下肢动脉硬化闭塞症的骨骼肌灌注障碍的超声造影研究

宋烨 李园 陆雯 黄道景 高源

·论著·

下肢动脉硬化闭塞症的骨骼肌灌注障碍的超声造影研究

宋烨 李园 陆雯 黄道景 高源

目的探讨超声造影在评价下肢动脉硬化闭塞症(Lower extremity arterial disease,LEAD )的骨骼肌灌注障碍的应用价值。方法收集 80例正常对照组和80例LEAD患者，用超声造影观察小腿骨骼肌运动前后血流灌注情况，运用数学模型分析时间-强度曲线，得出灌注参数达峰时间(time to peak intensity，TTP)。结果时间-强度曲线显示在静息时对照组TTP 38 s(19～65 s)，LEAD组TTP 84 s(39～142 s)，2组比较差异有统计学意义(P<0.01)，小腿运动试验后，正常对照组TTP 11 s(9～22 s)，LEAD组TTP 52 s(27～105 s)，2组比较差异有统计学意义(P<0.01)，年龄校正后，2组比较差异有统计学意义(P<0.01)。TTP和踝肱指数、年龄均无明显相关性(P>0.05)。结论超声造影是一种评价骨骼肌灌注障碍的新型的诊断方法。

超声造影;下肢动脉硬化疾病;骨骼肌;灌注

下肢动脉硬化闭塞症是由下肢动脉狭窄和骨骼肌的慢性缺血两部分组成[1]。合理诊治下肢动脉闭塞性疾病，需要可直接反映骨骼肌灌注状况的评价技术。但目前在临床诊断和治疗中，病变严重程度的判断和治疗效果的监测常建立在临床症状(如间歇性跛行)和动脉压力测量(如踝肱指数)基础上，而这些指标不但具有一定的主观性，也不能直接反映骨骼肌本身的缺血缺氧状态及改善情况。即使是目前广泛应用的血管检查技术，如彩色多普勒超声、计算机断层(computed tomography，CT)和磁共振(magnetic resonance imaging，MRI)下肢血管成像，以及DSA等，也仅客观反映了下肢动脉系统的病变解剖情况，不能直接对缺血骨骼肌的功能损伤做出客观评价。CE-MRI能够量化骨骼肌灌注障碍[2]，但MRI因费用昂贵、花费时间较长等限制，不适于作为常规影像检查方法。超声造影(contrast enhanced ultrasound，CEUS)是评价灌注成像新兴技术[3]，目前该研究主要集中在肾脏、心肌、脑，国外近几年已在开展骨骼肌灌注研究，国内在骨骼肌灌注受损研究未有报道。本研究用超声造影观察LEAD患者与对照组运动前后小腿骨骼肌灌注参数的变化，旨在评价该技术诊断骨骼肌灌注障碍的价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料 研究组(LEAD组)选取2010年10月至2013年5月本院血管外科就诊患者，男55 例，女25例；年龄57～83岁，平均71岁。高血压70例， 高血脂60例，吸烟史56 例。入选标准：(1)临床医师确诊的典型间歇性跛行，或按照Fontaine分级[4]2级患者。(2)所有患者行平板运动试验，出现跛行距离小于300 m。(3)所有患者行彩超或下肢动脉造影检查，其中股浅动脉部分闭塞25例，髂动脉闭塞3例，股浅动脉狭窄大于70%以上10例，髂动脉狭窄大于70%以上7例。(以狭窄处峰值流速大于2 m/s或狭窄处峰值流速与靠近其上端1～2 cm处正常动脉的峰值流速之比为大于(2～4)∶1定为下肢动脉狭窄程度50%以上)。(4)LEAD组踝肱指数(ankle brachial index,ABI)均<0.9，为0.3～0.7，平均0.57±0.17。对照组选我院职工，男55例，女25例；年龄43 ～77岁，平均58岁。入选标准：(1)无肌肉缺血症状。(2)无下肢血管疾病(所有人均予下肢血管彩超检查排除血管疾病)。(3)平板运动试验正常。(4)ABI均大于1.0，为1.0～1.3，平均1.1±0.1。高血压65 例， 高血脂50 例，吸烟史50例。排除标准：(1)严重二尖瓣和主动脉瓣关闭不全。(2)急性冠脉综合征。(3)严重肺动脉高压。(4)Fontaine分级1级患者。(5)糖尿病。所有患者均签署知情同意书。

