动脉粥样硬化的超声检测及其应用前景

· 56· !里医学影像学杂志20o4年第12卷第1期Chinese J Med IInag；ng vo】12 No 1 2004 动脉粥样硬化的超声及其应用前景 李馨综述 高云华审校 超声是评价动脉粥样硬化(Ather0sckr0sis，AS)的重要手 段。血管内超声可直接检测冠状动脉粥样硬化；颈动脉超声用 于诊断外周血管粥样硬化；高频超声是估测硬化血管内皮功能 障碍的好方法；声学造影剂使超声诊断 AS的准确性提高。本 文对上述各种检测手段作一简要概述。 1 血管内超声 1．1 研究现状 血管内超声 (intravaseular ultrasound。IVUS)是 近年来研究发展的一项新技术。采用超声同心导管相结合的 方法，将高频超声探头置于心导管顶端进入冠脉内，以此获得 血管壁、管腔信息。由于探头频率高，能清晰显示血管横断面， 从而精确测量血管腔径、截面积，并且可以发现早期粥样硬化 斑，根据斑块声学特征进行组织学分型。 1．2 主要观察参数 (1)管腔内径及截面积；(2)血管狭窄百 分比；(3)斑块大小及形态；(4)斑块组织学分型。脂质斑 回声 比血管外膜弱，呈均匀低回声，纤维斑现中等回声伴点状强 回声 ，钙化斑为强回声后伴声影，同一切面显示多种 回声 的为 混合性斑块L1]；(5)斑块活动度的判定。斑块分稳定斑和不稳 定斑，取决于斑块内部组织成分。前者主要有纤维斑和小脂质 斑，后者指带窄小纤维帽的大脂质斑。M枷 _2J等应用背向 散射积分对斑块内部成分进行组织定征，测得各种成分背向散 射积分值(Integrated Backscatter，ms)由低至高依次为 ：血栓 4～ 6，脂质成分 7～l3，纤维组织 l3～l8，钙化 28～33，各组 IBS值 相差显著。 1．3 应用前景 IVUS能对血管壁内部结构进行细致观察，在 动脉粥样硬化的早期诊断中有独到的优势，IVUS测量参数与组 织学有良好相关性 ，弥补了血管造影之不足。但冠脉造影能同 时显示冠脉系统病变的全貌 ，而 IVUS由于采用 16～32MHz高 频探头，影响了探测深度，只能对某一段病变血管进行测量，并 且无法区分血管内膜、中膜。加之操作复杂、有创而使应用受 限。 2 颈动脉超声 2．1 检查意义 超声能清晰显示体表大动脉特别是颈动脉血 管壁情况，有利于定量分析。经血管造影及病理证实，颈动脉 内膜中层厚度(In la．Media Thickness，咖 ’)增加早于粥样斑形 成，是反映早期动脉粥样硬化的敏感指标[ 。因此近年来颈动 脉超声被广泛用于评价动脉粥样硬化。 2．2 主要观察参数 (1)测量 IMT值。血管内膜与管腔的分 界线为内线，中、外膜分界线为外线，内、外线之间垂直距离即 为 IMT。IMT厚度 标 准报 道 尚 不一 致。John等认 为 IMT> O．08c皿提示颈动脉硬化，以颈动脉窦 IMT值的诊 断敏感 性最 高，达 87％。Crouse等研究结果 IMT上限为0．1lcm。IMT值不 仅与动脉粥样硬化的危险因素(如吸烟、高血压、脂质代谢紊 乱)正性相关，而且随斑块增多、扩大而增高，所以IMT值增高 是心肌梗死和脑卒中的危险因素；(2)粥样斑定量分析。IMT厚 度 >0．13cm定义为斑块。斑块分级 ：无斑块为 0级；一个小斑 块(占管径 <50％)为 1级 ，一个中等斑块(占管径 30％ ～50％) 或多个小斑块为 2级，一个大斑块(占管径 >50％)或一个 以上 中等斑块为 3级。颈动脉系斑块分级总和即为斑块指数。虽 然指数因年龄、性别而异 ，但冠心病患者该指标 为正常对照组 1．4～2．3倍 ，相差显著；(3)粥样斑定性分析。超声依据斑块 回 声强度进行声学密度定量分析 。经组织学检查证实，超声对斑 块组织定征的精确度达 7l％ ～100％【 (钙化斑 100％，纤维斑 75％，脂质斑 71％)。斑块回声与其预后紧密相关。内部回声 均质斑块较稳定，弱回声或回声不均质斑易脱落[引。斑块外形 也是预后判断。斑块外型不规则，合并溃疡、细窄纤维帽 或面积迅速增大都是脑卒中的危险因素。大量体外实验证明， 以颈动脉斑块的存在预测心脑血管病变的敏感性为 84％，特异 性 79％_6 ；(4)颈动脉狭窄的判定。斑块可导致管腔狭窄，狭窄 分3度 ：<50％为轻度 ，5o％ ～79％中度 ，8o％ ～99％重度。收 缩期峰值流速也是狭窄度衡量指标。狭窄 >50％则颈动脉峰 值流速 >120cm／s；(5)计算收缩期颈内动脉与颈总动脉峰值流 速之比。颈内动脉起始部好发斑块，若合并管腔狭窄，峰值流 速增快，导致该比值增高。冠心病、高血压患者该比值 >0．8， 显著高于正常对照组，是诊断动脉粥样硬化的敏感指标。 2．3 展望 颈动脉超声检查技术 日益成熟 ，但 由于测定不标 准化，IMT正常值范围文献报道不一致，而非动脉粥样硬化病 理条件下的血管内膜代偿性增生、内膜纤维肥大也可导致 IMT 增高，目前超声技术对此尚无法鉴别。未来研究应结合血管内 皮功能的超声检测以及动脉粥样硬化的病理基础，提高超声评 估的准确性。 