颈动脉多普勒能量图中出现流空区的危险因素

于 冬 YU Dong刘吉良 LIU Jiliang田东旭 TIAN Dongxu

论著

颈动脉多普勒能量图中出现流空区的危险因素

于 冬1YU Dong
刘吉良1LIU Jiliang
田东旭2TIAN Dongxu

作者单位 1. 冀中能源峰峰集团有限公司总医院超声科河北邯郸 056200 2. 大连医科大学第二附属医院超声科 辽宁大连 116023

目的探讨颈动脉多普勒能量图中出现流空区的原因，建立颈动脉多普勒能量图的Logistic回归模型，筛选该现象出现的危险因素并分析出现原因。资料与方法回顾性分析行能量多普勒检查的172例男性受检者的临床资料，观察舒张期颈动脉管腔边缘是否出现流空区，测量受检者肱动脉收缩压、舒张压和压力差，颈动脉内膜-中膜厚度（IMT），是否检出动脉粥样硬化斑块，并收集受检者年龄、体重指数（BMI）、血糖、血脂、吸烟史及脑血管意外病史情况，建立Logistic模型，分析流空区出现的危险因素。结果172例受检者中，内膜-中膜增厚89例，收缩压增高97例，舒张压增高7例，脉压差增大90例，年龄≥65岁92例，动脉粥样硬化斑块84例，长期吸烟史63例，脑血管意外病史11例，糖尿病79例，高脂血症101例，BMI异常13例。多普勒能量图显示有流空区98例，无流空区74例。经Logistic回归分析，颈动脉IMT、肱动脉收缩压、肱动脉压力差、是否有动脉粥样硬化斑块、年龄对颈动脉管腔内舒张期是否出现流空区为有统计学意义的变量（OR=50.643、47.248、29.426、32.667、20.514，P＜0.05）。结论颈动脉IMT增厚、收缩压增高、压力差增大、动脉粥样斑块形成及年龄≥65岁是颈动脉管腔内出现流空区的危险因素。流空区为动脉粥样硬化诊断提供血流动力学信息，对动脉硬化程度评价有辅助作用。

颈动脉；超声检查，多普勒，彩色；血流动力学；危险因素

动脉粥样硬化是基于个体遗传背景受多种后天危险因素作用缓慢发展的血管病变[1]，普遍存在于心血管高危人群中。超声检查可以观测颈动脉内膜-中膜厚度（intima media thickness，IMT）及检查是否有粥样斑块，但是不能直接客观地反映动脉壁僵硬程度和弹性顺应性状态，而且在实际工作中也存在一定的局限性，如其测量程序环节复杂、难以严格遵守质量控制标准并规范测量。多普勒能量图不受超声入射角影响，可以显示低速血流，目前用于观察颈动脉管腔边缘处低速血流分布，然而目前对颈动脉多普勒能量图中出现流空区的研究鲜有报道。本研究旨在探索应用多普勒能量图观测流空区出现的危险因素，探究流空区与动脉粥样硬化的联系，应用病理生理学及血流动力学原理解释其形成原因。通过对流空区的检测，判断动脉壁僵硬度和弹性顺应性，为动脉粥样硬化诊断提供更多辅助信息及诊断依据。

1 资料与方法

1.1 研究对象 收集2014年1—12月在冀中能源峰峰集团有限公司总医院超声科行颈动脉超声检查的172例受检者，均为男性；年龄45～80岁，平均（65.48±9.74）岁；颈动脉IMT平均厚度（0.81±0.37）mm。纳入标准：颈动脉IMT可清晰显示的正常人群和动脉粥样硬化者。排除标准：冠心病、心瓣膜病、收缩性心力衰竭、多发性大动脉炎、颈动脉严重狭窄或闭塞、心率≥100次/分、红细胞计数异常[正常值（4.0～5.5）×1012/L]。记录所有受检者年龄、心率、肱动脉收缩压、舒张压和压力差，计算体重指数（BMI），检测红细胞计数、空腹血糖、血脂。

