Ультразвуковая оценка толщины интима-медиа аорты и сонной артерии у детей и подростков

Резюме

В настоящей статье описаны методические особенности неинвазивной оценки толщины интима-медиа брюшной аорты и сонной артерии с помощью ультразвуковой диагностики в режиме В. Этот метод обычно используется в исследованиях истоков развития здоровья и болезней в качестве суррогата ранних артериальных изменений.

Аннотация

Толщина интима-медиа сонной артерии (ТИМ), измеренная с помощью ультразвуковой диагностики в B-режиме с высоким разрешением, является широко используемым суррогатным маркером субклинического атеросклероза, патофизиологического процесса, лежащего в основе большинства клинических сердечно-сосудистых заболеваний. Атеросклероз является постепенным заболеванием, которое возникает в раннем возрасте, поэтому наблюдается повышенный интерес к измерению ТИМ сонной артерии в детском и подростковом возрасте для оценки структурных изменений в артериальной сосудистой сети в ответ на неблагоприятное воздействие. Тем не менее, сроки развития атеросклероза варьируются в зависимости от сосудистого дерева. Первичные атеросклеротические поражения присутствуют в брюшной аорте уже в младенчестве, по сравнению с серединой подросткового возраста для обычной сонной артерии. Измерение ТИМ на любом участке сопряжено с рядом технических проблем, которые необходимо учитывать, особенно у детей младшего возраста. В данной работе представлен подробный поэтапный метод для высококачественной оценки ТИМ брюшной аорты и общей сонной артерии у молодых пациентов. Мы также даем представление о целесообразности того или иного места при изучении связи между воздействием в раннем возрасте и сердечно-сосудистыми заболеваниями в более позднем возрасте.

Введение

Гипотеза о происхождении здоровья и болезней в развитии (DoHAD) предполагает связь между воздействием окружающей среды в критические периоды развития - от зачатия до 2-летнего возраста - и восприимчивостью к кардиометаболическим^{заболеваниям} в более позднем возрасте. Несколько обсервационных исследований показали, что воздействия в перинатальном периоде, такие как низкий вес при рождении и преждевременные роды, связаны с более долгосрочным риском сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ)². Атеросклероз, постепенное утолщение двух самых внутренних слоев артериальной стенки, является предшественником большинства клинических событий ССЗ³. Это утолщение может быть измерено неинвазивным способом на субклинической стадии с помощью ультразвукового исследования в режиме яркости высокого разрешения (B-режим) — метода, называемого толщиной интима-медиа (IMT).

В 1980-х годах ультразвуковое исследование сонной артерии с помощью ТИМ сонных артерий было валидировано в сравнении с прямой гистологией и с тех пор стало отличительным неинвазивным методом выявления ранних артериальных изменений⁴. Оценка ТИМ сонных артерий популярна в исследованиях DoHAD, поскольку она позволяет нам изучить связь между воздействием окружающей среды и адаптациями в сосудистой сети на ранних этапах жизни, а также потенциальный мониторинг этих адаптаций с течением времени. ТИМ сонной артерии увеличивается у детей с воздействием факторов риска в раннем возрасте, таких как задержка роста плода⁵ и чрезмерное увеличение массы тела в первые два года жизни⁶, в дополнение к традиционным факторам риска ССЗ, таким как ожирение⁷, курение и дислипидемия⁸. В то время как ТИМ бифуркации сонной артерии, внутренней и общей сонной артерии были изучены с учетом факторов риска и являются прогностическими факторами сердечно-сосудистых событий в более позднем возрасте ^9,10, дальняя стенка ТИМ общей сонной артерии (ТИМ) является единственным сайтом, который был проверен в соответствии с прямой гистологией³ и находится в центре внимания настоящей рукописи.

Важно отметить, что исследования, изучающие естественное прогрессирование атеросклероза, показывают, что брюшная аорта является первой из крупных эластических артерий, в которой наблюдаются первичные атеросклеротические поражения, известные как жировые полосы, особенно дистальная дальняя стенка сосуда^11,12. Для сравнения, обыкновенная сонная артерия проявляется жировыми прожилками в середине подросткового возраста. Таким образом, измерение ТИМ брюшной аорты (ТИМ) может способствовать более раннему выявлению изменений в сосудистой структуре. В исследовании мускатинового потомства с участием 635 человек в возрасте от 11 до 34 лет в Соединенных Штатах было обнаружено, что ТИМТ имеет более сильную связь с обычными факторами риска ССЗ у подростков (11-17 лет), в то время как СИМТ имеет более сильную связь у пожилых людей (18-34 ^года). У детей с высоким риском по сравнению с контрольной группой ТИМ обоих сосудов увеличивались, но эффект был больше в аорте по сравнению с сонной артерией, что объяснялось диаметром^{просвета 14}. Эти результаты и исследования естественной истории в совокупности позволяют отдавать приоритет измерению ТИМ в более молодых популяциях по сравнению с ТИМ. Хотя это не лишено своих ограничений, измерение aIMT имеет тенденцию быть более вариативным15, методология до недавнего времени не была^{стандартизирована3}, и есть опасения по поводу ее полезности у людей с большим центральным ожирением.

