血流動力學參數對脾臟超聲彈性成像結果的影響*

胡向東 耿慧英 宿 愿 梁 思 錢林學*

血流動力學參數對脾臟超聲彈性成像結果的影響*

胡向東①耿慧英①宿 愿①梁 思①錢林學①*

目的：探討慢性肝臟疾病中血流動力學因素對脾臟超聲彈性成像結果的影響。方法：建立大鼠肝纖維化模型，在建模后的第2周、4周、6周和8周分別進行脾臟的超聲彈性檢測、超聲造影和門靜脈壓力測量，且在超聲造影后分析時間-強度曲線獲得脾組織的起始增強時間、增強達峰時間、峰值強度和下降斜率，分析超聲造影參數、門靜脈壓力與脾臟硬度的相關性，并觀察不同時間點脾臟的病理組織學變化。結果：脾臟硬度與門靜脈壓力及增強達峰時間呈正相關(r=0.713，r=0.589；P＜0.001)，與峰值強度及下降斜率呈負相關(r=-0.628，r=-0.563；P＜0.001)。在肝纖維化的S3期和S4期，脾臟病理切片中出現不同程度的脾竇擴張和脾臟淤血。結論：在慢性肝臟疾病中，門靜脈壓力增加是引起脾臟硬度增加的起始因素；脾竇擴張淤血、脾臟超聲造影的峰值強度降低與脾臟硬度增加直接相關。

脾臟硬度；血流動力學；門靜脈壓力；超聲造影

[First-author’s address]Department of Ultrasound, Beijing Friendship Hospital, Capital Medical University, Beijing 100050, China.

專欄——關注超聲影像新技術的應用探索

編者按：近年來，超聲影像新技術不斷翻新，一些新技術已在臨床得到推廣，成為臨床診斷及療效監測的重要手段；一些新技術的應用范圍不斷被拓展并顯示出較好的應用價值；一些新技術被引入臨床，可行性有待驗證。

在這些新技術中，超聲造影、彈性成像以及介入超聲占據了超聲影像的重要地位。超聲造影利用微泡顯示組織器官的彈性信息。彈性成像計算組織對于各種應激反應的參數并體現組織的彈性信息。介入超聲技術的飛速發展，也為臨床診療開拓了新領域。此外，產前超聲已成為檢出胎兒畸形的重要方法，并且應用廣泛，成為各級醫療衛生機構產前檢查必不可少的手段。本專題就超聲造影在兒童肝移植術后并發癥及甲狀腺結節的診斷價值、慢性肝臟疾病脾臟彈性參數的變化機制、皮膚彈性信息評估銀屑病、超聲引導甲狀腺結節穿刺活檢、超聲引導下經皮微波消融與射頻消融治療、聲觸診組織定量分析技術、四維盆底超聲及國產彩超在產前檢查中的臨床對比研究等方面的應用探索進行報道。

欄目主編：錢林學

錢林學，男，主任醫師，教授，博士生導師。首都醫科大學附屬北京友誼醫院超聲科主任，中國醫學裝備協會超聲裝備技術分會會長、北京超聲醫學學會副會長、北京醫學會超聲分會常委、中華醫學會超聲分會委員、北京超聲醫學會常委、北京超聲醫學學會副主任委員、中國醫學影像技術研究會超聲分會副主任委員、腹部超聲專業委員會候任主任委員。長期從事臨床超聲診斷與治療，擅長腹部超聲診斷、淺表及小器官超聲診斷、介入超聲治療等。主要研究方向：淺表及小器官超聲診斷，介入超聲。

近年來，有學者應用脾臟彈性參數評價門靜脈高壓，預測食管靜脈曲張的程度[1-3]。另有少數研究者關注到脾臟彈性參數與肝纖維化分期之間的關系[4]。深入探索影響脾臟硬度的病理生理學因素，將為更好地臨床應用脾臟彈性參數提供實驗基礎。為此，本研究推測慢性肝臟疾病中，脾臟的血流動力學變化可能導致脾組織彈性參數的改變，將通過動物實驗探討脾臟血流動力學參數與彈性參數的相關性。

