剪切波超声弹性成像测定脂肪肝患者颈动脉斑块硬度及其与血脂水平相关性

摘要

背景

超声在颈动脉斑块筛查、密度结构判定、稳定性评估等方面发挥着重要作用. 剪切波超声弹性成像(shear wave elastography, SWE)作为一种全新的超声弹性成像方法, 可通过分析剪切波传播速度来定量评估生物组织的弹性硬度信息. 因此, 运用SWE定量分析不同类型颈动脉斑块的硬度特征, 可为临床评估斑块稳定性提供有价值的参考.

目的

运用SWE测定脂肪肝患者不同类型颈动脉斑块硬度, 探讨其与血脂水平相关性.

方法

回顾性分析130例存在颈动脉单一斑块的脂肪肝患者临床资料, 共计130个斑块. 根据常规超声下斑块回声不同分为3组: 软斑块组(40例)、混合性斑块组(52例)、硬斑块组(38例). 对所有斑块行SWE检查, 测量各斑块平均杨氏模量值, 并分析其与低密度脂蛋白胆固醇(low density lipoprotein cholesterol, LDL-C)以及高密度脂蛋白胆固醇(high density lipoprotein cholesterol, HDL-C)水平的相关性.

结果

硬斑块组平均杨氏模量值、HDL-C水平明显高于混合性斑块组及软斑块组, 差异有统计学意义(P<0.05); 混合性斑块组平均杨氏模量值、HDL-C水平明显高于软斑块组, 差异有统计学意义(P<0.05); 硬斑块组LDL-C水平明显低于混合性斑块组及软斑块组, 差异有统计学意义(P<0.05); 混合性斑块组LDL-C水平明显低于软斑块组, 差异有统计学意义(P<0.05); 颈动脉斑块平均杨氏模量值与LDL-C水平呈负相关性(r = -0.71, P<0.05), 与HDL-C水平呈正相关性(r = 0.75, P<0.05).

结论

SWE能定量评估不同类型颈动脉斑块的软硬度, 其平均杨氏模量值与血脂水平具有一定相关性, 可为临床评估斑块稳定性提供硬度信息.

关键词: 剪切波超声弹性成像; 颈动脉斑块; 弹性硬度; 血脂水平

核心提要: 本研究运用剪切波超声弹性成像定量分析不同类型颈动脉斑块的硬度特征，探讨其与血脂水平的相关性，以期为临床评估斑块稳定性提供有价值的参考.

Assessment of carotid plaque hardness in patients with fatty liver by shear wave elastography: Correlation with blood lipid levels

Jun Ouyang, Xin-Rong Zhang, Xiao-Wei Wang

Jun Ouyang, Xin-Rong Zhang, Xiao-Wei Wang, Department of Ultrasonography, Deqing People's Hospital, Huzhou 313200, Zhejiang Province, China

Supported by: Clinical Research Fund of Zhejiang Medical Association, No. 2017ZYC-A67.

Corresponding author: Xin-Rong Zhang, Chief Physician, Department of Ultrasonography, Deqing People's Hospital, 120 Yingxi South Road, Wukang Town, Deqing County, Huzhou 313200, Zhejiang Province, China. zhangxinrong2018@163.com

Received: May 5, 2019
Revised: June 11, 2019
Accepted: July 22, 2019
Published online: July 28, 2019

Abstract

BACKGROUND

Ultrasound plays an important role in carotid plaque screening, density structure determination, and stability evaluation. Shear wave elastography (SWE), as a new method of ultrasonic elastography, can quantitatively evaluate the elastic hardness of biological tissues by analyzing the propagation velocity of shear wave. Therefore, quantitative analysis of hardness characteristics of different types of carotid plaques by SWE can provide a valuable reference for clinical evaluation of plaque stability.

AIM

To determine the hardness of different types of carotid plaques in patients with fatty liver by SWE, and to explore the correlation between the hardness and blood lipid levels.

Methods

Clinical data of 130 fatty liver patients with single carotid plaque were retrospectively analyzed. According to the echo of plaque under conventional ultrasound, the patients were divided into three groups: soft plaque group (40 cases), mixed plaque group (52 cases), and hard plaque group (38 cases). All plaques were examined by SWE. The mean Young's modulus (mean YM) of each plaque was measured and its correlation with low density lipoprotein cholesterol (LDL-C) and high density lipoprotein cholesterol (HDL-C) levels was analyzed.