Если сосредоточить внимание конкретно на воздействии в первые 1000 дней жизни, два недавних систематических обзора и мета-анализа дают значимое представление о чувствительности каждого метода. В исследованиях с участием практически здоровых субъектов в возрасте от 0 до 18 лет, Epure et ^al.9 оценивали связь между клиническими состояниями в течение первых 1000 дней жизни и ТИМ. Они обнаружили, что рождение с малым весом для гестационного возраста (SGA), с задержкой роста плода или без нее, было в значительной степени связано с увеличением ТИМ у детей и подростков (16 исследований, 2 570 участников, объединенная стандартизированная разница средних 0,40 [95% ДИ: 0,15-0,64], p = 0,001, I² = 83%) по сравнению с теми, кто родился подходящим для гестационного возраста. В почти идентичном мета-анализе с использованием ТИМ в качестве критерия исхода, Varley et ^al.10 сообщили о значительном увеличении ТИМ у тех, кто родился с СГС, по сравнению с контрольной группой, и величина эффекта была больше, чем при ТИМ (14 исследований, 592 участника, объединенная стандартизированная разница средних 1,52 [95% ДИ: 0,98-2,06], p < 0,001, I² = 97%). Более того, они обнаружили связь с другими факторами риска, которых не было у Epure et ^al.9 , такими как подверженность преэклампсии и рождение с большим весом для гестационного возраста, возможно, из-за большей чувствительности aIMT, чем СИМТ.

Важно отметить, что в обоих обзорах было выявлено отсутствие стандартизации методологии и отсутствие специализированных рекомендаций по измерению детей и подростков в качестве ограничения для углубленных перекрестных сравнений исследований и неубедительных результатов для других контактов. Соответственно, цель настоящей рукописи состоит в том, чтобы предоставить подробный протокол для каждого измерения у молодых особей. Обоснование и обоснование этих протоколов были представлены более подробно ранее³. Мы обсуждаем общие методологические проблемы и даем практические рекомендации по их преодолению.

Приведенный ниже протокол предполагает базовое понимание ультразвукового аппарата и его компонентов, а также манипуляций, которые могут быть выполнены с помощью ультразвукового датчика 16,17,18. Также настоятельно рекомендуется, чтобы экзаменатор, участник и машина располагались надлежащим образом, чтобы повысить эффективность тестирования и свести к минимуму нагрузку в соответствии с современными передовыми практиками в области сонографии. Предложения представлены ниже. Все оценки должны проводиться в тихом помещении с регулируемой температурой и приглушенным освещением для комфорта участника и подтверждения визуализации. Попросите участников голодать не менее восьми часов перед тестированием для уменьшения газообразования в кишечнике¹⁵, прозрачные жидкости разрешены, хотя в более молодом возрасте это может быть невозможно. Однако избегайте оценки сразу после еды. Проведение измерений утром в течение первых двух часов после пробуждения ранее сообщалось как лучший временной интервал для визуализации брюшной аорты ^3,15, это также может уменьшить любые неудобства, связанные с голоданием. Этот протокол был адаптирован из рекомендаций, изложенных Американским обществом эхокардиографии Carotid Intima-Media Thickness^{Task Force 19}, Mannheim Car�ida Intima-Media Thickness and Plaque Consensus¹⁸ и Европейской ассоциации детской кардиологии AECP²⁰ для измерения ТИМ, а также недавно опубликованных рекомендаций по измерению aIMT³. Мы настоятельно рекомендуем также ознакомиться с новейшим протоколом ультразвукового исследования в месте оказания медицинской помощи, чтобы помочь понять анатомию брюшной аорты и окружающих структур²¹.

