陳旭蘭，錢 偉

粥樣硬化斑塊破裂是引起心腦血管事件的主要原因之一，因此，斑塊的定量特征和事件發(fā)生前不穩(wěn)定斑塊的識(shí)別對(duì)疾病預(yù)防和治療決策至關(guān)重要[1]。頸部血管位置表淺，便于通過識(shí)別頸動(dòng)脈斑塊的性質(zhì)，進(jìn)行心腦血管疾病的早期預(yù)防。臨床上有許多檢查評(píng)估動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的影像技術(shù)，包括數(shù)字減影血管造影術(shù)(digital subtraction angiography，DSA)、血管腔內(nèi)超聲成像術(shù)(intravascular ultrasound，IVUS)、磁共振血管造影術(shù)(magnetic resonance angiography，MRA)、計(jì)算機(jī)斷層掃描血管造影術(shù)(computed tomography angiography，CTA)、彩色多普勒超聲血管檢查等。雖然認(rèn)為DSA、IVUS是目前評(píng)價(jià)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊穩(wěn)定性的金標(biāo)準(zhǔn)，但因其操作需要昂貴的設(shè)備和耗材及較高的技術(shù)水平，且有創(chuàng)、費(fèi)時(shí)、患者花費(fèi)多，在臨床實(shí)際工作中應(yīng)用受限；而MRA和CTA也因花費(fèi)昂貴，操作復(fù)雜而應(yīng)用受限[2,3]。彩色超聲血管檢查具有無創(chuàng)、簡(jiǎn)便、重復(fù)性好、可動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，目前廣泛應(yīng)用于評(píng)估頸動(dòng)脈斑塊性質(zhì)、穩(wěn)定性。但是彩色超聲血管檢查依賴于檢查醫(yī)師的經(jīng)驗(yàn)和設(shè)備的分辨率；對(duì)于斑塊的硬度及內(nèi)部成分缺少定量及定性評(píng)估。

近年來，新研制的彈性成像無創(chuàng)評(píng)估技術(shù)的研究受到了廣泛關(guān)注。彈性成像技術(shù)利用各種病理變化的軟組織彈性，產(chǎn)生定性和定量的信息可用于診斷疾病[4]。超聲彈性成像在無創(chuàng)評(píng)估肝纖維化方面顯示出良好的效果，同時(shí)在乳腺、甲狀腺、前列腺、腎臟和淋巴結(jié)成像方面也有新的應(yīng)用。而目前應(yīng)用彈性成像這一無創(chuàng)性技術(shù)評(píng)估頸動(dòng)脈粥樣硬化斑塊穩(wěn)定性臨床鮮有報(bào)道[5]，血管彈性成像可用于估計(jì)粥樣斑塊的組成成分、評(píng)價(jià)粥樣斑塊的易損性、估計(jì)血栓的硬度和形成時(shí)間，甚至觀察介入治療和藥物治療的效果，具有重要的臨床價(jià)值。

1 超聲彈性成像技術(shù)

1.1 基本原理 超聲彈性成像技術(shù)(ultrasonic elastography)最早是由Ophir等[6]在1991年提出的，因?yàn)榻M織的彈性模量分布特點(diǎn)與病灶的生物學(xué)特性兩者密切相關(guān)，傳統(tǒng)二維灰階超聲檢測(cè)無法將組織彈性模量這一基本力學(xué)屬性特征直觀地顯示出來，而利用超聲彈性成像技術(shù)可以定量估計(jì)組織的彈性模量分布并且同時(shí)再將之轉(zhuǎn)化為聲像圖并展示出來。

超聲彈性成像技術(shù)的基本原理是對(duì)需要檢測(cè)的器官或組織部位施加一個(gè)內(nèi)部(包括自身的)或外部的動(dòng)態(tài)或者靜態(tài)/準(zhǔn)靜態(tài)的壓力刺激，在彈性力學(xué)、生物力學(xué)等物理規(guī)律作用下，被檢測(cè)的組織器官或部位會(huì)將產(chǎn)生一個(gè)反應(yīng)，如位移、應(yīng)變、速度等變量會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)程度的變化[7]。根據(jù)這些組織器官在壓力下的變化利用特殊的超聲成像技術(shù)，輔以數(shù)字信號(hào)處理或數(shù)字圖像處理技術(shù)，可以計(jì)算出器官組織內(nèi)部的結(jié)構(gòu)情況，從而間接或直接反映器官組織內(nèi)部的彈性模量等力學(xué)屬性的差異。