1.2 仪器 采用百胜My-lab90，使用频宽3～9 MHz线阵探头。所有病例采用以下设置：机械指数MI 0.08，声输出5%，深度4 cm，单焦点位于2.75 cm，频率6 MHz，增益36，测量单位mm。造影剂为使用Bracco公司生产的SonoVue。

1.3 超声造影 所有测试结果均在患者平卧后休息10 min进行(室温19～21℃)，探头置于膝关节内小腿腓肠肌中央部分(选小腿后区骨骼肌作为研究对象，它是下肢主要的跖屈肌之一，位置表浅，解剖位置恒定，且有广泛的吻合血管网[5])。将有三通管的静脉留置针置入左手肘前静脉，用0.9%氯化钠溶液5 ml稀释震荡均匀，抽取2.4 ml声诺维溶液(在前期试验中发现注射2.4 ml和5 ml造影剂后结果无明显差别，所以本组研究标准剂量为2.4 ml)，快速团注，将有三通管的静脉留置针置入左手肘前静脉，抽取2.4 ml混悬液，快速团注，推注完毕用5 ml 0.9%氯化钠溶液以同等速度冲管。同时计时，共获取4 min造影图像。随后，休息15 min左右，于第一次造影剂廓清后，让患者双手扶于固定杆上，双脚最大限度踮脚尖共30次，然后进行第二次注射造影剂，计量及方法同前。探头固定不动，保证二维图像不变。所有图像保存于硬盘。

1.4 图像分析 采用Tomtac公司的sonoliver软件分析ROI内各像素及造影剂微泡回声量的变化，生成造影剂时间-强度曲线(time intensity curves,TIC)，选用小腿骨骼肌3 cm直径圆作为感兴趣区，通过时间-强度曲线可分析靶区内的血流动态等多种特点，得到CEUS灌注参数，分析曲线形态和达峰时间(time to peak intensity,TTP)。超声造影由一个经验丰富的医生完成，图像分别由两位经验丰富的医师采用双盲法分析。并3次平均分析，减少人为误差。曲线拟合度<0.75被剔除。

2 结果

2.1 2组小腿骨骼肌感兴趣区的时间-强度曲线形态和达峰时间比较 通过图像回放和观察时间强度曲线，主要分析增强期时间强度曲线：显示两个上升过程，第一个较高的梯度显示造影剂进入动脉，第二个较低梯度显示造影剂在肌肉组织中弥散，可能与毛细血管床和静脉有关。休息时对照组TTP(19～65 s)，LEAD组TTP(39～142 s)，2组比较差异有统计学意义(P<0.01)，年龄作为协变量行协方差分析后P值0.012。2组比较运动后对照组TTP(9～22 s)，LEAD组TTP(27～105 s)，2组比较差异有统计学意义(P<0.01)，年龄作为协变量行协方差分析后P值0.001。见表1，图1a、b、c、d。

表1 对照组和LEAD组休息时和运动后TTP值

表1 对照组和LEAD组休息时和运动后TTP值

组别TTP(休息时)TTP(运动后)对照组39.0±20.511.2±1.7LEAD组85.1±30.952.2±20.1 P值0.0030.003

2.2 2组TTP分别与ABI、年龄相关性分析 对照组与LEAD组休息时和运动后TTP与ABI、EF、年龄均无显著相关性。LEAD组与对照组间各个危险因素(高血压、高血脂、吸烟)差异无统计学意义(P>0.05)。见表2。

