速度向量成像技術(shù)在動(dòng)脈重構(gòu)檢測(cè)中的初步應(yīng)用.pdf

1、背景與目的：
　　 動(dòng)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(dòng)脈包括主動(dòng)脈、無(wú)名動(dòng)脈、頸總動(dòng)脈、鎖骨下動(dòng)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(dòng)脈。除大動(dòng)脈外，其余凡在解剖學(xué)上有名稱的動(dòng)脈大多屬中動(dòng)脈。中動(dòng)脈管壁的平滑肌相當(dāng)豐富，又名肌性動(dòng)脈。
　　 動(dòng)脈重構(gòu)是在基因調(diào)控下，動(dòng)脈管壁分子、細(xì)胞和間質(zhì)變化的過(guò)程，在臨床上表現(xiàn)為動(dòng)脈形態(tài)

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

3、化斑塊是血管病變的信號(hào)，它對(duì)動(dòng)脈壁和管腔機(jī)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?dòng)脈重構(gòu)的發(fā)生規(guī)律對(duì)于預(yù)防、及時(shí)干預(yù)和治療動(dòng)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(zhǎng)期以來(lái)，對(duì)于動(dòng)脈重構(gòu)，特別是動(dòng)脈粥樣硬化，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者運(yùn)用多種方法進(jìn)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(biāo)如：血管性血友病因子(vWF)、內(nèi)皮素(ET)、C反應(yīng)蛋白(CRP)、可溶性細(xì)胞間粘附分子(Sicam-1)和

4、E選擇素(E-selectin)等外，應(yīng)用于臨床的動(dòng)脈功能檢測(cè)方法還包括有創(chuàng)性的動(dòng)脈造影術(shù)、血管內(nèi)超聲和無(wú)創(chuàng)性的血管外超聲、脈沖波傳導(dǎo)速度(pulse wsve velocity，PWV)、壓力反射波的收縮期增強(qiáng)指數(shù)(augmentation index，AI)、脈沖波舒張期分析和血壓測(cè)量時(shí)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(biāo)的因素太多，限制了其在血管重構(gòu)方面的應(yīng)用；有創(chuàng)性的檢測(cè)方法具有一定的風(fēng)險(xiǎn)性，

5、且價(jià)格高昂；先前的無(wú)創(chuàng)性檢測(cè)方法已不能滿足臨床醫(yī)生對(duì)動(dòng)脈疾病早期診斷、早期干預(yù)的需求，更不能對(duì)血管重構(gòu)過(guò)程進(jìn)行精確的檢測(cè)，這在一定程度上限制了對(duì)血管重構(gòu)過(guò)程研究的進(jìn)展。而速度向量成像技術(shù)為這一檢測(cè)提供了方便，彌補(bǔ)了其他檢測(cè)方法的不足。
　　 速度向量成像技術(shù)(Velocity Vector Imaging，VVI)是由西門子公司研發(fā)的定量分析心肌運(yùn)動(dòng)的功能軟件，它最初的功能是評(píng)價(jià)心臟的機(jī)械活動(dòng)及運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)的二維分析手段，其原理是

6、應(yīng)用斑點(diǎn)追蹤技術(shù)(speckle tracking)、空間相干技術(shù)及追蹤技術(shù)(pixel tracking)，通過(guò)一種實(shí)時(shí)心肌運(yùn)動(dòng)跟蹤運(yùn)算法，跟蹤每幀圖像上的像素點(diǎn)，能在二維的高幀頻灰階圖像上得到其運(yùn)動(dòng)速度和方向的變化曲線。研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)用帶箭頭的直線來(lái)表示，直線的長(zhǎng)度代表運(yùn)動(dòng)速度的大小，箭頭的指向代表速度的方向。
　　 VVI可對(duì)心臟各個(gè)節(jié)段、各個(gè)方向上的、以及整個(gè)心動(dòng)周期中任意時(shí)刻的心肌運(yùn)動(dòng)進(jìn)行定量分析；可提供有關(guān)心肌運(yùn)動(dòng)的

7、方向、速度、位移、應(yīng)變及應(yīng)變率、加速度、加速時(shí)間、達(dá)峰時(shí)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(yùn)動(dòng)的三維表達(dá)、整體及局部的容積及射血分?jǐn)?shù)(EF)，并可用于同步化分析，因此可以全面評(píng)價(jià)心臟局部及整體的收縮及舒張功能。隨著VVI技術(shù)的進(jìn)步，它在臨床實(shí)踐中的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，目前可適用于所有臨床應(yīng)用項(xiàng)目，包括成人、兒童、胎兒及實(shí)驗(yàn)動(dòng)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(dǎo)管超聲獲取的圖像中均可應(yīng)用；對(duì)于心臟功能的評(píng)