1.2 超声检查 采用HITACHI EUB-8500彩色多普勒诊断仪，启用L54M变频探头，选用血管检查条件。患者取仰卧位，充分暴露颈部，然后选取颈动脉窦近心端10～15 mm范围，避开动脉斑块区，显示颈动脉长轴调整角度使颈动脉长轴与声束垂直，开启血管能量图，调整取样框大小，将角度偏转设为0°，保证颈动脉观察范围被取样框覆盖，使用能量图M型显示，不对M型取样线进行角度偏转（0°），使M型取样线与颈动脉长轴垂直。调节二维图像增益为5～8，多普勒能量图增益为45～48，观测颈动脉能量图M型波型舒张期是否出现流空区。采取同样体位，采用Philips iU Elite彩色多普勒超声诊断仪，L12-5浅表探头，使用血管检查条件，应用Qlab IMT测量软件，选取颈动脉窦近心段10～15 mm处，测量颈动脉IMT，同时观察颈动脉内是否有动脉粥样斑块。

1.3 图像分析 由2名有5年以上超声诊断经验的主治医师独立完成数据采集工作，1名医师测量管壁IMT，另1名医师观测是否存在流空区。在应用多普勒能量图M型波型分析时发现，血管腔内收缩晚期至舒张期内血流边缘与动脉内膜间出现无血流充盈区域，且此区域直径＞1 mm，定义为流空区。颈动脉IMT≥1.0 mm为内膜增厚，局限性IMT≥1.5 mm为斑块[2-3]。

1.4 观察指标 评估指标包括颈动脉能量图是否出现流空区、颈动脉后壁管壁IMT值、左侧肱动脉收缩压、左侧肱动脉舒张压、左侧肱动脉压力差、年龄、BMI、是否有动脉粥样硬化斑块、是否为糖尿病患者、是否为高脂血症患者、是否有脑血管意外病史、是否有长期吸烟史。评估指标的各变量名及赋值说明见表1。

表1 颈动脉能量图出现流空区现象多因素Logistic回归分析变量赋值标准

1.5 统计学方法 采用SPSS 20.0软件，以颈动脉能量图是否出现流空区为因变量（X0），其余变量（X1～X11）作为自变量建立Logistic模型（纳入标准：P≤0.05，排除标准：P＞0.1），对回归参数估计值采用Wald χ2检验，对整个模型的拟合情况采用似然比值检验，P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 临床与实验室结果 172例受检者中，收缩压增高97例，舒张压增高7例，脉压差增大90例，年龄≥65岁92例，动脉粥样硬化斑块84例，有长期吸烟史63例，有脑血管意外病史11例，糖尿病79例，高脂血症101例，BMI异常13例。临床和实验室结果见表2。

2.2 超声结果 72例受检者中，IMT增厚89例。无流空区74例：血流分布比例均衡，收缩期及舒张期管腔内血流紧贴动脉内膜，血流边缘平缓，无切迹，血流呈持续均匀充盈状态，舒张期未见流空区（图1）；有流空区98例：收缩期血流边缘与动脉内膜贴合好，收缩晚期与舒张期血流边缘出现切迹，与动脉内膜贴合度差，可见流空区，其中9例舒张晚期出现血流断流现象（图2）。超声结果见表2。

2.3 Logistic回归结果 结果见表3所示，Logistic回归分析最后一步筛选出5个自变量：颈动脉后壁管壁IMT值（X1）、肱动脉收缩压（X2）、肱动脉压力差（X4）、年龄（X5）、是否检出动脉粥样斑块（X7）变量在流空区出现相关因素判断中差异均有统计学意义（P＜0.05）。舒张压（X3）、BMI（X6）、吸烟史（X11）、是否为糖尿病患者（X8）、是否为高脂血症患者（X9）、是否有脑血管意外病史（X10）变量在流空区出现相关因素判断中差异无统计学意义（P＞0.05）。将5个变量带入公式（1）建立Logistic回归模型，对模型进行似然比检验，差异有统计学意义（χ2=32.996，P＜0.05）。

Logit(P)=－3.806+3.925X1+3.855X2+3.382X4

表2 172例患者临床、实验室及超声结果（例）

3 讨论

3.1 应用多普勒能量图观察管腔内红细胞分布的优越性 多普勒能量图的成像原理是以红细胞散色能量（功率）的总积分进行彩色编码显示，M型测量分析；其技术特点为能量图不受超声入射角的影响，不受血管壁运动影响，能显示低流量、低速血流（最低显示流速为0.2 mm/s）[4]。应用此项技术可观察颈动脉管腔内血流播散情况，进行波型分析，判断颈动脉边缘处血流状态细微变化。

