超聲在缺血性腦卒中治療中的應用研究進展

張夢霓綜述，鄒建中審校

（重慶醫科大學生物醫學工程學院/省部共建國家重點實驗室培育基地——重慶市超聲醫學工程重點實驗室/重慶市生物醫學工程學重點實驗室，重慶400016）

超聲在缺血性腦卒中治療中的應用研究進展

張夢霓綜述，鄒建中審校

（重慶醫科大學生物醫學工程學院/省部共建國家重點實驗室培育基地——重慶市超聲醫學工程重點實驗室/重慶市生物醫學工程學重點實驗室，重慶400016）

卒中；缺血；超聲檢查，多普勒；顱內栓塞；綜述

缺血性腦卒中目前已經成為嚴重危害人類健康的疾病之一，引起神經功能缺失、殘疾甚至死亡。由于缺血性腦卒中對治療時間窗的限制，到目前為止，在發病的3 h內重組組織型纖溶酶原（rtPA）仍是急性缺血性腦卒中唯一有循證醫學根據的治療方法，而且只有不到50%患者能夠達到完全的血管再通，同時，溶栓后還具有較大的出血風險。超聲作為一種成熟的診斷技術已經滲透到醫學的眾多領域，超聲治療技術也在不斷地發展。超聲是一種新型的溶栓方式，在20世紀70年代就已經有了血管內高頻超聲照射溶栓的報道。近年來，超聲在缺血性腦卒中的研究取得了一些新進展，超聲聯合藥物、超聲造影劑聯合溶栓，甚至單獨運用高強度聚焦超聲（HIFU）等不同方式均成為超聲溶栓的研究熱點。但在研究過程中各研究學者觀點不一。本文希望通過對目前超聲在缺血性腦卒中治療研究成果的展示，為臨床研究提供一定的參考，為廣大缺血性腦卒中患者帶來希望。

1 低頻低強度超聲在溶栓中的應用

1.1 輔助藥物溶栓超聲聯合藥物輔助溶栓技術是最早研究的超聲溶栓方式，主要機制是利用超聲輻照提高纖溶酶原激活物在血凝塊部位的滲透性，并直接通過機械效應導致纖維蛋白結構的破壞，同時增加血凝塊表面與溶栓藥物的結合酶，已有研究證實，超聲聯合輔助溶栓不僅提高血管再通率，對臨床癥狀的改善也有明顯改善[1-2]。

目前，超聲聯合藥物輔助溶栓的大量動物及人體臨床試驗都證明，超聲聯合溶栓藥物對缺血性腦卒中的治療作用以及安全性較單獨運用溶栓藥物更具促進作用。19世紀70年代，有研究發現超聲可以穿透顱骨，為以后超聲在顱內疾病的研究奠定了基礎。隨后大量科研工作者發現低頻超聲更容易穿透顱骨，并開啟了超聲輔助溶栓技術的研究；經顱多普勒超聲目前在臨床上不僅對診斷缺血性腦卒中及適時監控血栓溶解情況有重要作用[3]，而且近幾年來許多學者也將超聲聯合tPA與單獨運用tPA的溶栓效果進行了比較研究。Alexandrov[4]在2009年進行的研究中發現，經顱多普勒超聲聯合tPA的溶栓率較單獨運用tPA溶栓率更高。2011年趙斌等[5]對60例腦梗死患者的隨機對照試驗不僅得出超聲輔助溶栓率提高，而且監測治療后7 d及14 d超聲組的血漿二聚體及血漿纖維蛋白原下降較單獨使用尿激酶更明顯，證實超聲可能在改善患者預后方面有顯著作用。在最近的一個臨床三期療效研究中，Andrew等[6]選取20例近端顱內栓塞患者，靜脈注射tPA不久后給予2 MHz的脈沖超聲輻照2 h，結果表明，在超聲輻照停止后未出現不良反應及出血癥狀，40%患者完全再通，10%患者部分再通；90 d后再次觀察發現25%患者改良Pankin量表達到了0～1分。我國學者張文君等[7]在治療后1、2、3、10、21、28 d連續評價神經功能缺損評分發現，超聲（800 kHz）輔助尿激酶組得分均較高，明顯改善腦梗死的預后。2012年Ricci等[8]通過選取5個合適的超聲溶栓研究并加以分析，也得出超聲溶栓技術降低了術后3個月的病死率，并未發現明顯不良反應的結論。以上學者的研究結果均提示，超聲不僅具有輔助溶栓的作用，對患者預后也產生了重要影響，且降低了大量應用溶栓藥物后所引起的出血風險。Barlinn等[9]的研究表明，超聲輻照可以保存血-腦脊液屏障的完整性，對降低術后出血風險起著重要作用。