протокол

Все исследования проводились в соответствии с требованиями Комитета по этике исследований человека местного округа здравоохранения Сиднея (протоколы No X16-0065 и X15-0041). Все ультразвуковые изображения не содержат идентифицирующей информации. Изображения, использованные для иллюстрации размещения датчика, были выполнены на людях с их согласия или с согласия их родителей или опекунов для тех, кто не мог дать согласие.

1. Общая толщина интима-медиа сонной артерии

1. Попросите участника лечь на кровать без подушки. Это поможет держать шею максимально прямой.
2. Попросите экзаменатора расположиться у изголовья участника и приподнять кровать, чтобы локти экзаменатора могли опираться на кровать для стабилизации сканирующей руки.
3. Поместите аппарат перед экзаменатором, напротив сканирующей стороны, чтобы манипулировать аппаратом рукой эксперта, не сканирующей его, без чрезмерного натяжения. Оставьте достаточно места, чтобы ультразвук можно было переместить на противоположную сторону при осмотре другой стороны шеи.
4. Одновременно получите электрокардиограмму (ЭКГ). Достаточно ЭКГ в 3 отведениях; Используйте соответствующие провода в соответствии с инструкциями производителя и возрастом участника. Нанесите гель на преобразователь. У новорожденных и младенцев рекомендуется использование одноразовых стерильных гелевых пакетиков в целях инфекционного контроля. Предварительное нагревание геля также может помочь предотвратить дискомфорт.
5. С помощью линейного преобразователя с минимальной частотой 7 МГц установите прибор на глубину 3-4 см, частоту кадров 25 Гц и динамический диапазон 55-65 дБ. Рекомендуется ретроспективная съемка, так как дети могут резко двигаться.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Для содействия стандартизации измерений между участниками и экспертами, а также для повышения эффективности тестирования рекомендуется использовать предустановленную систему. Большинство аппаратов УЗИ обладают такой функциональностью. Вышеуказанные настройки являются рекомендуемыми и могут варьироваться в зависимости от используемой машины; О влиянии настроек ультразвука речь пойдет ниже.
6. Чтобы повысить воспроизводимость, приобретите минимум три угла озвучивания с каждой стороны. Используйте такой инструмент, как Каротидная дуга Мейера, чтобы стандартизировать углы. Здесь собраны углы влево 210°, 240° и 270° и вправо 150°, 120° и 90°, что соответствует переднему, боковому и заднему видам каждого судна¹⁹.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Рекомендуется собирать несколько углов, так как утолщение обычно бывает эксцентричным; Однако это увеличит нагрузку на экспертизу и анализ.
7. Попросите участника вытянуть шею и наклонить голову влево под углом примерно 45°; Свернутое полотенце или подушка могут быть заклинены под головой участника для удобства и для поддержания бокового вращения¹⁹.
8. Расположите преобразователь в поперечной плоскости сканирования у основания шеи так, чтобы индикатор находился в положении «9 часов», и сканируйте вверх по направлению к голове. Убедитесь, что положение индикатора совпадает с тем, что отображается на экране. Определите общую сонную артерию, пульсирующий безэховый круг в центре экрана. Яремная вена также может быть видна непосредственно на вершине общей сонной артерии; она имеет более тонкую стенку и складывается при умеренном давлении, в то время как сонная артерия сохраняет свою круглую форму (рис. 1).
9. Двигаясь вверх по шее, наблюдайте, как общая сонная артерия расширяется, а затем разветвляется на внутренние и внешние сонные артерии. Расположите преобразователь в точке увеличения, также называемой колбой, и поверните ее по часовой стрелке в продольном направлении. Убедитесь, что индикатор теперь направлен к голове.
10. Отрегулируйте параметры усиления для получения симметричной яркости для ближней и дальней стенки (стены, ближайшей к ультразвуковому лучу и самой удаленной от него, соответственно; см. рис. 2 и рис. 3) и минимального внутрипросветного артефакта.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Артефакты изображения от неправильных настроек усиления, такие как размытые границы, могут повлиять на интерпретацию IMT. ТИМ имеет четкую двойную схему: интима и адвентиция гиперэхогенны (яркие), в то время как среда гипоэхогенная (более темная).
11. Получите цифровую петлю с минимум тремя сердечными циклами общей сонной артерии на расстоянии 10 мм проксимальнее луковицы (рис. 2). Для получения оптимальной визуализации убедитесь, что сосуд расположен перпендикулярно лучу зонда. Это может быть достигнуто за счет незначительного наклона датчика по его короткой оси и перепада давления вдоль длинной оси датчика, также известного как раскачивание или движение с пятки на носок^16,17.
12. Повторите процесс для оставшихся двух углов и надлежащим образом обозначьте каждую цифровую петлю, чтобы обеспечить легкую повторную идентификацию угла.
13. Повторите шаги 1.7 - 1.11 на правой стороне горлышка. Завершите экзамен. Очистите остатки геля и удалите наклейки ЭКГ. Рекомендации по удалению наклеек ЭКГ у новорожденных и младенцев обсуждаются в дополнительной таблице 1.

