СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОДВИЖНОСТИ АТЕРОСКЛЕРОТИЧЕСКОЙ БЛЯШКИ
METHOD FOR DETERMINING ATHEROSCLEROTIC PLAQUE MOBILITY

Изобретение относится к области медицины, а именно функциональной диагностике в кардиологии, и может быть использовано для оценки подвижности атеросклеротической бляшки в сонной (или другой артерии крупного и среднего калибра) у больных с наличием атеросклеротического поражения артерий.
Традиционное ультразвуковое исследование широко применяется в клинической практике и позволяет определить локализацию, структуру, размеры, форму и осложнения атеросклеротических бляшек, степень выраженности атеросклеротических поражений каротидного бассейна (В. Цвибель, Дж. Пеллерито. Ультразвуковое исследование сосудов, Москва, Видар, 2008, стр.159-171). Прогноз больных с каротидным атеросклерозом во многом определяется фактором нестабильности атеросклеротической бляшки, а именно способностью бляшки к разрыву. Механизмы дестабилизации атеросклеротической бляшки - это комплекс процессов, основанных на морфологии бляшки и ее механических характеристиках. Малые бляшки с тонкой фиброзной покрышкой и большим липидным ядром более подвержены разрыву, чем большие фиброзные бляшки с кальцинозом. Разрыв атеросклеротической бляшки может возникать в результате возникновения сдвиговой деформации, формирующейся на протяжении артериального русла, когда бляшки и прилежащие участки артериальной стенки имеют разные эластические свойства, разную радиальную деформацию. Воздействие сдвиговой деформации на бляшку может стимулировать выработку фиброзной ткани во внеклеточном матриксе, способствовать возникновению микротрещин, надрывов и кровоизлияний. Определение эластических, механических свойств, подвижности атеросклеротической бляшки in vivo с помощью неинвазивных технологий, определяющих ее способность к разрыву, - является весьма сложной задачей.
Из уровня техники известен способ определения локальных механических свойств атеросклеротической бляшки в сонной артерии по данным ультразвуковой эластографии (Dahl JJ, Dumont DM, Allen JD, Miller EM, Trahey GE. Acoustic radiation force impulse imaging for noninvasive characterization of carotid artery atherosclerotic plaques: a feasibility study. Ultrasound Med Biol. 2009 May; 35(5):707-16). Методы ультразвуковой эластографии основаны на реакции тканей на физиологическую и нефизиологическую (акустическую) деформацию. В данном способе исследовали деформацию бляшек в сонных артериях методом визуального наблюдения под действием сдвиговой волны, для создания которой использовали силу давления усиленного ультразвукового импульса (ARFI - Acoustic Radiation Force Impulse). Под действием усиленного ультразвукового импульса происходит локальное смещение участков ткани на 1-10 µм, что можно наглядно наблюдать на ультразвуковых ARFI-изображениях, которые позволяют различать участки с жесткими и мягкими регионами ткани.
Известен метод определения эластичности атеросклеротических бляшек с помощью компрессионной эластографии (или «эластографии стрейна»), когда деформация тканей формируется оператором при мануальной компрессии датчиком. (А.Р. Зубарев, И.В. Рычкова, М.Б. Саратов, А.К. Демидова, Е.Л. Туманова, В.Н. Федорова, В.Я. Панько, Н.В. Кривошеева. Возможности ультразвуковой эластографии для диагностики структуры атеросклеротических бляшек сонных артерий. Пилотное исследование. Медицинская визуализация 2011, 3, стр.89). Способ позволяет определить эластические свойства атеросклеротических бляшек в сонных артериях, которые могут быть использованы при определении структуры и склонности бляшки к разрушению. При визуализации бляшки в режиме эластографии более мягкие участки бляшки в ответ на компрессионное воздействие окрашивались в зеленый цвет по сравнению с более плотными участками, имеющими синюю окраску. Однако метод является операторзависимым, так как деформация тканей создается оператором при мануальной компрессии с использованием датчика, обладает низкой воспроизводимостью результатов измерений, реализован лишь в определенных ультразвуковых системах.
