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对比增强超声在评估颈动脉斑块易损性与预测卒中风险中的价值

期刊:Scientific ReportsDOI:10.1038/s41598-025-90319-2

本研究由南京医科大学附属苏州医院(苏州市立医院)血管外科的Junjie Cao、Yuqi Zeng、Zhichao Yao、Ziyi Tan、Guijun Huo、Dayong Zhou,以及超声中心的Lili Zhang和口腔科的Yang Zhou共同完成。其中,Junjie Cao与Yuqi Zeng为共同第一作者,Lili Zhang与Dayong Zhou为通讯作者。该论文发表于Scientific Reports期刊,2025年卷15,文章编号5850,于2025年2月接收。

本研究的学术背景聚焦于缺血性卒中(ischemic stroke)的预防与颈动脉易损斑块(vulnerable carotid plaque)的识别。卒中目前是全球第二大死亡原因,也是中国首位致死致残原因。约70%的卒中为缺血性卒中,其中15%~20%与颈动脉狭窄(carotid artery stenosis)相关。易损斑块的存在是缺血性卒中发病的关键因素,而斑块内新生血管(intraplaque neovascularization, IPN)是斑块不稳定性的重要标志。易损斑块通常表现为薄或破裂的纤维帽(fibrous cap rupture, FCR)、斑块内出血(intraplaque hemorrhage, IPH)、富含脂质的坏死核心(lipid-rich necrotic core, LRNC)、IPN及炎症细胞浸润。目前临床对颈动脉狭窄的管理主要依据狭窄程度和相关症状,常常忽略易损斑块的作用。对比增强超声(contrast-enhanced ultrasound, CEUS)能够同时评估斑块表面形态和微血管特征,而高分辨率磁共振成像(high-resolution magnetic resonance imaging, HR-MRI)虽能清晰显示斑块成分,但存在操作复杂、费用高、部分患者禁忌等局限。本研究旨在评估CEUS在识别易损颈动脉斑块、定量IPN及预测卒中风险中的效用,并以术后病理组织学分析作为金标准,与HR-MRI进行直接比较。

研究流程上,本研究纳入了2021年3月至2024年3月在南京医科大学苏州学院/苏州市立医院(主院区)接受颈动脉内膜切除术(carotid endarterectomy, CEA)治疗的颈动脉狭窄患者。严格排除标准包括HR-MRI禁忌证(如幽闭恐惧症或金属植入物)、CEUS禁忌证(如对比剂过敏或右向左心脏分流)以及临床资料不完整者。共筛选144例接受HR-MRI和CEUS检查的患者,其中106例接受CEA。9例因斑块显著钙化碎裂、无法准确计数微血管而被排除,6例因HR-MRI图像质量不佳排除,最终91例具有完整临床资料和合格病理标本的患者纳入分析。所有患者术前均接受标准超声(standard ultrasound, US)、CEUS及HR-MRI检查,术后将斑块标本进行病理组织学分析。标准超声主要记录血管形态、狭窄处血流速度及斑块形态,并按照Gray–Weale分型对斑块回声特征进行分类。CEUS使用Resona 7OB超声系统(迈瑞,中国)和L11-3U线阵探头,以声诺维(SonoVue,Bracco,意大利)为对比剂,经肘正中静脉注入2.4 ml混悬液后,持续观察斑块内微泡灌注超过两分钟。CEUS图像根据对比剂在斑块内的扩散方向分为“由内向外”(inside-out)和“非由内向外”(non-inside-out)两类,并采用半定量分级系统评估新生血管:0级为斑块内无增强,1级为点状增强,2级为点状增强伴1~2条短条状增强,3级为线样增强贯穿大部分斑块或显示血流信号。其中0~1级归为稳定斑块,2~3级归为易损斑块。HR-MRI采用Skyra 3.0T系统(西门子,德国)和多通道相控阵颈动脉线圈,扫描序列包括时间飞跃法、T1加权成像、T2加权成像及增强后T1加权成像。图像质量按4分制评分,仅质量≥2分的图像纳入分析。斑块成分及易损性依据已发表指南进行判读。病理方面,斑块经10%福尔马林固定、蜡块包埋后,在最狭窄处水平切片,取最厚部分三张切片分别进行苏木精-伊红(hematoxylin-eosin, HE)、Masson三色和CD34免疫组化染色。斑块按美国心脏协会(American Heart Association, AHA)指南分为稳定斑块和易损斑块。所有病理切片使用数字扫描系统(KF-PRO-040-HI,江丰生物,中国)扫描,并用K-Viewer软件测量微血管密度(microvessel density, MVD)、微血管面积(microvessel area, MVA)和未成熟微血管比率(microvessel ratio, MVR)。所有影像评估均由两名经验丰富的血管超声或放射科医师独立完成,意见不一致时由资深专家仲裁,且评估者对临床资料设盲。统计分析采用SPSS 19.0软件,正态分布计量资料以均值±标准差表示并用t检验,非正态分布资料以中位数(四分位距)表示并用秩和检验,分类资料用卡方检验或校正卡方检验。CEUS分级与症状性卒中事件的关联进一步通过多因素Logistic回归分析,校正年龄、性别、体质指数、血糖、血脂、吸烟、饮酒及冠心病等因素。CEUS与HR-MRI诊断效能的一致性采用加权κ检验,κ值为0.2~0.39为一般,0.4~0.59为中等,0.6~0.79为较高,≥0.8为完全一致。

