应变和应变率成像技术评价急性脑血管病患者颈动脉斑块长轴力学特征的临床研究

摘要

研究目的:
　　 (1)探讨颈动脉粥样硬化斑块纤维帽纵向应变、切应力在急性脑梗死和非急性脑梗死患者间的差异:
　　 (2)探讨斑块长轴不同部位应变、切应力的差异;
　　 (3)探讨颈动脉粥样硬化斑块力学参数对于急性缺血性脑血管病的预测价值。
　　 研究资料与方法:
　　 1._研究对象
　　 研究对象:2010年3月至6月在山东大学齐鲁医院心脏超声室进行颈动脉超声检查的急性脑梗死患者30例及非急性脑梗死患者21例。急性脑梗死组入选标准为:具缺血性脑血管病神经临床症状和颈动脉粥样硬化,符合第四届全国脑血管病学术会议修订的有关脑梗死的诊断标准,并经颅脑MRI/CT证实为急性脑梗死。非急性脑梗死组入选标准:排除急性脑血管病或急性脑血管病病史的颈动脉粥样硬化患者。
　　 2.研究方法
　　 2.1仪器:使用百盛公司的Mylab90彩色超声诊断仪,高频浅表器官探头,频率为5-8MHz。内设有超声射频信号血管内中膜分析(Quality Intima-MediaThickness,QIMT)软件以及应变和应变率成像(Xstrain)分析软件。
　　 2.2高频体表颈动脉超声检查、图像存储和分析
　　 受试者平卧休息15分钟左右,常规连接心电图,调节TCG、深度和ZOOM。从锁骨中线位置开始逐渐向上,探测颈动脉短轴,直至检测到颈内动脉和颈外动脉,大致观察颈动脉的走形和位置以及颈动脉粥样硬化情况。纵向扫查颈总动脉及其分支,测量内膜中层厚度、颈动脉内径、血流动力学参数,并储存动态图像分析。
　　 2.3测量指标
　　 2.3.1颈动脉一般超声指标:
　　 (1)颈动脉内膜中层厚度(IMT);
　　 (2)血流速度积分(FVI);
　　 舒张末期前向血流速度(EDV);
　　 波动指数(PI);
　　 阻力指数(RI);
　　 收缩期最大前向血流速度与舒张期前向血流速度比值(SV/DV)。
　　 2.3.2颈动脉斑块形态学指标:
　　 斑块最大厚度(PT);
　　 偏心指数(EI)。
　　 2.3.3颈动脉斑块力学指标:
　　 纤维帽纵向应变最大正值(Si1);
　　 纤维帽纵向应变最大负值(Si2);
　　 外膜纵向应变最大正值(Se1);
　　 外膜纵向应变最大负值(Se2);
　　 切应力最大正值(SS1);
　　 切应力最大负值(SS2);
　　 斑块近心端中间部和近心端肩部差值(D1);
　　 斑块顶部和近心端肩部差值(D2);
　　 斑块顶部和近心端中间部差值(D3);
　　 斑块远心端中间部和近心端肩部差值(D4);
　　 斑块远心端中间部和近心端中间部差值(D5);
　　 斑块远心端中间部和顶部差值(D6);
　　 斑块远心端肩部和近心端肩部差值(D7);
　　 斑块远心端肩部和近心端中间部差值(D8);
　　 斑块远心端肩部和顶部差值(D9);
　　 斑块远心端肩部和远心端中间部差值(D10)。
　　 2.3.4斑块5个感兴趣区(ROI,_region of interest):
　　 近心端肩部(NS);
　　 近心端中间部(NM);
　　 顶部(T);
　　 远心端中间部(FM);
　　 远心端肩部(FS)。
　　 3.统计学分析
　　 应用SPSS17.0进行统计分析。计数资料以均数±标准误表示。应用独立样本t检验比较急性脑梗死组和非急性脑梗死组间计数资料均数的差异,应用卡方检验比较两组间计量资料概率的差异,应用单因素ANOVA比较斑块不同部位间力学参数的差异。有显著性差异的参数经二分类Logistic回归建立模型,并做ROC曲线以评价其对急性脑血管病的预测价值。P＜0.05,为统计结果有显著性意义。
　　 结果；
　　 1.基本资料
　　 1.1一般状况
　　 ACI组31例,年龄66.19±3.03岁;NACI组20例,年龄66.63±2.03岁;组间比较均无统计学差异,P＞0.05。
　　 1.2血液学指标
　　 两组间红细胞计数、血清总胆固醇水平、甘油三酯水平、高密脂蛋白水平、低密脂蛋白水平、载脂蛋白A1、载脂蛋白B、空腹血糖和纤维蛋白原均无显著性差异,P＞0.05。
　　 2.颈动脉一般超声指标
　　 2.1颈动脉窦下1厘米内膜中层厚度,ACI组与NACI组间没有显著性差异。
　　 2.2颈动脉血流动力学参数:ACI组的血流速度积分较之NACI组减小,差异有统计学意义(P=0.001);ACI组舒张末期前向血流速度比NACI组减小,差异有显著性(P=0.018)。
　　 3.颈动脉斑块回声特征和形态学指标
