多普勒超声诊断颈动脉狭窄的研究现状

多普勒超声诊断颈动脉狭窄的研究现状 目的:介绍颈动脉超声检查的临床应用、操作技术和数据。 方法:计算机数据库(MEDLINE)和本文的引用文献中所涉及到的颈动脉CDDS应用的文章。结果:快速而有效的证实颈动脉狭窄是临床医师的一个重要的目标。辨别潜在的颈动脉狭窄可以选择合适的患者进行内膜切除术或支架植入术。过去20年灰阶和CDDS检查的发展使颈动脉超声检查可以快速而有效的证实颈动脉狭窄。应用CDDS,可以在灰阶图像上测量内-中膜厚度、辨认斑块的位置和面特征,在彩色多普勒上观察血流涡流和狭窄区域,用频谱多普勒测量血流速度。颈内动脉直径狭窄的程度是制定治疗策略的主要参数。同时阐述了此方法的优势和限制性。结论:颈动脉超声是一种独特的观察颈动脉异常的方法。无创、精确、效价比高,它可以提供形态学和功能信息。它逐渐成为内膜切除手术前的第一且唯一的影像检查方法。而昂贵的和有创性的检查只在特殊病例中才应用。 关键词:颈动脉狭窄,颈动脉超声,多普勒超声 缩写: ACAS Asymptomatic Carotid Atherosclerosis Study 无症状性颈动脉粥样硬化研究 CCA common carotid artery 颈总动脉 CDDS color and duplex Doppler sonography 双功彩色多普勒超声 CEA carotid endarterectomy; 颈动脉内膜切除术 DSA digital subtraction angiography 数字减影血管造影术 ECST European Carotid Surgery Trial 欧洲颈动脉手术研究 EDV end-diastolic velocity 舒张末期流速 ICA internal carotid artery 颈内动脉 IMT intima-media thickness 内-中膜厚度 MRA magnetic resonance angiography 磁共振血管造影 NASCET North American Symptomatic Carotid Endarterectomy Trial 北美症状性颈动脉狭窄内膜切除研究. PSV peak systolic velocity; 收缩期峰值流速 SRU Society of the North American Radiologists in Ultrasound 北美放射协会超声组 脑卒中是西方国家患者死亡的主要原因之一,其中约1/3的脑卒中病例是致命性的,而幸存者通常会有长期的且不可逆的功能障碍。其中4/5的脑缺血性事件是由动脉粥样硬化性疾病引起的,且病变多发生在颈动脉分叉处[1]。 两个随机研究NASCET(北美症状性颈动脉狭窄内膜切除研究)和ECST(欧洲颈动脉手术研究)对有症状的重度(≥70%,由脑血管造影确定)颈内动脉狭窄患者行颈动脉内膜切除术(CEA)治疗的效果进行了评价。研究结果证明:与传统的药物治疗组相比,外科手术确实能使这些患者受益[2-5]。一项最近的汇总分析表明,对颈动脉狭窄50%-69%的患者,也需要考虑进行CEA 治疗[6,7]。ACAS(无症状性颈动脉粥样硬化研究)对有高度(≥60%)颈动脉狭窄但无症状的患者进行了内膜切除手术后的疗效评价,研究表明CEA后5年脑卒中的发生率下降了5.8%,其发生率和死亡率可下降到3%或更低[8-10]。