1.2 超聲彈性成像相關(guān)技術(shù) 超聲彈性成像的技術(shù)目前有很多種類，主要包括有創(chuàng)(侵入性血管內(nèi)超聲彈性成像)和無創(chuàng)(非侵入性血管超聲彈性成像)兩大類[8]。早期Taylor等[9]把無創(chuàng)的超聲彈性成像技術(shù)主要分為3種：壓迫性彈性成像(compression elastography or strain imaging)、間歇性彈性成像(transient elastognaphy)和振動(dòng)性彈性成像(vibration sonoelastography)。此外，近年來新報(bào)道的聲輻射力彈性成像技術(shù)，應(yīng)用比較廣泛。

1.2.1 壓迫性彈性成像技術(shù) 是通過超聲操作者使用超聲探頭時(shí)用手法加壓給被檢測(cè)部位施加一定的壓力，比較器官組織部位受壓前后的變化得到一幅壓力圖像。目前,臨床應(yīng)用較廣泛的超聲彈性成像儀器是以原有的彩色超聲儀器為基礎(chǔ)，在設(shè)備內(nèi)部設(shè)置可調(diào)控的超聲彈性成像感興趣區(qū)(region of interest，ROI)，可以比較加壓過程中感興趣區(qū)內(nèi)器官組織與周圍器官組織之間的彈性(即硬度)差異。但手法加壓法有一定的局限性，受檢查者人為影響因素較多，因施加壓力的大小不同、釋放的頻率快慢而不同，而產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)變與位移不同。

1.2.2 間歇性彈性成像技術(shù) 是給檢查部位或組織施加一個(gè)低頻率的間歇振動(dòng)造成部位或組織產(chǎn)生一定的位移，然后用超聲檢測(cè)組織反射回來的回波進(jìn)而探測(cè)組織的位置移動(dòng)情況。通過這種間歇性震動(dòng)刺激結(jié)合超聲波可得到感興趣區(qū)中不同彈性系數(shù)的器官組織的相對(duì)硬度圖。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是采用超聲系統(tǒng)，價(jià)格便宜且具有無痛、無創(chuàng)的優(yōu)點(diǎn)，方便患者檢查，檢測(cè)速度快，不依賴于操作人員的主觀判斷，且重復(fù)性好，值得臨床應(yīng)用和推廣。

1.2.3 振動(dòng)性彈性成像技術(shù) 是采用一個(gè)低頻率(<1 kHz)的振動(dòng)刺激于檢查部位組織并在其內(nèi)部傳播，通過實(shí)時(shí)多普勒超聲產(chǎn)生一個(gè)振動(dòng)圖像并顯示在屏幕上。目前，振動(dòng)性超聲成像技術(shù)是一種非常新的彈性成像技術(shù)，還處于初始研究階段，僅用于離體組織的實(shí)驗(yàn)研究，尚未廣泛應(yīng)用于臨床。

1.2.4 聲輻射力彈性成像技術(shù) 這項(xiàng)技術(shù)主要包括聲脈沖和剪切波兩種方式。

1.2.4.1 聲輻射力脈沖成像技術(shù)(acoustic radiation force imaging，ARFI) 是近年來研究報(bào)道較多的一種超聲彈性成像術(shù)，是這項(xiàng)技術(shù)的一個(gè)新的突破。臨床上常見于表面不規(guī)則伴有鈣化覆蓋的斑塊，這種斑塊的內(nèi)部性質(zhì)如何一直是臨床醫(yī)師和研究者檢測(cè)的難點(diǎn)。傳統(tǒng)二維灰階超聲檢測(cè)鈣化斑塊時(shí)只能顯示斑塊后面的聲影，因?qū)β曈昂蠓狡鞴俳M織無法顯像而探測(cè)不到。ARFI則不受斑塊表面聲阻抗大小的影響，即鈣化斑塊聲影的影響，可清晰地顯像纖維帽聲影后方的脂質(zhì)核心，對(duì)鈣化斑塊的性質(zhì)和穩(wěn)定性進(jìn)行較為準(zhǔn)確的評(píng)估。