1 資料與方法

1.1 實驗動物及分組

選取健康雄性SD大鼠50只，體重為(200±20)g，購自北京華阜康生物科技股份有限公司，飼養環境為無特定病原體(specific pathogen free，SPF)級，由首都醫科大學北京友誼醫院動物實驗中心飼養。按照隨機數表法將50只SD大鼠分為肝纖維化組(40只)與對照組(10只)。

1.2 儀器與試劑

采用Philips IU22超聲診斷儀(荷蘭，Philips公司)，探頭L12-5。超聲彈性成像采用超速剪切波彈性成像，使用Aixplorer超聲診斷儀(法國，SuperSonic)，探頭SL15-4。

四氯化碳-橄欖油溶液(中國，上海易利生物科技有限公司)；SonoVue造影劑(意大利，Bracco公司)。

1.3 肝纖維化模型建立

對肝纖維化組的40只SD大鼠采用體積比為50%的四氯化碳-橄欖油溶液(CCl4∶olive oil=1∶1)以0.2 ml/100 g的劑量灌胃，2次/周；對照組采用單純橄欖油溶液以0.2 ml/100 g的劑量灌胃，2次/周。分別于第2周、4周、6周及8周后隨機選擇肝纖維化組10只SD大鼠及對照組2～3只SD大鼠進行脾臟超聲造影、彈性檢測、脾臟硬度(spleen stiffness，SS)(單位：kPa)檢測、門靜脈壓力(portal pressure，PP)(單位為cmH2O)測定及肝臟和脾臟的病理檢測。

1.4 脾臟超聲造影

1.4.1 成像及分析方法

將SonoVue造影劑加入5 m1生理鹽水用力振蕩2 min后配制成微泡混懸液備用，造影時經SD大鼠尾靜脈團注SonoVue造影劑0.1 ml/kg，尾隨1.0 ml生理鹽水沖洗管道。超聲診斷儀調節至實時諧波造影模式；機械指數(MI)為0.08；掃描深度為2.5 cm；常規灰階超聲圖像增益87%，超聲造影圖像增益96%；單個聚焦點置于脾臟下緣。各種設置在兩組大鼠掃描中保持一致。在注射造影劑同時開始采集圖像3 min，并將其保存于儀器硬盤及工作站硬盤上以供分析。

1.4.2 超聲造影圖像分析

應用儀器自帶的QLAB軟件分析脾臟實質組織的時間-強度曲線(time-intensity curve，TIC)。選擇感興趣區時避開大血管置于脾臟實質，起始增強時間(arrival time，AT)為造影劑抵達脾臟的初始時間；達峰時間(time to peak，TTP)為脾臟實質增強達峰值的時間與造影劑初抵脾臟時間的差值；峰值強度(peak intensity，PI)(單位：db)為脾臟實質增強達峰時的回聲強度；下降斜率(slope of decrease，SOD) (單位：db/s)定義為廓清曲線下降至峰值減半時的斜率(如圖1所示)。

圖1 SD大鼠脾臟超聲造影時間-強度曲線分析圖

1.5 SS檢測

儀器預設為甲狀腺條件。檢測要求：①彈性成像區域至少為1.5 cm×0.5 cm的長方形；②彈性成像彩色編碼標示0～100 kPa；③定量檢測的感興趣區為直徑3 mm的圓形；④感興趣區內彈性測值的SD/Mean＜20%方可作為一次成功的測量；⑤成功測量5次取平均值記錄為脾臟硬度值(如圖2所示)。

圖2 剪切波彈性成像檢測SD大鼠脾臟硬度圖

1.6 PP測量

所有SD大鼠在超聲造影及彈性成像之后24 h內進行門靜脈壓測量。全麻后仰臥位固定，開腹顯露腸系膜上靜脈及門靜脈主干并游離門靜脈主干，將20 G靜脈留置針經腸系膜上靜脈刺入并固定于門靜脈主干，另一端連接于生理通道記錄儀的壓力感受器，保持壓力感受器的位置與門靜脈主干置于同一水平。壓力曲線穩定時連續記錄45～60 s獲得平均值，連續3次測量取均值記錄。

