当前位置: 首页 > 期刊 > 《中国超声医学杂志》 > 2000年第3期
编号:10498822
应用血管内超声显像对正常和动脉粥样硬化血管的研究
http://www.100md.com 《中国超声医学杂志》 2000年第3期
     倪祝华 朱天刚 胡大一 隗冬梅 任文林 王英亮 李清贤

    摘 要 目的:估价应用血管内超声显像(IVUS)对研究正常及动脉粥样硬化动脉的价值。方法:用IVUS观察对照组和实验组动物(兔)的胸主动脉,确定是否存在粥样硬化改变。对内膜、中膜及斑块的界限进行界定,对厚度进行测量,同时确定斑块的性质。病理检查确定相应部位的动脉有无斑块及斑块性质,用显微镜测微尺测量内膜、中膜及斑块的厚度,IVUS与病理检查相对比,找出其间的相关性。结果:和病理相对比,IVUS判断大弹性动脉是否存在粥样硬化二者无显著性的差异(P>0.05),其敏感性94%,特异性达100%;对中膜厚度的测量,二者相关性较好(r=0.814,P<0.05);对脂质斑块厚度的测量,二者相关性好(r=0.890,P<0.05);但对正常血管内膜的测量,二者相关性差(r=0.055,P>0.05);对脂质斑块性质的判断,二者亦无显著性差异(P>0.05),IVUS鉴定的敏感性97%,特异性达100%。结论:IVUS能够准确判断血管(弹性动脉)是否存在粥样硬化改变,即使是早期硬化也能较敏感地发现。更主要的是能够准确判断斑块性质及大小,并能较好地测量中膜的厚度,但却往往大大高估弹性动脉内膜的厚度。
, http://www.100md.com
    关键词:血管内超声显像 动脉粥样硬化 病理学检查

    本文应用IVUS对动物的正常及粥样硬化的大弹性动脉进行定量及定性分析,以期进一步证实这一技术的可行性及优越性。

    资料与方法

    实验模型的制备:24只新西兰纯种大耳白兔,月龄6个月,体重2.0~2.5kg,雌雄各半,随机分成两组,对照组8只,给予实验室基础饲料喂养,实验组16只,给予饲料中含0.5%的胆固醇粉及3%蛋黄粉饲料喂养。5周后对照组及实验组进行IVUS观察。

    实验主要仪器:Endosonics血管内超声仪(美国);Visions Five-64F/X 20MHz超声导管(美国);显微镜测微尺(重庆)。

    IVUS实验方法:按5ml/kg自耳缘静脉缓慢推注20%乌拉坦麻醉。麻醉成功后,分离暴露右(或左)股动脉。穿刺针穿刺股动脉,在导引钢丝引导及扩张管的扩张下插入5F鞘管,固定鞘管,立即按100u/kg推注肝素抗凝。
, 百拇医药
    超声导管换能器中心频率为20MHz从鞘管尾端缓慢插入,在X线透视下确定导管头端换能器部位的位置(通常放置在倒数第一、二、三肋间下肋上缘对应的胸主动脉处)。部位确定后,用血管内超声仪把此部位的血管超声二维影像记录在录像带上。每条血管取1~4个位点进行观察记录。

    实验结束时,股动脉推注空气处死动物,立即进行解剖,在整体动物上仔细辨认观察点,取下相应部位的血管段,置入10%福尔马林液中,送之行病理检查。

    病理检查的方法:HE染色后,显微镜观察血管,确定有无斑块及其性质,逐一照像保存。确定血管各层分界,用显微镜测微尺分别测量内膜、中膜、最大斑块厚度。

    统计方法:采用Systat医学统计软件包,各指标值均以均数±标准差表示;记数资料用x2检验;相关程度用相关系数r表示。以P<0.05作为有统计学意义。

, http://www.100md.com     结 果

    1.病理结果

    对照组:光镜下观察8条血管中7条的14个位点,血管壁结构基本正常。内弹力膜较清晰,反光性强,外弹力膜也较清晰,但反光性较内弹力膜弱(图1)。

    实验组:经高脂饮食喂养的家兔动脉普遍出现脂纹,16例中5例各有1个肋间对应的动脉出现早期脂纹(图3),即由细胞界线分明的吞噬脂质的泡沫细胞构成。11例的共23个肋间对应的动脉表现为细胞内和细胞外的脂质沉积,内膜增厚,其中又有7个肋间对应的动脉的内膜厚度超过了中膜(脂质大量堆积)(图5);有1个脂质沉积达中膜。16例均未见有纤维斑块及大的钙化斑块形成。

    由于外膜层结缔组织疏松而且在病理切片过程中有脱落现象,无法测量其真实厚度,因此观察时不对外膜进行测量。本实验中显微镜测微尺每一小格代表100μm。当用显微镜放大40倍观察时,测量精确度可达2.5μm。
, 百拇医药
    2.IVUS结果

