實(shí)時(shí)剪切波彈性成像技術(shù)在周圍血管疾病中的應(yīng)用進(jìn)展

常文倩，任建麗

(重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院超聲科，重慶 400010)

實(shí)時(shí)剪切波彈性成像技術(shù)(shear wave elastograph, SWE)是通過(guò)測(cè)量剪切波在組織中的傳播速度計(jì)算楊氏模量的絕對(duì)值，從而反映組織彈性的新技術(shù)。剪切波在組織中傳播速度越快，楊氏模量絕對(duì)值越大，彈性系數(shù)越高，即組織越硬，在組織彈性圖上顯示為紅色；反之，剪切波在組織中傳播速度越慢，則楊氏模量絕對(duì)值越小，彈性系數(shù)越低，即組織越軟，在組織彈性圖上顯示為藍(lán)色。臨床上將心腦血管病以外的血管疾病統(tǒng)稱為周圍血管疾病，包括動(dòng)脈系統(tǒng)疾病、靜脈系統(tǒng)疾病及淋巴系統(tǒng)疾病。常見(jiàn)的動(dòng)靜脈系統(tǒng)疾病包括動(dòng)脈粥樣硬化、動(dòng)脈硬化閉塞癥、大動(dòng)脈炎、動(dòng)脈瘤、靜脈瓣膜功能不全及靜脈血栓癥等。

SWE具有無(wú)需按壓、無(wú)創(chuàng)、安全、實(shí)時(shí)、易于操作等優(yōu)點(diǎn)，具有良好的可重復(fù)性和實(shí)時(shí)性，對(duì)于鑒別正常組織與病變組織具有一定價(jià)值，目前主要用于甲狀腺、乳腺、肝臟、腎臟、腎上腺、前列腺及肌肉病變[1-3]，近年來(lái)亦用于評(píng)估動(dòng)脈血管壁彈性、斑塊、靜脈血栓等。本文就目前SWE技術(shù)評(píng)估外周血管疾病的應(yīng)用現(xiàn)狀和進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 評(píng)估動(dòng)脈血管壁彈性

彈性指物體在外力作用下發(fā)生形變，外力撤消后能恢復(fù)原本大小和形狀的性質(zhì)。相同應(yīng)力作用下，組織產(chǎn)生的應(yīng)變?cè)酱螅瑒t組織彈性越好。動(dòng)脈壁彈性在縱向和環(huán)向上存在差異。動(dòng)脈壁環(huán)向彈性好即順應(yīng)性好，利于心臟輸出血液；動(dòng)脈壁縱向彈性越好越利于向外周傳遞動(dòng)脈壓力[4]；動(dòng)脈壁彈性減低在一定程度上提示動(dòng)脈硬化。動(dòng)脈的力學(xué)性質(zhì)在心血管疾病中起著重要作用，動(dòng)脈硬化已成為預(yù)測(cè)心血管疾病發(fā)病率和死亡率的重要指標(biāo)[5]。

動(dòng)脈壁的彈性特性已在過(guò)去數(shù)十年中逐漸被揭示，研究者開(kāi)始關(guān)注精準(zhǔn)測(cè)量動(dòng)脈硬化。目前評(píng)估動(dòng)脈壁彈性的方法主要有脈搏波傳導(dǎo)速度、超聲回波跟蹤技術(shù)、應(yīng)變成像和SWE等，利用SWE技術(shù)評(píng)估動(dòng)脈壁彈性尚處于研究階段。Couade等[6]首先在體外模型上探討超音速剪切成像技術(shù)(supersonic shear imaging， SSI)測(cè)量動(dòng)脈壁彈性的適用性，并進(jìn)行關(guān)于超聲波輻射力的安全性分析，之后證實(shí)了SSI技術(shù)可在活體上無(wú)創(chuàng)定量測(cè)量頸動(dòng)脈僵硬度。Maksuti等[7]通過(guò)制作頸動(dòng)脈體外血管模型，以機(jī)械測(cè)試值為標(biāo)準(zhǔn)值，驗(yàn)證了SWE測(cè)量動(dòng)脈壁硬度的準(zhǔn)確性。2017年，董哲[8]利用超聲射頻技術(shù)和SWE評(píng)價(jià)中老年2型糖尿病患者頸動(dòng)脈功能，結(jié)果表明SWE與傳統(tǒng)的超聲射頻技術(shù)在診斷方面相關(guān)性良好，糖尿病患者血管功能的改變?cè)缬谘芙Y(jié)構(gòu)的改變。上述研究證明了利用SWE技術(shù)評(píng)估動(dòng)脈壁彈性的可行性，但其準(zhǔn)確性易受探頭壓力、心動(dòng)周期、取樣點(diǎn)選擇等因素影響，且對(duì)操作者要求較高，可能是目前較少用于臨床的原因之一。

