二維斑點追蹤顯像技術(shù)對腹主動脈瘤徑向運動的初步研究

賈慶帥，趙寶珍，曲樂豐，鐘麗雯，郭明金

腹主動脈瘤（abdominal aortic aneurysm，AAA）的高發(fā)病率以及具有很高的破裂風險性，已成其為威脅人類生命健康的重要疾病之一。目前對AAA病因、病理及管壁運動特點的研究已成為學術(shù)界研究的熱點。筆者主要采用二維斑點追蹤顯像技術(shù)（two-dimensional speckle tracking imaging，2DSTI）對腹主動脈瘤管壁徑向運動進行檢測，并與正常對照組進行比較，探討該技術(shù)對腹主動脈瘤局部運動異常的研究價值。

1 資料與方法

1.1 研究對象 AAA組：2008-12～2010-03筆者所在醫(yī)院血管外科收治的AAA患者21例，其中男13例，女8例；年齡36～78歲，平均（58±13.1）歲。 所有21例均行螺旋CTA或磁共振血管造影（MRA）檢查確診為腎動脈下型真性腹主動脈瘤，局部內(nèi)徑均>4.0 cm，其中局部最大內(nèi)徑達6.44 cm，13例患者瘤腔周圍伴有血栓形成。AAA形態(tài)多呈橢圓形或梭形，有的形態(tài)不規(guī)則。

正常組：體檢志愿者30名，其中男18名，女12名；年齡29～73歲，平均（51±13.4）歲。均為經(jīng)體格檢查、實驗室檢查及影像學檢查排除心、腦、腎及大血管病變的健康者。

1.2 儀器與方法

1.2.1 儀器 使用Philips iE33彩色超聲診斷儀，選擇C5-2（頻率2.0～5.0 MHz）探頭對正常組腹主動脈前后壁運動行M型超聲及彩色多普勒超聲；選用S5-1（頻率1.0～5.0 MHz）探頭對正常組腹主動脈及AAA組動脈瘤行二維動態(tài)圖像采集，并使用Qlab脫機分析軟件進行分析。

1.2.2 超聲檢查方法 受檢者平臥位，平靜呼吸，同步連接心電圖。首先采用C5-2探頭，取正常組腹主動脈中下段相當于髂總動脈分叉上2.0~3.0 cm左右處的短軸觀，調(diào)整增益以清晰顯示其管壁及內(nèi)中膜為宜，囑被檢者輕輕屏氣，待圖像穩(wěn)定后，使用M型超聲顯示腹主動脈短軸觀前后壁的運動曲線，取3個心動周期從舒張末期到收縮期的前后壁最大位移值的平均值。然后彩色顯示管腔內(nèi)的血流色澤、方向等情況。再采用S5-1探頭，對正常人相同部位及AAA患者最大瘤徑處采集連續(xù)3個心動周期的短軸觀圖像，幀頻為70幀/s以上，將圖像儲存于光盤中，再導入Qlab脫機工作站。

1.2.3 圖像分析方法 用Qlab中的TMQA對采集的二維動態(tài)圖像進行分析。TMQA以管腔的中心點為參照點自動將血管短軸分割成6節(jié)段，本文沿用了對左室肌短軸觀分析時的符號標記，即血管的前壁（BA）、右前側(cè)壁（BAS）、左前側(cè)壁（BAL）、右后側(cè)壁（BIS）、左后側(cè)壁（BIL）及后壁（BI）。中心點選取完畢后，調(diào)整正確的跟蹤部位、跟蹤點數(shù)以及所跟蹤的管壁厚度。軟件自動計算后，顯示血管壁各節(jié)段隨時間變化的徑向運動參數(shù)曲線，包括位移曲線和速度曲線，并可自動描記頻譜，取各心動周期平均值。

2 結(jié) 果

2.1 M型超聲正常組腹主動脈前后壁收縮期位移測量結(jié)果 正常組腹主動脈M型超聲顯示前后壁呈異向運動，收縮期向外擴張，舒張期向內(nèi)回縮，運動曲線平滑、規(guī)則，收縮期前壁最大位移大于后壁，前壁位移為（1.87±0.27）mm，后壁位移為（1.46±0.28）mm。

2.2 2DSTI正常組腹主動脈徑向運動位移及速度結(jié)果 2DSTI顯示正常組腹主動脈收縮期最大徑向位移曲線峰值明顯，波峰較緩，其中前壁位移幅度較大（圖1），峰值大于其余各節(jié)段（P<0.05），其余各節(jié)段位移峰值之間比較無顯著性差異 （P>0.05），見表1。前、后壁位移峰值與M型超聲測量結(jié)果相比，無顯著性差異（P>0.05）。2DSTI測量正常組腹主動脈舒張期最大徑向速度曲線與位移曲線類似，但波峰較陡（圖2），各節(jié)段之間比較無顯著性差別（P>0.05），見表2。

