速度向量成像技術在動脈重構(gòu)檢測中的初步應用.pdf

1、背景與目的：
　　 動脈是由心室發(fā)出的血管，管壁較厚，彈性纖維較多，有較大的彈性，其內(nèi)膜由內(nèi)皮、內(nèi)皮下層和內(nèi)彈性膜組成。大動脈包括主動脈、無名動脈、頸總動脈、鎖骨下動脈等，其管壁有多層彈性膜和大量彈性纖維，平滑肌較少，所以被稱為彈性動脈。除大動脈外，其余凡在解剖學上有名稱的動脈大多屬中動脈。中動脈管壁的平滑肌相當豐富，又名肌性動脈。
　　 動脈重構(gòu)是在基因調(diào)控下，動脈管壁分子、細胞和間質(zhì)變化的過程，在臨床上表現(xiàn)為動脈形態(tài)

2、和功能改變。血流動力學負荷、神經(jīng)內(nèi)分泌激活和其它多種因素都能影響這一過程。脂質(zhì)、血管平滑肌細胞、膠原等都參與這一過程，但主要參與者還是血管壁的各種細胞。動脈重構(gòu)包括動脈擴張(正性重構(gòu))和動脈縮窄(負性重構(gòu))。
　　 隨著我國生活水平的提高，人民群眾壽命的延長，以及飲食生活習慣的改變，動脈粥樣硬化發(fā)生的機率越來越高。而動脈粥樣硬化是影響動脈傳輸功能的最重要疾病之一，動脈管腔的狹窄或痙攣可以引起遠端組織和器官的缺血或梗死。動脈粥樣硬

3、化斑塊是血管病變的信號，它對動脈壁和管腔機械特性的影響及功能改變尤其值得我們?nèi)ヌ接?。由此可見，掌握動脈重構(gòu)的發(fā)生規(guī)律對于預防、及時干預和治療動脈粥樣硬化及其產(chǎn)生的多種并發(fā)疾病具有重要的意義。
　　 長期以來，對于動脈重構(gòu)，特別是動脈粥樣硬化，國內(nèi)外許多學者運用多種方法進行了大量的研究。目前，除了反映血管內(nèi)皮功能的生化指標如：血管性血友病因子(vWF)、內(nèi)皮素(ET)、C反應蛋白(CRP)、可溶性細胞間粘附分子(Sicam-1)和

4、E選擇素(E-selectin)等外，應用于臨床的動脈功能檢測方法還包括有創(chuàng)性的動脈造影術、血管內(nèi)超聲和無創(chuàng)性的血管外超聲、脈沖波傳導速度(pulse wsve velocity，PWV)、壓力反射波的收縮期增強指數(shù)(augmentation index，AI)、脈沖波舒張期分析和血壓測量時的袖帶內(nèi)壓力震蕩波分析等。但是，這些方法都存在一定的局限性，影響生化指標的因素太多，限制了其在血管重構(gòu)方面的應用；有創(chuàng)性的檢測方法具有一定的風險性，

5、且價格高昂；先前的無創(chuàng)性檢測方法已不能滿足臨床醫(yī)生對動脈疾病早期診斷、早期干預的需求，更不能對血管重構(gòu)過程進行精確的檢測，這在一定程度上限制了對血管重構(gòu)過程研究的進展。而速度向量成像技術為這一檢測提供了方便，彌補了其他檢測方法的不足。
　　 速度向量成像技術(Velocity Vector Imaging，VVI)是由西門子公司研發(fā)的定量分析心肌運動的功能軟件，它最初的功能是評價心臟的機械活動及運動動力學的二維分析手段，其原理是

6、應用斑點追蹤技術(speckle tracking)、空間相干技術及追蹤技術(pixel tracking)，通過一種實時心肌運動跟蹤運算法，跟蹤每幀圖像上的像素點，能在二維的高幀頻灰階圖像上得到其運動速度和方向的變化曲線。研究對象的運動用帶箭頭的直線來表示，直線的長度代表運動速度的大小，箭頭的指向代表速度的方向。
　　 VVI可對心臟各個節(jié)段、各個方向上的、以及整個心動周期中任意時刻的心肌運動進行定量分析；可提供有關心肌運動的

