超微血流成像技術臨床應用及展望

張斯棋，盧 漫,2△

(1.川北醫(yī)學院醫(yī)學影像學院，四川 南充 637000 ;2.四川省腫瘤醫(yī)院·研究所，四川省癌癥防治中心，電子科技大學醫(yī)學院超聲醫(yī)學中心，四川 成都 610041)

傳統(tǒng)的多普勒成像采用壁濾波器去除雜波和運動偽影，導致低速分量的損失，通常無法評估低速流量(3～5 cm/s)小血管(<1 mm)的血流信號[1～3]。超聲造影提高了血流的敏感度和分辨率，但超聲造影檢查需要靜脈注射造影劑[4,5]，為有創(chuàng)檢查，且造影劑價格昂貴，加重患者經(jīng)濟負擔。超微血流成像技術(superb microvascular imaging, SMI)是一種新型的超聲成像技術，該技術分析了雜波運動的特點，采用自適應算法識別和去除組織運動[6]，消除雜波偽影，同時保持對低血流速度的敏感性。與超聲造影相比，SMI具有更高的分辨率和幀頻，可以在不使用造影劑的情況下顯示更低的血流速度和更小的血管，能對與血管生成密切相關的疾病進行早期診斷，在疾病活動分級和監(jiān)測治療反應方面具有獨特優(yōu)勢，特別是依賴于血管生成的癌性腫塊的轉移可用SMI來進行實時的隨訪和監(jiān)測。本文綜述SMI原理及其在臨床應用研究現(xiàn)狀，以及該領域的最新研究進展。

1 SMI發(fā)展概況及原理

SMI是近幾年開發(fā)的一種多普勒超聲技術系統(tǒng)，自2014年7月以來已經(jīng)作為常規(guī)超聲檢查。SMI是一種新的超聲圖像處理技術，它采用一種獨特的算法，通過消除基于組織運動分析的信號來最小化運動偽影[7,8]。它使用先進的雜波抑制技術從血管中提取流量信號，采用血管增強算法來增強血管結構顯示，有先進的混合顯示模式，使血流與組織更平滑自然的疊加顯示，能夠更好的偵測小血管(如微動脈)的低速血流，顯示細微血流信號。

SMI為非侵入性，且對微血管的描述能力優(yōu)于傳統(tǒng)超聲多普勒技術。SMI為高級微血管成像，具有兩種工作模式：cSMI為彩色SMI，mSMI為單色SMI。前者用彩色編碼的多普勒信號同時顯示傳統(tǒng)的灰度超聲，可獲得更好的圖像。而單色SMI是一種通過排除其背景信息來提高血管系統(tǒng)靈敏度的單色模式信息的方式，只關注血管系統(tǒng)，輸出結果為灰度圖像[9,10]。

2 SMI的臨床應用

2.1 乳腺腫瘤良惡性評估乳腺腫瘤細胞產生的血管生成因子直接刺激新血管的生長，導致腫瘤血管增生[11]。因此，腫瘤血管的臨床評估有助于乳腺癌的診斷、治療方案的選擇和預后的預測。評價腫瘤血管生成的金標準是微血管密度的免疫組化。微血管密度在乳腺浸潤性導管原位癌中最高，并與更高的轉移可能性相關[12]。提示惡性腫瘤的超聲多普勒征象，如血管增生、中心血管增生、穿透性或分支性血管，有助于鑒別乳腺腫瘤良惡性[13～15]。Xiao等[16]指出，穿透性、針狀或放射狀排列的血管更有可能在乳腺惡性病變中被發(fā)現(xiàn)。采用了血流分布模式分析乳腺腫瘤良惡性，將乳腺腫瘤微血管構成分為5種類型：無血管型、線狀型、樹狀型、根毛樣型和蟹爪樣型。根據(jù)他們的研究，前三種類型最常見于良性病變，而后兩種類型最常見于惡性病變。以根毛樣和蟹爪樣形態(tài)作為惡性腫瘤的診斷標準時，SMI和超聲造影具有相似的診斷能力。SMI對微血管具有較高的敏感性，可以更詳細地評價微血管分布，提高乳腺腫瘤的診斷水平[17]。