Из уровня техники известен способ определения механических свойств атеросклеротической бляшки сонной артерии с помощью ультразвуковой технологии эхо-трекинга (Paini A, Boutouyrie Р, Calvet В, Zidi М, Agabiti-Rosei Е, Laurent S. Multiaxial Mechanical Characteristics of Carotid Plaque: Analysis by Multiarray Echotracking System. Stroke 2007; 38; 117-123). Метод эхо-трекинга основан на оценке контура пульсовой волны, полученной посредством ультразвукового радиочастотного отслеживания колебания стенок сосуда. Данный метод позволяет оценивать диаметр сонной артерии, толщину стенки сонной артерии, относительное изменение диаметра артерии в систолу или радиальную деформацию (radial strain) и эластические свойства артерии артериальной стенки, такие как растяжимость и податливость артерии. Локальные эластические свойства артерии, оцененные этим методом, определяют по изменению диаметра артерии под действием растягивающего пульсового давления. Метод позволяет изучать механические характеристики артерии как в интактной зоне, так и в зоне с наличием атеросклеротической бляшки. Однако технология эхо-трекинга реализована лишь в некоторых ультразвуковых системах и не доступна в широкой клинической практике. Кроме того, данный метод позволяет оценивать растяжение бляшки в поперечном направлении и не несет информации о движении бляшки в продольном направлении относительно стенки или продольной оси сосуда.
Наиболее близким к предлагаемому является метод изучения продольных механических свойств атеросклеротической бляшки, основанный на векторном анализе серошкальных изображений (технология VVI - Velocity vector imaging) (Huang XZ, Wang ZY, Dai XH, Yun-Zhang, Zhang M. Velocity vector imaging of longitudinal mechanical properties of upstream and downstream shoulders and fibrous cap tops of human carotid atherosclerotic plaque. Echocardiography. 2013 Feb; 30(2):211-8). Данный метод позволяет с помощью векторного анализа движения артерии в режиме реального времени в пределах сердечного цикла определять диаметр артерии, толщину стенок артерии, относительное расширение артерии, скорость наибольшего расширения артерии в систолу, уровень относительной деформации артерии. В данной работе технология VVI используется для обработки ультразвукового изображения атеросклеротической бляшки в сонной артерии. Данные показатели определяют в области, соответствующей максимальному выпячиванию бляшки в просвет сосуда, и двух точках, расположенных на стенках артерии в месте перехода бляшки в интактную артериальную стенку. Авторы делают вывод о достоверных различиях исследуемых показателей в данных трех точках, а также об увеличении значений показателей в группе больных с неблагоприятными цереброваскулярными событиями по сравнению с бессимптомными больными. Следует отметить, что метод рассматривает локальные сократимости в трех регионах, только один из которых расположен на бляшке, не учитывает форму и геометрию бляшки и, таким образом, не является информативным с точки зрения движения самой бляшки. Существенной особенностью является то, что движение стенки в данном методе рассматривают относительно датчика (или в системе координат датчика), в то время как заявляемый способ позволяет рассматривать движение бляшки относительно ее основания.
Принципиальными отличиями заявляемого способа оценки подвижности бляшки по сравнению с прототипом являются следующие.
1. Учитывая, что разные участки одной бляшки могут иметь разные морфологические, эластические и механические свойства, важным является выбор количества и расположение участков бляшки, за которыми будет происходить слежение. В заявляемом способе в качестве таких участков выбраны сегменты, расположенные на поверхности бляшки (на контуре поверхности ультразвукового изображения), для слежения за их подвижностью, что позволяет более полно охарактеризовать бляшку в отличие от прототипа, где проводят слежение за одной точкой на бляшке.