研究结果显示,91例患者中53例有症状性卒中事件史,38例为无症状。两组在年龄、性别、体质指数、血糖、血脂、吸烟、饮酒及冠心病等基线特征上无显著差异。标准超声所见的斑块不规则、溃疡、大脂质核心、血栓、狭窄程度及Gray–Weale分型均与症状性卒中事件无显著相关。然而,CEUS显示的纤维帽破裂(P=0.032)、对比剂由内向外扩散(P=0.002)及半定量3级新生血管(P=0.007)与症状性卒中事件显著相关。进一步回归分析表明,CEUS 3级在完全校正模型中仍为症状性卒中事件的独立预测因子(比值比=3.39,95%置信区间:1.25~9.19)。在诊断效能方面,以术后病理为金标准,CEUS识别易损斑块的敏感性为94.52%、特异性为66.67%、阳性预测值为92%、阴性预测值为75%、总准确率为89.01%,κ值为0.639;HR-MRI的对应值为敏感性91.78%、特异性61.11%、阳性预测值90.54%、阴性预测值64.71%、总准确率85.71%,κ值为0.54。CEUS各项指标略优于HR-MRI,但差异未达统计学意义(χ²=0.448,P=0.503)。在CEUS特征与组织学特征的相关性方面,91例斑块中73例为易损斑块,18例为稳定斑块;62例(68.13%)存在纤维帽破裂,57例(62.64%)存在斑块内出血,48例(52.75%)存在LRNC,53例(58.24%)有钙化,43例(47.25%)有斑块溃疡,36例(39.56%)有炎症病变。由内向外扩散组的纤维帽破裂发生率(86.79%对42.11%,P<0.001)和斑块内出血发生率(75.47%对44.74%,P<0.001)均显著高于非由内向外扩散组。两组在LRNC、钙化、溃疡、炎症及MVD、MVA、MVR方面无显著差异。在CEUS分级与微血管参数的关系上,由于0级仅4例,分析聚焦于1、2、3级。结果显示,随着CEUS分级升高,MVD从1.75±0.75增至2.23±0.51再增至3.96±0.61(P<0.001),MVR从13.92±1.24增至19.12±2.05再增至25.20±2.81(P<0.001),但MVA无显著变化(P=0.221)。此外,CEUS分级与斑块内出血显著相关(P=0.008),3级斑块的IPH发生率为75.51%,明显高于1级的25%和2级的53.85%。

本研究结论认为,CEUS在识别易损颈动脉斑块和评估斑块内新生血管方面具有明确价值,这些指标与卒中风险密切相关。尤其是CEUS 3级评分可作为症状性卒中的独立预测因子。研究支持CEUS作为一种有效的、非侵入性的颈动脉斑块稳定性评估方法,可用于识别卒中高风险个体。该研究的科学价值在于,首次系统性地将CEUS的对比剂扩散方向分为由内向外和非由内向外两类,并证实由内向外扩散与纤维帽破裂和斑块内出血显著相关,这一发现有助于从血流动力学角度理解斑块破裂机制。此外,本研究同时分析MVD、MVA和MVR三个微血管参数,发现CEUS分级与MVR呈显著正相关,而MVR反映未成熟微血管比例,其升高与红细胞淤积、胆固醇结晶沉积、脂质核心扩大及炎症浸润相关,这一关联在既往文献中较少报道,为斑块易损性的病理机制提供了新的见解。在应用价值方面,CEUS具有实时成像、时间分辨率高、可及性好、成本低、可床旁应用及患者舒适度高等优势,适合作为颈动脉易损斑块的筛查和随访工具,有望弥补HR-MRI在临床普及中的不足。本研究的亮点包括:直接比较CEUS与HR-MRI并以组织病理学为金标准;创新性地分析对比剂扩散方向与斑块组织学特征的关系;采用多参数微血管评估揭示CEUS分级与MVR的独特关联。研究的局限性包括样本仅来自单中心且限于接受CEA的中重度狭窄患者、未分析溃疡斑块的详细特征、样本量较小、未评估观察者间和观察者内一致性、以及未纳入其他影像参数如CTA和弹性成像等。未来需要多中心、大样本研究进一步验证CEUS的临床应用价值。

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