2.2 甲狀腺結節(jié)評價超聲是目前臨床診斷甲狀腺結節(jié)的首選診斷工具，高分辨率超聲檢查能發(fā)現(xiàn)人群中甲狀腺結節(jié)患病率20%～76%，其中甲狀腺結節(jié)中甲狀腺癌的患病率為5%～15%[18～21]。甲狀腺實性結節(jié)是甲狀腺癌的危險因素[22]，低回聲、邊緣不規(guī)則、縱橫比大于1和微鈣化等特征有助于將甲狀腺病變歸類為惡性結節(jié)[23～25]。研究表明，甲狀腺結節(jié)中血流增多與惡性相關[23]，與彩色多普勒和能量多普勒超聲相比，SMI可以更詳細地顯示結節(jié)內血流，從而提高甲狀腺癌的檢出率[24]。在惡性結節(jié)中，SMI顯示了結節(jié)周圍血管血流中斷和結節(jié)內部微細血管的紊亂，良性結節(jié)顯示出結節(jié)周圍血管血流完整，呈環(huán)狀體征，以及結節(jié)內部微細血管分支走形清晰。SMI為區(qū)分良性和惡性甲狀腺結節(jié)提供了一種安全，低成本的替代方案[26]。

2.3 甲狀腺結節(jié)消融腫瘤血管生成是腫瘤生長、侵襲和轉移的基礎[27]。評估腫瘤消融區(qū)是否消融徹底，常見影像學評估方法有常規(guī)超聲、超聲造影、CT、MRI 等。超聲評估通常是檢測腫瘤消融區(qū)域是否有血供。腫瘤微波消融后，二維超聲顯示消融區(qū)域通常為低回聲區(qū)，邊界模糊，評估消融區(qū)域范圍困難。Yan等[28]根據(jù)以下標準確定甲狀腺未完全消融的結節(jié)：彩色多普勒超聲顯示結節(jié)邊緣有血流信號；超聲造影顯示結節(jié)邊緣有少量造影劑灌注的不規(guī)則殘余組織；SMI顯示結節(jié)邊緣有微血管灌注的殘余組織。以超聲造影結果作為判斷結節(jié)是否完全消融的標準時，用SMI評價結節(jié)完全消融的準確性、敏感性和特異性分別為100%、90.2%和98.2%。彩色多普勒超聲對消融后結節(jié)內血流的顯示并不準確，因為消融后的加熱效應和組織氣化可能會產生顯著的偽影。雖然超聲造影是評估消融效果的首選方法，但其為有創(chuàng)且需經(jīng)靜脈注入造影劑。與傳統(tǒng)多普勒超聲相比，SMI技術提高了信噪比，可以檢測到>0.1 mm/s的微血管血流信號[7]。更重要的是，SMI在臨床環(huán)境下監(jiān)測消融病灶更方便、無創(chuàng)，無需使用造影劑。上述研究結果均表明，SMI可以作為評估消融病灶體積變化和消融范圍的重要工具[28]。

2.4 肝纖維化評估肝纖維化在預測肝細胞癌的發(fā)展中起重要作用，因此準確評估肝纖維化至關重要[29]。肝活檢是目前肝纖維化分級的參考標準，但這種方法是有創(chuàng)的，可能引起并發(fā)癥[30]。 Kuroda等[31]研究表明SMI顯示了詳細的肝臟血管結構圖，在纖維化階段，肝臟血管的分布存在顯著差異。晚期肝纖維化患者的肝血管樹數(shù)量明顯高于其他階段。此外，肝血管樹數(shù)量早期預測晚期肝纖維化的ROC曲線下的面積為0.911，表明其準確性很高。同樣，Balik等[32]也發(fā)現(xiàn)SMI比其他多普勒成像技術能更好地顯示肝血管樹狀結構，尤其是單色SMI可以通過區(qū)分小血管的鈍性程度來區(qū)分輕、重度纖維化。雖然超聲造影也可動態(tài)觀察肝血管樹狀結構[33]，但屬有創(chuàng)檢查且價格昂貴。SMI技術的出現(xiàn)，能夠減少不必要的肝活檢和造影劑的使用。