1.2.4.2 剪切波彈性成像技術(shù)(shear wave elastic imaging，SWEI) 是一種新的測(cè)量方法，是利用超聲探頭發(fā)射聲輻射脈沖，在組織內(nèi)形成剪切波，系統(tǒng)獲得信息后，并通過編碼，形成彈性成像圖像。在其中，楊氏模量值(Young’s Modulus)是最重要的識(shí)別斑塊性質(zhì)的參數(shù)。根據(jù)楊氏模量為E=3ρc2的公式，楊氏模量表示組織彈性，ρ表示介質(zhì)密度，c為剪切波速，利用Aixplorer掃描儀可以測(cè)量組織的楊氏模量。當(dāng)楊氏模量值越大時(shí)，組織的硬度越大，當(dāng)楊氏模量值越小時(shí)，組織的硬度越小，進(jìn)而進(jìn)行頸部斑塊硬度的識(shí)別。

2 評(píng)價(jià)頸動(dòng)脈硬化斑塊的應(yīng)用

2.1 無創(chuàng)壓力性彈性成像 常用的評(píng)估方法為彈性評(píng)分、彈性面積及兩者的比值測(cè)量斑塊的穩(wěn)定性。隨著評(píng)分的增高，斑塊的穩(wěn)定性增加；隨著彈性面積比值(B/A)的增加，其穩(wěn)定性增加，這兩項(xiàng)值越大，即表示頸動(dòng)脈硬化斑塊的硬度越大，斑塊越穩(wěn)[10]。胡小麗等[11]研究了頸動(dòng)脈硬化斑塊與腦梗死的相關(guān)性，提示超聲彈性成像技術(shù)通過彈性圖像顯示及彈性參數(shù)值可以判斷頸動(dòng)脈斑塊的穩(wěn)定性，為頸動(dòng)脈斑塊性質(zhì)的檢測(cè)提供又一種檢測(cè)手段，可以早期干預(yù)和治療急性腦梗死等腦卒中事件，這與國外許多研究結(jié)果高度一致，均表明超聲彈性成像技術(shù)在判斷斑塊穩(wěn)定性方面有較高的應(yīng)用價(jià)值，值得臨床推廣。林長(zhǎng)江等[12]從超聲彈性圖像、彈性半定量指標(biāo)、斑塊的灰階中位數(shù)(GSM)和彈性參數(shù)值幾個(gè)方面對(duì)斑塊的穩(wěn)定性進(jìn)行判斷，結(jié)果顯示：均質(zhì)低回聲斑塊及不均質(zhì)低回聲斑塊，病理上富含脂質(zhì)，受壓后應(yīng)變較大，性質(zhì)較軟；而不均質(zhì)高回聲斑塊及均質(zhì)高回聲斑塊病理上以纖維結(jié)締組織及鈣化成分為主，受壓后應(yīng)變較小，性質(zhì)較硬。研究提示超聲彈性成像技術(shù)能夠通過判斷動(dòng)脈硬化斑塊軟硬程度的不同，來間接反映斑塊內(nèi)部病理成分的不同，為易損斑塊的評(píng)估判定提供了有力的證據(jù)。國外有研究者應(yīng)用超聲彈性成像技術(shù)的應(yīng)變值來判斷頸動(dòng)脈硬化斑塊的組成和易損性，結(jié)果顯示與缺乏脂質(zhì)核心的動(dòng)脈粥樣硬化斑塊相比，彈性成像的絕對(duì)應(yīng)變值在富含有脂質(zhì)核心的動(dòng)脈粥樣硬化斑塊中是顯著降低的，其診斷敏感度可達(dá)77%～100%，特異度可達(dá)57%～79%[13]。Cloutier等[14]利用超聲彈性成像和超聲回聲分析區(qū)分有癥狀性頸內(nèi)動(dòng)脈狹窄患者和無癥狀性頸內(nèi)動(dòng)脈狹窄患者的頸動(dòng)脈斑塊性質(zhì)。

