBS、PWVES)呈升高趋势(P<0.05),见图4。

A：男；B:女。

A:Max；B:Min；C:Mean;D:PWVBS;E:PWVES。

3 讨 论

糖尿病是一种复杂的慢性疾病，其与持续的高血糖水平相关，目前并无有效的治愈方法，糖尿病及其并发症对患者的生命健康构成了较为严重的威胁，严重影响患者的生活质量[1-2]。在糖尿病的并发症中，颈动脉的病变是最严重的外周血管病变，临床上对此高度重视，颈动脉超声能够对T2DM患者的颈动脉病变进行早期诊断[3]，颈总动脉的位置浅表且固定，在解剖结构上超声检测有很大优势，且颈总动脉走形相较其他血管较为平直，超声可以直观并且清晰地显示颈总动脉，大大提高了检查效率，增加了诊断准确性[4]。

SWE是一种新兴的弹性成像技术，根据机械振动力产生的横向剪切波，以超高速在不同深度上连续聚焦，产生“马赫锥”效应。根据不同组织中剪切波传播速度的不同，通过公式E=3pC2可得出对应组织的杨氏模量值，组织的弹性及硬度可以通过弹性模量值进行评价[5-6]。较软的组织与较硬的组织比较，剪切波的传播速度较慢，即剪切波传播速度越慢，杨氏模量值越小，组织越软，反之，杨氏模量值越大，组织越硬[7]。目前，SWE技术已应用于腹部、浅表小器官、肌骨神经及妇科疾病的诊断[8-10]，SWE可以在二维超声取得清晰图像后系统测量组织的弹性结果，取样框的选取可以避开非ROI，从而避免产生多余的生物学效应。另一方面，SWE可以多次重复测量组织硬度，操作更加便捷[11-12]。

UFPWV是一种非侵入性评估动脉硬度的新技术，可以简便、快捷、无创地评估颈动脉的弹性功能，目前，UFPWV在高血压患者颈动脉弹性功能的评估中已经广泛应用[13]。PWV是根据脉搏波2个部位的距离和传导时间的比值得出，UFPWV可借助特定的软硬件处理计算平台，直接得到颈动脉PWVBS和PWVES 2个时相颈动脉的PWV，从而全面评估颈动脉的弹性功能变化[14-15]。有研究表明，PWV与动脉的僵硬度呈正相关，根据测量的PWV可评价血管的弹性程度，反映血管壁的硬度，即PWV越大，血管壁的硬度越大[16]。

本研究通过对T2DM患者颈总动脉血管壁硬度(纵向及环向)进行分析，发现T2DM患者颈总动脉血管壁硬度在男性与女性间并无明显差异、血管壁硬度与年龄呈现相关性。这是由于随着年龄增加，血管壁的弹力纤维减少，胶原纤维增加，血管扩张能力降低，血管壁的硬度增加，导致剪切波及脉搏波在颈总动脉血管内的传播速度加快[17-18]，最终表现为血管壁的纵向及横向的硬度均增高，同时，血管壁的弹性及其变化可以通过SWE与UFPWV技术反映，且二者的结果具有等效性及一致性。

SWE和UFPWV的优势在于便捷、有效、实时、廉价、安全等[19]，便于对普遍人群动脉硬化进行初级筛查，有助于动脉硬化更准确地预测风险，为临床早期发现动脉硬化提供了新的诊断途径，能够辅助临床在诊断后作出更好的针对性的预防治疗。

SWE和UFPWV在应用中各有优势与不足，但二者结合可以相互补充，测量的准确性能有效提高。随着社会的进步、研究的深入及技术的完善，2种技术能够为临床诊断提供新的思路，在评价颈总动脉血管壁弹性中有较高的应用价值和前景。