張雙雙 陳 莉 呂仁華 王 涌

(復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院超聲醫(yī)學(xué)科 上海 200400 )

動脈斑塊形成是動脈粥樣硬化的表現(xiàn)之一,與內(nèi)中膜厚度(intima-media thickness,IMT)、動脈彈性功能一樣,均是心腦血管疾病的重要標(biāo)志和獨(dú)立危險因子,但相比于IMT增厚,斑塊形成對心腦血管疾病具有更好的相關(guān)性和更高的預(yù)測價值[1-2]。二維超聲是無創(chuàng)性血管疾病檢查的常用超聲診斷方法,既可測量IMT,也可通過對斑塊回聲及其表面情況的觀察對斑塊的性質(zhì)作出初步評價[3]。二維超聲下高回聲或強(qiáng)回聲斑塊富含纖維成分或鈣化成分[4],而這些成分的斑塊出現(xiàn)及其范圍才是動脈彈性下降的主要決定因素[5],并參與心肌梗死[6-7]、腦中風(fēng)[8]及慢性腎[9]等臨床疾病的進(jìn)展。

血管回聲跟蹤(echo tracking,ET)技術(shù)是這些年來廣泛用于血管功能評價的超聲診斷技術(shù),通過實(shí)時跟蹤血管壁的運(yùn)動軌跡,描記血管內(nèi)徑隨心動周期變化的曲線,再結(jié)合即時血壓,運(yùn)用其內(nèi)置的數(shù)字化圖像管理系統(tǒng)(enhanced digital management system,e-DMS)即可自動計算出各彈性參數(shù)的數(shù)值,從而對血管彈性功能進(jìn)行量化分析。有學(xué)者認(rèn)為動脈局部的血流動力學(xué)改變與動脈順應(yīng)性有關(guān)[10],也有學(xué)者提出脈沖多普勒技術(shù)檢測的血流動力學(xué)參數(shù)可檢測出某些因素(如血壓)引起的血管彈性和順應(yīng)性改變,表現(xiàn)為隨血壓的升高流速減低、阻力增高的特點(diǎn)[11]。本研究同時采用ET技術(shù)和脈沖多普勒技術(shù)對頸動脈斑塊模型兔的右側(cè)頸動脈進(jìn)行功能檢查,旨在了解頸動脈斑塊形成后兔動脈彈性功能的改變及其與動脈斑塊的關(guān)系,比較兩種超聲檢查方法的應(yīng)用價值。

材 料 和 方 法

實(shí)驗動物普通級健康雄性新西蘭兔43只(上海甲干生物科技有限公司),右側(cè)頸動脈結(jié)構(gòu)正常,體重1.8～2.2 kg,實(shí)驗合格證號:SYXK(滬)2013-0087。兔為單只單籠飼養(yǎng),新到兔先于動物房適應(yīng)1周后再進(jìn)行實(shí)驗。飼養(yǎng)期間自由飲食,燈光12 h交替照明,室溫(24±1)℃,空氣濕度(55±5)%,給予充足的水和普通飼料。1周后普通飼料換成高脂飼料(即1%高膽固醇飼料,含6%椰子油),其他條件不變。

儀器和方法

超聲診斷儀 使用Aloka F-75彩色多普勒超聲診斷儀,選擇頻率為10 MHz高頻線陣探頭,機(jī)器內(nèi)配ET技術(shù)e-DMS,并自帶肢體導(dǎo)聯(lián)。

超聲檢查前準(zhǔn)備 對實(shí)驗兔進(jìn)行隨機(jī)編號,同時用電子秤測量每只兔的體重。用3%戊巴比妥鈉以30 mg/kg劑量經(jīng)耳緣靜脈注射,對實(shí)驗兔進(jìn)行淺麻醉。對實(shí)驗兔的右側(cè)頸部頸動脈區(qū)、雙側(cè)上肢及右側(cè)下肢部分區(qū)域進(jìn)行剪毛、脫毛處理。連接兔肢體導(dǎo)聯(lián)心電圖。