2.2 無創(chuàng)聲輻射力脈沖成像 該技術(shù)用于頸動(dòng)脈斑塊的研究報(bào)道較多，主要測(cè)量剪切波速度(shear wave velocity，SWV)，對(duì)其彈性或硬度進(jìn)行量化分析，感興趣區(qū)質(zhì)地越硬其SWV就越快，相反SWV值就越慢。國外研究者報(bào)道了應(yīng)用ARFI對(duì)斑塊穩(wěn)定性的進(jìn)行評(píng)估，根據(jù)聲輻射力對(duì)組織產(chǎn)生機(jī)械性能位移的特征，通過測(cè)量位移信息區(qū)分組織硬度[15]。ARFI技術(shù)可準(zhǔn)確區(qū)分軟斑、硬斑及觀察斑塊的均質(zhì)性，還可以對(duì)頸動(dòng)脈斑塊性質(zhì)和穩(wěn)定性進(jìn)行定量檢測(cè)，盡早預(yù)測(cè)急性腦梗死的發(fā)生[16]。新近研究者應(yīng)用ARFI成像檢查了119例腦血管病患者，并與MRI進(jìn)行診斷證實(shí)，結(jié)果顯示有癥狀組的剪切波速度(SWV)小于無癥狀組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=4.848，P<0.05)；不同斑塊回聲組之間的SWV差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，證明了ARFI技術(shù)通過測(cè)量不同斑塊間的SWV，能夠?yàn)榘邏K易損性的評(píng)估提供客觀依據(jù)[17]。此外，楊環(huán)宇等[18]利用聲觸診組織量化技術(shù)檢測(cè)頸動(dòng)脈斑塊彈性SWV值與腦卒中發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的相關(guān)性，共入選98例頸動(dòng)脈斑塊患者，結(jié)果發(fā)現(xiàn)VTQ測(cè)定的彈性值SWV能反映頸動(dòng)脈斑塊的穩(wěn)定性，可以作為腦卒中發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)評(píng)估的有效指標(biāo)。

Roy Cardinal 等[19]利用橫斷面研究納入31例頸內(nèi)動(dòng)脈狹窄的患者，使用彈性成像參數(shù)軸向應(yīng)變、剪切應(yīng)變和平移運(yùn)動(dòng)定義頸動(dòng)脈斑塊為穩(wěn)定性斑塊，斑塊合并新生血管化和不穩(wěn)定性斑塊，并測(cè)量了最大軸向應(yīng)變、累積軸向應(yīng)變、平均剪切應(yīng)變、累積剪切應(yīng)變、累積軸向平移量和累積橫向平移量等指標(biāo)，計(jì)算了累積軸向應(yīng)變與累積軸向位移的比值，使用高分辨率MRI進(jìn)行證實(shí)斑塊性質(zhì)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)累積軸向平移量和累積軸向應(yīng)變與累積軸向平移量的比值可以區(qū)分不穩(wěn)定性和穩(wěn)定性斑塊，或者確定不穩(wěn)定性斑塊中是否存在新生血管。穩(wěn)定性斑塊、斑塊合并新生血管化和不穩(wěn)定性斑塊組各參數(shù)均有差異，檢測(cè)新生血管化斑塊最具鑒別性的參數(shù)是累積軸向應(yīng)變與累積軸向平移的比值。

