低机械指数灰阶超声造影在肝恶性肿瘤动态变化中的应用

低机械指数灰阶超声造影在肝恶性肿瘤动态变化中的应用

超声在肝肿瘤中的发现是现代超声领域的热点之一。随着新型超声造影剂和造影技术的迅猛发展,超声造影可获得丰富的肝肿瘤血流灌注信息,对肝肿瘤不仅有诊断与鉴别诊断的意义,而且有望成为无创性评价肝肿瘤的微循环及肿瘤新生血管形成的重要影像手段。本研究应用低机械指数灰阶超声造影和第二代新型造影剂,旨在观察肝恶性肿瘤的动态期相性增强变化规律及其诊断价值。材料和方法一、模型建立与模型制备成年雄性新西兰大白兔8只,体质量2.4~2.7kg,平均(2.5±0.2)kg。按0.15ml/kg肌肉注射速眠新将兔麻醉后,用8%的硫化钠脱去肝区体毛,将动物仰卧位固定于动物操作台上,用5号半头皮针经耳缘静脉建立静脉通道。肝肿瘤模型制备过程如下:切取VX2肿块边沿生长旺盛的鱼肉样组织,放入生理盐水中用眼科剪剪成1mm3的小块。将实验用兔上腹部剑突下做一横切口,长约2.5cm,暴露兔肝,直视下用眼科镊将肝戳一隧道,纱布压迫止血后,将上述1mm3肿瘤小块植入,继以小块明胶海绵填塞,依次缝合切口。于种植后10~12d左右行肝肿瘤灰阶超声造影,兔即可处死,取肿瘤及其周围肝组织10%甲醛固定送病理检查。二、动态造影技术仪器为EsaoteTechnosDU8型彩超仪,CA430E探头,应用CnTI实时造影匹配成像技术,发射频率为1.56MHz,机械指数为0.077。CnTI采用频域处理的方法,发射纯净波形,通过大动态范围数字放大,自适应A/D和动态滤波技术,在低机械指数下,获取有用的二次谐波信息进行二维灰阶成像。各种造影条件在所有动物和造影过程中均保持不变。动态造影数据自动采集保存于机器硬盘。采用BraccoSonoVue超声造影剂,其主要成分是六氟化硫(SF6)微泡,该制剂含有磷脂,在SF6周围形成单层外膜,保持微泡的稳定性。微泡平均直径为2.5μm左右,90%的微泡直径<8μm,99%的微泡直径<10μm。SonoVue是血管型超声造影剂,其微泡不能扩散到血管外区域,而是留存在血液中,直至气泡破裂溶解,并经呼气消除。25mg造影剂干粉用5ml生理盐水稀释,轻微振荡使其充分溶解混匀,按0.1ml/kg经兔耳缘静脉团注,尾随快速注射1.5ml生理盐水冲洗,每次注射时间间隔至少10min,并应用Flash技术清除肝残存造影剂微泡。三、统计分析样本数据以x¯x¯±s表示,数据处理应用MicrosoftExcel统计软件,计量资料采用配对t检验。超声造影表现种植10~12d兔肝均形成肿瘤结节,声像图呈类圆形,等低回声,边界欠清楚,大小为0.62~1.13cm,彩色多普勒血流显像(CDFI)示肿瘤有较丰富的血流信号。大体病理见白色类圆形肿瘤略突出于肝表面,手感坚硬。病理检查,6只肿瘤无明显坏死,2只仅在中心部位轻微坏死。灰阶超声造影时,肿瘤约在注射造影剂10s后开始增强,随时间推移,呈现典型的超声造影动态时相变化。①动脉期:从肝动脉开始增强到动脉增强被完全掩盖为止。此时肝实质尚没有明显增强,仅见多条动脉分支呈“枯树枝样”分布,肿瘤区出现分支状或网络状血管影像(图1)。随后,由于肿瘤内造影剂快速充盈,并弥散到肿瘤血管的细小分支,造影显示整个肿瘤显著增强,呈“灯泡征”,与周围肝组织灰阶对比明显(图2);肿瘤中心轻微坏死者,造影显示肿瘤绝大部分强化,仅在肿瘤中心有极小的非强化区。②非动脉期:为动脉期以后的造影时相,主要表现为门静脉明显增强,此时肝实质也逐渐强化,而动脉增强被掩盖。随肝实质造影剂逐渐增多,特别因肝实质中门静脉带来的造影剂的增多,肝实质强烈增强;而肿瘤内造影剂主要来自肝动脉,数量有限,此时随动脉血流退出,肿瘤回声强度从与周围肝实质持平,到低于周围肝实质;最后造影剂完全退出瘤组织,在肝实质增强的背景下呈极低回声(图3),呈现恶性肿瘤“快进快出”典型的超声造影增强特点;肿瘤与周围肝实质增强持续时间分别为(90.1±14.6)s和(215.6±49.7)s,两者差异具有非常显著性意义(P<0.01)。