2. Толщина интима-медиа аорты

1. Попросите участника лечь на кровать в положение лежа на спине, обнажив живот. Попросите участников согнуть ноги в коленях, поставив ступни на кровать; Это расслабляет мышцы живота и может улучшить визуализацию.
2. Одновременно измерьте ЭКГ, выполнив шаг 1.4. Поместите аппарат рядом с участником и в пределах легкой досягаемости сканирующей руки эксперта. Нанесите гель на преобразователь.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Новорожденные и младенцы имеют высокую частоту дыхания, что может сильно влиять на интерпретацию диаметра сосудов во время сердечного цикла. Следовательно, ЭКГ необходима для измерения ТИМ в конце диастолы.
3. Используйте линейный преобразователь с минимальной частотой 7 МГц, глубиной, регулируемой для удержания аорты в поле зрения, частотой кадров 25 Гц и динамическим диапазоном 55-65 дБ. Используйте соответствующий зум, чтобы аорта оставалась в центре экрана. Используйте более низкие частоты для людей с большей массой тела. Ретроспективный захват рекомендуется проводить в соответствии с шагом 1.5.
4. Определите аорту, поместив датчик в поперечной плоскости непосредственно под мечевидным костью с индикатором в положении «9 часов» (лицом к сонографисту). Аорта будет отображаться в виде пульсирующего безэхового круга справа от экрана. Окружающие структуры включают нижнюю полую вену (IVC) слева от аорты, печень непосредственно над ней и безэхогенное тело позвонка прямо под ней.
5. Поворачивайте щуп по часовой стрелке до тех пор, пока аорта не появится в продольном проекции. Убедитесь, что положение индикатора направлено к голове и совпадает с тем, что отображается на экране. В продольном виде окружающие структуры будут включать печень и поджелудочную железу прямо над головой и позвонки в нижней части экрана.
6. Медленно перемещайте зонд вниз до тех пор, пока не будут определены ветви целиакической артерии (КА) и верхней брыжеечной артерии (СМА). Каудально по отношению к этому разветвлению находится проксимальный отдел брюшной аорты, а дистальнее этого разветвления - средняя и дистальная абдоминальная аорта.
7. Продолжайте сканирование до тех пор, пока не будет определен прямой сегмент без разветвлений. Аорта становится более передней по мере продвижения дистально, поэтому отрегулируйте параметры масштабирования, чтобы убедиться, что аорта находится по центру экрана. Убедитесь, что сосуд расположен перпендикулярно ультразвуковому лучу, и при необходимости отрегулируйте параметры усиления (Рисунок 5).
8. Получите цифровую петлю с минимум тремя сердечными циклами. Получите цифровые петли различных прямых неветвящихся сегментов, сканирующие от проксимального до дистального отдела брюшной аорты (непосредственно перед левой и правой подвздошными артериями) и множественные для каждого сегмента. Они могут быть помечены как проксимальный, средний и дистальный aIMT.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Цифровые петли разных сегментов не всегда будут возможны. Газ в кишечнике обычно может препятствовать получению изображений и ограничивать ультразвуковое окно до непосредственной близости от ветвления КА и СМА.
9. Завершите экзамен. Очистите остатки геля и удалите наклейки ЭКГ.

3. Анализ интима-медиа в автономном режиме с использованием полуавтоматического программного обеспечения для обнаружения краев