7、方向、速度、位移、應變及應變率、加速度、加速時間、達峰時間、心肌旋轉(zhuǎn)與解旋的速度、心臟扭轉(zhuǎn)等信息，以及心肌運動的三維表達、整體及局部的容積及射血分數(shù)(EF)，并可用于同步化分析，因此可以全面評價心臟局部及整體的收縮及舒張功能。隨著VVI技術的進步，它在臨床實踐中的應用范圍越來越廣，目前可適用于所有臨床應用項目，包括成人、兒童、胎兒及實驗動物的心臟和血管研究；適用于所有成像途徑，經(jīng)胸、經(jīng)食道及導管超聲獲取的圖像中均可應用；對于心臟功能的評

8、價適用于心臟任意腔室，任意M型取樣和任意的二維切面。
　　 VVI技術較傳統(tǒng)超聲技術和多普勒技術更具優(yōu)越性：
　　 1.不受角度影響。由于VVI技術利用追蹤技術研究圖像連續(xù)2幀間位置的變化，而不是建立在多普勒效應的基礎上，故不受角度影響；而短軸切面多普勒組織成像和M-型超聲，只能檢測動脈前后壁的運動，而對動脈側(cè)壁的運動則無法檢測；
　　 2.可以獲得室壁任意方向的運動信息，不受成像切面限制；
　　 3.可

9、同時評價心內(nèi)膜和心外膜的運動；
　　 4.VVI根據(jù)描記點跟蹤頸總動脈內(nèi)膜，自動確定向心運動的中心，不受動脈搏動引發(fā)的擺動影響，提高了檢測的可重復性。
　　 本研究運用速度向量成像技術對不同性別受檢者頸總動脈、胭動脈、肱動脈隨著年齡變化而發(fā)生的動脈重構(gòu)進行檢測，對比研究青年人和老年人動脈宏觀及微觀生物結(jié)構(gòu)力學的改變，評估其血管彈性的變化；初步研究應用速度向量成像技術評價頸總動脈粥樣硬化斑塊結(jié)構(gòu)力學的變化。
　　

10、第一部分
　　 應用速度向量成像技術檢測人體頸總動脈、胭動脈、肱動脈隨年齡增長發(fā)生的動脈重構(gòu)及彈性變化
　　 目的：運用VVI分析人體頸總動脈、腘動脈、肱動脈隨年齡增長發(fā)生的動脈重構(gòu)及彈性變化。方法：選擇2007年6月至2010年6月在我院健康體檢中心查體的人群156例，分為健康青年人組76例(25.1±2.7歲，36男性40女性)，健康老年人組80例(65.8±3.9歲，40男性40女性)。均無高膽固醇血癥、高血壓、胰

11、島素抵抗或糖尿病病史，老年人組中女性均為絕經(jīng)后婦女(未進行激素替代療法)。所有的研究對象被要求禁食8小時、不接觸咖啡因和酒精8小時。應用速度向量成像技術對人體右側(cè)頸總動脈、胭動脈、肱動脈進行檢測，獲取各動脈的應變、應變率等參數(shù)，同時分析各動脈內(nèi)中膜厚度、內(nèi)徑、內(nèi)中膜厚度/內(nèi)徑比值，剖析健康人年齡及性別因素引起的動脈重構(gòu)特點。結(jié)果：無論是頸總動脈、胭動脈還是肱動脈，隨著年齡的增長，動脈內(nèi)徑增寬、內(nèi)中膜厚度增加；男性比女性動脈內(nèi)中膜厚度要大

12、，男性動脈內(nèi)徑比女性動脈內(nèi)徑大；在動脈收縮期長軸方向管壁峰值運動速度、最大應變和應變率代表的動脈彈性方面，男性均比女性低；各動脈收縮期長軸方向管壁速度前壁比后壁高，應變前壁比后壁低，應變率前壁平均值略低于后壁，但是無統(tǒng)計學差異；頸總動脈的內(nèi)徑明顯大于胭動脈和肱動脈，動脈收縮期長軸方向管壁峰值速度、最大應變與應變率均高于后兩者；老年組頸總動脈、胭動脈、肱動脈的收縮期長軸方向管壁運動速度、應變和應變率均低于青年組。結(jié)論：隨著年齡增長，各動脈