Results

The mean YM and HDL-C levels in the hard plaque group were significantly higher than those in the mixed plaque group and soft plaque group (P < 0.05). The mean YM and HDL-C levels in the mixed plaque group were significantly higher than those in the soft plaque group (P < 0.05). The LDL-C level in the hard plaque group was significantly lower than that in the mixed plaque group and soft plaque group (P < 0.05). The LDL-C level in the mixed plaque group was significantly lower than that in the soft plaque group (P < 0.05). The mean YM of carotid plaque was negatively correlated with LDL-C (r = -0.71, P < 0.05), and positively correlated with HDL-C (r = 0.75, P < 0.05).

Conclusion

SWE can quantitatively evaluate the hardness of different types of carotid plaques, and the mean YM is correlated with blood lipids levels. SWE can provide elastic hardness information for clinical evaluation of plaque stability.

Key Words: Shear wave ultrasound elastography; Carotid plaque; Elastic hardness; Blood lipid level

0 引言

剪切波超声弹性成像(shear wave elastography, SWE)是一项能将影像学、生物力学以及病理学紧密相连, 并量化反映生物组织硬度力学特征的超声新技术[1]. 目前SWE已广泛应用于肝脏、甲状腺、前列腺、乳腺等脏器疾病诊治中, 但其在颈动脉斑块方面的应用研究较少[2]. 本研究运用SWE定量分析不同类型颈动脉斑块的硬度特征, 探讨其与血脂水平的相关性, 以期为临床评估斑块稳定性提供有价值的参考.

1 材料和方法

1.1 材料

回顾性分析2017-05/2019-03期间, 来德清县人民医院就诊的存在颈动脉单一斑块的130例脂肪肝患者临床资料, 其中男98例, 女32例, 年龄52-76岁, 平均年龄66.75岁±6.12岁. 纳入标准: 1. 颈动脉单一斑块, 2. 均为脂肪肝患者, 3. 斑块均未曾使用过相关药物治疗. 共计130个颈动脉斑块, 根据常规超声下斑块回声不同分为3组: 软斑块组(40例), 男31例, 女9例, 年龄54-74岁, 平均年龄65.74岁±6.66岁, 斑块厚度1.5-5.2 mm, 平均厚度3.56 mm±1.01 mm; 混合性斑块组(52例), 男39例, 女13例, 年龄57-76岁, 平均年龄66.43岁±5.79岁, 斑块厚度1.5-5.4 mm, 平均厚度3.51 mm±1.06 mm; 硬斑块组(38例), 男28例, 女10例, 年龄52岁±73岁, 平均年龄68.24岁±5.87岁, 斑块厚度1.5-5.1 mm, 平均厚度3.49 mm±0.92 mm. 三组间年龄、性别以及斑块厚度比较差异无统计学意义(P>0.05).

1.2 方法

使用Aixplorer型超声诊断仪(Supersonic Imagine公司), 配有L15-4线阵探头(频率为4-15 MHz), 内置Q-BOX分析系统(取样框面积为1.0 mm²). 嘱患者取平卧位, 平静呼吸, 充分暴露颈部. 首先采用常规超声检查颈动脉, 观察颈动脉斑块位置, 内部回声, 厚度等情况. 调整扫查角度清晰显示颈动脉长轴切面和斑块二维图像, 固定探头于斑块最厚处, 在不施压于探头条件下, 启动SWE模式. 嘱患者屏住呼吸, 静息3 s后获取稳定超声图像并储存. 超声弹性图像中不同组织的弹性大小采用彩色编码进行代表, 蓝色至红色代表组织硬度从"软"至"硬". 使用内置Q-BOX分析系统测定并记录整个斑块的平均杨氏模量值(单位kPa). 见图1, 由一名副高以上职称且经验丰富的超声医生进行超声操作检查.

图1 剪切波超声弹性成像检查示意图. 剪切波超声弹性成像获得混合回声斑块的平均杨氏模量值为107.4 kPa.

1.2.1 血脂水平测定: 清晨, 空腹状态, 采集肘部静脉血, 采用OLYMPUS AU 2700全自动生化仪测定患者的高密度脂蛋白胆固醇(high density lipoprotein cholesterol, HDL-C)、低密度脂蛋白胆固醇(low density lipoprotein cholesterol, LDL-C).

1.2.2 判定标准: 软斑块: 常规超声下呈低弱回声或等回声斑块, 为不稳定性斑块; 混合性斑块: 常规超声下呈不均质回声斑块, 为不稳定性斑块; 硬斑块: 常规超声下呈强回声斑块, 为稳定性斑块. 颈动脉内-中膜厚度≥1.5 mm定义为颈动脉斑块[3]. 血脂异常诊断标准参照《中国成人血脂异常防治指南》[4].

