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1、 三維超聲觀察靜脈注射聲學(xué)造影劑 前后腫瘤血流灌注的實(shí)驗(yàn)研究 摘要目的評(píng)價(jià)三維超聲成像技術(shù)觀察聲學(xué)造影前后腫瘤血流灌注情況。方法造影前應(yīng)用三維超聲成像技術(shù)觀察移植性兔肝臟、腎臟、肌肉和皮下VX2腫瘤的血流灌注情況,經(jīng)靜脈注射新型(第三代)聲學(xué)造影劑FX530后再次檢查。結(jié)果三維超聲可良好地顯示腫瘤血管及與周圍組織血管的關(guān)系,經(jīng)靜脈注射造影劑后腫瘤血管明顯增強(qiáng),可觀察腫瘤形態(tài)及腫瘤內(nèi)網(wǎng)狀的細(xì)小血管。結(jié)論三維超聲(特別是經(jīng)靜脈聲學(xué)造影后)提高了對(duì)腫瘤
2、血流灌注的觀察能力,為臨床評(píng)價(jià)各種治療療效提供了依據(jù)。關(guān)鍵詞三維超聲成像聲學(xué)造影劑VX2腫瘤灌注 Evaluation of Tumor Perfusion by Three-dimensional Ultrasonographybefore and after Intravenous Injection of UltrasonographicContrast AgentA Experiment StudyLiu Jianhua, Zhang Qingping, Zhou Yuqing, et alDept of Ultrasound, Tongji Hospital, Tongji Medi
3、cal University (Wuhan 430030)AbstractPurposeFor evaluating the role of three-dimensional Ultrasonography on tumor perfusion before and after intravenous contrast enhancement.MethodsThree-dimensional reconstruction of color Doppler flow imaging and color Doppler energy imaging was used to evaluate th
4、e perfusion of the transplanted rabbit VX2 tumors in liver,kidney,muscle and subcutis before and after intravenous administration of FX530-a new generation of ultrasonographic contrast agent.ResultsThe tumor blood vessels and its relationship between the normal vessels in surrounding tissue could be
5、 show clearly on three-dimensional imaging.After injection,the tumor vessels were highly enhanced,the contour of the tumors and netlike small vessels in the tumors were demonstrated by three-dimensional imaging.ConclusionThree-dimensional ultrasonographic reconstruction could improve the visualizati
6、on of tumor perfusion and be helpful to assessment of tumor treatments.Key wordsThree-dimensional ultrasonic reconstructionUltrasonographic contrast agentVX2 tumorPerfusion三維超聲成像技術(shù)在心臟、婦產(chǎn)科、眼科等領(lǐng)域已開展臨床應(yīng)用1-5,但目前仍難以對(duì)實(shí)質(zhì)性腫瘤血管重建理想的三維像,主要原因是超聲診斷儀檢測(cè)慢速血流不夠敏感且易受組織運(yùn)動(dòng)的影響。新近研制的新型FX系列聲學(xué)造影劑具有高效、安全和無創(chuàng)性等優(yōu)點(diǎn),經(jīng)外周靜脈注射十分小的
7、劑量后即可使全身小血管明顯增強(qiáng)6-7。本研究應(yīng)用三維超聲成像技術(shù)觀察經(jīng)靜脈注射新型(第三代)聲學(xué)造影劑前后兔VX2腫瘤血流灌注情況,效果較理想,介紹如下:1材料與方法1.1實(shí)驗(yàn)動(dòng)物選用日本大耳白兔19只,雌性11只,雄性8只,重2.53.5kg。肝臟、腎臟、肌肉和皮下分別接種VX2腫瘤5、4、7、3個(gè),腫瘤直徑1.56.0cm(平均2.4cm)。用2%3%的戊巴比妥鈉經(jīng)靜脈麻醉,劑量為2530mg/kg。肝臟和腎臟檢查時(shí)將兔仰臥位固定,皮下和腿部肌肉檢查取側(cè)臥位,檢查區(qū)盡量剪毛或用8%硫化鈉脫毛。用呼吸機(jī)控制兔呼吸,肝、腎三維像采集時(shí)暫停呼吸機(jī),使兔呼吸停止。1.2FX530聲學(xué)造影劑的準(zhǔn)備F