超聲聯合藥物溶栓是否會增加出血風險目前尚有爭議。Eggers等[10]通過對比研究發現，聯合應用治療的部分血管再通率及完全血管再通率均明顯高于單獨運用tPA，但同時藥物聯合超聲組的出血率增加。然而我國學者宋玉強等[11]觀察低頻超聲（800 kHz）聯合尿激酶靜脈溶栓治療大鼠腦梗死的療效，結果顯示，尿激酶治療組和非尿激酶治療組大鼠腦出血發生率分別為20.00%和3.75%；低頻超聲治療組和非低頻超聲治療組，腦出血發生率分別為12.50%和11.25%，提示超聲輔助溶栓組的術后出血率明顯降低，但上述2項研究分別使用的是tPA和尿激酶（UK），且我國學者是在大鼠中進行的實驗，使用的超聲頻率、時間、方式均有差別，還需要更多基礎實驗及臨床研究來進一步探討低頻超聲輔助溶栓后的出血風險。

1.2 聯合微泡造影劑雖然超聲聯合藥物溶栓在經過多年的動物及人體研究后發現有良好的效果，但由于其有創性、不宜操作性及時間限制性等特點，使得這種傳統的超聲溶栓技術風險相對較高。近年來超聲微泡造影劑的廣泛應用已證實微泡造影劑能提高超聲對溶栓劑的助溶作用，表明空化效應可能與超聲溶栓[12-13]有關，且單獨運用超聲聯合造影劑也有溶栓效果，可能與超聲造影劑降低空化閾值有關。

2007年于銳等[14]進行了低頻超聲聯合微泡造影劑的體外溶栓研究，將實驗分成對照組（生理鹽水）、UK組、體外治療超聲組（ETUS）、超聲聯合尿激酶組（ETUS聯合UK）、超聲聯合微泡組[ETUS聯合微泡造影劑（MB）]、ETUS聯合UK和MB，術后根據血栓體積減小量得出溶栓率。結果提示，單純ETUS無明顯溶栓作用，超聲（US）聯合MB的溶栓作用要高于單獨UK，ETUS聯合UK和MB可獲得最佳的溶栓效果，且通過聯合使用MB可以大大降低溶栓劑的使用劑量，同時降低助溶超聲的強度，比單獨運用超聲或聯合應用藥物更加安全有效。Flores等[15]分別進行了體外實驗及兔體內溶栓實驗，結果表明微泡聯合超聲可以促進溶栓效果。體外溶栓實驗結果顯示，加入MB的實驗組血栓體積縮小量大于同等條件下未加入MB的實驗組。體內實驗將120只兔子分為五組，分別給予1 MHz US，tPA，tPA聯合US，MB聯合US，MB聯合US及tPA進行溶栓，結果顯示，tPA和tPA聯合US兩組組織的不完整性高于MB聯合US及tPA組，而MB聯合US組的出血風險也低于單獨運用超聲組，加入MB降低術后出血風險可能與用藥劑量降低有關或者與超聲在穿透顱骨時可以對額外的超聲及散射進行吸收，從而減少駐波以降低出血風險，但具體機制尚未明確。此外，Culp等[16]也通過實驗表明，單獨運用MB聯合超聲（1 MHz）在體內及體外均具有溶栓作用，且沒有明顯的出血不良反應。

MB在溶栓過程中可能與空化效應有關，但詳細的機制仍需進一步探索。于銳等[14]觀察到通過HE，ETUS聯合MB溶栓后的血栓仍較堅實，而ETUS聯合UK和MB溶栓后的血栓則較松軟。光鏡下觀察到ETUS聯合UK和MB處理后的血栓結構疏松，血小板小梁斷裂，在疏松的纖維蛋白中可見很多小孔，推測ETUS聯合MB處理主要是對血栓外層起到粉碎作用，而ETUS聯合UK和MB則可使UK深入血栓內部進行溶栓，從而大大提高溶栓率并減少了對周圍組織的損傷。但在2009年Molina等[17]開展的經顱多普勒超聲聯合微氣泡輔助溶栓的隨機臨床多中心試驗中，入選了35例超急性腦梗死患者，分別用不同濃度的MB輔助溶栓，結果表明，MB的劑量太大會使發生癥狀性顱內出血的風險增加，所以MB在應用過程中仍然有許多問題需要深入研究和解決，未來研究學者可以從對比劑介入治療性超聲助溶的優化條件、能否將診斷超聲這一更普及的儀器用于對比劑介導的溶栓治療中，以及如何增加其安全性，如何更好地使微泡靶向結合溶栓等方面進行研究。

2 HIFU溶栓

因為腦組織的脆弱，導致上述研究的超聲均為低強度，可能在一定程度上限制了超聲的作用效果。近年來熱點研究的HIFU技術作為一種無創性的治療手段，利用其熱效應已經應用于各種實體腫瘤及婦科良性腫瘤的治療，而腦部病變一直屬于其禁忌證。最近一些學者認為，HIFU溶栓應主要是利用其空化效應及機械效應而盡量避免熱效應，因為高能量可能會對周邊腦組織產生損傷，我國學者楊含等[18]將連續與脈沖高強度聚焦超聲進行對比，發現脈沖高強度聚焦超聲在一定條件下能于較低溫度下利用非熱效應達到與連續波效應相同的破壞結果，其脈沖式的輻照方式能有效降低并發癥，這是否也能適用于腦卒中領域也是值得思考和研究的問題。