统计学处理 采用SPSS 20.0进行数据处理分析. 计数资料表示为(%), 组间比较用χ²检验. 计量资料表示为(mean±SD), 多组间比较用单因素方差分析, 两两比较用LSD-t检验. 两变量间相关性采用Pearson直线相关分析. 以P<0.05为差异有统计学意义.

2 结果

2.1 组间平均杨氏模量值比较

硬斑块组平均杨氏模量值明显高于混合性斑块组及软斑块组, 差异有统计学意义(P<0.05); 混合性斑块组平均杨氏模量值明显高于软斑块组, 差异有统计学意义(P<0.05)(见表1).

表1 组间平均杨氏模量值比较.

组别	软斑块组	混合性斑块组	硬斑块组	F值	P值
个	40	52	38
mean YM (kPa)	26.17 ± 9.88	47.66 ± 14.42a	83.41 ± 16.32ac	170.396	0.000

^aP<0.05, vs软班组;

^cP<0.05, vs混合性斑块组.

2.2 组间LDL-C、HDL-C水平比较

硬斑块组HDL-C水平明显高于混合性斑块组及软斑块组, 差异有统计学意义(P<0.05); 混合性斑块组HDL-C水平明显高于软斑块组, 差异有统计学意义(P<0.05); 硬斑块组LDL-C水平明显低于混合性斑块组及软斑块组, 差异有统计学意义(P<0.05); 混合性斑块组LDL-C水平明显低于软斑块组, 差异有统计学意义(P<0.05)(见表2).

表2 组间低密度脂蛋白胆固醇、高密度脂蛋白胆固醇水平比较.

组别	软斑块组(n = 40)	混合斑块组(n = 52)	硬斑块组(n = 38)	F值	P值
LDL-C (mmol/L)	6.56 ± 1.30	4.83 ± 0.83a	3.33 ± 0.70ac	109.495	0.000
HDL-C (mmol/L)	1.14 ± 0.48	1.79 ± 0.61a	2.58 ± 0.68ac	57.588	0.000

^aP＜0.05, vs软班组;

^cP＜0.05, vs混合性斑块组. LDL-C: 低密度脂蛋白胆固醇; HDL-C: 高密度脂蛋白胆固醇.

2.3 颈动脉斑块平均杨氏模量与LDL-C、HDL-C相关性

颈动脉斑块平均杨氏模量与LDL-C水平呈负相关性(r = -0.71, P<0.05), 与HDL-C水平呈正相关性(r = 0.75, P<0.05).

3 讨论

脂肪肝患者存在血脂异常, 其颈动脉斑块发病率明显增加. 颈动脉斑块是导致心脑血管疾病的重要病因, 其稳定性与心脑血管疾病的发生发展密切相关[5]. 颈动脉斑块的稳定性不同, 临床治疗手段及后果截然不同. 对于不稳定性斑块即便体积较小也容易发生破裂, 并导致严重的急性心脑血管事件, 因此早期发现不稳定性斑块有着重要临床意义[6].

超声具有无创、简便、廉价等优点而被广泛应用于颈动脉斑块筛查中. 常规二维超声能观察斑块位置、形态结构以及回声特征, 虽可反映斑块密度与声阻抗, 但无法完全反映斑块软硬质地, 且主观性较强, 难以量化评估斑块稳定性[7]. SWE能弥补常规超声上述不足, 操作过程无需施压, 经验依赖性小, 且具有较好重复性及客观性. 其基本原理是通过超声探头向生物组织深度方向发射声辐射脉冲产生激励, 然后以高速成像方法分析剪切波的传播速度以获取生物组织的硬度属性信息, 并以数字形式量化表达, 实现了弹性硬度测量和成像目的[8]. 杨氏模量值是SWE的一项重要定量参数, 不仅能量化反映生物组织的弹性硬度, 而且经彩色编码可直观反映斑块内部组成和硬度分布特征. 本研究结果中, 硬斑块组平均杨氏模量值明显高于混合性斑块组及软斑块组(P<0.05), 而混合性斑块组平均杨氏模量值明显高于软斑块组(P<0.05). 提示运用SWE能准确反映不同类型颈动脉斑块间的硬度差异, 通过斑块的杨氏模量值可量化评估斑块本身的弹性硬度性质及稳定性, 即杨氏模量值越高, 斑块硬度越大, 稳定性越好. 这是由于不同类型斑块的病理组织成分存在差异[9]. 软斑块所含有的脂质成分较丰富, 而平滑肌成分以及胶原纤维组织含量较少, 属于不稳定性斑块, 表现为组织弹性硬度小, 反映在SWE上为平均杨氏模量值小; 硬斑块含有大量钙质成分以及胶原纤维组织, 而脂质成分缺乏, 无出血溃疡, 属于稳定性斑块, 表现为组织弹性硬度大, 反映在SWE上为平均杨氏模量值大; 混合性斑块存在出血溃疡, 其内含有钙化成分以及胶原纤维, 结构成分处于硬斑块和软斑块之间, 斑块趋于不稳定.

