超聲造影技術在臨床上的應用

項明慧

(沈陽醫(yī)學院奉天醫(yī)院電診科，遼寧 沈陽 110024)

超聲造影技術的出現使人們第一次利用超聲無創(chuàng)性地觀察組織器官的微循環(huán)灌注成為可能，進而將超聲的形態(tài)學成像發(fā)展為功能性成像，開創(chuàng)了超聲技術評價微循環(huán)功能的新領域。我院2004年于東北地區(qū)首先開展了超聲造影，目前已應用近4 000例，臨床效果滿意。

超聲造影又稱聲學造影 (acoustic contrast)、對比增強超聲 (contrast-enhanced ultrasound，CEUS)，是超聲影像診斷學領域一個非常重要的進展，自上個世紀60年代初期超聲檢查應用臨床以來，相繼產生了A超、B超、M超和D型超聲，為臨床醫(yī)學影像學的發(fā)展奠定了基礎，早期的超聲造影劑動物實驗時在經由心導管心腔內注射快速振蕩的生理鹽水及靛氰藍綠，致使心腔內一過性顯影增強，后經證實系與微泡反射有關，后來又相繼有了快速振蕩生理鹽水、維生素C與碳酸氫鈉混合產生的微泡等制劑［1］。

目前的超聲成像是利用聲波反射原理，當組織中存在阻抗差異大于0.1%時即可被超聲儀器識別，由于機體的復雜性和儀器技術的限制，對于近乎等回聲的兩種組織卻難以區(qū)別。尤其在二維超聲解剖學基礎上的彩色多普勒血流的顯示與分析，為無創(chuàng)研究血流動力學信息開拓了新的領域，極大地豐富了檢測方法和手段。然而，與此同時也在研究尋找借助某種物質來增強超聲檢測能力的方法，這就是超聲造影。

1 超聲造影的基本原理

在常規(guī)超聲檢查的基礎上，超聲造影的方法是通過周圍靜脈注射超聲造影劑，使造影劑進入血液循環(huán)系統(tǒng)，通過血液循環(huán)到達靶器官，利用造影劑微氣泡的聲散射性能，形成造影劑灌注部位與周圍組織聲阻抗差對比，提高圖像的對比分辨率，使得超聲由解剖學成像進入到功能學成像，通過灌注生理學與灌注病理學對比分析，提高了超聲成像檢查的敏感性和特異性，達到了診斷疾病的目的。

由于血液的紅細胞的散射回聲強度比軟組織低1 000～10 000倍，因此，在普通二維聲像圖表現為無回聲，對于心腔內膜或大血管的邊界通常容易識別，但由于混響等偽差存在和分辨力的限制，難以顯示微、細小血管。通過造影劑來增強血液的背向散射，使血流灌注清楚顯示，從而達到對某些疾病進行鑒別診斷目的的一種技術。造影劑是隨血液流動的，不易產生偽像。

超聲增強造影成像的病理基礎是病變組織與正常組織的血流灌注不同，形成病變部位與正常組織造影劑充填的功能及時相差異。

微氣泡是超聲造影的散射回聲源，超聲造影劑通常以微粒狀態(tài)存在，已知超聲造影劑產生的散射回聲強度與超聲造影劑微粒的橫截面積(M2)大小成正比;超聲造影劑微粒 (散射體)橫截面積的大小與發(fā)射超聲頻率高低、造影劑微粒半徑大小、造影劑壓縮系數 (可塑性)高低成正比，與造影劑密度成反比［2］。

氣體的壓縮系數明顯大于固體、液體，而密度明顯小于固體、液體。因此，如發(fā)射超聲頻率、造影劑微粒半徑相合，氣體造影劑的橫截面積明顯大于固體、液體。

注射于循環(huán)系統(tǒng)并在毛細血管床充盈的造影劑微泡所構成的超聲影像是超聲造影的診斷基礎。超聲造影劑微泡的直徑很小，通常小于8μm，以目前廣泛應用的第二代造影劑Sonovue(聲諾維)為例，其平均直徑僅2.5μm，而人體毛細血管的管徑一般為6～8μm，故造影劑微泡可分布于全身各臟器的毛細血管網。病變組織和正常組織的供血血管的性質、充盈時間、排空時間和排空方式等皆存在差異，超聲造影可顯示這方面的差異從而協(xié)助診斷。

2 超聲造影劑

根據不同的應用，需要選用不同的造影劑?？煞譃檠芎颓坏涝煊皠?，血管造影劑是通過血管給藥，超聲造影劑隨血液循環(huán)分布于組織臟器中。目前常用的含有微泡的液態(tài)物質，微泡的外殼一般為糖類、蛋白類或脂類等。腔道造影劑用于體腔給藥，進入特定的腔隙，使之增強，如口服的胃腸超聲造影劑等。

3 超聲造影的原理

在各種常規(guī)的超聲檢查過程中，許多器官組織與病灶組織間的回聲非常接近，超聲圖像上對此難以或不能區(qū)分，造成診斷和鑒別診斷的困難，此時，可將一種物質即造影劑 (正性增強或負性增強物質)導入其中，形成肉眼可以識別的圖像對比差異，通過研究灌注的微血管床，識別不同級別的血管。研究血流量及其血流動力學特點從而達到診斷和鑒別診斷的目的。