2. Измерение параметров движения атеросклеротической бляшки проводят в системе координат, привязанной к основанию бляшки, что позволяет изучать движение бляшки относительно продольной оси сосуда.
3. Проводят слежение за двумя достаточно удаленными друг от друга контурами - контуром основания бляшки и контуром поверхности бляшки, что учитывает геометрию и размеры бляшки в отличие от прототипа, где рассматриваются локальные сократимости в «окрестности» от выбранной точки.
4. Рассматривают движение поверхности бляшки относительно центра масс основания бляшки, а также сегментов бляшки относительно друг друга в отличие от прототипа, который не позволяет рассматривать движение одного сегмента относительно другого.
5. Измеряют комплекс параметров, включающих тангенциальную скорость движения сегментов бляшки, сдвиговую деформацию и скорость сдвиговой деформации сегментов бляшки, угловой момент движения сегментов бляшки, которые характеризуют продольное смещение бляшки или ее сегментов относительно основания, поворот бляшки вокруг своей оси, который играет важную роль в выявлении дестабилизации бляшки.
Задача и технический результат изобретения заключаются в разработке нового способа оценки подвижности атеросклеротической бляшки с использованием нового комплекса параметров, характеризующего смещение контуров выделенных сегментов поверхности бляшки относительно основания бляшки за период сердечного цикла.
Данный комплекс параметров позволяет получать количественные параметры оценки подвижности атеросклеротической бляшки, которые могут быть использованы в комбинации с качественной оценкой структуры бляшки по характеру серошкального распределения на ультразвуковом изображении, что позволит проводить более достоверную оценку состояния бляшки, характеризующую ее стабильность.
Кроме того, используемый комплекс параметров в заявляемом способе позволяет проводить мониторинг изменения подвижности бляшки и ее сегментов в динамике. В частности, увеличение значений данных параметров более чем на 10%, повторно измеренных через определенный интервал времени (например, через год), свидетельствует об увеличении подвижности бляшки. Данное увеличение может служить поводом для более детального ведения пациента, изменения тактики лечения в плане профилактики сердечно-сосудистых осложнений, таких как острые нарушения мозгового кровообращения, транзиторные ишемические атаки.
Кроме того, заявляемый способ расширяет арсенал известных средств, используемых для исследования атеросклеротических бляшек.
Поставленная задача решается тем, что способ определения динамики подвижности атеросклеротической бляшки, расположенной в артерии, включает следующую последовательность действий:
- получение серии последовательных кадров ультразвукового изображения атеросклеротической бляшки в продольном сечении артерии в течение одного сердечного цикла,
- обработку ультразвукового изображения атеросклеротической бляшки, в результате которой осуществляют оконтуривание основания и поверхности бляшки на одном из начальных кадров сердечного цикла и выделение на линии контура, по крайней мере, трех сегментов - дистального, проксимального и центрального,
- измерение параметров движения контуров выделенных сегментов поверхности бляшки относительно основания за период сердечного цикла и определение тангенциальной скорости движения сегмента бляшки, сдвиговой деформации сегмента бляшки, скорости изменения сдвиговой деформации сегмента бляшки, по которым судят о подвижности бляшки.
Перечисленные параметры движения контуров выделенных сегментов поверхности бляшки (тангенциальная скорость движения сегмента бляшки, сдвиговая деформация сегмента бляшки, скорость изменения сдвиговой деформации сегмента бляшки) измеряют для каждого сегмента бляшки и по измеренным значениям перечисленных параметров строят графики зависимостей измеренных величин от времени от кадра к кадру за период сердечного цикла, при этом подвижность бляшки исследуют по построенным графикам. При этом тангенциальную скорость движения сегмента бляшки определяют как проекцию вектора скорости движения центра масс контура поверхности бляшки на ось X, которая определяется направлением контура основания, при этом оценивают минимальное и максимальное значение скорости за цикл; сдвиговую деформацию сегмента бляшки рассчитывают по отношению смещения точки центра масс контура сегмента поверхности бляшки в тангенциальном направлении (dX) к высоте бляшки (Н); скорость изменения сдвиговой деформации сегмента бляшки определяют как первую производную от величины сдвиговой деформации сегмента бляшки по времени.