表2 正常组和 LEAD组休息时和运动后TTP分别与ABI、AGE、EF相关性分析

3 讨论

超声造影在灌注成像方面的研究刚刚起步，但有很大优点：造影剂注射量少，造影剂无毒副作用、无污染，可重复进行，以及超声检查本身所具有的优点，在许多方面已经展示了很好的应用前景。国外学者近几年做了很多工作，为造影在骨骼肌灌注成像研究打下了理论与实验基础。有学者用犬的下肢动脉不同程度狭窄的模型，观察股四头肌在休息时和收缩运动或注入腺苷后的骨骼肌灌注情况，在运动或注入腺苷后骨骼肌血流储备随着动脉狭窄程度的严重而明显减少，提示CEUS能通过测量骨骼肌血流储备来评价LEAD严重程度，并且不同于目前诊断方法，它能评价LEAD的大、小动脉的生理学反应和侧枝循环的影响[6]。Harrer等[7]将超声造影灌注与MRT、MRI比较研究，比较了曲线下面积、TTP、峰值强度等参数的价值，发现在灌注成像研究中，TTP是最可靠的参数。Erick等[8]用造影观察人小腿骨骼肌，分析下肢动脉疾病的骨骼肌灌注受损，为LEAD早期影像学诊断开拓了实时定量分析的新方向，但样本量小，操作方法较复杂。

本研究较国外学者[8]比较，造影方法和造影剂量均有所改善。本文选择TTP为研究参数，采用静脉团注方法，造影剂用量少，操作更方便，所应用造影软件能分析团注模式的图像。感兴趣区域选取在小腿腓肠肌及部分比目鱼肌，感兴趣区域直径选取3 cm圆，在前期研究中发现选取直径较小的如3～10 mm直径圆，时间强度曲线变化较大，而选取3 cm圆直径，时间强度曲线提供的参数稳定，结果可靠。

有学者研究显示骨骼肌灌注障碍最有可能与大动脉硬化进展相关[9]，如下肢动脉硬化闭塞性疾病，这与本研究结果相符。本组研究显示LEAD组和对照组的休息时TTP比较，LEAD组TTP明显延长，差异有统计学意义，说明TTP能反映骨骼肌灌注受损。运动后小腿骨骼肌的血流灌注增加，两组在运动后TTP均明显缩短，说明TTP能反映小腿骨骼肌灌注障碍改善情况，有研究显示，骨骼肌微循环形态复杂，受体内多种因素影响，肌肉运动后骨骼肌灌注与大动脉血流量增加不成比例[10]，所以观察骨骼肌灌注能更精确地反映微血管状态，因此可望用来为下肢动脉闭塞症的一些治疗如外科介入手术、干细胞移植手术、促血管生成原[11]等保守治疗提供客观评价骨骼肌灌注改善情况，能指导临床及时调整治疗方案。 LEAD组显示与对照组比较，TTP也明显缩短，提示小腿骨骼肌灌注增加，这可能与侧枝血管出现或下肢动脉血管阻力改变有关。

本研究中主要研究参数为达峰时间TTP，它可能会受个体体循环、心功能、高血压、高血脂、吸烟、年龄等因素影响。LEAD组与对照组间各个危险因素(高血压、高血脂、吸烟)比较，差异无统计学意义，说明TTP不受这些因素影响。本研究显示两组虽有一定年龄差异，但经统计分析年龄与TTP比较在运动前后均无显著相关性。LEAD组与对照组TTP与心功能EF运动前后比较均无显著相关性(P>0.05)。

踝肱指数(ABI)在外周动脉病变、心脑血管病变中，有确定的诊断价值，其主要用于下肢外周动脉疾病的检测[12]，但在诊断糖尿病下肢动脉硬化闭塞症患者易出现假阴性，动脉钙化时出现假阳性，且对轻中度患者不能诊断[13]。本组研究相关分析显示TTP与ABI没有显著相关性，说明它不能提示骨骼肌灌注病变。

综上所述，超声造影能提示下肢动脉硬化闭塞症骨骼肌的灌注障碍，它是诊断骨骼肌灌注障碍的新型的诊断方法。可望用来为下肢动脉闭塞症的一些治疗如外科介入手术、干细胞移植手术、促血管生成原[11]等保守治疗提供客观评价骨骼肌灌注改善情况，能指导临床及时调整治疗方案。

1 尚遥，李选.慢性下肢缺血性疾病致骨骼肌损害的影像学评价.中国介入放射学，2008，2：373-380.