從形態(tài)學過渡到功能性檢查，有的疾病經治療后結構上的變化恢復正常，但功能上的損傷仍然存在，此時單純的影像形態(tài)學如普通的超聲、CT和MRI常陰性，而功能性顯像可以為疾病的診斷，特別是早期診斷提供重要的信息［3］。

功能性成像和解剖性成像的關系:人體組織器官的功能和解剖結構是相互依存的。人體器官的功能活動是以其解剖結構為基礎，而解剖結構的存在又必須依賴其正常的功能活動，其主要表現為血供和代謝方面。解剖結構的形態(tài)學變化必然伴有功能的改變，而持久的功能活動異常也終將導致解剖結構形態(tài)學的損傷，這就決定了功能性和解剖性成像兩者之間的關系只能是相輔相成、互為補充、互為一體。這就需要臨床醫(yī)生及醫(yī)學影像工作者在全面了解上述醫(yī)學成像技術的原理、方法和各自特點的基礎上，嚴格掌握它們的臨床適應證，結合患者的具體情況，選擇不同的檢查方法，以達到診斷和治療的目的。

4 超聲造影的臨床應用

4.1 腹部臟器 應用超聲造影通過評價腹部臟器如肝、膽、脾、胰、腎等及盆腔臟器如子宮、卵巢、前列腺等的血供及病變處的異常血供等，達到掌握和了解靶目標的灌注、功能狀況特點，以實現灌注生理學與灌注病理學的比較，進而實現診斷的目的［4，5］。

4.2 表淺器官 應用CDFI較易評價甲狀腺、乳腺、淋巴結及睪丸等器官血供，但受到超聲敏感度、時間分辨率等諸多影響，只能對較大體積的腫物或包塊進行觀察。而超聲造影對甲狀腺、乳腺、淋巴結及睪丸等的微循環(huán)灌注的研究應用具有優(yōu)越性。

4.3 周圍血管 檢測動、靜脈的狹窄閉塞血栓等，了解血管腔的通暢性，血管狹窄程度判斷，尤其對彩色血流顯像具有局限性的血管的檢查等。由于其非角度依賴性以及灰度的敏感性，對于應用CDFI重度狹窄而無彩色血流信號顯示酷似閉塞的血管管腔的判斷具有良好的定性顯示能力。

4.4 心臟超聲造影

4.4.1 觀察 (1)分流。(2)左右心腔和心肌造影:造影劑能增強整個心腔的顯影，可清晰觀察心內膜邊緣及確定所查結構的解剖屬性。(3)觀察心肌的微循環(huán)灌注，其灌注充盈情況即可反映心肌組織的存活度，室壁運動幅度從而判斷心肌的缺血和壞死，如急性心肌梗死危險區(qū)的測定。(4)溶栓療效的床旁評價。(5)無再流現象的識別。(6)冠脈側支循環(huán)及心肌存活性的評價 。(7)冠心病介入治療和旁路移植術的療效評價。(8)慢性冠心病的早期無創(chuàng)診斷 。應用特定相關軟件分析可作為心肌梗死、冠狀動脈狹窄的患者溶栓治療、經皮冠狀動脈腔內成形術 (PTCA)、冠狀動脈旁路移植術 (CABG)以及支架等術后療效評估的有力監(jiān)測手段，為判斷心肌存活度，評估預后提供重要的臨床信息。

4.4.2 評價組織器官 主要內容有:(1)識別局灶性異常回聲的有無。(2)識別腫瘤的有無。(3)腫瘤性質的功能性判定。(4)識別、判斷臟器的開放性、閉合性損傷。(5)識別殘留組織的功能(人流術后殘留、分娩胎盤殘留及殘存器官等)。(6)心臟功能性造影評價心肌供血狀況。(7)評價治療 (介入、放療、化療、射頻、手術等)效果。(8)血管檢查 (血栓、斑塊、病變血管范圍的評價等)。(9)攜帶藥物治療。