13、管壁均發(fā)生明顯的重構(gòu)，并伴有彈性的降低。速度向量成像技術能夠評價健康人不同性別、不同年齡的不同動脈以及同一動脈前后壁的微觀結(jié)構(gòu)力學特性，證實了動脈粥樣硬化是彌漫性的、可以發(fā)生在多種不同動脈基礎上的病理性變化。為進一步研究正常動脈的生理性和病理性重構(gòu)提供了一個嶄新的方法，可能成為探索動脈粥樣硬化發(fā)生機制的新手段，可能成為有關動脈粥樣硬化預防、治療、新藥評估的有效參考指標。
　　 第二部分
　　 應用速度向量成像技術評價頸總

14、動脈粥樣硬化斑塊結(jié)構(gòu)力學的變化
　　 目的：應用速度向量成像技術，初步探討頸總動脈粥樣硬化斑塊結(jié)構(gòu)力學的變化。方法：選擇2007年6月至2010年6月在我院住院患者50例，其中腦梗死患者29例，高血壓患者11例，糖尿病患者10例，平均年齡62.9±5.7歲，男性35例，女性15例。共檢出左、右側(cè)頸總動脈孤立性粥樣硬化斑塊67個。所有患者均為竇性心律，受檢前均進行超聲心動圖檢查以排除心臟結(jié)構(gòu)異常造成的影響。所有的研究對象被要求禁食

15、8小時、不接觸咖啡因和酒精8小時。應用VVI技術對頸總動脈粥樣硬化斑塊和無斑塊處的運動特點進行觀察，選擇收縮期最大峰值進行分析，比較速度、應變、應變率等參數(shù)。結(jié)果：斑塊處內(nèi)中膜厚度明顯高于無斑塊處，隨著收縮期血壓升高，血流經(jīng)過，斑塊處周向和軸向應變?yōu)檎?，而徑向應變?yōu)樨?，軸向和周向峰值速度、應變、應變率數(shù)值均明顯低于無斑塊處，無斑塊處徑向應變因管壁太薄無法測量。軸向應變沿著斑塊纖維帽變化極大，斑塊肩部應變最大。無斑塊處速度向量顯示一致，同

16、步性較好，斑塊處速度向量顯示紊亂，同步性較差。結(jié)論：VVI技術是評價頸總動脈粥樣硬化斑塊結(jié)構(gòu)力學變化的有效手段。
　　 總結(jié)
　　 1.隨著年齡增長，各動脈管壁均發(fā)生明顯的重構(gòu)，并伴有彈性的降低。速度向量成像技術能夠評價健康人不同性別、不同年齡的不同動脈以及同一動脈前后壁的微觀結(jié)構(gòu)力學特性，證實了動脈粥樣硬化是彌漫性的、可以發(fā)生在多種不同動脈基礎上的病理性變化。為進一步研究正常動脈的生理性和病理性重構(gòu)提供了一個嶄新的方法

17、，可能成為探索動脈粥樣硬化發(fā)生機制的新手段，可能成為有關動脈粥樣硬化預防、治療、新藥評估的有效參考指標。
　　 2.頸總動脈斑塊處內(nèi)中膜厚度明顯高于無斑塊處，隨著收縮期血壓升高，血流經(jīng)過，斑塊處周向和軸向應變?yōu)檎?，而徑向應變?yōu)樨?，軸向和周向峰值速度、應變、應變率數(shù)值均明顯低于無斑塊處，無斑塊處徑向應變因管壁太薄無法測量。軸向應變沿著斑塊纖維帽變化極大，斑塊肩部應變最大。無斑塊處速度向量顯示一致，同步性較好，斑塊處速度向量顯示紊亂

18、，同步性較差。VVI技術是評價動脈粥樣硬化斑塊結(jié)構(gòu)力學的有效手段。
　　 創(chuàng)新點
　　 1.本研究對不同年齡組的不同性別的健康人，首次將頸總動脈、胭動脈、肱動脈這三種不同位置的動脈同時進行研究，證實了動脈粥樣硬化是彌漫性的、可以發(fā)生在多種不同動脈基礎上的病理性變化。
　　 2.本研究首次利用速度向量成像技術評價正常人不同性別、不同年齡的不同位置動脈的微觀結(jié)構(gòu)力學特性。
　　 3.本研究首次利用速度向量成像