實時經(jīng)顱超聲血管造影顯示腦動脈的初步研究

魏章洪 馮 程 徐金鋒 羅 慧 劉慧玉

暨南大學(xué)第二臨床醫(yī)學(xué)院深圳市人民醫(yī)院，廣東深圳 518020

經(jīng)顱多普勒作為一種無創(chuàng)性檢查，已廣泛地應(yīng)用于臨床，其操作簡便、重復(fù)性好，可以對病人進行連續(xù)、長期的動態(tài)觀察，更重要的是它可以提供其他影像學(xué)技術(shù)所測不到的重要血液動力學(xué)資料。但是經(jīng)顱多普勒不能顯示二維圖像，不能顯示顱內(nèi)血管的走行及內(nèi)部結(jié)構(gòu)，因此經(jīng)顱多普勒檢查具有一定的盲目性。本研究通過靜脈注射超聲造影劑，采用諧波造影技術(shù)，經(jīng)顱骨對腦動脈進行掃查，旨在探討諧波造影技術(shù)顯示腦動脈的情況。

1 臨床資料

選擇2010年4月—2012年12月來該院就診，因各種原因需要進行腦動脈磁共振血管成像（MRA）檢查的患者32例，男19例，女13例，年齡37～68歲，平均（53±14）歲。所有患者均知情并簽署知情同意書，接受經(jīng)顱超聲諧波造影檢查。除外患有以下疾病者：①已知有右向左分流的心臟病患者；②重度肺動脈高壓患者（肺動脈壓＞90 mmHg）；③未控制的系統(tǒng)高血壓患者；④成人呼吸窘迫綜合癥患者；⑤妊娠及哺乳婦女；⑥近期急性冠脈綜合癥或臨床不穩(wěn)定性缺血性心肌病的病人。所有患者均在一周內(nèi)分別進行腦動脈磁共振血管成像及經(jīng)顱超聲諧波造影。

2 儀器與方法

（1）儀器與造影劑。采用Philips IU22型超聲診斷儀，S5-1探頭，配備能量脈沖反向諧波成像（PPI）功能。造影劑采用Bracco公司SonoVue粉劑（59 mg）與配套注射用水（5.0 mL生理鹽水）混合后搖蕩30 s，即得到白色、乳狀的微泡混懸液。造影時每次使用的造影劑劑量為2.4 mL，注射前，振蕩使微泡混勻分散后，抽吸至注射器中立即經(jīng)肘部淺靜脈2S內(nèi)快速注入，隨即再注入5 mL生理鹽水沖洗。

（2）檢查方法。①二維超聲及造影機械指數(shù)的確定。由于每位受檢者的顳窗透聲性不同，所以每次檢查都必須客觀地評價受檢者顳窗的透聲性，以選擇合適的造影機械指數(shù)以獲得最佳的檢查效果。我們將對側(cè)的顱骨、第三腦室和腦干這三個解剖標(biāo)志作為參照物，對每位受檢者的顳窗透聲性進行評分。通過評分，正常組受檢者中顳窗透聲性較好的有10例，中等的有15例，較差的有7例。

根據(jù)患者顳窗透聲性的不同，造影時采用的機械指數(shù)也不同。透聲性較好的患者采用較低的機械指數(shù)，較差的患者采用較高的機械指數(shù)。患者平臥位，選擇“TCD”程序，默認機械指數(shù)為1.4，將探頭置于一側(cè)顴骨上方、眼眶外側(cè)緣至耳前區(qū)域，在前、中、后窗探查，找出最佳位置，顯示標(biāo)準(zhǔn)的顱腦橫斷面的中腦結(jié)構(gòu)。調(diào)節(jié)機械指數(shù)至剛剛可以顯示這三個標(biāo)志，此時的機械指數(shù)作為造影時的機械指數(shù)。用同樣的方法確定另一側(cè)的機械指數(shù)。通過此種方法，我們在造影時采用的機械指數(shù)為0.36～0.94。

②超聲造影。確定探頭位置和造影時的機械指數(shù)后，啟動造影程序，經(jīng)肘部淺靜脈團注入2.4 mL造影劑（2S內(nèi)完成），隨后用5 mL的鹽水沖洗。注入造影劑同時啟動計時器，一側(cè)腦動脈的顯示情況要實時觀察，造影過程一般觀察4～6 min。并采取同樣的方法對另一側(cè)的腦動脈進行造影。造影全過程均以動態(tài)視頻的形式存貯在儀器的硬盤中。