1.7 肝臟及脾臟病理檢測

將兩組SD大鼠處死后剝離肝臟、脾臟，固定于10%的福爾馬林液體中，于24 h更換福爾馬林液，72 h取出，常規石蠟包埋，連續切片，HE染色。肝纖維化分期參考文獻[5]。

1.8 統計學方法

采用SPSS 13.0軟件對數據進行統計分析，超聲造影參數、門靜脈壓力與脾臟硬度之間的相關性采用Pearson相關分析，應用多元線性回歸分析脾臟硬度的影響因素，并建立回歸方程。采用雙側檢驗，以P＜0.05為差異有統計學意義。

圖3 S0期及S4期肝纖維化大鼠脾臟病理圖(×100)

2 結果

2.1 病理結果

在50只SD大鼠中因數據采集失敗或麻醉意外死亡從研究中剔除7只(占14%)，余43只SD大鼠收集了完整的數據。開腹術時所有的SD大鼠未見腹腔積液及明顯的側枝循環。經病理證實，S0期、S1期、S2期、S3期和S4期纖維化大鼠分別為8只(占19%)、7只(占16%)、10只(占23%)、9只(占21%)和9只(占21%)。對照組大鼠(S0期)、肝纖維化S1至S2期SD大鼠的脾臟組織病理切片未見明顯病理變化；但肝纖維化S3期至S4期SD大鼠的脾臟組織病理切片可見不同程度的脾竇擴張和淤血，但未見明顯的脾髓增生及纖維化(如圖3所示)。

2.2 門靜脈壓力與脾臟硬度的相關性

4 3只S D大鼠門靜脈壓力的測值范圍為4.75～12.09 cmH2O(8.01±1.93)cmH2O，脾臟硬度的測值范圍為9.60～22.50 kPa(15.31±3.54 kPa)，Pearson相關分析顯示兩者呈正相關，差異有統計學意義(r=0.713，P＜0.001)，如圖4所示。

圖4 門靜脈壓力與脾臟硬度呈正相關趨勢散點圖

2.3 脾臟超聲造影參數與硬度的相關性

脾臟超聲造影TIC顯示：脾臟AT、TTP、PI及SOD的范圍分別為6.20～10.50 s(8.08±1.16)s、11.20～27.20 s(18.25±4.15)s、9.60～19.50 db(15.31±2.56)db及(1.50～5.10)×10-2db/s和(3.26±0.92)×10-2db/s。上述參數與脾臟硬度的相關性見表1。

表1 脾臟超聲造影參數與脾臟硬度的相關性

2.4 脾臟硬度影響因素的回歸分析

以脾臟硬度為自變量，門靜脈壓力、脾臟超聲造影時的達峰時間、峰值強度及下降斜率為因變量，應用多元線性回歸的逐步法及向后法，均可將門靜脈壓力及峰值強度納入回歸方程，脾臟硬度=14.526+0.965×門靜脈壓力-0.454×峰值強度，每個參數均有統計學意義(R2=0.582，P＜0.001)。

3 討論

一項包括17例對照、39例慢性丙肝及135例肝硬化患者的研究顯示，脾組織硬度與肝臟疾病嚴重程度具有相關性[3]。有文獻報道，慢性肝臟疾病及門靜脈高壓癥中脾臟彈性參數有變化且對疾病嚴重程度具有一定的診斷價值[1-4]。既往研究對肝臟硬度的影響因素有了深刻地認識，肝臟細胞外基質沉積是導致肝靜態硬度增加的主要原因。然而，血液、間質液體等體內液體流動產生的靜水壓及滲透壓可以增加壓力相關的、動態的組織硬度[6-7]。脾臟與肝臟類似，均是有被膜的實質臟器，因此脾臟被膜內實質成分或液體成分的改變也可能影響脾臟硬度。脾臟內液體成分主要來源于脾動脈，且主要經脾靜脈匯入門靜脈并入肝，因此門靜脈的壓力增加可能影響脾臟硬度，本研究中門靜脈壓力與脾臟硬度的相關系數為0.713。同時，脾臟的病理切片顯示在慢性肝損害模型的后期，即肝纖維化S3期及S4期時，脾臟組織中出現不同程度的脾竇擴張和淤血，本研究認為這種變化的主要原因是由于門靜脈壓力傳遞至脾靜脈導致的改變。也有研究報道，肝纖維化后期脾臟的病理組織學出現髓質增生及纖維浸潤[8-9]。本研究推測脾臟病理組織學的差異可能歸因于疾病的嚴重程度及持續時間不同，因為髓質增生和纖維化是一種慢性損害的病理特征，只有當脾臟淤血持續至足夠時間才有可能發生，因此建模方法及動物種屬不同可能導致病理結局有差異。