　　 3.1 ACI组62％为纤维斑块,38％为脂质斑块;NACI组55％为纤维斑块,45％为脂质斑块;两组间纤维斑块比率和脂质斑块比率均无统计学差异,P＞0.05。
　　 3.2 ACI组的斑块厚度比NACI组增厚,差异有显著性(P=0.012)。ACI组和NACI组的斑块均为偏心性斑块,ACI组偏心指数比NACI组减小,但差异无显著性(P＞0.05)。
　　 4.颈动脉斑块力学指标
　　 4.1斑块纤维帽应变最大正值和最大负值
　　 两组间斑块近心段纵向应变最大正值、纤维帽远心段纵向应变最大正值、纤维帽顶部纵向应变最大正值、纤维帽近心端中间部纵向应变最大正值、纤维帽远心端中间部纵向应变最大正值、纤维帽远心端肩部纵向应变最大正值均无显著性差异,P＞0.05。
　　 4.2斑块外膜应变最大正值和最大负值
　　 两组间,斑块外膜远心端肩部纵向应变最大负值、斑块外膜远心端中间部纵向应变最大正值、斑块外膜近心端肩部纵向应变最大负值、斑块外膜近心端中间部纵向应变最大负值、斑块外膜近心端中间部纵向应变最大正值、斑块外膜顶部纵向应变最大负值、斑块外膜远心段纵向应变最大正值、斑块外膜近心段纵向应变最大正值,均无统计学意义,P＞0.05。
　　 4.3斑块切应力最大正值和最大负值
　　 ACI组,斑块远心段剪切应力最大负值,和斑块远心端中间部切应力最大负值均大于NACI组,差异具有显著性(P值分别为0.04和0.02)。
　　 4.4颈动脉斑块力学参数的分布
　　 ACI组,近心端肩部、近心端中间部、顶部、远心端中间部和远心端肩部之间比较,斑块纤维帽纵向应变最大正值和负值均有显著性差异(P值分别为0.02和0.009)。纤维帽纵向应变最大正值在近心端肩部最大,纵向应变最大负值在远心端肩部最大。NACI组,近心端肩部、近心端中间部、顶部、远心端中间部和远心端肩部之间比较,斑块纤维帽纵向应变最大正值和负值均无显著性差异(P值均大于0.05)。
　　 4.5斑块纤维帽不同感兴趣区之间的应变差值
　　 斑块纤维帽远心端肩部和顶部纵向应变差值、斑块纤维帽远心端肩部和远心端中间部纵向应变差值、斑块远心端肩部和顶部切应力差值,ACI组均小于NACI组,差异具有显著性(P值分别为0.021,0.03和O.034)。
　　 4.6_Logistic回归分析与ROC曲线分析结果
　　 应用二分类Logistic回归分析初步评价存在组间差异的各参数与急性脑血管病之间的相关性。ROC曲线用于评价各模型对急性缺血性脑血管病的预测价值:
　　 模型1,为传统因素,包括年龄、性别、高血压病史、冠心病史、吸烟史、血清总胆固醇水平、甘油三酯水平、低密脂蛋白、高密脂蛋白和空腹血糖水平。曲线下面积为0.825,P=0.002。
　　 模型2,为传统危险因素基础上加入血流速度积分。曲线下面积为0.828,P=0.002。
　　 模型3,为传统危险因素基础上加入舒张末期前向血流速度。曲线下面积为0.834,P=0.001。
　　 模型4,为传统危险因素基础上加入斑块厚度。曲线下面积为0.834,P=0.001。
　　 模型5,为传统危险因素基础上加入斑块远心段平均切应力最大负值。曲线下面积为0.870,P=0.000。预测能力提高较大,切点位置敏感性0.857,特异性0.818。
　　 模型6,为传统危险因素基础上加入斑块远心端中间部切应力最大负值。曲线下面积为0.903,P=0.000。预测能力提高较大,切点位置敏感性0.857,特异性0.727。
　　 模型7,为传统危险因素基础上加入斑块远心端中间部和顶部纤维帽纵向应变差值。曲线下面积为0.890,P=0.000。预测能力提高较大,切点位置敏感性0.821,特异性0.818。
　　 模型8,为传统危险因素基础上加入斑块远心端肩部和远心端中间部纤维帽纵向应变差值。曲线下面积为0.818,P=0.002。
　　 模型9,为传统危险因素基础上加入斑块远心端肩部和顶部斑块切应力差值。曲线下面积为0.825,P=0.002。
　　 结论:
　　 (1)急性缺血性脑血管病患者与非急性缺血性脑血管病患者相比,颈动脉斑块长轴远心部位的切应力增加,纤维帽远心端肩部和顶部纵向应变差值有所减小。
　　 (2)急性缺血性脑血管病患者,颈动脉粥样硬化斑块长轴纤维帽纵向应变在不同节段存在差别,纵向应变最大值集中斑块肩部。
　　 (3)颈动脉斑块长轴远心部位的切应力、纤维帽远心端肩部和顶部纵向应变差值均能够提高传统危险因素对缺血性脑血管病的预测价值。
　　 (4)应变和应变率成像能够定量评价颈动脉斑块长轴的切应力、应变等力学指标。