3 超声评价血管内皮功能的损害 3．1 研究依据 动脉粥样硬化是一种形态、功能损害共存的 病变，功能损害出现于形态异常之前，主要表现为内皮依赖性 舒张功能(Endothelium-Dependent Dilation，EDD)障碍。血管内皮 是介于循环血液与血管平滑肌之间的生理屏障，在维持血管收 缩、舒张方面起着关键作用。血管的收缩、舒张主要通过内皮 细胞释放 NO等活性物质完成。若内皮受损，NO释放减少，血 管舒张减弱。 3．2 检测方法 (1)内皮细胞计数及形态学检查。当内皮细 胞受到损伤时可发生形态和数量异常。此方法简单直观 ；(2) 冷加压实验。应用超声心动图观察冠状动脉左主干内径对冷 作者单位 400037 重庆 第三军医大学新桥医院超声科 维普资讯 http://www.cqvip.com 中国医学影像学杂志 2004~ 12卷第 1期 Chinese J Med I nagiflg v0l 12 N。I 2004 · 57 · 加压负荷实验的反应，估测冠脉内皮功能。显示冠状动脉左主 干，测量内径。然后将受检者一侧手及前臂浸入冰水90s ,记录 此时冠脉左主干的二维图像。冷加压试验诱发血流介导的血 管扩张(Flow-mediated Dilation，FMD)，以冠状动脉左主干内径 变化百分比代表 FMD。FMD=(试验后内径 一试验前内径)／试 验前内径 ×100％。但超声测量冠脉左主干内径准确性有限． 而冷加压试验冠脉内径变化较小，因此重复性较差；(3)使用血 管内超声或冠状动脉造影法，在冠状动脉内直接注入内皮依 耐性刺激物(乙酰胆碱)，刺激内皮细胞释放内皮衍生性舒张因 子，从而引起血管舒张。若内皮受损，动脉出现反常收缩。从 而检测冠状动脉内皮细胞功能。但操作复杂、有创；(4)近 10 年来高频超声检测外周血管 FMD被广泛用于内皮功能的评 价。测定静息状态下肱动脉内径基础值(DO)，前臂充气加压持 续6分钟后测定肱动脉反应性充血内径(D1)，以内径扩张百分 比(DI—DO)／DO×100％表示 FMD。正常肱动脉 FMD值为 10％ - 20％，内皮功能障碍时 FMD降低。Celermajer发现肱动脉 FMD值与冠状动脉硬化程度负相关，以FMD<4．5％预测冠心 病的敏感性为71％，特异性81％L7 J。提示冠心病患者内皮依赖 性舒张功能与肱动脉反应性舒张之间有密切联系。 3．3 应用价值 动脉粥样硬化早期，由于血管重构等原因，冠 脉造影可表现为正常。而研究表明只要存在动脉粥样硬化危 险因素，10岁以内无任何临床症状的儿童在粥样斑形成前就已 发生 EDD障碍。因此无创超声技术检测肱动脉 咖 异常成为 早期冠脉粥样硬化的诊断依据。咖 检测敏感性高，重复性 好，可用于冠状动脉粥样硬化发生、发展及治疗过程的评估。 4 声学造影剂的应用 4．1 常规造影 管腔重度狭窄时二维图像显示不满意，彩色 多普勒血流信号弱，与管腔闭塞难以鉴别。注射造影剂后，血 管远端多普勒信号明显增强。DirkIs J发现应用造影剂前，因颈 动脉峰值流速测量偏差，血管狭窄度的估测与血管造影结果有 差异。而声学造影剂的诊断精确度与血管造影基本一致。 4．2 靶向显影 动脉粥样硬化发病机理的研究已经历了一个 半世纪，近年来提出了 AS是由于众多危险因素损伤内皮细胞 而发生的一系列炎症反应。受损的内皮细胞表达的粘附分子 (主要有 ICAM一1，P一选择素)增高，导致单核细胞增殖并分化 成泡沫细胞，使病灶逐步扩展。根据 AS是炎症的机理，制备各 种炎症介质抗体，混入超声造影剂微泡外壳表面，由于炎症介 质在正常组织中几乎不表达，所以经外周静脉或动脉内局部注 射后 ，微泡选择性到达粥样硬化病 变处，增强炎症靶 器官显 影【9’】0I。sas}lan¨ 建立颈动脉粥样硬化动物模型后，局部注射 带有抗粘附分子 ICAM一1抗体的脂粒，结果粥样斑显影增强。 u。 r[12 等制备的造影剂与活化血小板糖蛋白受体相结合，在 改善血栓显像同时，高频超声还促使微泡及血栓分解，从而达 到治疗目的。“ndne 13 制备携带磷脂丝氨酸的造影剂脂质体 微泡，在小鼠提睾肌注射肿瘤坏死因子诱导炎症，然后经外周 静脉注射带有荧光标记的脂质体微泡，lOmin后观察到微泡向 活化白细胞趋化 ，以无创方法显示炎症过程。微泡表面携带的 不同抗体成分有助于鉴别炎症的遗传表型 ，而遗传表型决定了 斑块的稳定性，能为临床提供更多预后信息。此外 ，靶 向心肌 声学造影可评价冠状动脉内皮功能障碍[J4_，而携带治疗基因 造影剂则能改善内皮细胞功能【I5]。 关键词 超声；声学造影剂；动脉粥样硬化 中国图书资料分类法分类号 R445．1 参 考 文 献 1 0 s L，M 0fl J，Frits M．廿 ．Identification of atherosclerotic plaque components with intravascular ultrasound elastography in vivo ． Circulation ， 20O2，105：1627 2 Masanori K，Hisato T，To~hiyuki N，廿 ．