有研究發現，采用超聲造影反映脾臟組織的血流灌注，由TIC曲線提取的相關參數中，起始增強時間主要反映了脾動脈的壓力和流速；達峰時間受動脈系統和靜脈系統的綜合影響；峰值強度可較粗略地反映脾組織的血流量；下降斜率代表在感興趣區的造影劑微泡稀釋率[10]。本研究結果顯示，脾臟超聲造影的起始增強時間與脾臟硬度相關性弱，而達峰時間、峰值強度及下降斜率均與脾臟硬度呈中等程度相關，故認為這種血流動力學變化的起因是門靜脈壓力增加，引起脾竇擴張及淤血，進一步導致脾組織單位面積的血流量降低，微泡稀釋率下降，并最終使得壓力相關的組織硬度增加。

以脾臟硬度為自變量，門靜脈壓力、達峰時間、峰值強度及下降斜率為因變量，通過多元線性回歸分析建立的方程中只納入了門靜脈壓力和峰值強度兩個參數，主要原因是這些參數對于脾臟硬度的貢獻有重疊的成分。本研究中，回歸方程的R2為0.582，表示在脾臟硬度的總變異中可由此回歸方程所解釋部分的比例為58.2%。

本研究尚有不足之處：①樣本數相對較小，某些參數的標準差相對較大；②未能將脾臟的病理組織學變化給予半定量的評分，并進行統計學分析。

4 結論

慢性肝臟疾病中，門靜脈壓力增加是引起脾臟硬度增加的起始因素，脾竇擴張淤血、脾臟超聲造影的峰值強度降低與脾臟硬度增加直接相關，因此脾臟硬度能夠較好地反映門靜脈壓力的變化。

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Experimental study of the effect of hemodynamic parameters on spleen stiffness/

HU Xiang-dong, GENG Hui-ying, SU Yuan, et al// China Medical Equipment,2016,13(12):25-28.

Objective: To investigate the effect of hemodynamic factors on spleen stiffness(SS) in chronic liver diseases. Methods: Rat models of liver fibrosis were established. At the end of 2 weeks, 4 weeks, 6 weeks and 8 weeks, SS and portal pressure(PP) were measured, and contrastenhanced ultrasound (CEUS) of spleens were performed. After analysis of time-intensity curves of CEUS, arrival time (AT), time to peak (TTP), peak intensity (PI) and slope of decrease (SOD) were gained. The relationship of PP, the parameters of CEUS and PP were evaluated with Pearson correlation analysis. Histopathological changes of the spleen were observed at different time. Results: There were positive correlations between SS and PP(r=0.713, P＜ 0.001), TTP and PP(r=0.589, P＜0.001), however, there were negative correlations between SS and PI(r=-0.628, P＜ 0.001), SS and SOD(r=-0.563, P＜0.001). Splenic sinus dilatation and congestion were found in rats of S3 and S4 liver fibrosis. Conclusion: In chronic liver disease, the increase of portal pressure is the initial factor of increasing SS. Splenic sinus congestion and PI of spleen is directly related to SS.

Spleen stiffness; Hemodynamics; Portal pressure; Contrast-enhanced ultrasound

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2016.12.008

1672-8270(2016)12-0025-04

R445.1

A

2016-10-24

北京市衛生系統高層次衛生技術人才培養項目(Z201503101210120051)“脾臟超聲彈性成像的應用價值”

①首都醫科大學附屬北京友誼醫院超聲科 北京 100050

*通訊作者：qianlinxue2002@163.com

胡向東，女，(1974- )，博士，副主任醫師。首都醫科大學附屬北京友誼醫院超聲科，從事超聲診斷工作。