目前对于无症状性颈内动脉狭窄的患者是否需要或是哪些无症状性患者需要进行外科手术治疗尚存在争议,对这些患者必须进行危险分层才能确定是否需要手术[8,11,12]。 由于颈动脉的位置表浅,对于颅外动脉,双功彩色多普勒超声检查(CDDS)是一种最佳的选择。 B型灰阶可使动脉粥样斑块成像并测量内-中膜厚度(IMT)。同时彩色多普勒可以实时显示管腔狭窄和血流异常,可以帮助区分狭窄、临界狭窄和闭塞。在二维灰阶和彩色多普勒基础上发现病变后,并可以进行频谱多普勒血流动力学分析。 多普勒超声是最常应用于进行颈动脉病变检查的方法。而且实验室中还在进行大量的实验研究。尽管随着超声仪器技术的改进、操作者技术的提高、颈动脉超声图像质量也在不断改善,但是不同的实验室甚至是同一实验室的不同操作者之间尚没有统一的操作标准。因此,需要制定标准来提高颈动脉超声资料的重复性和可靠性[13]。 颈动脉超声检查的适应症 进行颈动脉超声检查的颈动脉狭窄患者可以分为两组:有症状组和无症状组。第一组包括由于大脑缺血而引起了神经症状的患者,尤其是有黑朦、短暂性缺血发作或小卒中的患者,这些患者可以通过CEA受益[2-5]。另外在外伤后、内膜切除术后和支架植入术后出现神经症状的患者,提示有颈动脉夹层发生也可进行颈动脉超声检查。无症状组包括有颈部搏动或颈部杂音的患者以及血管手术前的患者;一些中心还常规包括内膜切除术后和支架植入术后的患者而不是在这些患者发生症状时才进行检查。颈动脉超声可以作为心血管手术的颈动脉狭窄筛查方法。Ashcer等[14]对3708例进行开胸心脏手术患者进行了术前颈动脉双功多普勒超声检查,发现患者年龄是颈动脉疾病发生的最重要的危险因素,这也证实了以前的研究结果。他们认为对60岁以上的患者或年龄小于60岁但是有两个或两个以上的危险因素(高血压、糖尿病和吸烟)的患者,在开胸心脏手术前(冠状动脉搭桥和换瓣手术)应进行颈动脉狭窄筛查检查。但是,目前尚有一些问题存在争议,例如对于同时存在冠状动脉和颈动脉疾病的无症状患者是否全部需要进行外科手术,分别手术还是同期进行手术哪种方式患者的受益更大[15]。对于发生率超过 4.5%的严重颈动脉狭窄疾病来说颈动脉超声筛查更符合成本效益[16]。 技术考虑和数据分析 标准方案包括高分辨率的线阵探头(7 MHz或是宽频5-12MHz)颈动脉超声检查。必须使用三种方式:B型灰阶成像、彩色多普勒(横断和纵断面)和频谱多普勒(纵断面)。 B型灰阶成像 颈动脉超声检查的第一部是显示颈总动脉(CCA)全程、颈动脉分叉、尽可能显示颈内动脉(ICA)远端和颈外动脉。这是测量内-中膜厚度(IMT)和显示动脉粥样斑块的最好方法。CCA平均IMT 要在两个分界面间取得:血液-内膜和中膜-外膜。IMT可以手动也可以由计算机软件自动获得。手动方法中,需要在多点测量并取平均值。计算机测量方法是在前壁、侧壁和后壁取3点测量然后平均[17,18]。正常IMT小于0.8mm。因为IMT会随着年龄的增加而增厚,0.8-1.0mm之间认为可疑,1.1mm或以上可以确认为异常(图1)。IMT的测量是技术成分很高,而且测量数据的必须可信。这里重点是标准化颈动脉IMT测量的方法。内-中膜的厚度被认为是早期动脉粥样硬化的一个标志,而且是美国心脏病协会(AHA)推荐的筛查心血管危险性的常规检查的唯一的超声数据[18]。尽管IMT的测量可以作为动脉粥样硬化变化的重要指标,但是在有症状的颈动脉狭窄的患者中,其常规检查并不包括IMT,并且IMT的检查结果也不会影响颈动脉外科手术的决定。 