В качестве параметра движения контура поверхности бляшки может быть дополнительно определен угловой момент L движения сегментов бляшки для каждой точки контура i, считая, что масса точки контура принята равной единице, по следующей формуле:
<mrow><mi>L</mi><mo>=</mo><mstyle displaystyle="true"><munder><mo>∑</mo><mi>i</mi></munder><mrow><msub><mi>r</mi><mi>i</mi></msub><mo>×</mo><msub><mi>p</mi><mi>i</mi></msub></mrow></mstyle></mrow>
i
i
, где r - радиус-вектор, проведенный к каждой точке контура из центра масс контура, p - импульс точки, который, принимая массу точки за 1, совпадает со значением вектора скорости.
Покадровые ультразвуковые изображения атеросклеротической бляшки можно получить с помощью ультразвукового устройства, выполненного с возможностью сохранения полученного изображения в формате DICOM. Обработка ультразвукового изображения может быть осуществлена с использованием рабочей станции - компьютера MultiVox. При этом слежение за изменением положения выделенных сегментов линии контура на ультразвуковых изображениях осуществляют по алгоритму, основанному на технологии слежения за спеклами ультразвукового изображения.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлено изображение атеросклеротической бляшки в артерии: линиями (1), (2), (3) обозначены поверхности трех сегментов бляшки; линией (4) выделено основание бляшки; на фиг 2. представлен пример выбора системы координат, привязанной к основанию бляшки; на фиг.3 - показана схема определения смещения центра масс контура поверхности бляшки Δх - как проекция смещения точки от кадра к кадру на ось X; на фиг.4 - представлена схема определения высоты бляшки как расстояние между центрами масс контуров основания и поверхности бляшки; на фиг.5 - схема определения диаметра сосуда; на фиг.6 представлен график тангенциальной скорости движения сегментов бляшки; на фиг.7 - график сдвиговой деформации сегментов бляшки; на фиг.8 - пример графика скорости изменения сдвиговой деформации сегментов бляшки; на фиг.9 - пример зависимости изменения углового момента движения сегментов бляшки; на фиг.10 - пример графика относительного расширения сосуда; на фиг.11 представлено изображение рабочего стола станции в режиме «Движение бляшки»; на фиг.12 - представлен пример таблицы с количественными показателями движения бляшки, выводимой на экран рабочей станции MultiVox; на фиг.13 представлено изображение «нестабильной» атеросклеротической бляшки, обработанной в режиме «Движение бляшки».
Кривые (1), (2), (3) на фигурах соответствуют трем сегментам бляшки - дистальному, среднему и проксимальному, соответственно, при этом проксимальным участком бляшки считают участок, расположенный ближе к месту отхождения сосуда, дистальным - участок, наиболее удаленный от места отхождения сосуда, средний - участок, расположенный между проксимальным и дистальным.
Способ осуществляют следующим образом.
Исследование пациента проводят в положении лежа на спине после 10-минутного отдыха.
Проводят ультразвуковое дуплексное сканирование сонной артерии в В-режиме согласно стандартному протоколу на ультразвуковой системе, оснащенной линейным датчиком с частотой не менее 7.0 МГц, модулем синхронизации с ЭКГ и выполненной с возможностью сохранения полученных изображений в формате DICOM (используется для хранения и обработки медицинских изображений в мировой практике).
Атеросклеротической бляшкой считают структуру, выступающую в просвет артерии на 0.5 мм или 50% от величины окружающей толщины комплекса интима-медиа (ТИМ) артерии или структуру с увеличением ТИМ более 1.5 мм (Touboul PJ et al. Mannheim Carotid Intima-media thickness and Plaque Consensus (2004-2006-2011). Cerebrovasc Dis 2012; 34:290-296).
