超聲診斷技術評估熱消融范圍的研究進展

林娜，張英霞，鄧偉

（內蒙古醫科大學附屬醫院超聲診斷科，內蒙古 呼和浩特 010050）

0 引言

熱消融技術在臨床逐漸興起，針對不同器官病變，可選擇不同消融方式，應用較廣泛的包括激光消融（LA）、射頻消融（RFA）、微波消融（MWA）和高強度聚焦超聲(HIFU)，其具有損傷小、高效、治療效果顯著等多種優勢[1-2]。術中及術后正確有效評估消融范圍既可以保證組織消融完全、減少復發，同時還可有效避免過度消融，損傷消融病灶周圍器官和正常組織結構。

隨著熱消融技術臨床療效的不斷提升，影像學方法在評價和隨訪熱消融治療中扮演著重要角色。目前評價熱消融范圍的方法較多，各種影像學手段例如超聲、增強CT或磁共振成像（MRI）等發揮著各自獨特的作用[3]。現有研究多以增強CT或MRI顯示消融病變增強為判定消融完全的金標準，但其無法實現同步監測與評估消融過程。由于超聲具有實時性、便利性、可再現性和低成本等多種優勢，成為監測和評估熱消融療效的首選方法[4]。

1 灰階超聲

熱消融治療后，由于加熱作用，局部消融組織中出現微氣泡，表現為回聲增強的汽化區，與周圍正常組織回聲不同，灰階超聲能夠實時顯示強回聲區的范圍，是判斷治療范圍最直觀的方法。早期有學者對肝癌消融灶進行研究[5-6]，認為消融后強回聲氣化區可初步預判燒灼范圍。該結果與實際工作中灰階超聲的應用相一致，在超聲引導下消融術中，使用高回聲實時監測仍然是判斷消融程度的首選超聲成像方法[7]。當灰階超聲顯示強回聲覆蓋病灶邊緣且彩色多普勒成像無血流信號時，再應用超聲造影進一步判斷消融完全情況。但當病灶位于肝臟隔頂部或較大血管旁時，強回聲范圍的評估將受到一定的影響，因此該方法雖較為簡便，卻不適用于所有病灶，只可近似大致評估消融范圍。

Shi J W等[8]對豬肌、豬肝和兔肝組織分別施以相同時間的微波消融和射頻消融，結果顯示只有當豬肌和豬肝消融功率為45W時，兩種組織消融區與高回聲區大小無顯著性差異，而其他組無論微波消融還是射頻消融，消融區均明顯大于高回聲區。這說明在多數情況下高回聲區低估了消融區的范圍。該研究還觀察到不同組織由于密度、含水量不同，高回聲顯示范圍也不同，總體上MWA的判斷準確性較高，提示我們要綜合考慮組織的致密程度，合理選擇消融方式，更好地預測壞死區范圍。

黃磊等[9]研究了43個活體豬肝消融病灶，結果灰階超聲顯示壞死區橫徑、長徑與面積均小于大體標本，認為灰階超聲對消融范圍的實時測量會引起偏差。這與Correa-Grego等[10]以大體標本和組織病理學的所測數值為對照，評估豬肝微波消融治療后損傷范圍的研究結果一致。且灰階超聲所測消融灶范圍有隨時間推移呈現縮小的趨勢，因此無法準確地評估實際消融面積大小。

2 彩色多普勒血流成像

彩色多普勒血流成像（CDFI）可以觀察消融組織內血流分布變化情況，消融術后，若腫瘤內部仍可見血流信號或血流信號較治療前減少不明顯，即為消融不夠完全，可即刻對遺留腫瘤組織進行二次消融。Wengang Liu等[11]認為消融后即刻的熱效應和組織氣化可能會產生較明顯的偽影，導致CDFI無法精確描述結節內部的血流信息，且CDFI利用壁濾器去除噪聲和運動偽影，易使低速血流的靈敏度降低。由此可見，彩色多普勒成像雖對消融治療有很好的指導意義，卻在反映消融灶范圍方面價值有限，其對微血管的顯示欠佳，彩色增益及量程調節均對成像也有一定影響，如對腫瘤組織是否消融徹底難以顯示清晰，將給后續治療過程帶來困難[12]。目前，使用彩色多普勒血流成像可以提供術后消融病灶血流信息，但無法準確評估消融療效，尚未見相關報道證明其有效性。

3 超聲造影

超聲造影（CEUS），又稱對比增強超聲顯像技術，通過造影劑微泡的動態顯像，反應病灶的微循環血流灌注特點，可明確凝固范圍和壞死情況，有效彌補了常規超聲對消融病灶顯示不清晰的不足。病灶完全消融后，內部無造影劑充填，呈無回聲區或低回聲區。研究表明超聲造影可直觀反映治療前后病灶內部血流動力學改變, 清晰劃定消融區域，進而評估消融療效[13]。