目前利用HIFU及靶向MB在磁共振成像（MRI）引導下行溶栓實驗已成為研究熱點，因為HIFU聯合MB作為一種體外治療方式在缺血性腦卒中有其不可代替的優勢。大量研究表明，MB聯合HIFU溶栓治療能夠較大限度地縮短血流再通的時間[19-21]，且該方法更有利于定向血栓治療，利于術中通過影像監控空化效應的產生。2006年Frenkel等[22]已經開始用HIFU在體外進行溶栓治療的實驗，他們利用脈沖超聲輻照人工血栓，將該血凝塊置于脫氣的37℃的水中，結果表明，雖然單獨應用HIFU（功率20～80 W）與未輻照的血栓重量變化無明顯差異，但是HIFU聯合tPA的溶栓體積隨著輸出頻率及脈沖重復頻率的增加而增加。Stone等[23]在靜脈進行溶栓實驗時發現，利用脈沖HIFU聯合tPA比單獨應用tPA的溶栓效果更好，所需tPA濃度更低，并且所需的功率更低。上述研究均證明了HIFU聯合MB及tPA的增強作用。最近的一項動物實驗表明，可以單獨在體內外運用HIFU溶栓而不借助tPA及MB。Burgess等[24]進行了在MRI引導下利用HIFU對兔卒中模型進行實驗，將實驗分為四組，分別給予對照組及不同超聲強度的三組（275、415、550 W），結果發現415 W組和550 W組均發現部分血管再通，且并沒有發現明顯的組織損傷，由于各組兔子的數量較少，且強度不連續，并不能說明超聲強度和血管再通是否具有正相關，但HIFU確實令部分血管再通，這也再次說明單獨運用HIFU是具有研究價值的。Wright等[25]分別在體外和體內利用HIFU進行溶栓實驗。在體外試驗中將能量設置從120～185 W，脈沖波給予0.1 ms到1 ms，間隔時間從5 s到20 s，通過單一變量法提示能量，在達到一定強度后，血栓溶解面積會隨著脈沖時間、輻照時間、能量的增加而增加。該實驗證實了HIFU在達到一定能量或某些參數條件后具有溶栓作用。H?lscher等[26]利用磁共振引導下行超聲體外及體內溶栓實驗，體外實驗發現顱骨的厚度及密度對溶栓影響很大，體內實驗中保持單一變量，從100 W到400 W，發現功率越大血栓重量越小；占空比和脈沖寬度越大，血栓溶解率越大，但溶栓率較低，不過仍然證明了HIFU對顱內溶栓有一定作用。上述學者并沒有得出一個確切的HIFU強度與溶栓率的確切關系，但是為進一步研究提供了依據。目前HIFU仍處于研究階段，還有許多問題需要解決，例如，如何減少超聲穿透顱骨時產生的衰減、扭曲；如何避免一些具有危害因素的效應，以及怎樣設置參數使超聲在發揮作用的同時降低其風險和術后并發癥等。另外還需通過實驗研究了解該技術作用于顱內溶栓的機制。盡管如此，HIFU治療缺血性腦卒中仍然具有可能性，并且由于其無創性、治療時間窗可相對延長等特點，可成為超聲溶栓技術的重要手段。

3 超聲溶栓技術展望

超聲溶栓技術從發展至今已近走過了大半個世紀，眾多學者進行了大量的體內及體外研究。將超聲輔助溶栓技術逐漸優化，在增強溶栓效果的同時降低術出血風險，但仍然無法改變治療時間窗短及必須進行侵入性操作的問題，且低頻超聲所引起的術后出血風險還需進一步研究。隨著MB的廣泛應用，其增強超聲輔助溶栓的效果更加顯著，甚至可以單獨運用US聯合MB進行溶栓治療，為顱內溶栓治療方式多樣化帶來了曙光。近年來，HIFU逐漸成為研究的熱點，也在顱內溶栓的研究領域占有了一席之地。腦部病變作為HIFU的禁忌證，主要考慮到高能量超聲可能對腦組織產生不良反應，以及在穿透顱骨的過程中可能會導致能量損失，這樣不僅達不到效果，反而對顱骨造成損傷。但目前許多學者通過動物實驗，旨在尋找合適的參數（如能量、占空比、頻率，脈沖時間、間隔時間等），以期尋求一種既能降低對腦部的損傷，減少術后腦出血風險，又能最大限度地將能量沉積于病灶的顱內溶栓治療方法。

綜上所述，盡管超聲溶栓技術在缺血性腦卒中治療領域并未成熟，還需要不斷研究，但從大量的實驗數據中得知，超聲溶栓技術運用于缺血性腦卒中的治療仍然具有很高的可操作性，而HIFU作為非侵入性的顱內溶栓手段，如果能夠進一步研究提高其安全性及有效性，將會為急性腦卒中的治療產生深遠的影響。

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10.3969/j.issn.1009-5519.2015.03.017

A

1009-5519（2015）03-0363-03

2014-10-15）

國家重點基礎研究發展計劃（973計劃）項目（2011CB707900）。

張夢霓（1989-），女，四川自貢人，碩士研究生，主要從事高強度聚焦超聲的研究；E-mail：398291320@qq.com。

鄒建中（E-mail：1109905304@qq.com）。