В процессе ультразвукового сканирования получают серию покадровых ультразвуковых изображений атеросклеротической бляшки в артерии, визуализируемой в В-режиме в продольном сечении сосуда в пределах одного или нескольких сердечных циклов. Частота регистрации изображений составляет 50 Гц и выше. Изображения атеросклеротической бляшки в реальном времени при наличии синхронизации с ЭКГ сохраняют в памяти ультразвуковой системы. Затем серию ультразвуковых изображений в формате DICOM сохраняют на любом носителе (например, DVD-диске или флэш-карте) для обеспечения возможности их аналитической обработки с использованием персонального компьютера.
При этом для аналитической обработки интерактивно выделяют на одном из начальных изображений серии два контура - основания бляшки и ее поверхности, каждый из которых может быть разбит на один или несколько сегментов. Оптимальным для получения достоверного результата является использование трех выделенных сегментов бляшки - дистального (А1), среднего (А2) и проксимального (A3).
Контур представляет собой набор точек, расстояние между которыми составляет, например, 0.5 мм. При этом контуры выделяют только на одном изображении, на остальных изображениях точки контура определяются методом слежения за спеклами ультразвуковых изображений. На каждом этапе слежения контур сглаживается гауссовским фильтром для того, чтобы точки контура не сдвигались значительно друг относительно друга на шумных участках ультразвуковых изображений. Изображение атеросклеротической бляшки в артерии представлено на фиг.1, где линиями (1), (2), (3) обозначена поверхность трех сегментов бляшки; линией (4) выделено основание бляшки.
Контур основания задает систему координат, относительно которой рассматривают движение контура поверхности бляшки. Методом наименьших квадратов по контуру основания бляшки определяют систему координат таким образом, чтобы контур наилучшим образом лежал на оси X декартовой системы координат. Начало координат системы связывают с центром масс контура (фиг.2), который рассчитывают как среднее арифметическое координат контура:
<mrow><msub><mi>C</mi><mn>0</mn></msub><mo stretchy="false">[</mo><mi>x</mi><mo>,</mo><mtext> y]</mtext><mo>=</mo><mtext>[</mtext><mfrac><mrow><msub><mi>Σ</mi><mtext>N</mtext></msub><msub><mi>x</mi><mi>i</mi></msub></mrow><mi>N</mi></mfrac><mtext>, </mtext><mfrac><mrow><msub><mi>Σ</mi><mtext>N</mtext></msub><msub><mi>y</mi><mi>i</mi></msub></mrow><mi>N</mi></mfrac><mtext>]</mtext></mrow>
0
где N - количество точек, С - координаты точки центра масс контура основания бляшки.
0
Систему координат определяют на каждом кадре серии ультразвуковых изображений. Движение контура поверхности бляшки рассматривают как движение центра масс контура поверхности бляшки относительно системы координат С.
В способе предложено использовать следующий комплекс параметров движения контура бляшки:
- Δх - смещение контура вдоль оси X, схема определения которой наглядно продемонстрирована на фиг.3 (как проекция смещения точки от кадра к кадру на ось X). Эта величина используется только для расчета следующих показателей;
<mrow><mfrac><mrow><mi>Δ</mi><mi>x</mi></mrow><mrow><mi>d</mi><mi>t</mi></mrow></mfrac></mrow>
-
- тангенциальная скорость движения контура поверхности бляшки;
<mrow><mfrac><mrow><mi>Δ</mi><mi>x</mi></mrow><mi>H</mi></mfrac></mrow>
-
- сдвиговая деформация бляшки;
<mrow><mfrac><mrow><mi>Δ</mi><mi>x</mi></mrow><mrow><mi>H</mi><mo>⋅</mo><mi>d</mi><mi>t</mi></mrow></mfrac></mrow>
-
- скорость изменения сдвиговой деформации бляшки;
где t - время между кадрами в серии ультразвуковых изображений, а величина Н - соответствует высоте бляшки и определяется расстоянием между центрами масс контура поверхности бляшки и контура основания (фиг.4).