超聲檢查時間及觀察指標(biāo) 于實(shí)驗開始時的第0周和高脂飲食喂養(yǎng)后第4周末,分別對每只實(shí)驗兔進(jìn)行超聲檢查并記錄檢查結(jié)果。檢查內(nèi)容包括:二維超聲模式下檢查內(nèi)膜表面是否光滑,有無斑塊形成;脈沖多普勒超聲模式下檢測搏動指數(shù)(pulsatility index,PI)、阻力指數(shù)(resistance index,RI)、收縮期峰值流速(peak systolic velocity,PSV)、舒張期末流速(end diastolic velocity,EDV)和平均血流速度(mean velocity,MnV);ET模式下測量動脈僵硬度參數(shù)(stiffness parameter,β)、壓力應(yīng)變彈性系數(shù)(pressure-strain elastic modulus)Ep、動脈順應(yīng)性(arterial compliance,AC)、脈搏波放大指數(shù)(augmentation index,AI)和單點(diǎn)脈搏波傳遞速度(one-point pulse wave velocity,PWVβ)。

超聲檢查方法 首先,在二維超聲模式下對每只兔的右側(cè)頸動脈進(jìn)行縱切面和橫切面的檢查,對內(nèi)膜進(jìn)行檢查,并觀察有無斑塊形成,記錄陽性結(jié)果。隨后,啟動脈沖多普勒技術(shù)檢測各個血流動力學(xué)指標(biāo)。最后,調(diào)整探頭獲取最佳頸動脈長軸切面后,進(jìn)入B/M模式,選擇頸總動脈近心端1～2 cm處作為取樣區(qū),避開IMT增厚及斑塊區(qū)域,將追蹤門分別置于頸動脈前、后壁內(nèi)-外膜交界處,檢查心電圖波形穩(wěn)定后啟動ET技術(shù),追蹤門可自動描記血管前后壁的運(yùn)動軌跡,并以曲線形式顯示血管內(nèi)徑隨心動周期的變化(圖1A),連續(xù)獲取8～10個穩(wěn)定的波形并儲存,結(jié)合兔即時血壓,進(jìn)入e-DMS進(jìn)行在線或脫機(jī)分析,自動計算出Ep、β、AC、PWVβ、AI等5個參數(shù)的數(shù)值(圖1B)。對兩位高年資超聲診斷醫(yī)師獨(dú)立測得的結(jié)果取平均值作為檢測結(jié)果。

A:ET technique traced wall motion of carotid artery.Left:the position of sampling gate;Right:changing curve of carotid artery diameter.B:Enhanced digital management system analyzed elasticity parameters.

圖1頸動脈彈性參數(shù)測量及結(jié)果輸出
Fig1Themeasurementandoutputofcarotidelasticparameters

入選斑塊及實(shí)驗分組正常兔頸動脈IMT 約0.2 mm[12],本研究將厚度 ≥0.5 mm高回聲或強(qiáng)回聲斑塊入選為B組(圖2),其余則納入A組。根據(jù)第4周末二維超聲下的觀察結(jié)果,將43只兔分為無斑塊組(A組,15只)和有斑塊組(B組,28只)。A、B兩組在第0周所測得的各參數(shù)值對應(yīng)的稱為A0組和B0組。

結(jié) 果

二維超聲觀察結(jié)果第0周所有兔內(nèi)膜線光滑、整齊,未檢測到明顯增厚的IMT及斑塊。第4周末部分兔頸動脈內(nèi)膜表面欠光滑,并可見到1處或多處高回聲或/和強(qiáng)回聲斑塊突入管腔,將厚度≥0.5 mm者記錄下來。

脈沖多普勒檢測指標(biāo)第4周末所有兔的各血流動力學(xué)指標(biāo)與第0周基礎(chǔ)狀態(tài)比較,差異無統(tǒng)計學(xué)意義。各血流動力學(xué)指標(biāo)在A組與B組及A0組與B0組之間差異無統(tǒng)計學(xué)意義(表1)。

Carotid artery plaque could be detected in the right carotid artery of rabbits in group B by two-dimensional ultrasonography at the end of the 4thweek,as shown by arrows.A and B were two different rabbits of group B.