圖1 正常腹主動脈前、后壁徑向平均位移圖

圖2 正常腹主動脈前、后壁徑向平均速度圖

2.3 2DSTI對AAA組徑向運動位移及速度比較2DSTI測量AAA組最大瘤徑處各節(jié)段收縮期最大徑向位移及舒張期最大徑向速度曲線顯示，AAA組位移曲線相對正常組明顯變緩，部分節(jié)段位移曲線近乎平直（圖3），有的節(jié)段甚至呈反向運動。AAA組速度曲線相對正常組有同樣變緩趨勢，波峰降低，曲線斜率明顯變?。▓D3）。AAA組與正常組各節(jié)段相比測值有明顯差別（P<0.05），AAA組位移明顯小于正常組（表1）。AAA組最大瘤徑處各節(jié)段舒張期最大徑向速度小于正常組各節(jié)段（P<0.05，表2）。

2.4 彩色多普勒顯像結(jié)果 彩色多普勒顯示正常組腹主動脈內(nèi)呈現(xiàn)單一的紅色層流，色澤明亮，充滿管腔，隨心動周期呈現(xiàn)有規(guī)律的閃現(xiàn)血流信號；AAA組瘤腔內(nèi)呈紅藍相間的血流信號，血流方向紊亂，有的較大的瘤腔內(nèi)彩色血流信號暗淡、充盈不佳，有的一側(cè)紅色血流信號明亮，另一側(cè)呈暗藍色，瘤腔內(nèi)出現(xiàn)渦流及旋流征象，血栓形成的部位彩色血流信號充盈缺損。

表1 正常組與AAA組各節(jié)段收縮期最大徑向位移測值（±s，mm）

表1 正常組與AAA組各節(jié)段收縮期最大徑向位移測值（±s，mm）

與組內(nèi)其它各節(jié)段相比，*P<0.05；與正常組相比，#P<0.05

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表2 正常組與AAA組各節(jié)段舒張期最大徑向速度測值（±s，cm/s）

表2 正常組與AAA組各節(jié)段舒張期最大徑向速度測值（±s，cm/s）

與正常組相比，*P<0.05

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圖3 AAA最大瘤徑處前、后壁徑向平均位移圖

圖4 AAA最大瘤徑處前、后壁徑向平均速度圖

3 討 論

AAA是指腹主動脈局部或普遍擴張，局部直徑大于周圍正常腹主動脈直徑50%以上的病理性改變。近年來，全球AAA的發(fā)病率逐年增高。在美國AAA的發(fā)病率比30年前上升了7倍,自2000年以來每年約有16 000人因該病死亡，在老年患者死因中排第十位。在我國，隨著人民生活水平的提高和人口老齡化，患AAA者越來越多。AAA是一種極為兇險的疾病，臨床稱其為人體內(nèi)“不定時的炸彈”[1，2]，一旦發(fā)生破裂，極短時間內(nèi)即可導致患者因大出血、休克而死亡。目前在AAA病因及破裂風險預測的研究中，血管力學因素是學者們關(guān)注的重中之重。如何從影像學方面找到具有一定可靠性的預測方法是研究的主攻方向之一[3]。

超聲以其無創(chuàng)、準確、可反復檢測等優(yōu)點，在AAA的篩查、診斷和隨訪等方面發(fā)揮著重要的作用。2DSTI技術(shù)起始主要用于對心肌運動的研究，即在二維圖像的基礎(chǔ)上，對心肌中的感興趣區(qū)域，根據(jù)逐幀所追蹤的心肌組織像素位置，與首幀圖像的位置相比較，實時追蹤心肌壁的運動軌跡并量化分析其隨心動周期位移和速度等改變[4，5]。為臨床評估心臟局部運動功能提供了一種新方法。筆者嘗試用該技術(shù)對腹主動脈及AAA進行局部徑向運動進行研究是鑒于腹主動脈及腹主動脈瘤短軸結(jié)構(gòu)與心室結(jié)構(gòu)有相似之處，其管腔內(nèi)有充盈的血液，四周管壁成分以肌肉和纖維成分為主，故用該技術(shù)及相關(guān)軟件對其進行分析，具有一定條件和技術(shù)依據(jù)。

