颈动脉超声

更新日期:2020年2月4日
  • 作者:布莱恩银,MD,FRCPC,FAHA,FAAN,FANA;首席编辑:赫尔米L Lutsep,MD更多…
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实践要点

颈动脉超声(CUS)是用于评估宫颈一个有用的诊断工具颈动脉疾病.CU可以高度可靠,技术;没有辐射风险;所有患者都是良好的耐受性,包括在MRI机器中的幽闭恐惧症的患者;并且具有比传统的血管造影更少的风险。北美症状颈动脉抑制术治疗(NASCET),无症状颈动脉狭窄试验,无症状颈动脉手术试验有助于建立基于CUS结果的可能干预措施的准则。此外,内侧内侧厚度测量与增加的行程风险相关联。 [123.4.5.]

试验包括ACT-1, [6.7.]无症状颈动脉手术试验-2,支架保护血管成形术在无症状颈动脉狭窄与内膜切除术试验-2,欧洲颈动脉手术试验-2,颈动脉血管重建内膜切除术与支架植入术试验-2。这些试验包括欧洲和北美的不同人群,以帮助为临床医生提供证据,为无症状颈动脉疾病的最佳临床实践提供信息。 [8.]

当试图用频谱血流速度参数定量狭窄时,CUS有一些缺陷。特别是对于狭窄在低(< 50%)到中等(50-70%)范围内的狭窄,相对于管腔损失,狭窄内速度只缓慢增加,因此,缺乏诊断的准确性,往往需要额外的形态学评估斑块狭窄的b型或彩色多普勒超声图像,根据NASCET方法。 [9.]

在手持式超声对比为200名患者的颈动脉的颈动脉斑块评估以往的超声波称为冠状动脉造影的研究中,手持装置被发现是比得上传统的超声系统的。颈动脉灯泡的最大高度斑块(MPH)和总斑块面积(TPA)进行了测定。There was good correlation and no relevant bias between handheld and conventional ultrasound in measuring MPH (r = 0.84,P.< 0.0001) and TPA (r = 0.94,P.< 0.0001)。此外,通过手持式超声在线和离线测量MPH和离线测量TPA具有良好的评级间可靠性(分别为0.79、0.76和0.85)。 [10.]

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两步过程

颈动脉超声检查是2步或双面,程序。这两个步骤如下:

成像:

  • 成像是通过亮度模式(b模式)技术完成的。

  • 图像通常是在灰度,这是一个亮度尺度。

  • 有时,颜色流信息叠加在灰度图像上。按照惯例,脉动动脉的颜色是红色的。这叫做彩色多普勒成像。

光谱分析:

  • 这使得测量血流速度成为可能。

  • 将探测光标置于动脉(在屏幕上),产生表示血流速度的信号。

  • 信号是视觉的和听觉的。

  • 信号具有峰值和潮生物,其对应于收缩和舒张血流。峰值和eBBS创建光谱。

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物理:基础知识

了解3个物理特性有助于理解基本的颈动脉超声检查:脉搏回声、血流动力学和多普勒现象。

脉冲回波成像技术

计算机产生一个初始信号(脉冲),通过病人脖子上的传感器发送,然后反射到各种组织边界。

所述换能器检测到的返回信号(回波)。

脉冲的方向和信号返回所经过的时间决定了组织边界的位置。

物体在图像上的回声性决定了它的亮度。计算机辅助定量超声指标测量的斑块回声性变化可以作为斑块不稳定性的标志,也可以作为斑块重塑的指标,从而为监测他汀类抗动脉粥样硬化药物提供手段。 [11.]

