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超声技术在腹主动脉瘤瘤壁运动和组织特性研究中的应用

辛群  
【摘要】: 一、研究背景 腹主动脉瘤(Abdominal aortic aneurysm,AAA)是以腹主动脉某段局限性退化扩张,最终无法承受血流冲击导致瘤壁破裂的一种高危性疾病,90%以上的破裂者发生猝死。临床上,一般认为当瘤体的最大直径超过5-6cm,年增长>1cm时需要外科治疗。但实际临床研究显示,单纯靠直径来作为手术指征并不准确。充分认识腹主动脉瘤即时的信息和预测以后的变化趋势,才有助于认识疾病的转归和改进临床治疗方法。所以研究腹主动脉瘤何时何处“破裂”,推断其破裂风险性,成为辅助临床诊治腹主动脉瘤的一项非常有意义的工作。超声技术在观察动脉管壁脉动方面较其他影像检测手段有明显的优势。能否通过超声检测直接或间接的在一定程度上反映管壁的力学和组织特征,从而为腹主动脉瘤研究提供有价值的信息。这就是本研究的目的。 二、研究内容 1、M型超声对健康动物组与健康人群组腹主动脉前后壁运动特征的研究 采集健康犬组、健康猪组、健康人类组腹主动脉的M型超声图像,测量动脉前壁振幅(d_a)、后壁振幅(d_p)、收缩期管壁直径(Ds)、舒张期管径(D_d),取其平均值。并分别计算各组数值:前壁振幅/舒张期直径(d_a╱D_d),后壁振幅/舒张期直径(d_p/D_d)。 2、背向散射积分技术研究腹主动脉瘤腔内血栓的特性分析 运用背向散射积分技术观察腹主动脉瘤的腔内血栓,计算IBS积分。并与血栓病理相结合,了解血栓组织特征与积分值的关系。采集29例腹主动脉瘤的腔内血栓背向散射积分数据。并取得4例血栓标本,作HE与纤维素染色。 3、速度向量成像技术对健康人群组和腹主动脉瘤组的动脉管壁速度、应变和应变率的研究 采集健康人群组、腹主动脉瘤组的腹主动脉短轴二维动态图像,进入Syngo VVI工作站分析。测量动脉短轴各节段收缩期速度峰值(Vs),最大切向应变(Smax)及最大切向应变率(SRmax),并取各节段测值的平均值,Smax取正负最大应变之差。 4、将超声数据与血液动力学分析相结合,探讨人类好发腹主动脉瘤的原因 第一部分:测定健康犬及健康人群组腹主动脉各段动脉压,采集各组腹主动脉血流彩色多普勒频谱图像。讨论人类较其他哺乳动物好发腹主动脉瘤的原因。 第二部分:采集健康人群组的腹主动脉、颈总动脉、股总动脉短轴二维动态图像,进入Syngo VVI工作站分析。测量各段动脉前壁收缩期速度峰值(Vs),最大切向应变(Smax)及最大切向应变率(SRmax),并取平均值。同时采集三处动脉的血流彩色多普勒频谱图像。讨论腹主动脉较人体其他部位动脉好发动脉瘤的原因。 5、对于腹主动脉瘤破裂风险的预测,提出新的变量 采集健康人群组、腹主动脉瘤组的腹主动脉短轴二维动态图像,进入Syngo VVI工作站分析。测量各点收缩期最大径向运动速度(Vs),最大切向应变(Smax),Smax取正负最大应变之差。提出新的变量:X=Smax/Vs。并计算X值。 三、结果 1、三组结果显示在肾下腹主动脉,动脉前壁振幅明显高于后壁,管壁振幅与管径呈正相关,而与体重无关。前壁振幅占动脉直径10%左右,后壁4%左右。各组间无显著性差异。 2、根据腔内血栓厚度最大处的IBS值,可以分成均质型和非均质型。而均质型均在小的动脉瘤中,且血栓厚度也较薄,但血栓的IBS值却相差很大。非均质型血栓均见于较大的腹主动脉瘤,近管壁血栓IBS值高,离散度大;近管腔血栓IBS值低。 3、健康组Vs各壁之间(除前壁与前侧壁,后壁与后侧壁之间),两两比较有非常显著性差异(P<0.01),前壁、前侧壁高于后壁、后侧壁;Smax各壁之间(除前壁与前侧壁,后壁与后侧壁之间),两两比较有非常显著性差异(P<0.01),前壁、前侧壁高于后壁、后侧壁;SRmax(除前壁与前侧壁,后壁与后侧壁之间),两两比较有非常显著性差异(P<0.01),前壁、前侧壁高于后壁、后侧壁; 腹主动脉瘤组Vs、Smax、SRmax前壁、后壁之间,入口及出口腹主动脉截面均高于最大径截面,有非常显著性差异(P<0.01)。 腹主动脉瘤组前后壁Vs、Smax、SRmax均显著低于正常组对应管壁。 4、(1)正常犬收缩压自胸主动脉至髂总动脉逐渐升高;平均动脉压肾下腹主动脉高于其他各段。正常人压力变化同正常犬。正常人组肾下腹主动脉远端存在舒张早期反向血流。正常猪组未见到反向血流。 (2)健康人群组腹主动脉前壁Vs、Smax、SRmax高于颈总动脉及股总动脉,有非常显著性差异。股总动脉与颈总动脉间显著差异。腹主动脉远端、股总动脉均可见舒张期反向血流,颈总动脉未见反向血流。 5、健康对照组中前点X值明显低于其他点,左点与右点之间无显著差异。腹主动脉瘤组中三处短轴各点X值比较无一致性。计算个体腹主动脉瘤瘤壁破裂可疑点的X值,与临床研究意义相符。 四、结论 1、动脉前后壁振幅不等,且前壁运动强度明显高于后壁,与我们临床上观察到的腹主动脉瘤多向前壁膨出的特点相符。这有助于我们更深入了解力学在腹主动脉瘤发病中的意义。腹主动脉瘤腔内隔绝术后近端瘤径的运动与Ⅰ型内漏的关系有待于随访研究。充分认识动脉前后壁不同的运动强度,对于新型支架的设计同样有参考价值。 2、背向散射积分技术在研究腹主动脉瘤腔内血栓方面是可行的,可以为血栓的病理状况提供一定信息。该技术对于腹主动脉瘤腔内隔绝术后的长期随访有临床价值,囊内血栓的特征与内漏发生的关系值得进一步的研究。 3、速度向量技术被证明在腹主动脉及腹主动脉瘤的研究中是可行的,可以准确得到动脉管壁任意一点的速度、应变及应变率。对于管壁准确的勾勒是关键,应尽量减少人为的误差。 4、(1)人类肾下腹主动脉的结构和血流动力学方面的缺陷是与生俱来的,且与人类后天的形态发育及生活方式密切。人类尾部的退化是区别与其他哺乳动物的解剖学特点,直立行走和脑力劳动发达则是人类区别于其他哺乳动物的行为学特点,这是人类腹主动脉瘤高发于其他哺乳动物的原因。 (2)在人体自身,主动脉管壁所受平均应力高于外周动脉,以及分叉处持续的剪切力变化是肾下腹主动脉高发于其他部位的作用因素。 5、首次提出新的变量X=Smax/Vs,将瘤壁受力与组织特性二者结合分析。计算个体腹主动脉瘤瘤壁破裂可疑点的X值,与临床研究意义相符。准确性有待于实践的检验。


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