В качестве дополнительного параметра, характеризующего подвижность бляшки, используют угловой момент L движения сегментов бляшки, который определяют по формуле:
<mrow><mi>L</mi><mo>=</mo><mstyle displaystyle="true"><munder><mo>∑</mo><mi>i</mi></munder><mrow><msub><mi>r</mi><mi>i</mi></msub><mo>×</mo><msub><mi>p</mi><mi>i</mi></msub></mrow></mstyle></mrow>
,
i
i
где r - радиус-вектор, проведенный к каждой точке контура из центра масс контура, p - импульс точки, который, принимая массу точки за 1, совпадает со значением вектора скорости.
Дополнительно может быть проведена оценка изменений во времени в пределах одного сердечного цикла диаметра просвета сосуда в исследуемой области. Оценку производят при помощи измерения расстояния на ультразвуковых изображениях серии между центрами масс двух контуров, расположенных на противоположных границах сосуда (фиг.5).
Так как каждая величина высчитывается на каждом изображении серии, то становится возможным построить графики кривых изменения этих величин от времени (см. фиг.6-10). При этом на фиг.6 показан пример графика тангенциальной скорости движения сегментов бляшки, на фиг.7 - пример графика сдвиговой деформации сегментов бляшки; на фиг.8 - пример графика скорости изменения сдвиговой деформации сегментов бляшки; на фиг.9 - угловой момент движения сегментов бляшки; на фиг.10 - пример графика относительного расширения сосуда.
Таким образом, предлагаемый способ определения подвижности атеросклеротической бляшки включает следующие показатели:
1. Тангенциальную скорость движения сегментов бляшки, которую определяют как проекцию вектора скорости движения центра масс контура поверхности бляшки на ось X, которая определяется направлением контура основания, при этом оценивают минимальное и максимальное значение скорости за цикл;
2. Относительную сдвиговую деформацию сегментов бляшки, которую рассчитывают по отношению смещения точки центра масс контура сегмента поверхности бляшки в тангенциальном направлении (dX) к высоте бляшки (Н);
3. Скорость изменения сдвиговой деформации сегмента бляшки, которую определяют как первую производную от величины сдвиговой деформации сегмента бляшки по времени.
Дополнительно могут быть определены следующие параметры:
i
i
i
4. Угловой момент движения сегментов бляшки, который рассчитывают как сумму L=Σr×p для каждой точки контура, считая, что масса точки контура принята равной единице.
5. Относительное расширение диаметра сосуда в исследуемой области - изменение во времени диаметра просвета сосуда в исследуемой области.
Реализация заявляемого способа определения подвижности атеросклеротической бляшки была апробирована с использованием ультразвуковой системы экспертного класса Philips IU 22, оснащенной линейным датчиком с частотой 7-12 МГц, встроенным модулем ЭКГ и рабочей станции - компьютера MultiVox. При этом заявляемая технология была реализована программным путем. Рабочая станция MultiVox является оригинальной отечественной разработкой Лаборатории медицинских компьютерных систем Научно-исследовательского института ядерной физики МГУ им. М.В. Ломоносова (регистрационное удостоверения федеральной службы по надзору в сфере здравоохранения и социального развития ФС00262006/4783-06). Программный модуль компьютера дает возможность производить измерения, видеть графическое представление полученных кривых, сохранять и загружать измерения в базе данных рабочей станции MultiVox.