一个反弹的物体非常少于脉冲,例如囊肿中的流体,是低压的。一个反弹大部分信号(例如钙化斑块)的对象是高档的。

动脉内血液运动的血流动力学

频谱分析的速度变化反映了血流动力学的变化。

为CUS一个重要的一般规则如下:更大的狭窄程度,速度越高。

多普勒现象,以评估血流速度,当它通过探头

与脉冲回波技术一样,脉冲以特定频率从换能器发射。

当脉搏碰到流动的血液时,它会反弹回探头;然而,它的频率是改变的。

(初始频率减去返回频率)频率的变化是被称为多普勒频移。这种转变在血流速度的变化相关。

超声心动图的一个重要概念是,多普勒频移不仅依赖于血液速度和初始频率,而且还依赖于探头与血液运动的角度。这被称为角度依赖(参见物理:高级)。

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物理:先进

波的传播特性

像光,辐射,和可听见的声音,超声波是波。任何波的性能如下:C = Fλ(C =传播速度波[恒定在给定的介质]中,f =频率,λ=波长)。

媒介是波通过的导管。介质的例子有空气、水和组织。给定波的c值因介质而异,但在特定介质中始终是常数。在本讨论中,介质是组织,超声c值为1540 m/s(或1.54 mm/ms)。由于c是常数,波长随频率的减小而增大;反之亦然。频率以每秒的周期为单位,称为赫兹(Hz)。一个周期是波长的一圈。在CUS中,发射频率是每秒数百万个周期。因此,它的测量单位是兆赫(MHz)(1兆赫= 1百万周期/秒)。 During spectral analysis, the Doppler shift is 1000-fold less than the emitted frequency. Therefore, it is measured in kilohertz (kHz) (1 kHz = 1000 cycles/s).

有时,使用术语空间脉冲长度(SPL)。它等于脉冲中的循环(n)的数量乘以波长(SPL = nxλ)。SPL在确定分辨率方面很重要。

组织衰减

当超声波穿过组织时,一些信号会通过散射、反射和吸收(转化为热)而丢失。在组织中,衰减(分贝[dB]) = 0.5 ×频率×路径长度。

因此,机器的频率越高,衰减就越大,在距离探头越远的地方成像越少。另一方面,更高的频率意味着更短的波长和更好的分辨率。因此,在频率的调节上存在一种权衡。

血流动力学

血流量可以是层,不安,动荡,或插头。在CUS,第3是很重要的。当没有狭窄存在时,血液流动是层流。的血流量均匀,在中间的最快流程,最慢在容器的边缘。当狭窄的小程度存在时,血液流动受到干扰并失去其层状的品质。即使在正常情况下,这种流动可以围绕颈灯泡中可以看出。有了更大的狭窄,流量可以变得动荡。

Reynolds号决定了湍流流发生的水平。常规CUS不需要其推导。流动的基本方程是Q =ΔP/ R(Q =流动,ΔP=压力差,R =电阻)。这被称为Poiseuille的法律。抗性取决于血管长度和半径和流体粘度,使r = 8LV./πr4.(l =长度,V.=粘度,R =半径)。因此,在正常血流动力学,如血管长度的增加或随着流体粘度增加,所以确实性。随着容器半径的增加,电阻(通过因子4)显著降低。

体积流量

在狭窄的血管中,体积流量保持不变。体积流量与平均航速和船舶面积的关系:Q = v一种×a(q =卷流,v一种=平均速度,a =血管区域)。

连续性规则指出,体积流量保持不变,无论缩小程度。数学上,这个方程是Q1=问2=问3.(即,体积流量1 =体积流量2 =体积流量3)。因此,v1一种1= v2一种2= v3.一种3.v1Πr.21= v2Πr.22= v3.Πr.23.

连续性规则:Q1 = Q2 = Q3的流动。因为这 连续性规则:Q1 = Q2 = Q3的流动。因为Q2中的区域较小,所以速度必须增加以保持流动。

V.一种与多普勒偏移成比例。因此,随着血管直径(和面积)降低,血液速度增加以保持体积流量。每个单位直径降低,速度增加了2倍。(可能无法维持唯一的体积流量是在抵抗效应主导时的严重狭窄[> 90%]。)

多普勒效应

多普勒效应是由于波源、接收器或反射器的运动而引起的频率或波长的变化,如下所示。

多普勒班次:移动反射器产生偏移 多普勒频移:移动的反射镜产生入射波的频移。

由于假定探头是静止的,频率变化的来源是流动的血液,它既是接收器又是反射器。因为它同时具有这两种性质,所以被称为散射体。

用于从散射体所发射的频率的公式为fE.= fO.(c + v) / (c-v) (fE.=发射频率,fO.=源频率,C =传播速度,v =散射速度)。组织中超声的传播速度为1540米/秒。多普勒偏移等于源频率减去发射频率:FD.= fO.- fE.= fO.(2 v) / (c-v) (fD.=多普勒频移)。