1. Использование полуавтоматического программного обеспечения для обнаружения краев может снизить межоператорскую вариативность и повысить воспроизводимость. Этот анализ выполняется в автономном режиме; таким образом, экспортируйте изображения в нативный формат Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM) без цифрового сжатия.
2. Держите анализ вслепую, чтобы уменьшить потенциальную предвзятость оператора. На практике, если в штате более двух научных сотрудников, исследователь, проводящий анализ изображений в автономном режиме, должен отличаться от исследователя, который собрал изображения. Если есть только один исследователь, ослепление может быть достигнуто за счет отложенного анализа обезличенных изображений.
3. ТИМ сонной артерии
   1. Выберите область интереса (ROI) не менее 10 мм, расположенную ближе к лампе. Луковицу можно определить как точку, где две параллельные стенки общей сонной артерии начинают расходиться; Это не всегда симметрично и неоднородно у разных людей.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Рекомендуемое расстояние между ROI и бифуркацией варьируется у детей и взрослых и является основным различием между ними. У детей ROI в идеале должен составлять область 10 мм, расположенная прокси к луковице. Это отличается от рекомендации для взрослого населения, которая предлагает измерять IMT от прямого сегмента 10 мм, расположенного по крайней мере на 5 мм ниже колбы^19,20.
   2. Используемое программное обеспечение автоматически определяет границы intima-lumen и media-lumen как для ближней, так и для дальней стен. Для этого обучите программное обеспечение на выбранной оператором раме с четко определенной IMT и попросите оператора при необходимости настроить обнаружение границ программного обеспечения.
   3. Анализируйте цифровой контур и сообщайте диаметр судна, среднее, максимальное и минимальное значение IMT у ближних и дальних стенок для каждого кадра. Программное обеспечение также производит отслеживание диаметра сосуда с течением времени, которое может быть использовано для идентификации конечных диастолических рам в отсутствие ЭКГ (Рисунок 6).
      ПРИМЕЧАНИЕ: Большинство полуавтоматического программного обеспечения основано на аналогичных расчетах значений IMT. В рамках ROI между границами интимы и медиа проводится несколько парных точек данных. Среднее значение IMT — это среднее значение всех пунктов в ROI. Максимальная и минимальная IMT — это самые большие и наименьшие точки данных в ROI соответственно. Из-за очагового характера образования бляшек средний максимальный ТИМ может лучше указывать на субклинический атеросклероз по сравнению со средним средним ТИМ³. В идеале должны быть указаны оба метода сегментной толщины.
   4. Выберите измерения диаметра и дальней стенки ТИМ из трех последовательных сердечных циклов в конце диастолы (на R-зубце ЭКГ или рядом с ним) и рассчитайте среднее значение. Поскольку выбор конечных диастолических кадров зависит от оператора, запишите такие детали, как петля и номер рамы, чтобы облегчить перекрестную проверку работы. Мы рекомендуем минимальное вмешательство оператора. Сообщайте среднее значение для каждого судна отдельно, так как IMT в левой общей сонной артерии может быть выше, чем в правой¹⁸.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Ручная настройка границ возможна для сложных сканирований, но должна выполняться только для выбранных конечных диастолических рам, чтобы избежать увеличения нагрузки на анализ. При сборе рекомендуемых трех углов с каждой стороны будут записаны три измерения с каждой стороны, которые могут быть дополнительно усреднены для получения общей левой и правой IMT.
4. ТИМ брюшной аорты
   1. Выберите область не менее 5 мм в прямом, не разветвляющемся сегменте сосуда. Выполните шаги 3.2.2-3.2.3. Выберите измерения диаметра и дальней стенки IMT из трех последовательных сердечных циклов в конце диастолы и в среднем . Повторите, если было собрано несколько цифровых циклов, и усредните результаты по всем ROI.
5. Привлеките эксперта для оценки надежности и воспроизводимости как получения изображений, так и анализа в автономном режиме для всех визуализирующих исследований. Сообщайте о результатах этих исследований в публикациях. Мы рекомендуем повторить 10% сканирований. Рекомендуемый приемлемый коэффициент вариации внутри и между наблюдателями составляет менее 6 %, или средняя разница в исходных измерениях IMT должна быть менее 0,055^мм20.

Результаты

В этом разделе мы представляем результаты предыдущих исследований, чтобы подчеркнуть ключевые аспекты измерения СИМТ и ТИМТ. Рисунки 1 и 2 посвящены ТИМТ, демонстрируя как поперечные, так и продольные виды у молодых, здоровых субъектов,...

Обсуждение

В настоящей рукописи представлены рекомендации по получению и анализу ультразвуковых изображений для измерения aIMT и СИМТ, особенно в более молодых группах населения (возраст 0-18 лет). Оба метода продемонстрировали полезность в изучении влияния воздействия на атероск...

Материалы

Name	Company	Catalog Number	Comments
12-3 MHz Broadband linear array transducer	Phillips	L12-3
Meijer's Carotid Arc	Meijer	-
Semi-automated edge detection analysis software	Medical Imaging Applications	Carotid Analyzer 5
Ultrasound	Phillips	Epiq 7
Ultrasound transmission gel	Parker	01-08