Noninvasive quantitative tissue characterizatinn andtwodimensionalcelor-eodedmap ofhuman atheresclerot． ic lesions using ultrasound integrated backscatter．J-Am-Coil．Cardid，2001， 38：486 3 Makherjee D，Yudav JS．Carotid artery intima-medial thickness：indicator of atheresclerotic burden and response to risk factor modification ．Am-Heart-J， 2OO2，144：753 4 Takiuchi S，Sakugi H，HondaK，d ．Quantitativeultrasonictissue char- acterization can identify high-risk atheresclerotic alteration in human carotid arteries ．Circulation ，2OOO，102：766 5 Gronholdt ML，Nordestgaard BG，Schroeder TV，et ．Ultrasonic eehoh． cent carotid plagues predictfuture strokes．Cimdation ，2001，104 ：68 6 Arnold A，TaylorP，PostonR，d ．An objectivemethodfor gradingultra- soundimagesof carotid artery plague．Ultasound—Med·Biol，2001，27 ：1041 7 J蜘 T，Ayan R，Kathleen A，廿 ．Peripheral v∞cular endothelialfunc— tion acting as a noninvasiveindicatorof c0fonary arterydisease．J-Am-CoU— Cardiol，2001，38：1843 8 DiIk W ，Rasmus J，Darius G， ．Echocontrast-anhanced ultrasound of extracranial internal carotid arteryhigh—gmde stenosis and occlusion．~'oke， 1999，30：2302 9 Under JR．Evolving applications for contrast ultrasound．Am-J—Cantiol， 2002，90(supply)：72J 10 UnderJR ，Sung J，Christiansen J，et ．Ul的 s∞ndassessm~tof intlam— lnatlonand renaltissue urywith microbubbles targetedtoP-selectlon ．Cir· culation 。200l，104 ：2107 11 SashaM，HayatA，Bonnie J，et ．In vivota瑁eting ofacoustically reflec· dveliposomesforintravascularandtransvascularultrasonic enhan~ t．J— Am-Coil—Cardiol，1999，33：867 12 Unger EC．Mccreery rip，Sweitzer RH，甜 ．In vitro studies of a thrombus-slx~ific ultrasound contrast agent．Am-J—Canxtiol，1998，81(sup— Ply)：58G 13 UnderJR ．SonsJ，Xu F， a／．Noninvasive u1mls imaging ofintlam。 marion usingmicrobubbelstargetedto activedleukocytes．Ciwulafion，2OOO r 102：2745 14 Villanueval Fs，KlibanovAL．Micmtmbbel endothelial cellinteraction as a basisfor assessing endothelial function ．Echocardingraphy，20O2，19：427 15 Newman CM．LawrieA，BriskenAF，d ．Ultrasound genetherapy：on the road from concept to reality．Echocardingraphy，2001，18：339 (2003-06—18收稿 2003-07-28修回) 维普资讯 http://www.cqvip.com