2 評(píng)估動(dòng)脈粥樣硬化斑塊性質(zhì)

動(dòng)脈粥樣硬化是冠心病、腦梗死的主要原因，其主要病理表現(xiàn)為動(dòng)脈內(nèi)膜脂質(zhì)沉積、炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)和纖維組織增生，導(dǎo)致動(dòng)脈壁增厚、順應(yīng)性降低以及粥樣硬化斑塊形成。臨床一般以內(nèi)膜-中層厚度(intima-media thickness， IMT)≥1.0 mm為動(dòng)脈內(nèi)膜增厚，IMT≥1.5 mm為斑塊形成。斑塊過(guò)大會(huì)導(dǎo)致管腔狹窄，影響組織血供，造成組織缺血、壞死；斑塊脫落可造成遠(yuǎn)端血管栓塞，故評(píng)估斑塊性質(zhì)及穩(wěn)定性是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。Trahey等[9-10]利用聲輻射脈沖成像技術(shù)觀察離體和在體動(dòng)脈粥硬化斑塊的硬度，發(fā)現(xiàn)不均質(zhì)斑塊質(zhì)地較軟，證實(shí)了聲輻射脈沖成像觀察動(dòng)脈粥樣硬化斑塊生物力學(xué)特性的可行性，同時(shí)也為通過(guò)測(cè)量動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的硬度預(yù)測(cè)斑塊性質(zhì)奠定了基礎(chǔ)。

SWE能夠通過(guò)測(cè)量斑塊的楊氏模量值反映斑塊的軟硬度，可幫助臨床醫(yī)師了解斑塊性質(zhì)。2014年，Ramnarine等[11]在模擬血管上證明了應(yīng)用SWE測(cè)量彈性模量評(píng)估血管壁及斑塊性質(zhì)的可行性及可重復(fù)性，提出可通過(guò)建立不穩(wěn)定斑塊的彈性力學(xué)信息預(yù)測(cè)患者卒中風(fēng)險(xiǎn)。Ramnarine等[12]以SWE評(píng)估54個(gè)造成頸動(dòng)脈狹窄率大于30%的斑塊，發(fā)現(xiàn)斑塊的楊氏模量值與頸動(dòng)脈狹窄率有明顯相關(guān)性：高頸動(dòng)脈狹窄率患者斑塊楊氏模量值低，有癥狀患者斑塊楊氏模量值低于無(wú)癥狀者，聯(lián)合頸動(dòng)脈狹窄率和斑塊楊氏模量值進(jìn)行綜合分析，可以提高判斷斑塊穩(wěn)定性的敏感度和特異度。Lou等[13]利用SWE技術(shù)分析61例平均年齡為65歲受試者的頸動(dòng)脈斑塊，對(duì)所見(jiàn)斑塊進(jìn)行Gray-Weale分級(jí)，并測(cè)量楊氏模量，以評(píng)估其穩(wěn)定性，所獲結(jié)果與Ramnarine等[12]相符，即有癥狀患者斑塊楊氏模量值低于無(wú)癥狀者。

目前國(guó)內(nèi)外利用SWE技術(shù)評(píng)估斑塊性質(zhì)的部位多選取頸動(dòng)脈，因頸動(dòng)脈位置較為表淺，且其斑塊穩(wěn)定性在一定程度上決定著腦卒中風(fēng)險(xiǎn)程度，對(duì)于其他部位斑塊性質(zhì)的分析評(píng)估研究尚少。需結(jié)合患者情況和斑塊部位、大小、形狀、回聲、軟硬度甚至斑塊內(nèi)微血流等對(duì)斑塊風(fēng)險(xiǎn)性進(jìn)行綜合評(píng)估，以達(dá)到最佳預(yù)測(cè)效果。

3 評(píng)估靜脈血栓

靜脈血栓癥分為血栓性靜脈炎和靜脈血栓形成，前者繼發(fā)于血管壁炎癥，后者以血栓形成為首發(fā)現(xiàn)象，最常見(jiàn)于下肢深靜脈。血栓脫落易造成栓塞，增加致殘、致死率，早期診斷和干預(yù)是提高患者生活質(zhì)量乃至預(yù)防致命栓塞的關(guān)鍵。我國(guó)深靜脈血栓診療指南將深靜脈血栓分為3期，即急性期(發(fā)病后14天內(nèi))、亞急性期(發(fā)病15～30天)和慢性期(發(fā)病30天以后)，急性期和亞急性期為早期[14]。在血栓形成的不同時(shí)期，臨床處理方式不盡相同。對(duì)于出血風(fēng)險(xiǎn)低的廣泛急性近心端靜脈血栓患者，若在出現(xiàn)癥狀14天以內(nèi)，且功能狀態(tài)良好，可選擇導(dǎo)管溶栓，以減輕癥狀和預(yù)防深靜脈血栓后綜合征[15]。采用無(wú)創(chuàng)檢查技術(shù)推測(cè)血栓形成時(shí)間及其穩(wěn)定性，從而為臨床診斷、治療提供可靠依據(jù)，已成為目前研究的熱點(diǎn)。