3.2 Logistic回归结果分析 应用Logistic回归模型筛选出有统计学意义的因素，由于人体具有统一性，各危险因素并非各自独立，可能存在交互作用，本研究筛选出颈动脉IMT、收缩压、压力差、是否有动脉粥样斑块及年龄5个特征变量，回归系数均大于0，且P＜0.05，在流空区出现相关因素判断中有显著差异，即颈动脉IMT增厚、肱动脉收缩压升高、压力差增大、动脉粥样斑块形成及所处年龄组这5个特征变量出现的越多，流空区出现的概率越高。林萍等[5]和刘芳等[6]进行流行病学研究筛选的动脉硬化危险因素为IMT、年龄、收缩压、压力差，与本研究流空区出现的危险因素基本一致，提示流空区出现与动脉粥样硬化各项高危因素密切相关。

表3 二分类Logistic回归模型分析结果

图1 男，50岁，未出现流空区波型。收缩期及舒张期管腔内血流紧贴动脉内膜，血流边缘平缓，无切迹（箭）

图2 男，52岁，出现流空区波型。收缩晚期与舒张期血流边缘与动脉内膜贴合度差，可见流空区（箭）

出现流空区各危险因素分析：①IMT与流空区：IMT增厚是本模型中流空区出现的显著相关因素。IMT增厚为动脉粥样硬化的早期表现，动脉粥样硬化发生从内膜开始，并有动脉中层逐渐蜕变钙化，常累及大中等肌性动脉。目前IMT增厚是评价动脉硬化的最敏感指标，亦是本研究中流空区出现的重要危险因素，当颈动脉IMT增厚，大动脉管壁弹性顺应性降低，储血功能明显减退，对收缩期高速血流缓冲能力减弱，导致收缩期与舒张期血流量分布状态失衡。心脏收缩期时颈动脉管腔内红细胞总量多、密度高，舒张期时颈动脉管腔内红细胞总量少、密度降低，以上改变在管腔边缘处更为显著，此现象使红细胞在管腔边缘处呈潮汐样分布，导致多普勒能量图显示管腔边缘处出现流空区。②收缩压及压力差与流空区：收缩压增高及压力差增大会使动脉管壁的环状扩张范围增大，管腔内血流状态及壁面切应力发生相应改变。在血流分布失衡基础上，舒张期管腔边缘红细胞分布进一步降低，故流空区现象出现风险增高。③动脉粥样硬化斑块与流空区：在动脉粥样硬化的发展过程中，通常首先出现IMT增厚，然后动脉粥样硬化斑块逐渐形成，最终导致管腔狭窄或闭塞。动脉粥样硬化斑块形成是动脉粥样硬化程度加重的表现，观察时虽然避开了动脉斑块区，但此时动脉管壁的一般生理性质已经发生改变：IMT增厚，管壁弹性顺应性降低，因此流空区出现风险增加。④年龄与流空区：随着年龄的逐年增长，传统暴露因素不断增加。根据张梅等[7]研究（51±9）岁年龄组，以3年为观察周期，颈动脉IMT年平均增长速度为0.023 mm，当患者年龄≥65岁，IMT增长速度加快。年龄因素在促进IMT增加的基础上，导致血管弹性顺应性降低，促使流空区现象出现。

3.3 流空区出现的血流动力学因素讨论 管腔内血流状态分为层流、湍流及涡流区。本研究主要讨论层流区域血流动力学改变，选择颈动脉窦前10～15 mm处，此处是观察颈动脉层流区血流变化的最佳部位，血流状态相对稳定，壁面切应力过渡平缓，干扰因素少，重复性好。动脉内湍流及涡流区域（如颈动脉窦、动脉板块处等）管壁承受壁面切应力过大，内膜在高速紊乱血流冲击下易受损，且损伤修复较慢，动脉粥样硬化发生及进展风险较高，故湍流及涡流区域不是观察动脉硬化血流一般状态改变的理想部位。