8、價(jià)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(shù)較傳統(tǒng)超聲技術(shù)和多普勒技術(shù)更具優(yōu)越性：
　　 1.不受角度影響。由于VVI技術(shù)利用追蹤技術(shù)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(yīng)的基礎(chǔ)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(cè)動(dòng)脈前后壁的運(yùn)動(dòng)，而對(duì)動(dòng)脈側(cè)壁的運(yùn)動(dòng)則無(wú)法檢測(cè)；
　　 2.可以獲得室壁任意方向的運(yùn)動(dòng)信息，不受成像切面限制；
　　 3.可

9、同時(shí)評(píng)價(jià)心內(nèi)膜和心外膜的運(yùn)動(dòng)；
　　 4.VVI根據(jù)描記點(diǎn)跟蹤頸總動(dòng)脈內(nèi)膜，自動(dòng)確定向心運(yùn)動(dòng)的中心，不受動(dòng)脈搏動(dòng)引發(fā)的擺動(dòng)影響，提高了檢測(cè)的可重復(fù)性。
　　 本研究運(yùn)用速度向量成像技術(shù)對(duì)不同性別受檢者頸總動(dòng)脈、胭動(dòng)脈、肱動(dòng)脈隨著年齡變化而發(fā)生的動(dòng)脈重構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)比研究青年人和老年人動(dòng)脈宏觀及微觀生物結(jié)構(gòu)力學(xué)的改變，評(píng)估其血管彈性的變化；初步研究應(yīng)用速度向量成像技術(shù)評(píng)價(jià)頸總動(dòng)脈粥樣硬化斑塊結(jié)構(gòu)力學(xué)的變化。
　　

10、第一部分
　　 應(yīng)用速度向量成像技術(shù)檢測(cè)人體頸總動(dòng)脈、胭動(dòng)脈、肱動(dòng)脈隨年齡增長(zhǎng)發(fā)生的動(dòng)脈重構(gòu)及彈性變化
　　 目的：運(yùn)用VVI分析人體頸總動(dòng)脈、腘動(dòng)脈、肱動(dòng)脈隨年齡增長(zhǎng)發(fā)生的動(dòng)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(wú)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(jìn)行激素替代療法)。所有的研究對(duì)象被要求禁食8小時(shí)、不接觸咖啡因和酒精8小時(shí)。應(yīng)用速度向量成像技術(shù)對(duì)人體右側(cè)頸總動(dòng)脈、胭動(dòng)脈、肱動(dòng)脈進(jìn)行檢測(cè)，獲取各動(dòng)脈的應(yīng)變、應(yīng)變率等參數(shù)，同時(shí)分析各動(dòng)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(dòng)脈重構(gòu)特點(diǎn)。結(jié)果：無(wú)論是頸總動(dòng)脈、胭動(dòng)脈還是肱動(dòng)脈，隨著年齡的增長(zhǎng)，動(dòng)脈內(nèi)徑增寬、內(nèi)中膜厚度增加；男性比女性動(dòng)脈內(nèi)中膜厚度要大

12、，男性動(dòng)脈內(nèi)徑比女性動(dòng)脈內(nèi)徑大；在動(dòng)脈收縮期長(zhǎng)軸方向管壁峰值運(yùn)動(dòng)速度、最大應(yīng)變和應(yīng)變率代表的動(dòng)脈彈性方面，男性均比女性低；各動(dòng)脈收縮期長(zhǎng)軸方向管壁速度前壁比后壁高，應(yīng)變前壁比后壁低，應(yīng)變率前壁平均值略低于后壁，但是無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異；頸總動(dòng)脈的內(nèi)徑明顯大于胭動(dòng)脈和肱動(dòng)脈，動(dòng)脈收縮期長(zhǎng)軸方向管壁峰值速度、最大應(yīng)變與應(yīng)變率均高于后兩者；老年組頸總動(dòng)脈、胭動(dòng)脈、肱動(dòng)脈的收縮期長(zhǎng)軸方向管壁運(yùn)動(dòng)速度、應(yīng)變和應(yīng)變率均低于青年組。結(jié)論：隨著年齡增長(zhǎng)，各動(dòng)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(shù)能夠評(píng)價(jià)健康人不同性別、不同年齡的不同動(dòng)脈以及同一動(dòng)脈前后壁的微觀結(jié)構(gòu)力學(xué)特性，證實(shí)了動(dòng)脈粥樣硬化是彌漫性的、可以發(fā)生在多種不同動(dòng)脈基礎(chǔ)上的病理性變化。為進(jìn)一步研究正常動(dòng)脈的生理性和病理性重構(gòu)提供了一個(gè)嶄新的方法，可能成為探索動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生機(jī)制的新手段，可能成為有關(guān)動(dòng)脈粥樣硬化預(yù)防、治療、新藥評(píng)估的有效參考指標(biāo)。
　　 第二部分
　　 應(yīng)用速度向量成像技術(shù)評(píng)價(jià)頸總