多普勒频移

多普勒偏移是依赖于CU的角度。通常,计算机将使用前一段中的等式来计算基于多普勒偏移的速度。但是,制作了对等式的2调整。首先,滴加分母中的散射速度是因为与超声波相比的速度可以忽略不计。其次,因为探针不能与颈部的动脉平行,所以需要角度调节。校正基于角度的余弦。这是角度依赖性的意思。因此,前面的等式变得fD.= 2FV(COSθ)/ c。

如果方程替换了c,重新排列,它就变成v = 77fD./f(cos θ) (v in cm/s, fD.以千赫计,f以兆赫计)。

因为实际角度的估计随着增加的角度而越来越差错(导致错误的速度),并且在血管壁上反射的超声波的数量以较低的角度增加,一定程度为60O.通常使用。因此,影响多普勒偏移的因素是血流速度,发射频率和令人缘关的角度。

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伪影

颈动脉超声至少鉴定出18个伪影;大多数发生在成像过程中。常见的工件包括以下内容:

  • 混响:如果2个或多个反射器中的声音路径,多次反射(即,混响)发生,并可能导致在屏幕上虚幻图像。

  • 折射:一个折射的物体“弯曲”超声波,因此反射器在屏幕上的位置不正确。

  • 遮蔽:强烈的反射器(例如,钙化斑块)减少了超越旨在超越它的超声量;反射器后面的物体是“阴影”;在斑块的情况下,伪像证明有助于识别它。

  • 增强:增强与阴影相反(例如,胆囊)。

  • 混叠:这发生在光谱分析和色彩成像期间。在光谱分析期间,频谱在屏幕周围“包裹”,以便在底部看到波形的顶部。该问题可以通过增加脉冲重复频率(PRF)(当最高多普勒频移大于PRF的一半时发生混叠),增加多普勒角度,移位基线,降低发射频率,或使用连续波装置。

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仪器

超声仪器的主要成分被描绘以下示意图英寸

双工机的部件。 双工机的部件。

脉冲发生器

脉冲发生器产生短电脉冲,在换能器中转换成超声波。为了成像更深的结构,PRF被设置得更低,让传感器有更多的“倾听”时间。脉冲越短,轴向分辨率越高。脉冲越窄,横向分辨率越高。阻尼和使用更高的频率会缩短脉冲。轴向分辨率等于声压级的一半。

梁前

光束成形器控制光束的形状和方向,即聚焦和转向。波束形成器可以是机械式的,也可以是电子式的。机械束成型机通过一个振荡机构进行操作。电子束形成器可以是线性开关阵列或线性相控阵列。聚焦光束会使脉冲变窄,从而提高横向分辨率。横向分辨率等于脉冲宽度。

传感器

该换能器包含阻尼元件、压电晶体(将电能转换为超声波)和匹配层。阻尼元件在晶体后面。它的作用是减少脉冲长度和提高横向分辨率。匹配层在晶体的前面。它减少了超声波在换能器表面的反射,提高了超声波的透射率。凝胶用于提高超声波的透射率。甚至一层很薄的空气也能反射所有的超声波。

接收机

接收器放大(即增加小信号)、补偿(即使与换能器不同距离的信号相等)、压缩(即减少人眼可见的亮度比例)、解调(即改变双向信号并使其平滑)和拒绝(即消除环境噪声)。

记忆

内存通常用二进制编码。

显示

显示器由一系列表示相邻扫描线的行组成。扫描格式的种类是无限的。最常用的方法是线性(即矩形)和扇形(即饼形)。理论上,更深的扫描需要更少的扫描线,以保持实时显示。或者,可以以较慢的实时显示为代价保留扫描线的数量。