На фиг.11 представлено изображение рабочего стола, сделанное с монитора рабочей станции MultiVox в режиме «Движение бляшки», которое содержит ультразвуковое изображение (в центре экрана), графики анализируемых параметров (справа на экране), ряд инструментальных виртуальных клавиш для обработки ультразвукового изображения (слева на экране), в нижней части экрана расположена закладка с изображения данного пациента с указанием фамилии, возраста, номера карты, даты посещения, истории посещений, модальности изображений. На фиг.12 показана таблица с рабочего стола станции MultiVox, которая содержит значения измеряемых показателей углового момента движения бляшки максимальной (Rot max) и минимальной (Rot min), тангенциальной скорости движения бляшки максимальной (TVel max) и минимальной (TVel min), сдвиговой деформации бляшки максимальной (ShDef max) и минимальной (ShDef min), скорости изменения сдвиговой деформации бляшки максимальной (ShDefSpeed max) и минимальной (ShDefSpeed min) для трех сегментов бляшки (А1 - дистального, А2 - среднего, A3 - проксимального) и усредненные значения показателей по трем сегментам (Ам).
Разработка заявляемого способа оценки подвижности атеросклеротической бляшки проводилась на основе исследования параметров подвижности атеросклеротической бляшки в группе пациентов со стенозирующим атеросклерозом сонных артерий. Всего было обследовано 37 пациентов с выраженным каротидным атеросклерозом, которым после обследования была выполнена операция каротидной эндартерэктомии. Клиническая характеристика пациентов представлена в таблице 1.
Таблица 1
Клиническая характеристика пациентов
Параметры
Значения параметров
Возраст, лет
65,2±7,6
Мужчины, %
58%
Женщины, %
42%
Общий холестерин плазмы крови, ммоль/л
4,7±1,3
Триглицериды плазмы крови, ммоль/л
1,7±0,9
САД, мм рт.ст.
127,6±7,4
ДАД, мм рт.ст.
81,1±4,2
Острые нарушения мозгового кровообращения/ транзиторные ишемические атаки, %
42%
Гипертоническая болезнь, %
94%
Инфаркт миокарда в анамнезе, %
27,8%
Сахарный диабет, %
19,4%
Примечание: САД - систолическое артериальное давление, ДАД - диастолическое артериальное давление; данные в таблице представлены как среднее значение ± стандартное отклонение.
По данным гистологического исследования, у 30 из 37 пациентов атеросклеротические бляшки (АСБ) были классифицированы как «нестабильные», что составило 81%; в то время как «стабильные» АСБ были выявлены только у 7 из 37 пациентов, что составило 19%.
Для оценки подвижности бляшки при прохождении пульсовой волны исследовали комплекс параметров, включающих - относительное расширение сосуда, нормальную деформацию бляшки, отклонение внутреннего нормального распределения бляшки (характеризует нормальные деформации на двух дополнительных слоях в толщине бляшки), тангенциальную скорость движения бляшки, угловой момент движения бляшки, сдвиговую деформацию и скорость сдвиговой деформации бляшки. В результате апробации данного комплекса параметров на ультразвуковых изображениях больных с нестенозирующим атеросклерозом наиболее информативными оказались следующие параметры:
1. Тангенциальная скорость движения бляшки (TangVel), мм/мс
2. Относительная сдвиговая деформация бляшки (ShearDeformation), безразм.
3. Скорость деформации бляшки (ShearDeformationSpeed), 1/мс
4. Угловой момент движения бляшки (Rot), мм*мм/с
Анализируемые параметры движения АСБ рассматривали для трех участков бляшки - А1 (дистальный участок бляшки), А2 (средний участок бляшки), A3 (проксимальный участок бляшки). Рассматривали минимальные и максимальные значения данных параметров на трех участках бляшки. Анализируемые величины не подчинялись закону о нормальном распределении, поэтому данные представлены в виде медианы и нижней и верхней квартили. Результаты обработки одной АСБ были исключены из анализа из-за выраженного кальциноза бляшки, расположенной по передней стенке артерии, дающего ультразвуковую тень, что не позволило провести качественную обработку бляшки.