2.3 無創(chuàng)剪切波彈性成像技術(shù) 該技術(shù)臨床報(bào)道較少，李海欣等[20]研究卒中組頸動(dòng)脈斑塊形成患者41例與非卒中組頸動(dòng)脈斑塊形成患者50例的實(shí)時(shí)剪切波彈性成像檢查，記錄并分析斑塊的整體楊氏模量值，卒中組斑塊的楊氏模量明顯小于非卒中組[(38.41±16.30)kPavs(51.03±21.46)kPa]，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，提示缺血性腦卒中患者斑塊質(zhì)地較軟，為不穩(wěn)定性斑塊。Lou 等[21]根據(jù)單側(cè)局灶性神經(jīng)癥狀的存在，將61例患者分為有癥狀組和無癥狀組，分別用楊氏模量法和灰階分級(jí)法評(píng)價(jià)頸動(dòng)脈斑塊的彈性和回聲特性。共檢測(cè)271個(gè)頸動(dòng)脈斑塊，Bland-Altman試驗(yàn)表明，用SWE法測(cè)量楊氏模量具有很好的重現(xiàn)性，271個(gè)斑塊的幀間變異系數(shù)為16%。在61個(gè)代表性斑塊中，當(dāng)混雜因素得到控制時(shí)，灰階分級(jí)與平均楊氏模量顯著相關(guān)(r=50.728,P<0.01)。有癥狀組代表性斑塊的平均楊氏模量低于無癥狀組(平均楊氏模量:81 kPavs115 kPa；P<0.01)。Logistic回歸結(jié)合患者檢查特征分析表明，當(dāng)平均楊氏模量與狹窄率結(jié)合時(shí)，對(duì)有癥狀的頸動(dòng)脈斑塊的識(shí)別靈敏度和特異度提高。因此，應(yīng)用剪切波成像中的楊氏模量，可以作為檢測(cè)頸動(dòng)脈癥狀斑塊的另一種方法，與普通灰階超聲相結(jié)合，可以提高鑒別頸動(dòng)脈癥狀斑塊的效率。

2.4 有創(chuàng)彈性成像技術(shù) 血管內(nèi)超聲彈性成像因其有創(chuàng)性，臨床應(yīng)用較少。初期，研究者主要借助于仿體或離體血管進(jìn)行血管內(nèi)超聲的研究。近期，張梅李、李趙歡等[22, 23]應(yīng)用自研的VIVI血管內(nèi)超聲彈性成像軟件研究發(fā)現(xiàn)，易損的脂質(zhì)斑塊較穩(wěn)定的纖維斑塊面積應(yīng)變更高，且偏心斑塊與向心斑塊的彈性力學(xué)差異明顯，偏心斑塊的剪切應(yīng)變和面積應(yīng)變顯著大于向心斑塊，斑塊的偏心指數(shù)和斑塊負(fù)荷可用于檢測(cè)斑塊的彈性力學(xué)穩(wěn)定性，其中對(duì)斑塊的彈性力學(xué)穩(wěn)定性影響更大的是偏心指數(shù)。

3 局限與展望

超聲彈性成像技術(shù)較傳統(tǒng)二維灰階超聲比較，可以提供器官組織內(nèi)部彈性成像信息，在頸動(dòng)脈硬化斑塊診斷方面，尤其是易損斑塊的定性診斷上顯示出它獨(dú)特的臨床應(yīng)用價(jià)值。但是我們也要看到，超聲彈性成像技術(shù)還存在一些不足之處，如檢測(cè)目標(biāo)太小(<5 mm)時(shí)彈性成像不能如實(shí)地反映其硬度和性質(zhì)，可造成彈性分級(jí)的誤判；切面選擇上常選擇大的切面，有可能忽略其他切面的斑塊特點(diǎn)和性質(zhì)，有一定片面性，如果是實(shí)時(shí)三維超聲成像，可能會(huì)解決這一問題；彈性成像偽像的問題也不容易忽視，操作者的壓迫力度，偽像的形成會(huì)影響對(duì)斑塊成分的評(píng)估。因此，我們的診斷不能完全依賴超聲的影像學(xué)結(jié)果，要結(jié)合臨床和實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)進(jìn)行綜合判定。我們相信隨著科技的進(jìn)步，超聲彈性成像技術(shù)的不足之處也會(huì)得到很大改善，近年來有應(yīng)用彈性成像的斑塊紋理研究及早發(fā)現(xiàn)頸動(dòng)脈斑塊的易損性和不穩(wěn)定性[24]。通過對(duì)頸動(dòng)脈硬化斑塊穩(wěn)定性狀況的判斷，可以對(duì)心腦血管危險(xiǎn)因素給予早期預(yù)防和早期干預(yù)，防止急性腦卒中、急性冠脈綜合征等惡性心腦血管疾病帶來的不良后果。