    24只动物均行血管内超声探测,其中20例得到较满意的图像。4例由于超声探头连续使用致使成像不清,难以清晰显示管壁结构以及斑块有无。

    对照组:8条血管有7条的12个位点获得满意的图像,显示均无明显的斑块形成。内膜层回声强度大,与管腔界线分明,与中膜层分界相对不清(图2)。其中有5个位点较易界定中膜界线。测得中膜厚度并记录。

    实验组:实验组16只动物中13条血管的33个位点获得较满意的图像,其中29个位点发现有斑块形成。斑块均回声低,与管腔分界清晰,与其外侧内弹力膜形成的高回声层间也有十分清晰的分界(图4,6),因而易于确定斑块的性质及测量其厚度。所有斑块均考虑为脂质斑块包括早期质纹。未发现高回声或高回声伴有声影的斑块即未发现纤维化及钙化斑块。本组有7个位点中膜界线清楚完整。其余有的较清楚地显示一部分中膜轮廓,有的整个中膜均不能清楚地显示。测量界线清楚完整地中膜厚度并记录。
, 百拇医药
    3.IVUS和病理测量结果的对比

    病理显示正常弹性动脉内膜厚度为5.4±1.3μm,而IVUS显示为141.7±51.5μm,二者相关系数(r=0.005(P>0.05);对中膜的测量,病理显示其厚度为308.4±83.7μm,IVUS为507.1±82.9μm,相关系数r=0.814(P<0.05);而对斑块厚度的测量病理为303.2±197.1μm,IVUS为326.7±265.8μm,相关系数r=0.890(P<0.05)。

    本实验还发现,IVUS对弹性血管是否存在粥样硬化甚至是早期硬化的确定,与病理对比二者无显著性差异(P>0.05),其敏感性为94%(IVUS示对照组12个血管位点均未发现斑块,病理也示12个位点均正常,实验组33个位点IVUS发现30个存在斑块,3个正常;病理示32个存在脂纹或斑块,1个正常),特异性达100%;IVUS对斑块性质(主要是脂质斑块)鉴别二者对比亦无显著性差异(P>0.05),其敏感性为97%(IVUS和病理共同观察的12条血管的30个位点有一个位点IVUS未发现脂质斑块,而病理发现存在,其余位点二者均发现脂质斑块存在),特异性达100%(病理示均为脂质斑块,IVUS亦均示脂质斑块)。t16301.gif (28167 bytes)
, http://www.100md.com
    图1 病理显示正常的大弹性血管,其内弹力膜清晰,呈波浪状。内皮层由单层细胞构成。外弹力膜亦较清晰t16302.gif (26994 bytes)

    图2 IVUS显示上述正常的大弹性血管的影像内膜层回声强,其内侧无低回声区。中膜界限不清t16303.gif (29422 bytes)

    图3 病理显示较早期脂纹,此截面示病理脂纹厚度较一致,基本呈“向心性”分布t16304.gif (29331 bytes)

    图4 IVUS显示图3血管的图像,斑块被较清晰地显示,形成所谓的“双轨”影像。“内轨”回声较“外轨”
, http://www.100md.com
    相对低。“内轨”是由脂纹和血液构成的界面形成的;

    “外轨”是由脂纹和内弹力膜构成的界面形成的t16305.gif (26880 bytes)

    图5 病理显示大的“偏心”斑块,厚度超过中膜t16306.gif (31486 bytes)

    图6 IVUS显示与图5为同一部位的血管影像,表现为大的

    “偏心”斑块。斑块回声强度明显低于内弹力膜回

    声强度,考虑为脂质斑块。局部中膜可辨
, http://www.100md.com
    讨 论

    1.对IVUS和病理检查的分析:

    由于本试验选取是弹性动脉,与肌性动脉相比,弹性动脉中膜含有多量的弹性纤维和胶原,均表现为强回声,故使不同层的超声阻抗差异大大减少,因而IVUS图像各层分界远不如肌性动脉清楚〔1、2〕。本实验也充分证明了弹性动脉的这一特征。

