速度向量成像技术评价颈动脉球部弹性及颈总动脉弹性的对比研究
发表时间：2010-06-29 浏览次数：574次
作者：宫琳 王丹军 梁银婷 钟洁渝 陈芸 作者单位：北京大学深圳医院超声科，广东 深圳 518036
【摘要】目的 探讨速度向量成像技术(VVI)用于评价颈动脉球部(CB)与颈总动脉(CCA)管壁弹性的应用价值，对比其生物力学参数的差异，为相关疾病的诊断提供有价值的依据。方法 纳入健康志愿者30例，利用速度向量成像技术，对比其同侧CB与CCA对应位置的最大应变(Smax)以及最大应变率(SRmax)间的差异，用以评价其血管壁弹性差异。结果 二维速度向量图显示CB各壁运动速度、方向基本一致，整体运动基本协调;CCA各壁运动速度、方向基本一致，整体运动基本协调。CB的Smax以及SRmax均明显低于CCA(均P<0.05)。结论 CB较CCA弹性低，CB的低应变环境可能是动脉粥样硬化斑块易于形成的原因之一。VVI技术作为一种检测动脉弹性的检查方法，可以很好地评价颈动脉的生物力学特征。
【关键词】 超声;速度向量成像技术;弹性
颈动脉球部(CB)位于颈动脉分叉处，较颈总动脉(CCA)易发生粥样硬化斑块〔1〕。关于动脉分叉处粥样硬化斑块的成因说法较多，有血流压力、血流速度以及管壁切应力等〔2〕，但均无定论。速度向量成像技术(VVI)是近来超声医学的一项新技术，是通过声学采集方式，自动跟踪高帧频二维图像的斑点回声并逐帧追踪其位置变化，再通过软件自动计算局部组织的应变、应变率等参数，用于评价心脏、血管等节律运动器官的生物力学运动以及弹性变化。本研究将该技术应用于评价CB及CCA的管壁弹性差异，为探讨颈动脉球部是否为斑块好发部位寻找依据。
1 资料与方法
1.1 研究对象
健康志愿者30例，男16例，女14例。纳入标准：无高血压、高血脂、糖尿病、心脑血管疾病;近1个月内未服用过影响心血管系统的药物;测定前12 h内未吸烟、未饮酒或咖啡等;颈动脉超声检查未见内中膜增厚及颈动脉粥样硬化斑块者。
1.2 仪器与方法
1.2.1 采集二维颈动脉图像
采用Siemens Sequoia 512型彩色多普勒超声诊断仪的15L8W高频探头进行检查，频率14 MHz。检查在室温下进行，受试者取仰卧位，颈后垫枕，暴露颈部，头偏向对侧，平静呼吸，并连接胸导联心电图。首先以二维灰阶实时显示颈动脉图像，超声探头置于受试者锁骨上窝处，由下往上沿颈动脉横向扫查。嘱受试者屏住呼吸，分别采集左侧3个连续心动周期的颈动脉球部及颈总动脉远端(颈动脉分叉连线下方2 cm处)最大横断面。检查时注意探头勿加压，且在采集某切面时保持探头勿动。
1.2.2 VVI分析
将存储的二维图像导入VVI工作站，冻结后回放，选择可清晰显示内膜的最佳切面停帧，沿血管内膜下手工完整勾勒;选择“短轴计算”方式，运行“轨迹跟踪计算程序”，显示目标血管内膜二维运动速度和方向变化的可视化图形(直线长度代表运动速度大小，箭头代表运动方向)，如图1。①定性分析：由上述可视化图形的动态变化观察血管壁描记部位的运动速度、方向以及整体运动是否协调;②定量分析：于颈动脉球部短轴切面沿血管的前、外、后、内壁各取一点，颈总动脉分叉下方2 cm处相应部位各取一点。软件自动描记一个心动周期内各位点运动应变(S)及应变率(SR)曲线并提取其收缩期最大值。
1.3 统计学方法
应用SPSS13.0统计软件，以x±s表示。颈动脉球部前、外、后、内各点作为一组，颈总动脉分叉下方2 cm处前、外、后、内各点作为另一组，采用通用线性模型比较两组间以及组内两两各点间差异。
2 结 果
2.1 定性分析结果
二维速度向量图显示CB各壁运动速度、方向基本一致，整体运动基本协调;CCA各壁运动速度、方向基本一致，整体运动基本协调，见图2。表1 CB及CCA应变、应变率收缩期最大值(略)
2.2 定量分析结果
见表1。CCA与CB整体Smax对比有显著性差异，CCA与CB整体SRmax对比有显著性差异。而CCA前、外、后、内壁各点之间对比无显著性差异，CB前、外、后、内壁各点之间对比亦无显著性差异。
3 讨 论
VVI技术是近年发展起来的新技术，应用像素的空间相干及追踪技术，通过实时运动跟踪每帧图像的像素点，在二维高帧频灰阶图像上得到其运动速度和方向的变化曲线。VVI技术作为一种新的检测动脉弹性的功能学检查方法，具有实时、无创、操作简便、重复性好的优点。并且，它建立在斑点追踪的基础上，而不是多普勒效应基础上，故其工作方式不受角度影响，可以获得管壁任意方向的运动信息。本研究将该技术用于颈动脉短轴管壁运动的评价，能够对血管不同位点进行精确定位，快速观察管壁的形态及功能状态，为全面评价血管壁弹性状态提供参考依据。
动脉粥样硬化是一种全身性疾病，主要侵犯大型及中型肌弹力动脉，颈动脉常同时受累。通过常规超声检查可以发现，CB较CCA发生动脉粥样硬化的概率大。是因为CB膨大分叉导致其内血流动力学改变亦或是形态结构特点导致功能性管壁弹性改变，从而使斑块易形成，至今尚无定论。
任何物体在外力作用下都会发生形变，如果取消外力后物体形变能完全消失，那么这种物体就是弹性体，弹性体力学研究的是力与形变的规律。另外，物体受力产生变形时，体内各点处变形程度一般并不相同。S用以描述一点处变形程度的力学量。S对时间的变化率称SR，是表征物体快速变形的一种度量。颈动脉管壁富含弹性膜和弹性纤维，是典型的弹性动脉。颈动脉管壁的S和SR反映的是弹性动脉的生物力学特性，与其管壁弹性直接相关，即动脉管壁在心脏泵血后形变的能力。笔者在检查中发现，CB较CCA的整体S及SR均显著降低，说明CB管壁的变形程度及快速变形的速度均较低，证明其弹性亦较低，应该是导致该部位斑块易发的因素之一。亦证明管壁低S是诱发动脉粥样硬化的原因之一。另外还发现，颈动脉各壁位点的S及SR未见明显差异，说明各位点的形变能力相似，且受周围组织的牵拉作用影响较小。
总之，CB较CCA弹性低，CB的低S环境可能是动脉粥样硬化斑块易于形成的原因之一。并且，VVI技术作为一种检测动脉弹性的功能学检查方法，具有实时、无创、操作简便的特点，可以很好的评价颈动脉的弹性特征。
【参考文献】
1 梁萍，胡长林，冉海涛，等.颈动脉粥样硬化与缺血性脑血管病的临床研究〔J〕.重庆医学，2009;38(16)：202731.
2 薛蕴菁，高培毅，林 燕.颈动脉分叉血液动力状态的计算流体力学初步研究〔J〕.中华放射学杂志，2006;40(6)：63841.
