超声实时弹性成像技术、超声造影及能谱CT检测颈动脉斑块的多模对照研究

【摘要】：目的通过建立新西兰兔动脉粥样硬化斑块模型的动物实验验证应用实时组织弹性成像技术、超声造影及能谱CT三种检查方法检测颈动脉粥样硬化斑块性质的可行性。通过对行颈动脉内膜剥脱术的患者的临床研究,并与病理结果对照,探讨三种检查方法在评价颈动脉粥样硬化性斑块性质的诊断价值,并比较诊断效能,为脑缺血事件的预防和治疗奠定基础。方法动物实验:1.选取12只3月龄的健康雄性新西兰兔,腹主动脉超声检查确认无动脉粥样硬化后,行高脂饲料喂养(1%胆固醇+8%蛋黄粉+8%猪油)。2个月后每2周行超声检查1次,于5~8个月发现斑块明显后,选择明显的斑块后于1周内进行弹性成像、超声造影和能谱CT三种检查评估斑块情况。2.超声检查:常规超声观察斑块大小及回声类型,启动实时弹性成像(RTE)技术,采用Itoh 5分法对RTE图像进行评分,评分标准:1分:斑块整体呈均匀绿色;2分:斑块呈蓝绿色相间,以绿色为主;3分:斑块呈蓝绿色相间,以蓝色为主;4分:斑块整体呈蓝色;5分:斑块完全呈蓝色,且斑块周围少部分组织也呈蓝色。1分预判为脂质斑块,2~3分预判为混合斑块,4~5分预判为纤维斑块。选取观察斑块为感兴趣区A(ROI A),同层面血液区域为ROI B。计算B/A比值(B/A Ratio)。B/A≤5预判为脂类斑块,B/A5且B/A20预判为混合斑块,B/A≥20预判为纤维斑块。并调用内置数据处理系统对斑块进行分析,得到蓝色区域面积百分比(AREA%)和弹性指数。3.超声造影:经肘静脉注入造影剂SonoVue,应用超声造影模式获取造影图像,观察斑块内有无增强,将斑块增强分为0~4级,分级标准为0级:无增强;1级:仅外膜增强而斑块内未见增强:2级:斑块内仅少量散在点状增强:3级:线状增强向斑块内部伸入;4级:斑块内弥漫性增强。并用Qlab分析软件分别计算斑块内EI值及斑块内EI值与动脉管腔内EI值的比值。4.能谱CT:应用造影剂碘海醇对兔行CT血管造影检查,选取GSI扫描模式,所有的图像进行单能量(MONO)和混合能量(QC)重建,参数同扫描设置,使用图像分析软件逐层计算混合能量,分析血管内腔与整个血管面积比。5.三种检查方式的对比实验结束后行空气栓塞法安乐死新西兰兔,立刻解剖分离其腹主动脉经脱水,包埋,切片,染色后光镜观察斑块并对比以上三种检查方式。参照美国心脏病协会(American Heart Association,AHA)分类标准(修订版)判断斑块性质,包括脂类斑块(Ⅳ型)、混合斑块(Ⅴ型、Ⅵ型)和纤维斑块(Ⅶ型)。临床试验:1.选取2014年10月至2017年6月临床确诊的颈动脉粥样硬化疾病并行颈动脉内膜剥脱术患者45例,其中男29例,女16例,年龄42~77岁,中位年龄62岁,行上述3种检查方式评估颈动脉斑块情况并与病理结果相对照。2.超声检查:常规观察斑块大小及回声类型,启动实时弹性成像(RTE)技术,采用Itoh 5分法对RTE图像进行评分,评分标准:1分:斑块整体呈均匀绿色;2分:斑块呈蓝绿色相间,以绿色为主;3分:斑块呈蓝绿色相间,以蓝色为主;4分:斑块整体呈蓝色;5分:斑块完全呈蓝色,且斑块周围少部分组织也呈蓝色。1分预判为脂质斑块,2~3分预判为混合斑块,4~5分预判为纤维斑块。选取观察斑块为感兴趣区A(ROI A),同层面血液区域为ROI B。计算B/A比值(B/A Ratio)。B/A≤5预判为脂类斑块,B/A5且B/A20预判为混合斑块,B/A≥20预判为纤维斑块。并调用内置数据处理系统对ROI进行分析,得到蓝色区域面积百分比(AREA%)和弹性指数。3.超声造影:选取感兴趣斑块,经肘静脉注入造影剂SonoVue,应用超声造影模式获取造影图像,将斑块增强分为0~4级,分级标准为0级:无增强;1级:仅外膜增强而斑块内未见增强:2级:斑块内仅少量散在点状增强:3级:线状增强向斑块内部伸入;4级:斑块内弥漫性增强,0~1级预判为稳定斑块,2~4级预判为易损斑块。并分别计算斑块内EI值及斑块内EI值与颈动脉管腔内EI值的比值。4.能谱CT:应用造影剂碘海醇行CTA检查,选取GSI扫描模式,CT图像上传至GE能谱CT工作站,重建能谱曲线、碘基物质浓度、有效原子序数图像。5.病理:参照美国心脏病协会(American Heart Association,AHA)分类标准(修订版)判断斑块性质,包括脂类斑块(Ⅳ型)、混合斑块(Ⅴ型、Ⅵ型)和纤维斑块(Ⅶ型),易损斑块(Ⅳ型、Ⅴ型、Ⅵ型)、稳定斑块纤维斑块(Ⅶ型)。6.