    IVUS图像显示正常弹性动脉内膜有非常强的回声,图像显示的厚度与病理显示的厚度有非常大的差异。一般病理显示不超过10μm,而IVUS则达100~200μm。主要有以下原因:(1)内弹力膜回声强度大,且与中膜分界不清,使内膜厚度较实际大大增加。许多作者发现在肌性动脉也存在这种现象,因认为IVUS高估内膜厚度约0.3mm〔3〕。(2)与超声主机测量的精确度有很大关系。本实验超声主机测量的精确度为100μm,而病理测量的精确度为2.5μm。(3)Blooming效应〔4〕:可以观察到当导管不在管腔中心时,靠近管腔处管壁,包括内膜回声增强,厚度增加。以上对大的弹性动脉而言,均会明显影响内膜厚度的测量,但对较小的肌性动脉,如人的冠状血管,上述因素的影响将会大大减少。
, http://www.100md.com
    IVUS能够界定一些弹性血管的中膜界线,而大部分弹性血管中膜界线不清,这是因为弹性动脉中膜大部分是由弹性纤维组成,其间散在数量不等的平滑肌细胞,内外弹力膜发达程度不同。如果内弹力膜越发达,外弹力膜及外膜疏松胶原组织含量越多,而中膜弹力纤维及胶原含量越少,平滑肌含量越大,则越易显示中膜的界线;反之,中膜界线不易显示〔5〕。实验中对有些能分清中膜界线的血管,随着其扩张与缩小,甚至能发现两高反射层之间点状颗粒状物质的运动,考虑为中层平滑肌细胞较多,细胞随着血管运动相互“挤压”所致。对中膜厚度的定量分析,IVUS和病理有良好的相关性,但IVUS测量值较病理偏高可能与弹性纤维的高反射性有关。

    IVUS对确定血管是否存在斑块及其性质有独特的优势。粥样硬化斑块可分为脂质斑块(软斑块),纤维斑块(硬斑块)钙化斑块及混合斑块。IVUS显示为不同的特点:软斑块IVUS特点为比外膜弱的均匀的低回声或能够透过声波;硬斑块的IVUS特点为高于或等于血管外膜的相对均质的强回声,不伴有远端声影;钙化斑块的IVUS特点为高于血管外膜的强回声,并伴有远端声影。本实验斑块回声强度均明显低于外膜,且回声均质,考虑均为脂质斑块。尤其值得一提的是,对早期病变,病理上显示为脂纹,IVUS也能准确地发现。此时的IVUS表现较典型的“双轨”图像(图4)。靠近管腔回声强度较低的“轨”代表的是脂纹或脂斑与血液形成界面;外轨回声强度高,代表脂纹或脂斑与内弹力膜的界面,其间的低回声或无回声层代表的是脂纹或脂斑。对于斑块厚度的测量,IVUS与病理有良好的相关性(r=0.890),且二者测量的均值接近。这是因为斑块与周围组织分界清晰,且回声强度适中不象内弹力膜的回声无形中“放大”了所反应的组织。
, http://www.100md.com
    另外应强调的是IVUS观察测量方法十分重要。最好的观察方法是动态观察。单从一帧图像有时很难鉴别它们之间的界线,尤其本研究观察的是大弹性动脉,其各层超声束的反射差异较肌性动脉小得多,各层IVUS图像往往不清。因此特别强调动态观察测量。

    当然,实验也存在不足和有待改进之处:(1)病理测得值不是在生理压力下得到的,较实际会有差别。因此在弹力膜测量时均选血管缩小时进行各指标的测量。这样与病理的对比性可能增强;(2)超声探测部位对应的病理观察部位的确定方法尚需进一步改进;(3)本实验中除脂质斑块外,IVUS未观察到明显纤维斑块及钙化斑块。

    综上所述,IVUS对正常及动脉粥样硬化血管的鉴别力达到了相当高的水平,即使对病理上只有早期脂纹或脂斑也是如此。对病变的性质如脂质斑块有很好的鉴别力,对斑块大小的测量同样相当准确。但对正常弹性动脉的内膜测量效果差。由于本实验中纤维斑块及钙化斑块不多,对这两种斑块IVUS特征尚需进一步研究。本研究也证实,IVUS是一种安全的介入技术,只要掌握好适应症,对临床将产生重要的指导作用。
, 百拇医药
    作者单位:倪祝华(100020 北京红十字朝阳医院心脏中心)

    胡大一(100020 北京红十字朝阳医院心脏中心)

    任文林(100020 北京红十字朝阳医院心脏中心)

    朱天刚(北京医科大学附属人民医院)

    隗冬梅(病理科)

    王英亮(山东省淄博市淄川区人民医院)

    李清贤(山东省济宁市中心医院)

    参考文献

    1,Lockword GR,Ryan 1K,Gotlieb AI,et al.In vitro high resolution intravascular imaging in muscular and elastic arteies.JACC,1992,20:153~160
, 百拇医药
    2,Nishimura RA,Edwards WD,Warnes CA,et al.Intravasular ultrasound imaging:In vitro validation and pathologic correlation.JACC,1990,16:145~154

    3,Liebson PR,Klein LW,I11 C.Intravascular ultrasound in coronary atherosclerosis:A new approach to clinical assessment.Am Heart J,1992,123:1643~1660

    4,Mario CD,Madretsma S,Linker D,et al.The angle of incidence of the ultrasonic beam:A critical factor for the image quality in intravascular ultrasonography.Am Heart J,1993,125:442~448

    5,Maheswaran B,Leung CY,Gutfinger DZ,et al.Intravascular ultrasond apperance of normal and mildly diseased coronary arteries:Correlation with histological specimens.Am Heart J,1995,130:976~986

    , http://www.100md.com