Mfoumou等[16]利用SWE技術(shù)動(dòng)態(tài)觀察兔在體頸靜脈血栓從誘導(dǎo)血凝塊形成到血栓硬化整個(gè)過(guò)程的楊氏模量值，發(fā)現(xiàn)誘導(dǎo)血凝塊形成后10 min，楊氏模量值為(1.0±0.6)kPa，2 h后為(5.3±1.6)kPa，14天后為(25.0±6.8)kPa，表明通過(guò)動(dòng)態(tài)觀察血栓楊氏模量值變化可以初步推斷血栓形成時(shí)間，為抗凝、溶栓等處置提供依據(jù)。為驗(yàn)證SWE聯(lián)合二維超聲對(duì)股總靜脈血栓分期的診斷效能，Pan等[17]對(duì)194例股總靜脈血栓患者行二維超聲及SWE檢查，依據(jù)臨床推測(cè)的血栓形成時(shí)間將其分為<14天組、14天～6個(gè)月組和6個(gè)月以上組，發(fā)現(xiàn)血栓形成14天內(nèi)同時(shí)行二維超聲及彈性成像檢查有助于提高識(shí)別血栓所處時(shí)期的特異度，而超過(guò)14天后單獨(dú)使用二維超聲與聯(lián)合彈性成像對(duì)血栓所處時(shí)期的診斷能力無(wú)明顯差異；提示通過(guò)測(cè)量血栓的楊氏模量值變化來(lái)預(yù)測(cè)血栓形成時(shí)間有一定時(shí)間窗，在此期間行彈性檢查有助于提高預(yù)測(cè)血栓形成時(shí)間的效能。

研究[18]表明，血栓的病理學(xué)特征隨其成熟度而改變。急性期血栓主要由血小板、纖維蛋白和中性粒細(xì)胞構(gòu)成；隨著時(shí)間推移，逐漸被膠原蛋白和單核細(xì)胞取代，此時(shí)生物力學(xué)特性也隨之改變，血栓逐漸變硬。Liu等[19]建立兔深靜脈血栓模型，探討深靜脈血栓形成各個(gè)時(shí)期血栓內(nèi)部病理異質(zhì)性對(duì)血栓彈性模量值的影響，驗(yàn)證了不同時(shí)期血栓的彈性值不同，隨著血栓成熟度增加，其回聲逐漸增強(qiáng)，與血管壁的分界逐漸變得不清晰，彈性模量值亦逐漸增加。Liu等[19]將血栓分為3部分(頭部、體部、尾部)，分別測(cè)量血栓各部位不同時(shí)期的彈性模量值，發(fā)現(xiàn)血栓各個(gè)部分隨時(shí)間的變化曲線基本一致，推測(cè)血栓形成后第4天、第7天可能是兔血栓模型急性期、亞急性及慢性期的分界。

通過(guò)測(cè)定血栓彈性模量值，預(yù)測(cè)血栓形成時(shí)間、評(píng)估血栓穩(wěn)定性為臨床決策提供可靠依據(jù)，是彈性成像技術(shù)承載的希望。目前大部分關(guān)于血栓彈性研究尚處于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)階段，臨床研究較少，可能與目前對(duì)靜脈血栓多采用抗凝、溶栓、安置濾網(wǎng)等治療，手術(shù)取栓者較少，導(dǎo)致無(wú)法驗(yàn)證病理與彈性值的吻合度有關(guān)。

4 展望

作為一項(xiàng)新興的彈性成像技術(shù)，SWE在科研及臨床中的應(yīng)用仍有很大發(fā)展空間。隨著人口老齡化和疾病譜的演變，越來(lái)越多的患者面臨動(dòng)脈硬化、靜脈血栓等外周血管疾病的困擾，且功能性改變往往出現(xiàn)于器質(zhì)性改變之前。SWE可無(wú)創(chuàng)、便捷、準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)早期病變，有望為臨床精準(zhǔn)化診療提供幫助；規(guī)范化操作流程及診斷標(biāo)準(zhǔn)是今后研究的重點(diǎn)。