目前，超聲造影在各個腫瘤的診斷與治療中發揮著重要作用，是超聲判斷組織消融灶范圍及消融即刻效果的主要方式[14-16]。據報道，在超聲引導下進行肝細胞癌灶RFA手術，與增強核磁比較，術后CEUS確定完全消融的準確性可達到97.22%[17]。Liu Jiangwei等[18]報道了10頭幼豬活體肝臟射頻消融產生的43個消融病灶行常規超聲和超聲造影檢查的情況，對比大體標本，超聲造影測量病灶的兩個徑線值和消融面積與大體標本無明顯不同。該研究對活體動物消融實驗進行了有效補充，證明了超聲造影測值可達到與組織病理學相近的標準。在消融術后1、3、6個月，需要對消融部位復查評估消融療效，Jia Li等[19]對10只雄性犬的前列腺進行RFA，研究發現超聲造影可清晰顯示灌注缺陷區域的邊界，消融后即刻、1周、1個月超聲造影測量的病灶體積均與病理標本無顯著性差異(P＞0.05)。由此說明CEUS能夠較好地評估各階段消融病灶的范圍和血液分布，進而評估消融治療效果。在不同觀察者之間和同一觀察者測量消融區域的的重復性方面，超聲造影也比常規超聲具有更高的一致性[20]。

CEUS有助于劃分消融區域，減少治療后的測量變化，在描述消融范圍時分別測量病灶三個徑線和體積，可有效防止不同觀察者出現較大測量誤差，獲得更高的重復性，這對消融范圍的評估等具有重要意義。然而，近年來，隨著超聲造影的普及，其使用也受到一定的限制性，難以觀測較大病灶的整體結構，且由于超聲造影劑進入體內僅可以保持數分鐘，不能實現全程監測消融過程。

4 超聲溫度成像

熱消融治療成功有賴于精準監測消融病灶的溫度變化，以掌握適中的熱劑量。熱消融過程中，當局部消融區溫度達到60℃～100℃時，病灶會發生凝固性變性壞死；大于100℃時，消融病灶發生氣化或者因溫度過高出現碳化。其中，回波信號時間偏移法是超聲溫度成像研究熱點領域之一，受到該領域學者們的廣泛關注。其原理是消融病灶溫度逐漸增高，使組織受熱膨脹，聲速傳播發生變化，引起超聲波回波信號時間變化，故按照信號偏移情況能實現監測消融病灶的溫度變化，實時反映組織壞死范圍[21]。目前，國內外己進行了一些實驗研究，證明了超聲無創測溫技術具有有效性。據報道，基于回波信號時間偏移方法測量消融區域面積準確率較高，但必須提前了解在消融組織中超聲波傳播的相關系數；基于散射子逆散射能量變化的方法可以在短時間內得到較好的溫度成像，但對消融區域不均勻的溫度分布面積成像不滿意[22]。由此說明，兩種超聲溫度分布影像均具有可行性，使用卻受到一定限制條件，尚有待進一步研究證實其在評價消融灶范圍方面的價值。此外，回波信號時間偏移法僅限于在低功率的RFA下才能精確評估消融范圍，當溫度大于50℃時，消融范圍與實際面積不符合，無法實現消融區域的精準判斷[23]。然而，為了在臨床上實現完全的凝固和壞死，大多數病灶的消融功率要求很高，當溫度升高時，聲速不會明顯改變，所以在高功率下熱消融過程中的溫度改變，超聲溫度成像無法實現準確監測。目前，這種無創測量溫度的方法在活體動物實驗及臨床實驗上尚不成熟，近年來有報道的研究較少，有望成為未來監控消融的有利工具。

5 超聲彈性成像

1991年，Ophir首次提出“彈性成像”的概念[24]。超聲彈性成像可顯示組織的硬度信息，是一種新興的超聲成像技術，在肝纖維化、甲狀腺良惡性結節、乳腺腫物、前列腺病變等的診斷效能已得到廣泛認可，成為超聲領域的研究熱點。其基本原理是將來自內部或外在的應變作用于不同組織，在各種力學的作用下，具有不同彈性系數的組織將形成一個有差異的響應，諸如位移變化等，將彈性信息疊加在實時灰階超聲圖像上以獲得灰階或顏色編碼的圖像[25]。超聲彈性成像可分為靜態/準靜態彈性成像和動態彈性成像兩種，前者最常用的有應變彈性成像和應變率成像，后者包括瞬時彈性成像（TE）、聲輻射力脈沖彈性成像（ARFI）和實時剪切波彈性成像（SWE）[26]。

