Ultrasound features of human carotid plaques

Abstract

Atherosclerotic plaques in the carotid arteries are common in a middle-aged population. When a carotid plaque ruptures it may result in a cerebrovascular event. However, only a minor part of carotid plaques will eventually rupture. Finding those plaques is essential to decide the most appropriate treatment strategy. With non-invasive

ultrasound the carotid plaques can be visualized for assessment of various features. Plaques that appear dark on the ultrasound image, i.e. echolucent plaques, are more prone to rupture. The aim of this thesis was to explore the relation between plaque features, mainly echogenicity measured as grey scale median (GSM), and some of the

known risk factors for cardiovascular events, as well as treatment approaches.

Measurement of GSM has in the last decades become common in research. It has not, however, been implemented in clinical practise yet. One reason could be the lack of consensus regarding measurement methods, resulting in a large variety of both range and mean values of GSM. We compared 2 softwares, using different standardization methods, for measurement of GSM in stored ultrasound images of the carotid plaques. Even though the agreement between methods was good, mean difference of GSM was large. This indicated that GSM measurements couldn’t be compared unless the same software and standardization method have been used.

Subjects with diabetes have an increased risk of having a cardiovascular event. In a cohort of 100 healthy subjects, aged 70 years, we found that subjects with diabetes had increased echolucency as compared to non diabetics. This could indicate that subjects with diabetes have not only more pronounced atherosclerosis but also a different, more vulnerable, type.

Treatment with metoprolol for 3 years decreased progression of intima-media thickness in the bulb. In a post hoc analysis, measuring echogenicity in ultrasound images of carotid plaques in subjects with and without metoprolol treatment, plaque in treated subjects had become more echogenic as compared to non treated. This finding

suggested that treatment with beta-blockers could stabilize carotid plaques, previously attributed to statin treatment.

However, the measurement of GSM is a rough method for assessing plaque features. We introduced a novel feature, namely plaque patchiness, describing the pattern of the plaque as being more or less spotty on the ultrasound image. Subjects with the combination of echolucent and spotty plaques had increased values of weight, body mass index, waist and hip. Since echolucency in plaques have been associated with increased cardiovascular risk, this finding may partly explain the increased risk of cardiovascular events among subjects with overweight and obesity. Whether the novel feature, plaque patchiness, is associated with increase in risk is still to be explored.

Abstract (Swedish)

Popular Abstract in Swedish

Ultraljud kan avslöja farliga plack

Stroke orsakas ofta av att en blodpropp, som utvecklats i de områden av blodkärlen som drabbats av åderförkalkning, täpper till ett blodkärl som försörjer hjärnan med blod. Genom att med ultraljud studera de plack som utgör åderförkalkningen, kan man få ytterligare information för att bedöma en individs risk att drabbas av stroke.

Hjärtkärlsjukdomar är den vanligaste dödsorsaken, både i Sverige och i resten av världen. Insjuknande och död i hjärtkärlsjukdom verkar minska i Sverige och i stora delar av övriga västvärlden, till stor del förmodligen beroende på att behandlingen blivit mycket bättre. Men enligt WHO (världshälsoorganisationen) kommer insjuknandet i hjärtkärlsjukdom att öka i världen under de närmaste årtiondena och

den stora delen av den ökningen kommer att ske i bland annat Afrika och Sydostasien.

De två vanligaste hjärtkärlsjukdomarna är hjärtinfarkt och stroke. Oftast orsakas både hjärtinfarkt och stroke av att de blodkärl som försörjer hjärta respektive hjärna med blod är aterosklerotiska, eller som man säger i dagligt tal åderförkalkade.

I ett blodkärl som drabbats av ateroskleros har det bildats plack. Bildandet av plack börjar med att vissa av de fettpartiklar som finns i blodet, det så kallade onda kolesterolet (LDL), fastnar i blodkärlets väggar. När det onda kolesterolet fastnat i kärlväggen reagerar vår kropp på att ”fel sak är på fel plats”. En mängd system sätts då igång med syfte att reparera skadan och ta hand om fettpartiklarna. Detta har till följd att fler partiklar, både från blodet och från själva kärlväggen dras till det området. De plack som bildas är uppbyggda av olika celler och andra partiklar och de kan vara mer eller mindre farliga för oss.

Ett plack i ett blodkärl gör att väggen i kärlet blir förtjockad. Detta kan leda till att kärlet blir trängre och att blodet får svårare att passera. Hos de flesta av oss pågår denna process långsamt och i det tysta, och vi märker aldrig av våra plack. Men ibland är förloppet snabbare, och hos dessa individer växer placken och blir stora och komplexa.

Om ett plack spricker kan det ge upphov till att materialet som funnits inne i placket lossnar och följer med blodet, en tromb har bildats. När kärlen blir mindre fastnar tromben och då blodet inte längre kan passera genom kärlet blir det syrebrist i det område som blir utan blodförsörjning. Den uppkomna syrebristen gör att cellerna i

det området kan sluta fungera. Är det i hjärtat eller i hjärnan har man drabbats av en hjärtinfarkt eller en stroke.

De flesta av oss har plack som är uppbyggda så att de är stabila. Innehållet är relativt fast och omges dessutom av ett lager som består av bland annat muskelceller, som skyddar placken från att spricka.

De plack som löper större risk att spricka kallas instabila. De instabila placken har ett betydligt tunnare skal av muskelceller, och de innehåller oftast lösare material. Det är farligare att ha ett instabilt plack.