14、動(dòng)脈粥樣硬化斑塊結(jié)構(gòu)力學(xué)的變化
　　 目的：應(yīng)用速度向量成像技術(shù)，初步探討頸總動(dòng)脈粥樣硬化斑塊結(jié)構(gòu)力學(xué)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(dòng)脈孤立性粥樣硬化斑塊67個(gè)。所有患者均為竇性心律，受檢前均進(jìn)行超聲心動(dòng)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(duì)象被要求禁食

15、8小時(shí)、不接觸咖啡因和酒精8小時(shí)。應(yīng)用VVI技術(shù)對(duì)頸總動(dòng)脈粥樣硬化斑塊和無(wú)斑塊處的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)進(jìn)行觀察，選擇收縮期最大峰值進(jìn)行分析，比較速度、應(yīng)變、應(yīng)變率等參數(shù)。結(jié)果：斑塊處內(nèi)中膜厚度明顯高于無(wú)斑塊處，隨著收縮期血壓升高，血流經(jīng)過(guò)，斑塊處周向和軸向應(yīng)變?yōu)檎鴱较驊?yīng)變?yōu)樨?fù)，軸向和周向峰值速度、應(yīng)變、應(yīng)變率數(shù)值均明顯低于無(wú)斑塊處，無(wú)斑塊處徑向應(yīng)變因管壁太薄無(wú)法測(cè)量。軸向應(yīng)變沿著斑塊纖維帽變化極大，斑塊肩部應(yīng)變最大。無(wú)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(shù)是評(píng)價(jià)頸總動(dòng)脈粥樣硬化斑塊結(jié)構(gòu)力學(xué)變化的有效手段。
　　 總結(jié)
　　 1.隨著年齡增長(zhǎng)，各動(dòng)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(shù)能夠評(píng)價(jià)健康人不同性別、不同年齡的不同動(dòng)脈以及同一動(dòng)脈前后壁的微觀結(jié)構(gòu)力學(xué)特性，證實(shí)了動(dòng)脈粥樣硬化是彌漫性的、可以發(fā)生在多種不同動(dòng)脈基礎(chǔ)上的病理性變化。為進(jìn)一步研究正常動(dòng)脈的生理性和病理性重構(gòu)提供了一個(gè)嶄新的方法

17、，可能成為探索動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生機(jī)制的新手段，可能成為有關(guān)動(dòng)脈粥樣硬化預(yù)防、治療、新藥評(píng)估的有效參考指標(biāo)。
　　 2.頸總動(dòng)脈斑塊處內(nèi)中膜厚度明顯高于無(wú)斑塊處，隨著收縮期血壓升高，血流經(jīng)過(guò)，斑塊處周向和軸向應(yīng)變?yōu)檎鴱较驊?yīng)變?yōu)樨?fù)，軸向和周向峰值速度、應(yīng)變、應(yīng)變率數(shù)值均明顯低于無(wú)斑塊處，無(wú)斑塊處徑向應(yīng)變因管壁太薄無(wú)法測(cè)量。軸向應(yīng)變沿著斑塊纖維帽變化極大，斑塊肩部應(yīng)變最大。無(wú)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(shù)是評(píng)價(jià)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊結(jié)構(gòu)力學(xué)的有效手段。
　　 創(chuàng)新點(diǎn)
　　 1.本研究對(duì)不同年齡組的不同性別的健康人，首次將頸總動(dòng)脈、胭動(dòng)脈、肱動(dòng)脈這三種不同位置的動(dòng)脈同時(shí)進(jìn)行研究，證實(shí)了動(dòng)脈粥樣硬化是彌漫性的、可以發(fā)生在多種不同動(dòng)脈基礎(chǔ)上的病理性變化。
　　 2.本研究首次利用速度向量成像技術(shù)評(píng)價(jià)正常人不同性別、不同年齡的不同位置動(dòng)脈的微觀結(jié)構(gòu)力學(xué)特性。
　　 3.本研究首次利用速度向量成像