圖2兔頸動脈斑塊二維聲像圖
Fig2Ultrasoundimagingofcarotidarteryplaqueinrabbits

GroupPIRIPSV (cm/s)EDV (cm/s)MnV (cm/s)A01.26 ± 0.320.66 ± 0.0855.26 ± 11.4518.75 ± 5.2529.29 ± 5.81B01.53 ± 0.560.71 ± 0.1362.56 ± 19.5417.72 ± 5.7329.64 ± 5.89A1.34± 0.540.65 ± 0.1176.50 ± 19.9125.54 ± 9.2339.03 ± 9.48B1.31 ± 0.330.66 ± 0.0868.31 ± 15.6323.29 ± 7.6135.36 ± 9.37t/z of B-A-0.178-0.3311.4860.8581.216t/z of B-B01.7971.608-1.216-1.940-1.943t/z of A-A0-0.4850.075-1.950-1.916-1.949t/z of B0-A0-0.797-1.428-1.5290.4090.665P > 0.05> 0.05> 0.05> 0.05> 0.05

A 0,B 0:At the beginning;A,B:At the end of the 4thweek.

ET技術(shù)測量結(jié)果所有兔在第4周末測得各彈性參數(shù)分別與第0周進(jìn)行比較,β 、Ep和PVWβ均較基礎(chǔ)狀態(tài)增高,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(t分別為-12.941、-13.535和-7.902,P均<0.001);AC、AI差異無統(tǒng)計學(xué)意義。B組各參數(shù)與A組進(jìn)行比較:β、Ep 、PWVβ顯著增高,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(t分別為-3.485、-2.259、-2.233,P=0.001,0.029,0.031)(圖3);AC、AI差異無統(tǒng)計學(xué)意義,各彈性參數(shù)在A0組與B0組之間差異無統(tǒng)計學(xué)意義(表2)。

(1)P<0.05,(2)P<0.01,(3)P<0.001.0 wk:At the beginning;4 wk:At the end of the 4thwk.

圖3A、B兩組動脈彈性參數(shù)β、Ep及PWVβ結(jié)果分析
Fig3Analysisofarterialstiffnessparametersβ,EpandPWVβbetweengroupAandB

GroupβEp (kPa)AC (mm2/kpa)AI (%)PWVβ (m/s)A09.07 ± 0.6888.38 ± 4.860.069 ± 0.036-20.24 ± 22.935.49 ± 0.30B 09.19 ± 0.8891.31 ± 5.790.062 ± 0.026-36.84 ± 26.375.39 ± 0.49A11.14 ± 1.17(1)104.05 ± 4.69(1)0.077 ± 0.051-40.91 ± 30.815.93 ± 0.28(1)B12.29 ± 0.98(2)(4)108.03 ± 6.02(2)(3)0.056 ± 0.020-46.04 ± 25.106.16 ± 0.33(2)(3)

A 0,B 0:At the beginning;A,B:At the end of the 4thweek.(1)vs.group A0,P<0.001;(2)vs.group B0,P<0.001;vs.group A,(3)P<0.05,(4)P<0.01.

討 論

ET技術(shù)是一種有效的血管功能檢測方法,通過將采集到的同時含有振幅信息和相位信息的射頻原始信息用零交叉方法轉(zhuǎn)換為距離信息而獲取管壁的位移,其距離測量的精確度可高達(dá)0.070～0.013 mm[13]。其優(yōu)勢在于能夠在血管形態(tài)及結(jié)構(gòu)出現(xiàn)顯著改變之前,對血管彈性功能異常作出早期診斷,同時還具有操作簡單、重復(fù)性好、無創(chuàng)等優(yōu)點(diǎn)。血管彈性功能異常是個體自身因素如年齡、性別和基礎(chǔ)因素如高血壓、高血脂、吸煙等共同作用的結(jié)果。ET技術(shù)目前已成熟用于評價這些因素對血管彈性功能產(chǎn)生的影響,為臨床相關(guān)疾病的發(fā)生、發(fā)展及預(yù)后評估提供了重要信息。Ershova等[14]使用ET技術(shù)對66例家族性高膽固醇患者及其血脂水平正常的一級親屬57例進(jìn)行頸動脈彈性功能檢測,將同一年齡階段兩組人群進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn),前者動脈彈性功能顯著低于后者,表現(xiàn)為β、Ep、PWVβ升高,AC降低,表明ET技術(shù)可用于評估高脂血癥引起的動脈彈性降低。有學(xué)者使用ET技術(shù)對動脈形態(tài)、結(jié)構(gòu)均正常的高血壓病患者[15-16]、糖尿病患者[17-18]和被動吸煙者[19]等不同人群以及不同類型的動脈模型[20-21]進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)ET技術(shù)檢測的動脈彈性參數(shù)的變化早于形態(tài)學(xué)改變,并與實(shí)驗動物的病理結(jié)果相一致,提示ET技術(shù)可準(zhǔn)確診斷早期血管功能異常。然而,對于有顯著形態(tài)學(xué)改變的血管,如斑塊形成后血管彈性功能的評價,ET技術(shù)的應(yīng)用價值目前證據(jù)不足。