血脂异常可引起血管内皮损伤, 血小板黏聚, 是导致动脉粥样硬化性疾病发生发展的必要因素. LDL-C是造成动脉粥样硬化的主要脂蛋白, 通过促进泡沫细胞形成导致动脉粥样硬化[10]. HDL-C水平反映了机体逆向转运胆固醇的能力, 通过胆固醇逆转机制可促进血液中脂蛋白与游离胆固醇结合并送至肝脏进行分解, 以维持组织细胞内胆固醇量稳定, 遏制动脉粥样硬化, 对斑块稳定性发挥保护作用[11]. 本研究结果中, 硬斑块组HDL-C水平明显高于混合性斑块组及软斑块组(P<0.05), 混合性斑块组HDL-C水平明显高于软斑块组(P<0.05), 而硬斑块组LDL-C水平明显低于混合性斑块组及软斑块组(P<0.05), 混合性斑块组LDL-C水平明显低于软斑块组(P<0.05). 提示监测患者的血脂水平有助于评估斑块的病理组分及稳定性.

本研究结果显示, 颈动脉斑块平均杨氏模量与LDL-C水平呈负相关性(r = -0.71, P<0.05), 与HDL-C水平呈正相关性(r = 0.75, P<0.05). 提示随着LDL-C水平上升, 颈动脉斑块的平均杨氏模量值越小, 即斑块质地越软, 稳定性越差. 颈动脉斑块平均杨氏模量与HDL-C呈正相关, 提示随着HDL-C水平上升, 颈动脉斑块的平均杨氏模量值越大, 即斑块质地越硬, 稳定性越好. 因此, 积极有效的血脂水平控制有利于颈动脉斑块趋于稳定.

总之, SWE能定量反映不同类型颈动脉斑块的软硬度, 其平均杨氏模量值与血脂水平具有一定相关性, 可为临床评估斑块稳定性提供弹性硬度信息, 有望成为临床评估斑块稳定性的可靠影像学技术.

文章亮点

实验背景

颈动脉斑块稳定性是心脑血管疾病发生发展的关键因素, 而斑块稳定性与其软硬度密切相关. 剪切波超声弹性成像(shear wave elastography, SWE)可准确反映颈动脉斑块的软硬度信息, 为评价斑块稳定性提供了新途径.

实验动机

本篇论文研究的主题是运用SWE测定不同类型颈动脉斑块的平均杨氏模量值, 探讨其与血脂水平的相关性, 从而定量评估颈动脉斑块的稳定性.

实验目标

本篇论文研究的主要目标是探讨脂肪肝患者颈动脉斑块硬度及其与血脂水平相关性, 并证实了SWE能定量分析颈动脉斑块的软硬度, 有助于临床评估颈动脉斑块的稳定性.

实验方法

本篇论文为了达到目标采用了SWE技术, 该技术操作过程无需施压, 经验依赖性小, 且能定量分析生物组织的软硬度.

实验结果

本篇论文的研究达到了实验目标, 所取得的研究成果有: 硬斑块组平均杨氏模量值、HDL-C水平明显高于混合性斑块组及软斑块组, 而混合性斑块组明显高于软斑块组(P<0.05); 颈动脉斑块平均杨氏模量值与低密度脂蛋白胆固醇水平呈负相关性, 与高密度脂蛋白胆固醇水平呈正相关性. 本研究结果证实了SWE能定量分析颈动脉斑块的软硬度, 可为临床评估斑块稳定性提供可靠的影像学方法.