③MRA檢查。磁共振血管成像檢查采用場強1.5T超導(dǎo)磁共振儀，采用三維時間飛馳法（3D TOF）技術(shù)獲得三維血管圖像。

（3）觀察內(nèi)容及分析方法。通過雙側(cè)顳窗分別對雙側(cè)腦動脈分別進行經(jīng)顱超聲諧波造影，觀察兩側(cè)各段腦動脈的顯示情況，包括大腦中動脈（MCA）M1、M2、M3段、大腦前動脈（ACA）A1、A2段和大腦后動脈（PCA）P1、P2、P3段。

與MRA結(jié)果進行對照，計算經(jīng)顱超聲血管造影顯示腦動脈的顯示率。

3 結(jié)果

32例受檢者進行經(jīng)顱超聲血管造影后，僅1例因聲窗差，腦動脈及大腦動脈環(huán)顯示不清，其余31例受檢者的腦動脈和大腦動脈環(huán)均能顯示（圖1）。MRA檢查后32例受檢者均能顯示正常的腦動脈和大腦動脈環(huán)。大腦前動脈、大腦中動脈和大腦后動脈各節(jié)段的經(jīng)顱超聲血管造影與MRA的比較結(jié)果見表1。

4 討論

Bogdahn等[1]于1990年首先對經(jīng)過完整的成人顳骨的超聲腦組織顯像進行了描述。他使用相控陣探頭經(jīng)過顳窗掃查，腦組織的灰階圖像可以顯示出來，從而能夠識別腦實質(zhì)、腦室系統(tǒng)和腦血管。彩色多普勒模式可以在腦組織黑白圖像上顯示大腦動脈環(huán)的結(jié)構(gòu)。多普勒模式與傳統(tǒng)的經(jīng)顱多普勒一樣還可以半定量地分析血流，還可以利用彩色血流圖可視地對目標(biāo)血管進行追蹤。但是，對所有的經(jīng)顱超聲血管顯像技術(shù)來說，顱骨對超聲波強烈的衰減作用就是最大的限制。要克服這些限制獲得可接受圖像，在目前的技術(shù)條件下，就必須使用較低的基礎(chǔ)頻率（1.0～2.0MHz）和較高的機械指數(shù)（MI1.1～2.0）以獲得足夠的信號。

超聲造影劑可以提高顱內(nèi)血管的彩色血流或能量多普勒的信噪比。在研究超聲造影的初期階段，學(xué)者們要增強顱內(nèi)血管的多普勒信號一般通過使用超聲造影劑來完成，在彩色或能力多普勒模式下可以增強顱內(nèi)血管的顯示效果。Bogdahn等[2]對10例病人分別進行傳統(tǒng)的經(jīng)顱多普勒檢查及超聲增強后的多普勒檢查，研究證實通過靜脈注射超聲造影劑可以增強大腦動脈環(huán)、大腦前動脈、大腦中動脈、大腦后動脈、椎-基底動脈及其分支的顯示，并能顯示部分顱內(nèi)的靜脈。在隨后的研究中證實，使用超聲造影增強技術(shù)，能大大提高經(jīng)顱多普勒檢查的可信度[3]。

雖然超聲造影劑的使用提高了傳統(tǒng)的經(jīng)顱多普勒檢查的成功率和可信度，但是這種診斷價值仍然受到超聲造影劑特有的偽像的限制，F(xiàn)orsberg等[4]1994年首先描述了這種主要發(fā)生在靜脈團注超聲造影劑后早期的偽像。彩色和能量多普勒技術(shù)，能夠很敏感地探測到血流，但接收的聲信號的空間分辨率卻相對較差。在編碼后強烈的聲信號顯示為熒屏上的彩色圖像，可能表現(xiàn)為“溢出”到血管的解剖輪廓之外，特別是在靜脈團注微泡超聲造影劑后的早期。在超聲儀的熒屏上超聲造影增強表現(xiàn)為過分放大彩色或能量多普勒信號。為得最佳圖像需要調(diào)節(jié)儀器的操作者有一定的經(jīng)驗和技巧，盡量使“溢出”現(xiàn)象減少。慢速靜脈注射的方法是克服超聲造影劑特有的如“溢出”之類的偽像的方法之一，此種方法比靜脈團注的方法產(chǎn)生的偽像較少一些[5-6]。

圖1 經(jīng)顱超聲血管造影圖像（經(jīng)右側(cè)顳窗掃查）

（注）R-ACA=右側(cè)大腦前動脈，R-MCA=右側(cè)大腦中動脈，R-PCA=右側(cè)大腦后動脈，L-ACA=左側(cè)大腦前動脈，L-MCA=左側(cè)大腦中動脈，L-PCA=左側(cè)大腦后動脈，BA=基底動脈