2.5 頸動脈斑塊新生血管評價不穩(wěn)定斑塊破裂導致血栓形成是引起心肌梗死、中風等臨床并發(fā)癥的主要原因，不穩(wěn)定斑塊與斑塊內新生血管的發(fā)生密切相關[34～36]。研究表明，斑塊內新生血管可進一步促進斑塊生長[34]。斑塊內新生血管生長發(fā)生在頸動脈斑塊形成之前的脂肪條紋形成期間，對斑塊形成、發(fā)展起關鍵作用，最終會促進斑塊的生長和不穩(wěn)定性。因此，通過超聲成像技術準確觀察新生血管，可以更好地評估頸動脈斑塊的穩(wěn)定性。SMI是一種新的非超聲造影成像方法，能有效地評價頸動脈粥樣硬化斑塊的新生血管形成，可作為臨床預測腦卒中危險性的一種新方法[7]。

2.6 肌肉骨骼疾病診斷Chen等[37]研究顯示，在腕管綜合征患者中SMI的血流顯示率(即有血流信號的患者數(shù)/總患者數(shù))顯著高于能量多普勒超聲和彩色多普勒超聲。與傳統(tǒng)多普勒成像相比，SMI顯示神經(jīng)內血管的敏感性更高。另外，Lim等[38]研究了19例類風濕關節(jié)炎患者、27例骨關節(jié)炎患者、16例炎性關節(jié)炎患者、9例銀屑病性關節(jié)炎患者和12例沒有明確診斷的患者，分別使用能量多普勒及SMI對關節(jié)內血管進行檢測評估。研究表明，SMI在評估關節(jié)血管方面優(yōu)于能量多普勒超聲，SMI是可用于不同肌肉骨骼疾病診斷和治療計劃制定的有效工具。但是這些研究的樣本量較小，報告的研究成果相對有限，未來需進一步深入探索。

2.7 新生兒睪丸評估傳統(tǒng)彩色多普勒超聲在檢測兒童年齡組睪丸血流存在一定的困難，因為兒童睪丸內的血管管徑細小，可能導致假陽性診斷[39]。SMI具有比其他多普勒技術更高的幀速率(>50幀/秒)，以減少與運動和噪聲相關的偽影。由于SMI沒有過濾器來區(qū)分流動信號和運動，可捕捉到微流動，特別是單色SMI，在檢測新生兒睪丸血管方面更具優(yōu)勢[8]。Keeli等[40]研究表明，單色SMI在檢測新生兒正常睪丸的動脈血流尤其是隱睪檢查，相比于其他多普勒檢查方法更為精確。

2.8 產科應用SMI在胎盤評價中的臨床應用價值和前景已被證實[41]。Hasegawa等[6]研究表明， SMI能清晰顯示胎盤小血管的低速血流。SMI可顯示胎盤中來自臍動脈至外周毛細血管的分支呈絨毛樹狀，若SMI未能在胎盤中檢測出絨毛樹狀血管結構，則考慮胎盤梗死。此外，SMI能顯示妊娠14周時胎兒大腦中的小血管，不僅能顯示W(wǎng)illis動脈環(huán)，而且腦實質表面的外周血管都能被精確地顯示出來。SMI可用于監(jiān)測胎盤血流和胎兒某些組織和器官結構中血流的異常，特別是胎盤附著異常血流的檢測，這使得SMI在產科領域有特別的價值。

3 總結

SMI是一種新型多普勒超聲成像方式，相比傳統(tǒng)超聲多普勒可更靈敏地檢測到血管，特別是微血管，在一定程度上可以減少超聲造影劑的使用，減輕患者的經(jīng)濟負擔，并在患者有超聲造影的禁忌癥時，發(fā)揮診斷作用。但迄今為止還沒有明確評估微血管定量方法的臨床標準，只能以半定量分數(shù)的形式。相信隨著研究的不斷進展，SMI可在一定程度上替代超聲造影等有創(chuàng)檢查，應用前景廣闊。