2 Ledermann HP,Schulte AC,Heidecker HG,et al.Blood oxygenation level dependent magnetic resonance imaging of the skeletal muscle in patients with peripheral arterial occlusive disease.Circulation,2006,113:2929-2935.

3 刘吉斌，王金锐主编.超声造影显像.科学技术文献出版社，2010.561-563.

4 中华医学会外科学分会血管外科学组.下肢动脉硬化性闭塞症治疗指南.中国实用外科杂杂志，2008,28:923-924.

5 陶圣祥，喻爱喜，余国荣，等.腓肠神经营养血管肌皮瓣的解剖与临床应用.中华整形外科杂志，2008,24：16-19.

6 Bragadeesh T,Sari I,Pascotto M,et al.Detection of peripheral vascular stenosis by assessing skeletal muscle flow reserve.J Am Coll Cardiol,2005,45:780-785.

7 Harrer JU,Klotzsch C,Stracke CP,et al.Cerebral perfusion sonography in comparison with perfusion MRT: a study with healthy volunteers.Ultraschall Med,2004,25:263-269.

8 Erick A.Dynamic Contrast-Enhanced Ultrasound for Assessment of Skeletal Muscle Microcirculation in Peripheral Arterial Disease.Invest Radiol,2011,46:504-508.

9 Stokes KY,Granger DN.The microcirculation: a motor for the systemic inflammatory response and large vessel disease induced by hypercholesterolaemia.J Physiol,2004,562:647-653.

10 Lisa W.Abnormal Skeletal Muscle Capillary Recruitment During Exercise in Patients With Type 2 Diabetes Mellitus and Microvascular Complications.Journal of the American College of ardiology,2009,53:2175-2182.

11 Staudacher DL,Preis M,Lewis BS,et al.Cellular and molecular therapeutic modalities for arterial obstructive syndromes.Pharmacol Ther,2006,109:263-273.

12 于杰，刘芳.踝肱指数在糖尿病周围血管病变中的应用.国际内分泌代谢杂志，2010，30:19-22.

13 Faxon DP,Creager MA,Smith SC,et al.Atherosclerotic Vascular Disease Conference Proceeding for healthcare professionals from a special writing group of the American Heart Association.Circulation,2004,109:2595-2604.

The application of contrast-enhanced ultrasound in the diagnosis of lower extremity arterial disease

SONGYe,LIYuan,LUWen,etal.DepartmentofUltrasound,TongjiHospitalofTongjiUniversity,Shanghai200065,China

ObjectiveTo explore the application value of contrast-enhanced ultrasound (CEUS) in the diagnosis of lower extremity arterial disease (LEAD).MethodsUltrasound contrast agent was injected into peripheral vein of 80 healthy subjects and 80 patients with LEAD.The condition of blood flow perfusion in calf muscle was detected by contrast-enhanced ultrasound.Time intensity curve (TIC) was analyzed by mathematical model to get the time to peak intensity (TTP).ResultsTIC revealed TTP in patients with LEAD was 84s(39～142s)at rest period,which was 38s(19～65s in control group,there was a significant difference between LEAD group and control group (P<0.01).After leg exercise test,TTP in control group was 11s(9～22s),however,which was 52s(27～105s) in LEAD group,there was a significant difference between LEAD group and control group (P<0.01).After age adjustment there was a significant difference between LEAD group and control group (P<0.01).However TTP was not correlated to patient's age and ankle brachium index.ConclusionCEUS is an novel diagnostic method for evaluating perfusion disorder of skeletal muscles.

ultrasound contrast;lower extremity arterial disease;skeletal muscle;perfusion

10.3969/j.issn.1002-7386.2014.07.005

项目来源：上海市卫生局科研基金项目(编号：20124201)

200065 上海市同济医院超声科(宋烨、李园、陆雯)，外科(黄道景、高源)

高源，200065 上海市同济医院外科； E-mail:gao_yuan68@hotmail.com

R 543.12

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1002-7386(2014)07-0978-04

2013-09-25)