具體表現為:(1)肝膽胰脾腎、子宮附件、前列腺、淋巴結、心臟等腫瘤定性 (性質)診斷:腫瘤血流灌注的差異是良惡性腫瘤臨床鑒別診斷的一個極其重要特征。超聲造影能清晰顯示腫瘤的微循環(huán)血流灌注特性，因此能對腫瘤良惡性做出更加準確的診斷。(2)早期發(fā)現微小病灶:由于達到了對腫瘤微循環(huán)顯影的水平，超聲造影能清晰顯示微小腫瘤病灶。大量臨床實踐表明在亞厘米 (＜1 cm)病灶的顯示率上超聲造影甚至略優(yōu)于增強CT，這對于肝硬化或者既往有惡性腫瘤病史的患者尤為重要，可以早期確診、早期治療。(3)手術療效評估:超聲造影能在腫瘤手術或介入治療前對病灶進行定位、分期，治療后可進行療效監(jiān)測 (如腫瘤是否完全壞死)以及預后評估 (如是否還有殘留腫瘤組織或復發(fā))等等，這些信息極其重要，可協(xié)助制定治療方案，明顯提高治愈率，極大地減輕了患者的痛苦。(4)術中超聲造影應用:術中超聲被公認為肝臟手術中最有效的影像學檢查手段，而結合了造影的術中超聲的問世，提高了亞厘米病灶 (尤其是腫瘤衛(wèi)星結節(jié))或在常規(guī)超聲上不易顯示的病灶的顯示率以及其鑒別能力，并準確確定腫瘤的浸潤范圍，為優(yōu)化外科手術方案提供了依據，極大地提高了手術治愈率，降低復發(fā)或惡化潛在風險。(5)肝腎等器官移植動態(tài)監(jiān)測:超聲造影可為移植患者準確地評價術前受體血供，術中血管吻合情況，術后早期發(fā)現血管并發(fā)癥、判斷存活情況以及肝癌肝移植術后早期發(fā)現復發(fā)腫瘤和鑒別移植肝局灶性病灶的性質提供了無創(chuàng)便捷的影像檢查手段。(6)血管病變的診斷:超聲造影能清晰顯示血管狹窄、閉塞以及血管畸形等病變，比如腎動脈狹窄、下肢靜脈栓塞等。(7)肝、脾、腎等臟器外傷快速診斷:由于超聲造影能顯示微循環(huán)的灌注，因此對于外傷引起的創(chuàng)傷性出血，可清晰顯示出血部位和范圍。(8)心臟功能的準確評估:因造影劑能增強整個心腔的顯影，故此心內膜邊緣描繪會更加清晰，這些正是評價左心功能以及心肌室壁節(jié)段運動功能的重要前提。同時造影劑進入心肌冠狀動脈微血管循環(huán)后，其灌注充盈情況反映了心肌組織的存活度，應用特定相關軟件分析可作為心肌梗死、冠狀動脈狹窄的患者溶栓治療、經皮冠狀動脈腔內成形術 (PTCA)、冠狀動脈旁路移植術 (CABG)以及支架等術后療效評估的有力監(jiān)測手段，為判斷心肌存活度，評估預后提供重要的臨床信息。

5 超聲造影的新進展

5.1 造影劑微泡作為藥物載體 微泡可以包裹攜帶藥物，可以作為治療性藥物的載體，微泡超聲造影劑作為一種能夠攜帶微粒穿過內皮層進入靶組織的無創(chuàng)性良好載體，可增加靶組織的藥物濃度和基因表達量。利用超聲波照射在特定時間內和空間范圍內擊碎攜帶藥物的微泡，以瞬態(tài)空化和聲化學作用增加毛細血管通透性 (使得靶細胞細胞間隙增寬，膜通透性增大，表面形成一過性小孔即聲孔效應)的同時，微泡破裂時產生的沖擊波和微聲流促使微泡釋放出基因或藥物進入靶細胞，使得局部有效濃度增加，從而達到治療目的。目前已被用于血栓性病變及腫瘤的治療，尤其在腫瘤及心血管疾病的治療方面具有非常大的應用前景。此外，微泡攜帶藥物的靶向治療也在研究中。有學者利用微泡混合無水乙醇介入性超聲對肝臟腫瘤局部性注射，并經超聲照射，可以使腫瘤壞死，既可以增加壞死面積又可以減少乙醇的用量，效果令人滿意。

另外，超聲造影劑中微氣泡的破壞可促使供應腫瘤的微血管破裂而引起腫瘤退變;利用空化效應在擊碎微泡時拉長、切斷或損壞血栓中的纖維，增加纖溶酶與血栓的結合位點，并加快其結合速度，從而加速纖溶。以及攜帶血栓形成物的造影劑在腫瘤內被超聲破壞，可形成血栓或阻塞血管，使腫瘤壞死。隨著超聲造影劑及相關技術的發(fā)展，其在治療方面會有更廣闊的應用前景。

5.2 造影劑微泡作為基因載體 微泡可以攜帶基因，而作為基因的載體。將基因傳遞到細胞內往往較為困難，因為必須克服細胞膜的屏障。在超聲破壞微泡時產生的空化效應和機械效應的作用下，在時間和空間上使細胞通透性增加，進而使靶基因到達組織細胞內，實現基因的整合和表達。超聲誘導下可使DNA的轉染和表達提高3 000倍。

5.3 分子超聲造影顯像－靶目標顯像 利用特殊設計的示蹤造影劑與特異性分子地址結合進行超聲分子成像，可實現分子超聲顯像。將特異性配體連接到微泡表面，進而與相應腫瘤細胞受體結合，可達到特異性增強腫瘤超聲信號和靶向治療的目的。如納米粒子包裹造影劑或者攜帶抗體等作為腫瘤或其他部位特定的顯影劑，實現分子靶定位，提高超聲診斷準確性的同時，為病灶的早期發(fā)現、治療方案的制定以及治療效果的評估提供客觀的重要依據［6，7］。

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