8、X530聲學(xué)造影劑由北京阜外醫(yī)院提供,主要成分為人體白蛋白包裹含全氟戊烷氣體的微泡,97%以上的微泡直徑在38m以內(nèi),平均4.2m。微泡濃度12×109個(gè)/ml。經(jīng)兔耳緣靜脈注射,劑量為0.0050.01ml/kg,尾隨注射2ml生理鹽水。1.3儀器與檢查方法常規(guī)超聲檢查使用美國(guó)惠普公司的HP-5500型彩超儀,探頭頻率為410MHz可調(diào),選取偏10MHz,使用彩色多普勒能量作三維重建。三維超聲成像系統(tǒng)為德國(guó)TomTec公司的Echo-Scan三維工作站,配有磁場(chǎng)空間定位的自由掃查系統(tǒng)。韓國(guó)Medison公司的Voluson-530D超聲儀配有7.5MHz腔內(nèi)容積掃查探頭,可重建三維
9、彩色多普勒血流像。磁光盤、移動(dòng)式硬盤和電腦采集動(dòng)態(tài)像保存資料。檢查方法:(1)像的采集:將Echo-Scan三維工作站與HP-5500彩超儀相連接,磁場(chǎng)發(fā)生器置于靠近待檢查部位,手持帶有空間位置感應(yīng)器的超聲探頭,先觀察腫瘤及附近的血流情況,確定像采集范圍。調(diào)整儀器設(shè)置,抑制二維灰階像至恰好可觀察組織結(jié)構(gòu),盡量增強(qiáng)彩色血流信號(hào)而無明顯噪音,須注意造影前后設(shè)置條件保持不變,以便對(duì)照。三維工作站采集像時(shí),緩慢且均勻平穩(wěn)地移動(dòng)探頭,采集連續(xù)二維像,時(shí)間設(shè)定為812s。掃查完成后對(duì)像進(jìn)行后處理,獲得立體的三維數(shù)據(jù)庫(kù)。用Voluson-530D三維容積探頭掃查較簡(jiǎn)便。先用二維像顯示好腫瘤及鄰近組織的血流,
10、三維掃查時(shí)將探頭固定不移動(dòng),顯示切面為感興趣區(qū)中部,三維探頭可自動(dòng)作扇形掃查,獲取連續(xù)的二維像,由計(jì)算機(jī)建立三維數(shù)據(jù)庫(kù)。(2)重建三維像:Echo-Scan三維工作站獲取的三維數(shù)據(jù)庫(kù)為彩色血流的灰階顯示,利用最大回聲模式進(jìn)行三維重建。重建時(shí)先選擇三維數(shù)據(jù)庫(kù)的一個(gè)參考切面,再對(duì)感興趣區(qū)血流的灰階像進(jìn)行三維重建,可選擇不同的視角觀察或旋轉(zhuǎn)觀察三維像。Voluson-530D獲取的彩色多普勒血流像的色彩與二維顯示的一致。對(duì)三維數(shù)據(jù)庫(kù)中的彩色多普勒血流進(jìn)行三維重建后,可由任意的角度和方位觀察。1.4病理檢查每次超聲檢查完成后即將兔處死,取腫瘤標(biāo)本作病理檢查,觀察大體和鏡下特征。2結(jié)果2.1造影前三維像
11、可良好地顯示兔VX2腫瘤及其鄰近部位的血管的立體形態(tài)及相互之間的空間位置關(guān)系(1)。由于兔VX2腫瘤外周包繞的腫瘤滋養(yǎng)血管較豐富,三維像可勾畫出腫瘤的輪廓,經(jīng)旋轉(zhuǎn)觀察可更好地觀察腫瘤立體形態(tài)。Fig 1Three-dimensional reconstruction of VX2 muscle tumor in rabbit hind legby color flow energy imaging showed the relations between the tumors and the large vessels nearby2.2造影后經(jīng)兔耳緣靜脈注射FX530后腫瘤血管血流增強(qiáng)的效果
12、十分明顯且穩(wěn)定。使用很小劑量(0.002ml/kg)也可有明顯增強(qiáng),但持續(xù)時(shí)間較短;注射劑量為0.0050.01ml/kg時(shí),血流增強(qiáng)持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)(可達(dá)5分鐘以上)且偽像出現(xiàn)時(shí)間短,有利于二維超聲觀察和三維掃查。三維重建像顯示的腫瘤血管血流比造影前明顯豐富,表現(xiàn)為顯示的血管條數(shù)增多,分支增多,腫瘤部分區(qū)域內(nèi)可見成團(tuán)的海綿狀的小血管血流增強(qiáng)區(qū)。造影增強(qiáng)衰退早期,腫瘤外周滋養(yǎng)血管的彩色血流信號(hào)外溢并相互融合,呈“血管殼”狀,而外周組織僅較大血管血流增強(qiáng)明顯,三維重建的像顯示較完整的腫瘤“血管殼”(2)。造影增強(qiáng)中后期,利用三維超聲成像可清晰顯示腫瘤外周和內(nèi)部血管血流,包括網(wǎng)團(tuán)狀的十分細(xì)小血管的血流(
13、3)。大體病理檢查:兔VX2腫瘤組織與周圍組織交錯(cuò),邊界欠清晰,鄰近組織大血管發(fā)出分支至腫瘤邊緣繞行,并有分支伸入腫瘤內(nèi)(4)。鏡下:腫瘤浸潤(rùn)性生長(zhǎng),侵入鄰近組織,界限不清,纖維組織成分較少。腫瘤內(nèi)及外周有豐富血管。較大的腫瘤中央有血、壞死和液化灶。Fig 2After intravenous injection of FX530, three-dimensional ultrasonography showed the tumor vessels as “Shell” during the period after peak enhancementFig 3After intravenous