血管内的壁面切应力与动脉粥样硬化有直接的关系。既往研究认为在层流状态下斑块最初发生在低切率区，易于沉积，血小板易于凝聚，故病变应与流动分离、驻点及死区有关[8-11]，低壁面切应力范围增加后，动脉粥样斑块形成风险明显增高[12]。本研究层流区域流空区出现可能与管腔边缘低壁面切应力范围大小有关，在低壁面切应力区域红细胞数量明显减少，流动速度极低，以至于无角度依赖性，能最大程度地显示低速血流的能量，多普勒超声也不能检测出该区域的红细胞散射能量，导致流空区现象出现。

3.4 本研究的局限性 ①受检者颈部脂肪层过厚及设备增益调节不当会导致观测结果不准确，需进一步严格规范。②流空区出现后一段时间内动脉粥样斑块出现风险的高低，有待对所收集资料进行跟踪采集，深入研究。③本研究并未对流空率进行量化测量研究，流空率是否可客观量化评价动脉粥样硬化后血管僵硬度及弹性顺应性程度还有待进一步研究。

总之，本模型筛选出的各危险因素并非各自独立，存在交互作用，以IMT改变最为重要，收缩压增高、压力差增大、动脉粥样斑块形成及患者年龄≥65岁4个因素均不同程度地促进IMT厚度增加，当以上因素出现越多时，流空区出现概率会进一步增加。层流区域出现流空区是动脉管壁生理性质发生细微变化的结果，与低壁面切应力范围增加有关，是动脉粥样硬化的彩色多普勒能量图特异性超声表现，此特征为动脉粥样硬化诊断提供血流动力学依据，对动脉硬化诊断有辅助作用。

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（本文编辑 冯 婕）

Risk Factors of Flow-empty Area in Carotid Artery in Doppler Power Imaging

Purpose To explore the reason which resulted in the flow-empty area in carotid artery,establishing a logistic regression model of carotid artery by power Doppler ultrasound,screening the risk factors of the occurrence of this phenomenon and analyzing their reasons.Materials and MethodsClinical data of 172 male subjects who had undergone power Doppler ultrasound were analyzed retrospectively,whether there was flow-empty area at the edge of carotid artery lumen during diastole was observed,brachial artery systolic pressure,diastolic pressure and pressure difference,carotid artery intima media thickness,and the existence of atherosclerotic plaques was measured,the age,body mass index (BMI),blood glucose,blood lipid,history of smoking and cerebrovascular accident situation was collected to establish the logistic model to analyze the risk factors resulted in flow-empty area.ResultsAmong the 172 patients,intima media thickened in 89 cases,systolic blood pressure increased in 97 cases,diastolic blood pressure increased in 7 cases,the pulse pressure increased in 90 cases,with the age of 65 years or older in 92 cases,atherosclerotic plaque formation in 84 cases,long smoking history in 63 cases,cerebral vascular accident history in 11 cases,diabetes mellitus in 79 cases,hyperlipidemia in 101 cases,and abnormal BMI in 13 cases. Doppler energy imaging showed flow-empty area wave type in 98 cases,no flow-empty area wave type in 74 cases. 5 statistically significant variables for the occurrence of flow-empty area in carotid artery lumen during diastole were selected using logistic regression,which were carotid artery intima media thickness,BASP,the pressure difference of brachial artery,existence of atherosclerotic plaque,and the age of patients (OR=50.643,47.248,29.426,32.667 and 20.514,P＜0.05). Conclusion The risk factors resulted in "flow-empty area" in carotid artery are increased IMT,systolic BP and pressure difference,existence of atherosclerotic plaque and the age of 65 years or older. The flow-empty area provides hemodynamic information for the diagnosis of atherosclerosis,and it also plays a helping role in evaluating the degree of arteriosclerosis.

Carotid arteries; Ultrasonography,Doppler,color; Hemodynamics; Risk factors

10.3969/j.issn.1005-5185.2015.11.007

于 冬

Department of Ultrasound,Jizhong Energy Fengfeng Group Hospital,Handan 056200,China

Address Correspondence to: YU Dong E-mail: 799060191@qq.com

卫生部医药卫生科技项目（13010520150815）；河北省医学科学研究重点课题（20150825）。

R445.1；R543.4

2015-08-16

修回日期：2015-09-18

中国医学影像学杂志2015年 第23卷11期：824-828

Chinese Journal of Medical Imaging 2015 Volume 23(11): 824-828