斑块位置和性质的评价是标准的颈动脉双功彩色多普勒检查中的重要一部分。斑块的定义包括斑块的大小以及所导致的血流动力学改变,斑块表面以及内部回声异常。表1是根据这些参数进行的粥样硬化斑块分级[19]。根据血流动力学改变,斑块被分为H1-H5:H1为轻度,管腔内径狭窄低于50%;H2为中度,管腔狭窄50%-69%;H3为重度,管腔狭窄70%至接近闭塞;H4为严重狭窄,近闭塞;H5为完全闭塞。根据斑块内部回声异常,可以分为P1(均质性)和P2 (非均质性);S1-S3代表斑块表面特征:扁平型(S1)、不规则型,缺损小于2mm(S2)、溃疡型,缺损超过2mm(S3)。溃疡型斑块多伴有斑块内出血;50-70%的此类斑块患者有颈动脉症候群症状[20]。当患者出现了症状而狭窄未达到70%时,斑块的性质(从溃疡型到斑块大小和 内径狭窄百分比)可以作为一个独立的参数,在制定患者的治疗计划时应考虑在内。应注意,表1是比较全面的分类,在临床上和系统的颈动脉超声检查结果中并不一定常规应用。ICA狭窄程度的诊断通常用斑块所引起的管腔直径狭窄和ICA的PSV(收缩期峰值流速)两个参数(表2)[13]。 彩色多普勒成像 彩色多普勒超声为辨认ICA的起源和行程提供了一种“路径图”,尤其是有助于辨别迂曲的动脉、分叉较高以及严重狭窄和闭塞的区分。由于“混淆现象”,狭窄区域可以表现为红蓝颜色混合。当血流速度超过了脉冲重复频率时会出现多普勒伪像。在脉冲重复频率之内,红色代表血流朝向探头,蓝色代表血流速度超过脉冲重复频率而不是反向血流。狭窄后的管腔内由于多种血流速度和血流逆流可能出现五彩镶嵌的多普勒血流模式[21-23]。在近闭塞的管腔,可观察到“线样征”(有非常细的象线样的彩色通过)。由于能量多普勒对于低速血流的敏感性,可能有助于残余管腔的观察[24,25]。 频谱分析 血流速度是评价颈动脉狭窄的一个主要参数。在B型灰阶图像上,将光标置于颈动脉管腔中央,用彩色多普勒探测血流,使声束与血流夹角小于60o(双功)。取样线必须通过假设的狭窄部位,并可以看到斑块的远端,以保证测到的血流速度最高。由多普勒超声所测得的血流速度和血管造影狭窄百分率之间进行比较,结果由散点图来表示。这意味着,对于任何给定的由血管造影得到的狭窄率,都可以记录到相应的血流速度。这就可以影响超声检查的敏感性和特异性,而且,强烈影响阳性和阴性预测值。根据患者是否有症状(包括脑卒中和CEA等危险因素),Moneta等[26,27]认为对分析结果进行校正可以反映这些相关危险因素。他们推荐每个血管实验室都应该检查不同超声仪器所得到的结果。操作者应该明白在统一检查中不必校正仪器,也不必常规进行体外试验[13]。另一个提高颈动脉超声检查可靠性的建议是检查要依据一定的方案进行,在整个检查中应该一致[13]。根据ICA的PSV和EDV以及ICA/CCA的PSV比值可以对颈动脉狭窄进行分级[26-38]。很清楚,流速阈值的选择可以影响检查的敏感性和特异性,降低阈值可以提高敏感性而特异性会降低,反之亦然。要有较高的敏感性必然会导致特异性降低。 2002年10月22-23日,在加州旧金山举行的由SRU主办的会议上,专家们起草了最近发表的ICA狭窄多普勒超声诊断的实施[13]。此会议将ICA狭窄根据2个主要参数(ICA PSV和斑块大小)和2个次要参数(ICA/CCA比值和ICA EDV)分为5级(表2)。