熱消融后，消融壞死組織硬度增高，其彈性模量值與周邊未進行消融的組織有明顯不同，因此可利用組織的硬度差異來評價熱消融的范圍。Fahey等[27]運用彈性成像技術檢測動物肝臟熱消融術，結果可顯示消融區與周圍正常組織彈性的實時變化情況，驗證了彈性成像評估的消融區范圍與病理結果有較好的的一致性。Bo X W等[28]等報道SWE能夠定性和定量區分消融區的不同區域，以及消融區與未消融組織的分界線，測量整個消融區和壞死區的體積與大體病理標本體積有良好的相關性。田文碩等[29]等報道應用SWE和ARFI可清晰顯示消融灶范圍，且測量值與大體標本一致性良好。以上結果提示彈性成像方法能夠精確評估組織熱消融的范圍。已發現圍消融期SWE圖像中所顯示的消融變化區域與大體病理所估計最終消融范圍的相關程度與消融溫度存在對應關系[30]。當消融部位的組織溫度在70°C-100°C之間變化時，其相關系數r=0.8，表明圍消融期SWE技術在評估RFA范圍方面可能具有最適溫度，尚需要多中心研究及大樣本量的臨床實驗，以得到更多學者的認可。SWE作為超聲彈性成像中最先進的技術，不僅可以評估熱消融范圍，還可以定量反映組織的彈性，即組織的硬度，用于消融過程的監測，近年來應用前景廣闊。將SWE圖像用于監測RFA全部過程，能實時顯示消融區域的絕對硬度值，準確評價射頻消融灶硬度變化。

6 超聲融合成像

超聲雖然可實時動態成像，但由于各種原因，部分病灶難以顯示清晰，而CT/MRI 對病灶的檢出能力更高，卻存在放射性損傷及對比劑過敏等問題。隨著熱消融技術的進步，CT/MRI 超聲融合技術目前已被引入臨床實踐。CT/MRI 超聲融合技術可根據換能器的角度實時同步顯示與超聲聲像圖相對應的CT或MRI圖像，了解病灶內部、周圍血管與腫瘤之間的三維關系，并能發現清晰度較差的小病灶。這種實時多模態成像具備的兼容性、流暢性、同步性，滿足了術中實時監測和不具有放射性損傷等多重條件，可提高腫瘤完全消融率[31]。

羅麗萍等[32]對76例原發性肝癌患者的78個3-5cm病灶進行熱消融治療，術中采用超聲融合成像即時評估消融范圍，根據結果對壞死灶即刻進行二次補充熱消融，術后1個月復查時增強CT/MRI證實78個病灶全部消融完全，表明超聲融合成像技術能夠有效反映較大腫瘤的消融范圍，監測并指導術中二次消融。Nicola Camisassi等[33]報道了一例應用US/CT融合成像指導腎癌局部復發射頻消融的案例，使患者避免了腎功能喪失及終生透析的后續治療，提示對于某些超聲無法檢測到的病灶，應用融合成像能夠使病灶顯示清晰，監測并指導術中消融。Choi Moon Hyung等[34]將70名肝臟腫瘤患者隨機分配，接受手動登記或自動登記，比較兩種圖像融合系統在射頻消融中的準確性和臨床結果，研究結果顯示自動組技術成功率和有效率均為97.1%(34/35)，人工組達到100%。提示無論是哪種登記方式，CT/MRI 超聲融合成像均可以準確測量熱消融邊界，引導監測術中消融，做到不遺留腫瘤組織。

7 小結及展望

評價熱消融療效，實時評估術中壞死區范圍以及術后隨訪至關重要。目前臨床上多采用灰階超聲、彩色多普勒成像與超聲造影相結合，對熱消融術進行監測與評估。灰階超聲顯示消融病變區域呈高回聲，并伴有聲學衰減，彩色多普勒在病灶內未檢測到明顯血流信號，可測量高回聲區范圍近似評估消融范圍，而后進行超聲造影消融區未見造影劑進入，顯示為邊界清晰的灌注缺陷區，測量其大小及體積評價是否消融完全。超聲溫度影像、彈性成像和融合成像已被證實可用于評價熱消融范圍，但尚需大樣本臨床實驗的進一步研究。近年來有學者[11]利用超微血管成像(SMI）與CEUS對比評估熱消融療效，完全消融的結節內無微血管灌注，其檢測不完全消融結節準確率可達到100%，可能為評估消融范圍提供一種新思路，有望成為未來重點研究方向。