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技术

超声检查可以以多种方式进行。一些方法介绍如下。

输入患者的姓名和考官的名字输入电脑,采取聚焦历史,测量双侧肱动脉血压,询问病人仰卧,并选择传统的出发点(右或左 - 大多数使用权)。

将患者的头从对侧转向被测侧,在衣服上放一条毛巾以保护,在传感器或颈部大量涂抹凝胶,从近端颈总动脉(CCA)远端开始横向扫描。

注意颈动脉分叉,寻找斑块,尝试描述斑块的性质,然后切换到矢状面;按照惯例,病人的头部在屏幕的左边,屏幕顶部的图像离传感器最近;这时可以使用颜色来识别动脉内的血流和可能的高速区域。

屏幕上的探针放置在动脉平行于血管壁;一定要纠正过度的角度。“门”是听力窗的宽度;门越大,信号越有可能被探测到。然而,代价是增加了噪音。进行频谱分析并找出最高的速度或频率。

该程序在CCA,内部颈动脉(ICA)和外部颈动脉(ECA)中进行;应获得至少2或3个每容器的光谱分析。可以使用彩色成像和电源多普勒,但可能不一定提供附加信息。在评估前循环后,评估椎体循环。通常,可以访问C4-C6段;为了找到椎动脉,角度横向和较低,识别流动的存在和方向;还可以获得速度测量。

船舶识别

识别颈总动脉如下:

  • 跳动的墙

  • 口径比颈静脉小

  • 频谱分析显示收缩期和舒张期终点介于颈外动脉和颈内动脉之间

颈内动脉和颈外动脉的区别如下图所示:

  • ECA的口径较小。

    典型的颈动脉分叉上看到灰度。 典型的颈动脉分叉上看到灰度。
  • ICA往往是后外侧至ECA。

  • ECA可能有甲状腺上动脉分支脱落。

  • ECA几乎没有舒张流(即高电阻容器)在光谱分析上。

    外部颈动脉,如光谱分析所示 颈外动脉的频谱分析。注意舒张期无血流,收缩期急剧上升。
    颈内动脉,光谱分析显示 内部颈动脉,如光谱分析所示。注意,通过舒张隙是连续的。
  • ECA显示颞动脉轻拍阳性(即颞动脉轻拍时波形波动)。

确定椎动脉,如下:

  • 探针平行于颈动脉,横向探测探针。

  • 寻找出现为低压旋转横向杆的椎体工艺。

  • 椎动脉垂直于椎体过程延伸。

彩色多普勒超声可协助以下工作:

  • 使用自相关方法而不是快速傅里叶变换

  • 提供更快速的血管(特别是椎动脉)

  • 通常有助于识别最高速度的区域

  • 减少了扫描时间

  • 可能有助于动脉闭塞的诊断

功率多普勒提供以下:

  • 彩色成像无关方向或流速的。

    电源多普勒:流动观察是独立的 功率多普勒:对流量的观察与速度或方向无关。
  • 示动脉血管造影样图。

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确定狭窄程度

而一些超声波探测仪试图描述狭窄仅基于视觉特征(类似血管造影估计的北美症状性颈动脉内膜切除试验方法),狭窄的估计仅仅基于这个标准是不可靠的。

常用的声学估计狭窄程度的方法有以下几种:

  • 测量收缩期峰值速度(PSV)和舒张末期速度

  • 比的测量(例如,ICA PSV / CCA PSV)

一些实验室用精确的百分比来描述狭窄程度。一个范围(如50-69%狭窄)可能更准确。测量范围和测量值因实验室而异。影响测量的因素包括所使用的设备、执行超声的人员和取样测量的位置(例如,远端ICA的速度通常比近端ICA的速度高)。在可能的情况下,实验室应自行进行与血管造影测量的相关性,以进行质量控制。

多普勒超声和脉冲多普勒超声已被用于检测颈动脉狭窄。多普勒超声具有独特的物理特性。它的二维灰度可以用来测量内膜-中膜厚度,这是一个非常好的动脉粥样硬化的生物标志物,可以帮助斑块的表征。斑块的形态与中风的风险有关。斑块的溃疡也被认为是未来栓塞事件风险的有力预测因素之一。 [12.]