本研究基于前期研究[22-24],利用高膽固醇飲食構(gòu)建動脈粥樣硬化兔模型。利用ET技術(shù)對出現(xiàn)斑塊的兔頸動脈進(jìn)行彈性功能檢測,在高膽固醇飲食第4周末,所有實(shí)驗兔右側(cè)頸動脈彈性參數(shù)均較基礎(chǔ)狀態(tài)增高,說明ET技術(shù)可評價高脂飲食引起的動脈彈性功能下降。為進(jìn)一步探究高脂飲食對動脈彈性影響的具體原因,本研究將B組與A組的各參數(shù)比較,前者彈性參數(shù)β、Ep及PWVβ顯著高于后者,表明ET可用于斑塊形成后動脈彈性的評價,而對斑塊組與非斑塊組的比較提示動脈彈性功能下降可能與高回聲或強(qiáng)回聲斑塊的出現(xiàn)有關(guān)。脈沖多普勒測及的各血流動力學(xué)指標(biāo)在各組之間均未出現(xiàn)明顯統(tǒng)計學(xué)差異,表明血管回聲跟蹤技術(shù)在評價高膽固醇飲食引起的動脈彈性功能異常方面較脈沖多普勒技術(shù)更敏感。

動脈斑塊的形成是高脂血癥等血管內(nèi)皮損害因素持續(xù)存在的結(jié)果,病理改變首先是內(nèi)膜下富含大量脂質(zhì)的泡沫細(xì)胞的聚集,形成脂紋,隨后發(fā)展為纖維斑塊,進(jìn)一步發(fā)展可出現(xiàn)斑塊內(nèi)出血,鈣化及表面潰瘍等改變。Thompson等[25]提出超聲檢測頸動脈鈣化斑的出現(xiàn)與老年人群總死亡率及心血管疾病的預(yù)后相關(guān),形成頸動脈鈣化斑塊的老年人的心血管疾病發(fā)生率及死亡率是非鈣化斑塊老年人的3倍左右,而鈣化斑塊的存在可對動脈彈性功能造成影響。

盧強(qiáng)等[26]用ET技術(shù)對頸動脈斑塊者的動脈彈性功能進(jìn)行研究,認(rèn)為斑塊對頸動脈彈性功能的影響比較復(fù)雜:從整體角度分析,動脈彈性功能是下降的,且隨著其他心血管危險因素增多,下降趨勢更明顯;但從局部角度觀察,頸動脈彈性并未發(fā)生顯著變化。Zureik等[27]使用頸動脈-股動脈脈搏波傳播速度對561例體檢者的動脈彈性功能進(jìn)行統(tǒng)計分析后發(fā)現(xiàn),動脈彈性功能的下降與斑塊內(nèi)部回聲有關(guān),當(dāng)斑塊是以纖維或鈣化成分為主時,動脈彈性功能呈現(xiàn)明顯下降,這與本研究利用ET技術(shù)評價頸動脈斑塊引起的動脈彈性功能下降結(jié)果相一致。

本研究尚存在以下不足:(1)研究所使用的43只實(shí)驗兔在第4周末實(shí)驗結(jié)束后繼續(xù)參與了其他實(shí)驗研究,故未能及時對實(shí)驗兔動脈斑塊進(jìn)行病理取材,因此缺少了病理學(xué)參照。(2)二維超聲作為本實(shí)驗檢測和評估斑塊的主要手段,只能對斑塊的性質(zhì)做出初步的評估,且觀察結(jié)果受操作者的經(jīng)驗和手法等影響較大。(3)本研究只進(jìn)行了單側(cè)頸動脈的檢查。

綜上所述,ET技術(shù)不僅可以用于評價早期血管功能的改變,還可用于斑塊形成后的動脈彈性功能的研究,且其在這方面的診斷價值高于脈沖多普勒技術(shù)。本研究表明,高脂飲食引起的斑塊,尤其是富含纖維或鈣化成分的斑塊,可對血管彈性功能產(chǎn)生一定的影響。