表1 經(jīng)顱超聲諧波造影對腦動脈顯示率

隨著新一代超聲造影劑如聲諾維（SonoVue）的出現(xiàn)及新的超聲造影技術(shù)如二次諧波顯像（SHI）、脈沖反向諧波成像（PIHI）等的發(fā)展，超聲造影的應(yīng)用已經(jīng)不局限于增強多普勒信號。超聲造影劑微泡在超聲波的作用下，產(chǎn)生強烈的振動，從而產(chǎn)生強烈的諧波信號。諧波可以從基波中分離出來以形成圖像。二次諧波顯像主要由超聲散射中的非線性二次諧振信號組成，由于聲學(xué)造影劑微氣泡的非線性效應(yīng)強于組織幾十倍乃至上百倍，可以產(chǎn)生很強的二次諧波信號，故二次諧波顯像可以分離造影劑信號和組織信號，造影效果鮮明。脈沖反向諧波成像采用基波抵消技術(shù)，使回波信號中的諧波信號“純化”，從而使聲學(xué)造影圖像的質(zhì)量得到改善。此種技術(shù)可以使顱內(nèi)血管的邊界清楚地顯示，而不會出現(xiàn)在彩色和能量多普勒模式下的“溢出”現(xiàn)象。

本研究采用諧波造影技術(shù)顯示正常人腦動脈，所有患者在造影過程中均未出現(xiàn)“溢出”現(xiàn)象。通過與MRA的對比顯示，經(jīng)顱超聲血管造影技術(shù)對正常人的腦動脈有較高的顯示率，尤其是大腦中動脈的M1和M2段、大腦后動脈的P1和P2段，顯示率達96%，與國外文獻報道相似[7]。在7例透聲窗較差的受檢著中，僅1例不能清楚顯示顱內(nèi)動脈和大腦動脈環(huán)。因為諧波造影技術(shù)能夠清楚地顯示血管的邊界，不會出現(xiàn)“溢出”現(xiàn)象，所以經(jīng)顱超聲血管造影與數(shù)字減影血管造影（DSA）的顱內(nèi)血管的圖像相似。即使是對經(jīng)顱超聲認識不多的臨床醫(yī)生也能解讀這種直觀形象的圖像。H?lscher等[8]將經(jīng)顱超聲血管造影的24人的視頻資料讓一個經(jīng)驗豐富的超聲醫(yī)師和對經(jīng)顱超聲認識不多的兩個內(nèi)科醫(yī)師分別進行解讀，對視頻資料三位醫(yī)師的解讀結(jié)果無統(tǒng)計學(xué)差異。將在后期撰寫報道經(jīng)顱超聲造影對腦血管疾病的診斷研究。

[1] Bogdahn U，Becker G，Winkler J，et al.Transcranial color-coded real-time sonography in adults[J].Stroke，1990，21：1680–1688.

[2] Bogdahn U，Becker G，Schlief R，et al.Contrast-enhanced transcranial color-coded real-time sonography.Results of a phase-two study[J].Stroke，1993，24：676–684.

[3] Gerriets T，Seidel G，F(xiàn)iss I，et al.Contrast-enhanced transcranial color-coded duplex sonography：efficiency and validity[J].Neurology，1999，52（6）：1133-1137.

[4] Forsberg F，Liu JB，Burns PN，et al.Artifacts in ultrasonic contrast agent studies[J].J Ultrasound Med，1994，13：357–365.

[5] H?lscher T，Schlachetzki F，Bauer A，et al.Echo-enhanced transcranial colorcoded US: clinical usefulness of intravenous infusion versus bolus injection of SH U 508A[J].Radiology，2001，219：823–827.

[6] Schminke U，Motsch L，Bleiss A，et al.Continuous administration of contrastmedium for transcranial colourcoded sonography[J].Neuroradiology，2001，43：24–28.

[7] H?lscher T，Wilkening W，Lyden PD，et al.Transcranial ultrasound angiography（TUSA）：A new approach for contrast specific imaging of intracranial arteries[J].Ultrasound Med Biol，2005，31（8）：1001-1006.

[8] H?lscher T，Sattin JA，Raman R，et al.Real-time cerebral angiography：sensitivity of a new contrast-specific ultrasound technique[J].AJNR Am J Neuroradiol，2007，28（4）：635-639.