В таблице 2 представлены параметры подвижности в подгруппах «стабильных» и «нестабильных» атеросклеротических бляшек. При разделении полученных данных на подгруппы «стабильных» и «нестабильных» атеросклеротических бляшек по данным гистологического анализа были получены достоверно более высокие значения максимальной скорости сдвиговой деформации, достоверно более низкие значения минимальной скорости сдвиговой деформации в подгруппе «нестабильных» атеросклеротических бляшек (см. табл.2) для проксимальных участков бляшки A3. Данная таблица 2 демонстрирует выявленную закономерность о более выраженных количественных показателях подвижности проксимальных участков атеросклеротических бляшек в подгруппе «нестабильных» АСБ, что может служить основанием для использования параметров подвижности атеросклеротической бляшки для выявления ее нестабильности.
Таблица 2
Параметры подвижности бляшки в подгруппах «нестабильных» и «стабильных» АСБ по данным гистологического исследования
Анализируемые параметры
Нестабильные АСБ N=30
Стабильные АСБ N=6
р
TangVel max, *10<sup>-3</sup> мм/мс
3,4 (1,8; 5)
2,4 (1,7; 3,1)
Нд
TangVel min, *10<sup>-3</sup> мм/мс
-3,4 (-5,9; -2,6)
-2,3 (-2,8; -1,5)
0,07
ShDef max*10<sup>-3</sup>
33 (16, 80)
22 (18, 34)
Нд
ShDef min*10<sup>-3</sup>
-45 (-100, -27)
-33 (-49, -23)
Нд
ShDefSpeed max, *10<sup>-6</sup> 1/мс (для участка A3)
232 (153, 355)
112 (101, 162)
0,03
ShDefSpeed min, *10<sup>-6</sup> 1/мс (для участка A3)
-256 (-482, -138)
-118 (-126, -99)
0,01
Примечание: данные в таблице представлены как медиана (нижняя, верхняя квартиль), A3 - проксимальный участок бляшки. TangVel max - максимальная тангенциальная скорость движения бляшки, TangVel min - минимальная тангенциальная скорость движения бляшки, ShDef max - максимальная сдвиговая деформация бляшки, ShDef min - минимальная сдвиговая деформация бляшки, ShDefSpeed min - минимальная скорость деформации бляшки, ShDefSpeed max - максимальная скорость деформации бляшки; р - уровень значимости отличий между группами
При проверке осуществимости заявляемого способа статистический анализ данных проводили с использованием программы Statistica 7.0. Гипотезы о нормальности распределения проверяли с помощью Шапиро-Уилка теста. Сравнение между подгруппами стабильных и нестабильных бляшек проводили с помощью непараметрических критериев - Манна-Уитни и Колмогорова-Смирнова.
Способ определения подвижности атеросклеротической бляшки проиллюстрирован примером.
Больная Л., 74 лет. Диагноз: ИБС, стенокардия III ФК. Гипертоническая болезнь II ст. Риск очень высокий. Дисциркуляторная энцефалопатия III ст. При дуплексном сканировании экстракраниального отдела брахиоцефальных артерий выявлен гемодинамически значимый стеноз 75% в устье левой внутренне сонной артерии. Больной проведена операция каротидной эндартерэктомии левой ВСА. Далее выполнено патоморфологическое исследование бляшки левой ВСА, по данным которого бляшка являлась нестабильной. По данным ультразвукового дуплексного сканирования, бляшка являлась гетерогенной, содержала участки низкой уз-плотности, прилежащие к просвету. На фиг.13 представлено изображение «нестабильной», по данным гистологического исследования, атеросклеротической бляшки в режиме рабочей станции MultiVox «Движение бляшки». Обращает на себя внимание увеличение амплитуды и разнонаправленность кривых движения проксимального участка бляшки A3 по отношению к другим сегментам бляшки, что скорее всего говорит о ее нестабильности.