Med en enkel ultraljudsundersökning kan man bedöma graden av åderförkalkning i de blodkärl som försörjer hjärnan med blod. På ultraljudsbilderna kan manmäta storleken på placket och också bedöma blodets passage förbi placket. Det är framförallt dessa två faktorer som används idag för beslut om behandling, medicinsk eller kirurgisk, av personer som drabbats av åderförkalkning i blodkärlen till hjärnan.

Men ultraljudsbilden kan även ge väsentlig information om plackens uppbyggnad.

På ultraljudsbilder kan man se att placken ser väldigt olika ut, vissa är nästan helt svarta medan andra är betydligt ljusare. Man har kunnat visa att plack som är mörka på en ultraljudsbild är mer instabila. Det finns flera studier som visar att patienter med mörka plaque har en ökad risk att drabbas av en stroke. Man kan bedöma ett

plack visuellt, men det finns också mätmetoder som ger ett objektivt värde på hur mörka eller ljusa placken är. Man får alltså ett mått på nivån på gråskalan i ultraljudsbilden i placket. Denna information kan vara av betydelse för beslut om behandling av personer med plack i sina blodkärl.



Syftet med den här avhandlingen var att mäta gråskalan i plaque och att se om den skiljer sig åt mellan olika individer. För samtliga studier som ingår i avhandlingen har vi undersökt personer som varit med i någon av de två stora studier som genomförts i

Malmö, ”Malmö förebyggande medicin” (1974-1992) eller Malmö Kost Cancer (1991-1996), och som dessutom kommit tillbaka för nya undersökningar mellan 2002 och 2012. Utan alla dessa personer, som ställt upp med sin tid och genomgått olika underökningar hos oss, hade den här avhandlingen aldrig kunnat skrivas.

I ett av delarbetena har vi mätt gråskalan i plack hos personer med och utan diabetes. Personer som har diabetes har en ökad risk att drabbas av stroke eller hjärtinfarkt. Vi har länge vetat att personer som har diabetes har mer ateroskleros i sina blodkärl. De har alltså mer plackbildning än personer utan diabetes. När vi mätte plackens gråskala hos personer både med och utan diabetes såg vi att de som hade diabetes hade plack som var mörkare. Det kan betyda att diabetiker har en typ av åderförkalkning som är farligare. Det stämmer väl överens med vad vi vet om diabetikers ökade risk att få

stroke och hjärtinfarkt.

Personer som har för höga halter av fett i blodet, höga kolesterol-värden, behandlas ofta med ett läkemedel för att sänka sina blodfetter. En del av dess mediciner, så kallade statiner, har visat sig även påverka de plack som finns. Placken har blivit ljusare på ultraljudsbilderna. Och eftersom ljusa plack har visat sig var mer stabila, så

Placken har blivit

ljusare på ultraljudsbilderna. Och eftersom ljusa plack har visat sig var mer stabila, så tror man att behandling med statiner kan minska risken för att ett plack ska spricka och orsaka en stroke eller en hjärtinfarkt.

Vi har undersökt personer som deltog i en läkemedelsstudie på vår avdelning. Vi tittade på hur placken såg ut innan personerna som deltog började med sina mediciner och jämförde sedan med hur placken såg ut efter 3 års behandling. De som hade behandlats med en blodtryckssänkande medicin (Metoprolol) hade fått ljusare

plack än de övriga. Det verkar alltså som om behandling med Metoprolol gjorde placken mer stabila. Alltså samma sak som tidigare visats för statiner.

En annan känd riskfaktor för att drabbas av hjärtkärlsjukdom är övervikt. Vi har mätt gråskalan hos över 2000 personer. När vi jämförde individernas vikt med gråskalan i placket fann vi att de som hade en hög kroppsvikt hade mörkare plack, sådana som man tror är farligare.

De mått på övervikt vi använde förutom vikten var midjemått, höftmått och BMI, och för alla mått visade det sig att de med höga värden hade mörkare plack. I detta delarbete mätte vi också om placken på ultraljudsbilderna var jämna eller gryniga i strukturen. Det visade sig att personer med övervikt hade grynigare plack, och att de

som hade plack som var både gryniga och mörka var de med högst värden på alla våra mått på övervikt. Eftersom grynigheten i placket är ett nytt sätt att mäta vet vi ännu inget om hur farligt det är att ha ett plack som ser grynigt ut.

Det finns en hel del program som används för att mäta gråskalan. I ett av delarbetena i avhandlingen har vi jämfört två av dessa program för att se om det blev samma resultat. Det visade sig att det var stor skillnad på de värden man fick. Vår slutsats var att för att man ska kunna jämföra resultat av gråskalemätningar från olika studier

måste man ha använt samma program.

• author: Östling, Gerd
• supervisor: Isabel Goncalves; Margaretha Persson; Bo Hedblad
• opponent: professor Bergström, Göran, Wallenberglaboratoriet, Sahlgrenska Universitetssjukhuset, Göteborg
• organization: Department of Clinical Sciences, Malmö
• publishing date: 2013
• type: Thesis
• publication status: published
• subject: Clinical Medicine
• keywords: atherosclerosis, carotid plaques, echogenicity, diabetes, obesity, beta-blocker, grey scale median
• in: Lund University Faculty of Medicine Doctoral Dissertation Series
• volume: 2013:131
• pages: 82 pages
• defense location: CRC, OSCE-hallen plan 9, Jan Waldenströms gata 35, SUS, Malmö
• defense date: 2013-12-06 09:00:00
• ISSN: 1652-8220
• ISBN: 978-91-87651-06-9
• language: English
• LU publication?: yes
• id: 2472ce94-0f28-4fe9-a139-c18b58df8731 (old id 4146990)
• date added to LUP: 2016-04-01 14:41:41
• date last changed: 2023-04-18 20:09:23