超声放射医师协会的一次共识会议推荐了以下评估狭窄的标准: [13.]

  • 正常:ICA PSV < 125 cm/s,未见斑块或内膜增厚。

  • <50%的狭窄:可见ICA PSV <125cm / s和斑块或内膜增稠。

  • 50-69%狭窄:ICA PSV为125-230 cm/s,可见斑块。

  • >70%狭窄至近闭塞:ICA PSV > 230cm /s,可见斑块和管腔狭窄。

    频谱分析显示高程度狭窄。 频谱分析显示高程度狭窄。注意高频和速度(收缩期532 cm/s,舒张期281 cm/s)。
  • 近闭塞:在彩色多普勒超声中看到明显狭窄的腔。

  • 总闭塞:在灰度超声中没有看到可检测专利腔,在光谱,电源和彩色多普勒超声波上看不到流动。

狭窄超过90%(近闭塞),速度实际上可以作为维持流动失败的机制下降。在心血管因子(例如,喷射分数不佳)限制速度增加的情况下,比率可能特别有用。在这种情况下,3中以上的ICA / CCA比率可能意味着显着的狭窄。

在心血管功能和速度正常的情况下,应谨慎解释比值的变化。

在谁经历颈动脉内膜切除术与血管补片的患者,AbuRahma发现其中ICA PSV213厘米/ s以上是用于检测50%或狭窄的更多的情况下最佳的,而274厘米/ s以上是最佳的ICA PSV为检测的狭窄的80%或更多的情况下。 [14.]舒张末期速度(EDV)和ICA/CCA PSV比值的可靠性较低。

颈动脉多普勒超声检查也可预测颈动脉疾病患者的临床病程。Riles等发现,在平均随访35个月后,97例患者的ICA EDV为100- 124cm /s与相对较低的中风发生率(1%)相关。 [15.]由于为伴随症状进行手术,最初将十名患者排除在分析之外。

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内膜中层厚度

在心血管健康研究中,在无心血管病史的老年人中,颈动脉内膜-中膜厚度(IMT)的增加与心肌梗死和中风风险的增加相关。 [16.]CCA IMT大于0.87 mm和ICA IMT大于0.90 mm与心血管事件风险进行性增加相关。阿胶IMT每增加0.20 mm,风险增加约27%。ICA IMT每增加0.55 mm,风险增加约30%。CCA和ICA的IMTs分别高于1.18和1.81,与6年心血管事件风险增加2倍以上相关。

美国超声心动图和血管医学协会和生物学协会发布了一份报告,推荐用于测量IMT的标准技术。 [17.]主要的建议是在颈动脉成像方案:(1)使用舒张末期(最小尺寸)图像测量IMT;(2)提供斑块存在和IMT的单独分类;(3)避免使用单一的IMT正常上限,因为测量方法随年龄、性别和种族而异;(4)纳入管腔测量,特别是在进行连续测量时,以考虑膨胀压力的变化。该建议承认,根据应用情况,测量IMT的段数、是否测量近壁和远壁,以及IMT测量是来自b模式还是m模式图像,各协议可能有所不同。

颈动脉IMT和斑块是公认的脑血管事件风险增加的标记,并且IMT和斑块的准确可视化取决于图像质量。在Shah等人的研究中,对比增强超声(CEUS)改善了175个个体的无症状群体中的颈动脉IMT可视化和斑块检测,可视化IMT复合物和斑块评估在B模式和CEUS成像期间进行。在颈动脉近乎和远壁上的CEUS与B模式成像中,IMT的可视化显着提高(B模式期间的IMT可视化百分比VS CEUS成像:61%与94%和66%与66%vs 95%左颈动脉分别,P.<.001两个)。此外,使用CEUS成像检测更多的斑块,而不是B模式成像(367个斑块与350斑块,P.= .02点)。 [18.]

IMT测量的例子如下所示。

下图显示正常的b模IMT测量值。

B-内膜-内侧厚度测量正常 b型成像显示内膜-内侧厚度正常。

下面的图像显示了B模式成像的IMT宽度增加。

异常内侧内侧厚度测量 b型成像显示内膜-内侧厚度异常。
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