在本文中，筆者先用M型超聲和2DSTI對正常人腹主動脈前后壁位移進行測量，結(jié)果顯示兩者測值相近，從常規(guī)技術(shù)初步驗證了2DSTI的可行性。本文中2DSTI分析結(jié)果示，正常腹主動脈前壁3個節(jié)段運動幅度相對后壁三個節(jié)段大（表1），分析可能與腹主動脈的解剖位置有關(guān)。腹主動脈位于后腹膜、前壁與后腹膜相鄰，相對游離，而其后壁與脊柱和肌肉組織相鄰，一般位移較小。另外，本文結(jié)果顯示AAA最大瘤徑處各節(jié)段舒張期最大徑向速度和收縮期AAA最大瘤徑處各節(jié)段位移均較正常腹主動脈明顯減小，以上這些與AAA自身生理特性、物理結(jié)構(gòu)及病程發(fā)展均有關(guān)。我們知道，在心動周期中，伴隨著心臟的收縮和舒張，腹主動脈內(nèi)的動能和勢能發(fā)生轉(zhuǎn)換。收縮期心室射血，血液在動脈內(nèi)向前流動、血壓升高使動脈向外擴張，部分動能以彈性勢能形式儲存起來，這個過程相對血管本身來說是被動的，而在舒張期所儲存的勢能又轉(zhuǎn)換成動能釋放出來，維持血液繼續(xù)向外周血管輸送，該過程是主動的。而這個過程在AAA中，隨著病程的發(fā)展，瘤壁的彈性纖維和膠原纖維比例相對正常腹主動脈管壁均下降，導致其管壁變得相對僵硬、順應性下降，彈性儲備功能下降[6]，在將勢能轉(zhuǎn)換成動能時能力降低，因而管壁運動速度降低，運動位移減小。AAA瘤腔的擴大，導致其血流速度下降，向勢能轉(zhuǎn)換的動能也降低。另外，AAA瘤壁慢性炎癥增生及其內(nèi)血栓的形成也對AAA管壁運動速度及運動位移的降低產(chǎn)生一定的影響[7]。血栓可加重瘤壁的炎癥程度，使得管壁的順應性進一步下降；當血流沖擊血栓時，血栓將血流的動能轉(zhuǎn)換成了自身的一部分勢能，導致轉(zhuǎn)換成瘤壁的動能減少，瘤壁運動速度、幅度下降。除上述原因外，管腔內(nèi)血流運動模式的改變對AAA管壁的運動也有極大的影響[8]。AAA管腔增大，形態(tài)不規(guī)則，瘤腔內(nèi)血流情況變得復雜，血流方向和速率均可發(fā)生改變，從而使血流對瘤壁沖擊力的方向和力量發(fā)生變化[9]。正常血管相對平直，血流為層流，而AAA膨大的瘤腔內(nèi)血流少為層流，多為渦流、旋流混合；扭曲瘤腔歪斜部位，往往一側(cè)血流束速度增快呈湍流，到一定方位后再折返呈渦流或旋流。異常血流的出現(xiàn)均會對AAA瘤壁的運動產(chǎn)生一定的阻礙作用，使得瘤壁在勢能轉(zhuǎn)換為動能時，還要消耗一部分能力來克服這些阻力，進一步使AAA瘤壁相對于正常腹主動脈管壁運動速度下降，位移減小。筆者也發(fā)現(xiàn)了其局限性。因2DSTI測量要求二維圖像清晰及較高的頻幀，而腹主動脈位于后腹膜，位置深，圖像質(zhì)量易受腸道氣體干擾，要求圖像采集盡量在受檢者空腹后6～8 h進行。本文例數(shù)相對較少，隨訪時間比較短，對于這些數(shù)據(jù)跟預測AAA的破裂之間具體存在什么樣的聯(lián)系，還有待于大樣本、長時間的隨訪進一步說明。

[1]Ailawadi G,Eliason JL,Upchurch GR Jr.Current concepts in the pathogenesis of abdominal aortic aneurysm.J Vasc Surg,2003,38(3):584-588.

[2]景在平，陸清聲.腹主動脈瘤.北京：人民軍醫(yī)出版社，2009.1-6.

[3]葉 紅，范占明.腹主動脈瘤破裂的危險因素及影像學研究進展.中國介入影像與治療學，2009，6（4）：367-370.

[4]Stian Langeland,Jan D’hooge,Patrick F.Wouters,et al.Experimental validation of a new ultrasound method for the simultaneous assessment of radial and longitudinal myocardial deformation independent of insonation angle.Circulation,2005,112（14）:2157-2162.

[5]馬 蘭，吳衛(wèi)華.二維斑點追蹤技術(shù)在心血管疾病中的應用進展.中國心血管病研究，2008，6（6）：472-474.

[6]Basalyga DM,Simionescu DT,Xiong W,et al.Elastin degradation and calcification in an abdominal aorta injury model:role of matrix metalloproteinases.Circulation,2004,110(22):3480-3487.

[7]張龍方，姚克純，汪 娜，等.超聲檢測老年人真性腹主動脈瘤附壁血栓.中國介人影像與治療學，2009，6（2）：123-126.

[8]Hope TA,Markl M,Wigstrom L,et a1.Comparison of flow patterns in ascending aortic aneurysms and volunteers using fourdimensional magnetic resonance velocity mapping.J Magn Reson Imaging，2007，26(6)：147l-1479.

[9]陸清聲，景在平，徐 靜，等.腹主動脈瘤腔內(nèi)不同部位血流情況.中國醫(yī)學研究與臨床，2003，1（9）：1-3.