当ICA流速高是由于处于高动力学状态时如年轻人或血流变化是由严重的ICA双侧壁狭窄或CCA近段狭窄或闭塞所引起时,ICA/CCA比值是一个很有帮助的参数。此参数更重要的应用可能是对于那些低心排出量的患者以及由于管腔狭窄而使收缩期流速降低的患者。血流动力学可感知的狭窄必须在管腔狭窄50%以上。在临床上,管腔狭窄70-99%时与血流动力学变化最相符合。在最近的研究中, Sabeti等[39]采用双功多普勒,应用不同的血流速度标准对ICA狭窄的定量分析进行了比较。他们认为血管造影证实的狭窄度在70-99%时,多普勒的敏感性可以达到98%。很明显的,阈值需要足够低才能达到较高的敏感性但是会降低特异性。SRU的阈值要求在敏感性和特异性之间求取平衡。 根据NASCET和ACAS推荐的治疗方法[2,5,8-10]。对于有症状的狭窄≤50%的患者(图2),推荐药物治疗。狭窄50-69%,推荐药物治疗,并且每6个月进行超声检查以观察斑块变化[32]。NASCET的结果表明中度狭窄的患者也可能从手术中受益[5]。2个实验NASCET和ECST表明,对于狭窄70%或以上(图3)和近闭塞的患者,以及直径减少95%以上有症状的患者,可以肯定从CEA中受益。基于双功多普勒发现而制定的治疗方案的限制可能是由于没有有效的数据来分析血流速度和患者进行CEA手术的关系。颈动脉近闭塞与狭窄90-95%截然不同,药物治疗脑卒中的发生率较低而且内膜切除术的疗效尚不确定[6]。所有这些患者的结果都不如狭窄率较低的结果。ACAS用直径狭窄60%或更低作为外科手术的标准,并推荐无症状患者但是狭窄超 过60%的患者也要进行外科手术,且CEA后的脑卒中发生率和死亡率不超过3%[10]。总之,若管腔被斑块充盈,则血流检测不到。ICA闭塞的其他特征有CCA收缩期流速增高,而舒张期流速降低或消失。对侧颈外动脉可探测到较高的舒张期和收缩期流速[38,40]。对于完全闭塞,不能选择外科手术。 应当指出不止一种方法可以检测动脉狭窄。NASCET用高速ICA流速作为标准,比较血管狭窄处和正常血管远段,与华盛顿大学的标准相反[30]。ECST[3,4]以及以前的北美研究,是用颈动脉扩张部作为标准,在同一区域比较狭窄管腔和原管腔。不同方法的应用需要选择不同的阈值, NASCET颈动脉狭窄的血管造影测量方法与超声所见的比较应该作为参考标准[13]。 另一个问题是没有直接有效的数据来比较CEA受益患者的多普勒血流速度标准。提高多普勒超声的敏感性和特异性需要进一步的研究。 近闭塞和完全闭塞的治疗方法是完全不同的。因为血流速度在闭塞前可以降低,因此血流指标对于区分二者是没有用的。随着仪器敏感性的提高,彩色和能量多普勒可能可以显示细小管腔内的非常小的残余血流,因此可能比较可靠的区分二者。Hetzel等[41]报道超声检测近闭塞的ICA狭窄的敏感性和特异性分别为88%和99%。这些限制促使勒超声血管增强造影剂的发展。Furst 等[42]报道,与非增强试验相比,应用超声血管增强造影剂对残余血流检测的敏感性从85%增加到94%,特异性从92%增加到100%。 几个重要的尚未能回答的问题将会在SRU的会议上讨论。其中之一就是需要确定颈动脉支架植入术后或内膜切除术后双功多普勒的应用方法[13]。分析由于术后内膜增生引起的再狭窄或钙化程度和狭窄位置的方法不应与术前相同。 双功彩色多普勒的限制 由于动脉粥样硬化引起的ICA迂曲可能会导致ICA的PSV增高。在这样的病例中,必须在灰阶图像和彩色血流图像中确认没有斑块发生。