使用四格表统计弹性评分、应变率比值、能谱CT斜率、碘基浓度、有效原子序数等在诊断颈动脉斑块中的灵敏度、特异度。绘制不同检查技术及不同检查技术联合评分模型诊断易损斑块与稳定斑块的受试者工作特性曲线并对比曲线下面积。结果动物实验:12只兔建模成功,病理结果显示脂质斑块6例,混合斑块4例,纤维斑块2例。超声检查分别显示均匀高回声斑块2处,不均匀高回声6处,不均匀低回声4处。弹性评分1~4分,应变率比值为14.29±15.06(最小值为2.02、最大值为36.23)。超声造影检查斑块增强程度呈0~4级,EI为4.01±0.91dB(最小值为2.82dB、最大值为5.11 dB)、Ratio为0.30±0.07(最小值为0.20、最大值为0.39)。能谱CT检查血管内腔面积(LA)、整个血管面积(TVA)分别为1.46±0.36mm~2(最小值为1.01mm~2,最大值为1.88 mm~2)、4.41±0.53mm~2(最小值为3.69 mm~2,最大值为5.13 mm~2),,病理LA、TVA分别为1.69±0.41mm~2(最小值为1.17 mm~2,最大值为2.41 mm~2)及2.19±0.51mm~2(最小值为1.47 mm~2,最大值为2.99 mm~2)。临床试验:45例患者行颈动脉内膜剥脱术,其中脂质斑块13处、混合斑块18处、纤维斑块14处。1.超声检查:共发现低回声斑块10处,混合回声斑块26处,高回声斑块9处。斑块厚度0.20-0.39cm(平均0.28±0.07cm)。弹性评分预判脂质斑块12个、混合斑块23个、纤维斑块10个,应变率比值预判脂质斑块14个、混合斑块20个、纤维斑11个。不同病理类型斑块的弹性评分、应变率比值及蓝色区域面积百分比(AREA%)和弹性指数不同,差别有统计学意义,脂质斑块、混合斑块及纤维斑块的各参数均逐渐增加,脂质斑块、混合斑块、纤维斑块弹性评分分别为1.14±0.54、2.74±0.75、4.16±0.65;应变率比值分别为3.55±0.78、9.78±3.63、30.55±19.79;AREA%分别为18.43±2.81、61.32±16.70、80.64±16.54;弹性指数分别为0.67±0.32、1.96±0.29、3.76±0.46。超声造影分级预判稳定斑块(0~1级)11例,易损斑块(2~4级)34例,不同病理类型颈动脉斑块的超声造影EI及Ratio比较差异均有统计学意义(均P0.05),脂质斑块、混合斑块及纤维斑块造影EI及Ratio逐渐减低。脂质斑块、混合斑块、纤维斑块EI分别为4.43±2.09、2.45±1.88、1.82±1.03,Ratio分别为0.35±0.13、0.21±0.10、0.17±0.11。2.能谱CT:能谱CT曲线斜率预判脂质斑块13个、混合斑块19个、纤维斑块13个,有效原子序数预判脂质斑块10个、混合斑块22个、纤维斑块13个,碘基物质浓度预判脂质斑块10个、混合斑块23个、纤维斑块12个。不同病理类型斑块能谱CT曲线斜率和有效原子序数测值不同,差别有统计学意义,脂质斑块、混合斑块及纤维斑块测值逐渐增高。脂质斑块CT值、曲线斜率及有效原子序数分别为40.58±12.77、-3.54±0.77、3.21±0.87,混合回声斑块CT值、曲线斜率及有效原子序数分别为80.02±14.65、0.46±0.70、7.88±0.60,而纤维斑块CT值、曲线斜率及有效原子序数分别为77.55±15.33、2.33±0.57、8.56±0.69。3.实时超声弹性成像技术、超声造影及能谱CT检测颈动脉斑块性质的对比分析:结果提示超声弹性成像技术中弹性评分和应变率比值对脂质斑块检出的灵敏度和特异度相对较高;能谱CT对纤维斑块检出的灵敏度和特异度相对较高。超声弹性成像技术对易损斑块的诊断效能高于能谱CT,而超声弹性成像、超声造影及能谱CT联合对颈动脉斑块性质诊断的效能高于超声弹性成像技术与超声造影技术的联合及能谱CT三项技术的联合。结论1.高脂饲料喂养法建立新西兰兔动脉粥样硬化斑块模型操作简单,成功率高。弹性成像、超声造影及能谱CT三种检查结果与病理结果比较相符,验证了临床研究的可行性。2.与病理对照,超声弹性成像技术中的弹性评分和应变率比值对脂质斑块的敏感性和特异性较高,能谱CT对纤维斑块的敏感性和特异性较高,超声弹性成像技术结合超声造影对易损斑块的诊断效能高于能谱CT,因此对颈动脉斑块易损斑块的检查超声应作为首选。3.实时超声弹性成像、超声造影及能谱CT三种检查方法从不同角度评估斑块,其优势互补,联合应用可以更全面的预测颈动脉斑块的稳定性。