14、 injection of FX530, three-dimensional Ultrasonography showed the netlike small vessels in the tumor during late enhancementFig 4The pathological specimen of the rabbit VX2 tumor in hind leg showthat the nutrient vessel go into the tumor.The tumor was 2.0 cm in size3討論 三維超聲成像技術(shù)的開展已有30余年,近幾年來其技術(shù)已逐漸走向
15、成熟,目前已應(yīng)用于含液性結(jié)構(gòu)和病變,被液體環(huán)繞的結(jié)構(gòu)和病變,實(shí)質(zhì)性組織結(jié)構(gòu)以及實(shí)質(zhì)性器官血管樹的三維成像8。第三代新型聲學(xué)造影劑是90年代開發(fā)出來的新試劑,以含氟氣體微泡為主要成分的造影劑的聲學(xué)增強(qiáng)效果強(qiáng)大且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),系目前最具有臨床應(yīng)用價(jià)值的一類造影劑6,本研究使用的國(guó)產(chǎn)FX系列造影劑即屬此類。3.1應(yīng)用三維超聲成像技術(shù)觀察造影前兔VX2腫瘤的血流灌注情況本研究中使用HP-5500型彩超儀,其彩色多普勒能量對(duì)血流探測(cè)的敏感性很高,可良好地顯示十分細(xì)小的腫瘤血管,且顯示的血管邊緣平滑柔和、連續(xù)性好,經(jīng)三維重建后可清晰地顯示腫瘤血管的走向、分布及與鄰近組織的關(guān)系。Echo-Scan三維工作站配
16、有磁場(chǎng)空間定位的自由掃查系統(tǒng),操作者可在任意方向上移動(dòng)探頭觀察感興趣區(qū)結(jié)構(gòu)像,再由計(jì)算機(jī)將連續(xù)的二維像重建為三維立體像,重建后的三維像立體感很強(qiáng)。Voluson-530D超聲儀配有7.5MHz腔內(nèi)容積掃查探頭。檢查時(shí),操作者不用移動(dòng)探頭,只需將探頭固定指向感興趣區(qū)的中部位置,由探頭自動(dòng)采集系列二維像。該儀器可對(duì)彩色多普勒血流和彩色多普勒能量進(jìn)行三維成像,既可顯示腫瘤血管血流的空間位置關(guān)系,又可顯示血流的方向,尤其適合于聲窗部位對(duì)腫瘤血管的觀察。兔VX2腫瘤是在兔身上誘發(fā)的一種鱗癌,為富血管實(shí)體瘤,但腫瘤血管密度與接種部位有一定關(guān)系,一般接種于肌肉、肝臟和腎臟的VX2腫瘤血管密度較高,超聲探測(cè)血
17、流情況也相對(duì)容易些。由于兔VX2腫瘤邊緣繞行的滋養(yǎng)血管較粗大且密度較高,三維重建后的腫瘤血管立體可勾畫出腫瘤的輪廓。3.2應(yīng)用三維超聲成像技術(shù)觀察造影后兔VX2腫瘤的血流灌注情況經(jīng)兔耳緣靜脈注射FX530造影劑0.002ml/kg后,均可見腫瘤血管明顯增強(qiáng),且隨著劑量的增加,增強(qiáng)越明顯,增強(qiáng)持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)。劑量超過0.004ml/kg時(shí),可見“彩色花簇”現(xiàn)象,表現(xiàn)為組織與腫瘤均顯示為一片明亮彩色,且范圍超過原有組織界限,隨著增強(qiáng)的減弱,增強(qiáng)的血管干支逐漸清晰顯現(xiàn)出來;肌肉與肝、腎實(shí)質(zhì)內(nèi)除粗大的血管外,其它血管的彩色血流消失較快,而腫瘤血管增強(qiáng)持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。為了有足夠時(shí)間進(jìn)行三維像采集,本研究主要
18、使用劑量為0.0050.01ml/kg。重建后的三維像顯示腫瘤血管血流條數(shù)增多,分支也明顯增多,分布更加密集,部分區(qū)域內(nèi)微小血管血流增強(qiáng)而顯示為更加密集的海綿狀小血管團(tuán),顯示二維像難以觀察到的空間形態(tài)與位置關(guān)系。三維超聲成像觀察腫瘤血流灌注有助于觀察腫瘤血管的數(shù)目、空間分布、與鄰近組織血流的空間位置關(guān)系以及血供來源等。應(yīng)用新型超聲造影劑后可觀察到更細(xì)小的腫瘤血管,為腫瘤的手術(shù)切除和栓塞化治療提供全面的信息,為評(píng)價(jià)腫瘤的化療、放療、栓塞化治療、酒精固化治療等非手術(shù)切除治療的療效提供了有效的方法。作者單位:430030同濟(jì)醫(yī)科大學(xué)同濟(jì)醫(yī)院超聲科參考文獻(xiàn)1王新房.靜態(tài)三維和動(dòng)態(tài)三維成像臨床應(yīng)用展望.中國(guó)超聲醫(yī)學(xué)雜志,1995,11:260-2612Kuo HC,Chang FM,Wu CH,et al.The preliminary application of three-dimensional ultrasonography in obstetrics.Am J Obstet Gynecol,1992,166:880-8863Musoles FB.Th
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