对于超声波来说,重度钙化可能会引起后方声影。声影使后方结构在灰阶图像和彩色血流图像上难以辨认(图4)。若存在圆周型钙化斑块,马上就可以观察到血流末梢。如果血流正常或轻度扭曲,可以排除有意义的狭窄[38]。对于颈部动脉高度狭窄的患者,通常病变较长,且动脉迂曲,常需要应用其他的诊断方法[32,43,44]。当心血管存在多种状态时,如高血压、低心排出量、主动脉弓异常和双侧颈动脉闭塞时,ICA PSV的可靠性就会比较差[44]。如前面所提到的,在这些情况下,ICA/CCA比值可能有用。动脉远端狭窄,在探头所能探测范围之外,间接征象如ICA狭窄近段阻力增加等可能会提示远端狭窄[33]。超声造影剂的潜在作用,不仅可以管腔的显示情况,而且可以脉冲多普勒信号[42]。 双功彩色多普勒和其他检查方法诊断价值的比较 与作为“参考标准”的选择性动脉内数字减影血管造影术(DSA)比较,CDDS诊断颈动脉70%到近闭塞的敏感性为87.5-98.6%,特异性为59.2-75.7%。也有作者报道敏感性为91-95%,特异性为86-97%[1]。在狭窄分级上双功彩色多普勒和DSA至少可以达到90%的一致性[45,46]。DSA发生脑卒中和死亡的比率都是1-2%,需要引起注意。在技术较高的中心,CEA的发病率和死亡率可以降低到1.5%。CT血管造影和MRA包括增强MRA,是近年来应用的评价颈动脉狭窄的无创性方法[48,49]。一般来讲,对于完全闭塞血管,增强MRA要优于CDDS,也能较好的分辨狭窄70-99%的病例[50]。MRA诊断颈动脉狭窄的敏感性为92.2-96.9%,特异性为57.9-75.5%[32]。然而,体外试验超声(r﹦0.8)测量的准确性要优于MRA(r﹦0.7)[50]。当CDDS的结果与临床诊断有差别时,CT和MRA可以作为CDDS的补充诊断方法。与临床表现最相符合的无创性检查结果就是最可靠的检查。当无创性检查的结果与临床结果不一致时,DSA 作为诊断方法仍然是必须的。效价比的研究结果[51,52]表明双功多普勒超声作为一种单一的检查方法与其他方法相比廉价而且有效,包括DSA。CDDS和MRA联用诊断价值增高较少,但是费用会增加很多。由于并发症的存在DSA处于劣势[51-53]。 CDDS的主要缺点是在操作和分析时都有较高的技术依赖性。对于没有经验的操作者,至少要 200例才能熟悉,而且需要更多的病例对ICA狭窄分级,而且需要熟知检查的缺点和限制性。结论 双功彩色多普勒是首先用来诊断颈动脉狭窄的影像检查方法。由于它能够同时评价血管的形态学和血流动力学异常,以及效价比较高,CDDS通常是治疗策略决定前的唯一的检查方法。检查的标准方案、操作者的知识和经验以及图像分析专家和图像质量控制是获得可靠结果的必要条件。治疗方案的选择是依据直径狭窄的程度。虽然双功多普勒不能精确的定义直径狭窄的百分比,但是可以估测狭窄的范围。其余的检查方法有CT、MRA和DSA。这些比较昂贵的或是有创性的检查方法在临床表现不典型以及双功多普勒不能发现有意义病变时才应用。效价分析对于那些可疑颈动脉狭窄的患者确定用哪种方法进行检查是唯一比较的项目。双功多普勒对于有症状的患者是单一的可以用于最后诊断和制定治疗策略的检查方法。目前,许多中心只基于双功多普勒的检查结果就进行外科手术[52]。有几个重要的问题值得将来继续研究,如斑块特征的角色和内-中膜厚度的测量,内膜切除术后或支架植入术后患者动脉评价的标准,以及在选定的人群中进行颈动脉疾病的筛查[13]。