造影剂的消退一般从肿瘤中心开始。超声造影的概念及其与病理组织学检测基于其特征性的血液供应及在造影强化影像上的特征性表现,肝肿瘤的无创检查与诊断以往主要依靠强化CT与MRI。常规超声检查在鉴别诊断肝肿瘤时价值有限,是因为彩色或频谱多普勒对较肥胖患者、小病灶或者位置较深病灶仅能提供有限的肿瘤血供信息。新型造影剂及造影技术可以敏感、实时地观察肿瘤的血供特点及特征性的造影增强特点,且用量少,安全,易于应用和接受,正成为肝肿瘤领域研究的热点。本实验应用CnTI实时灰阶造影匹配成像技术,发射频率为1.56MHz,机械指数仅为0.077。低机械指数灰阶超声造影,由于声压小,几乎不破坏造影剂微泡,保证可以较高帧频实时观察造影增强,最大限度显示造影剂微泡产生的回波成分,可动态观察肿瘤及肝组织的造影时相变化,进行肝肿瘤的鉴别诊断,达到与其他影像技术(CT增强、MRI增强)相媲美的效果。低机械指数灰阶超声造影不但可动态观察肿瘤造影时相,实时连续观察组织灌注的血流动力学,观测微泡所代表的微循环的信息,而且可探测到局部缺血区,从轻微坏死到明显坏死液化区都能良好的显示。只要在无血管区就没有造影剂,就不会出现强化;反之,只要有血液供应,都能较敏感地显示。国内外多数作者也沿用CT、MRI的三期时相来描述超声造影,即动脉期、门脉期、延迟期。但CT与MRI造影剂是非血管内造影剂,其延迟期的概念是细胞内外造影剂达到平衡。超声造影剂是血管内造影剂,不会到达血管外或细胞外,因此,超声造影所谓的门脉期和延迟期其实没有一个严格的界限和分期基础,因此可算作一个期相的不同时段。肝具有肝动脉与门静脉双重供血,前者仅占肝供血的20%~25%,但后者却须经胃肠循环后才能到达肝,因此形成了肝显像的“时相”。在静脉注射造影剂后,最早出现肝动脉期,肝动脉及主要由其供血的病灶可明显增强,此时肝实质由于门静脉内造影剂出现的滞后而未明显增强,从而形成强烈对比。之后,随着门静脉内造影剂的进入而转入门脉期,此时肝实质也开始逐渐增强。随后,肝实质开始强烈增强,进入实质期直至增强信号完全消失,此实质期并不完全等同于CT或磁共振中的“平衡期”。超声造影剂SonoVue溶解性极小,并不弥散于血管外间隙,完全在血管内(肝窦),为血池造影剂,因此,门脉期其造影剂主要存在于门静脉主干及其2~3级分支之中,而实质期又可称为肝窦期,但两者之间并无严格的分界。恶性肿瘤的无限制侵袭性生长及转移依赖于血管生成,肝恶性肿瘤主要由肝动脉供血。兔VX2肿瘤是一种由Shope病毒诱发的兔皮肤鳞癌,富动脉血供,病理可见VX2肿瘤组织与周围组织交错,边界欠清晰,邻近组织大血管分支至肿瘤边缘绕行,镜下见肿瘤内及外周有丰富血管,以外周更丰富。肝恶性肿瘤的诊断主要依靠动脉期强化这一特点,螺旋CT强化是最广泛的应用手段。Gaiani等应用低机械指数超声造影及第二代超声造影剂,评价在CT动脉期表现为高血供的肝肿瘤,两者在强化特点及诊断上具有良好的一致性,但超声造影具有实时动态观察的优势。本研究基于以往的实验,超声造影剂按0.1ml/kg剂量可获得理想的兔肝造影效果。观察肿瘤的动脉期也是超声造影的关键,表现为动脉期快速强烈增强,其血供清晰显示,几乎类似于肝动脉造影显像,造影显示整个肿瘤显著增强,呈“灯泡征”,与周围肝组织灰阶对比明显。此后迅速减低,形成病变与肝实质回声明显差异的“缺损”,为“快进快出”型,与其在增强CT中的特征极为相似。肿瘤的动脉期增强主要和周围肝实质相比,由于造影剂注射速度、注射部位和检查对象血液循环的差异,不同患者动脉期的出现时间会有差异。但是,不论造影时间出现早晚,出现于肝实质明显增强之前的强化均为动脉期增强。这也是超声造影较CT造影的优势。超声造影具有动态性、实时性,而CT造影的动脉期基本是固定的,也就是在动脉期时间窗内扫描。由于个体差异,部分患者肿瘤的动脉期出现较晚,没有出现在动脉