实验结论

硬斑块的平均杨氏模量值>混合性斑块>软斑块. SWE能准确反映颈动脉斑块的软硬度. SWE能定量分析颈动脉斑块的软硬度, 其平均杨氏模量值与血脂水平相关性良好, 有助于临床评估斑块稳定性. SWE能定量分析颈动脉斑块的软硬度, 可为临床评估斑块稳定性提供参考依据. SWE能评估颈动脉斑块的硬度特征及稳定性. 运用SWE定量分析脂肪肝患者颈动脉斑块硬度及其与血脂水平相关性. SWE的平均杨氏模量值与脂肪肝患者的血脂水平具有良好相关性. SWE有助于评估颈动脉斑块的硬度特征及稳定性. SWE可为临床评估颈动脉斑块软硬度及稳定性提供一种可靠的定量分析方法.

展望前景

嘱患者屏住呼吸, 静息3 s后以获取稳定可靠的超声图像. 运用SWE定量评估颈动脉斑块的临床疗效. SWE联合超声造影评估颈动脉斑块的性质.

备注

学科分类: 胃肠病学和肝病学

手稿来源地: 浙江省

同行评议报告分类

A级 (优秀): 0

B级 (非常好): B

C级 (良好): C

D级 (一般): D

E级 (差): E

编辑:马亚娟 电编:刘继红

参考文献

1.	Sande JA, Verjee S, Vinayak S, Amersi F, Ghesani M. Ultrasound shear wave elastography and liver fibrosis: A Prospective Multicenter Study. World J Hepatol. 2017;9:38-47.  [PubMed]  [DOI]

2.	Park SY, Choi JS, Han BK, Ko EY, Ko ES. Shear wave elastography in the diagnosis of breast non-mass lesions: factors associated with false negative and false positive results. Eur Radiol. 2017;27:3788-3798.  [PubMed]  [DOI]

3.	刘 广彬, 夏 光伟, 龚 开政, 张 振刚. 成人低密度脂蛋白亚型与颈动脉内膜中膜厚度的关系. 中国动脉硬化杂志. 2018;26:1154-1158.  [PubMed]  [DOI]

4.	诸 骏仁, 高 润霖, 赵 水平, 陆 国平, 赵 冬, 李 建军. 中国成人血脂异常防治指南(2016年修订版). 中国循环杂志. 2016;16:15-35.  [PubMed]  [DOI]

5.	吕 静, 袁 雪红, 黄 晓新, 吕 静. 颈动脉粥样硬化斑块的超声组织特征对2型糖尿病患者心脑血管事件预测的意义. 国际脑血管病杂志. 2018;26:533.  [PubMed]  [DOI]

6.	杨 红霞, 蒋 恒波. 他汀类药物对老年颈动脉粥样硬化斑块的影响和对急性心脑血管事件的干预作用. 临床合理用药杂志. 2018;12:78-80.  [PubMed]  [DOI]

7.	刘 建英, 陈 立伟, 沈 新天. 急性脑梗死病灶与颈动脉硬化斑块性质相关性的超声研究. 中国实用神经疾病杂志. 2018;21:6-10.  [PubMed]  [DOI]

8.	Skerl K, Vinnicombe S, Giannotti E, Thomson K, Evans A. Influence of region of interest size and ultrasound lesion size on the performance of 2D shear wave elastography (SWE) in solid breast masses. Clin Radiol. 2015;70:1421-1427.  [PubMed]  [DOI]

9.	Pawluś A, Inglot M, Chabowski M, Szyma¨1/2ska K, Inglot M, Patyk M, Słonina J, Caseiro-Alves F, Janczak D, Zaleska-Dorobisz U. Shear wave elastography (SWE) of the spleen in patients with hepatitis B and C but without significant liver fibrosis. Br J Radiol. 2016;89:20160423.  [PubMed]  [DOI]

10.

Hoogeveen RC, Gaubatz JW, Sun W, Dodge RC, Crosby JR, Jiang J, Couper D, Virani SS, Kathiresan S, Boerwinkle E, Ballantyne CM. Small dense low-density lipoprotein-cholesterol concentrations predict risk for coronary heart disease: the Atherosclerosis Risk In Communities (ARIC) study. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2014;34:1069-1077.  [PubMed]  [DOI]

11.

Kawakami R, Matsumoto I, Shiomi M, Kurozumi M, Miyake Y, Ishizawa M, Ishikawa K, Murakami K, Noma T, Takagi Y, Nishimoto N, Minamino T. Role of the Low-Density Lipoprotein-Cholesterol/High-Density Lipoprotein-Cholesterol Ratio in Predicting Serial Changes in the Lipid Component of Coronary Plaque. Circ J. 2017;81:1439-1446.  [PubMed]  [DOI]