超声造影在卵巢癌中的应用

冯晓宇 于诗嘉 综述 史铁梅 校审

卵巢癌是女性生殖系统常见的恶性肿瘤。目前最常见的诊断方法有妇科三合诊、血清CA125检测和超声检查。这三种方法联合应用是卵巢癌的主要筛查方法。近年来超声造影技术的应用受到了广泛的关注,它可以有效地改善超声对病变血管的检测,从而提高卵巢癌的诊断率,超声造影被认为是超声发展的新技术,是超声领域的第三次革命[1]。

超声造影技术最早的应用是在1968年,Gramiak和Shah等人将造影剂用于心脏的声学造影[2]。超声造影即外周静脉注射微泡造影剂,通过其在血流中的散射作用,使血流信号大大增强,以显示位置较深,血流缓慢,常规彩色多普勒超声无法显示的病变组织及血流。

1 造影剂的分类

第一代为含空气微泡,以德国先灵公司生产的levovist为代表,内含空气,成膜材料主要由99.9%D-半乳糖和0.1%棕榈酸组成,平均直径为3μm,在蒸馏水中剧烈震荡后,半乳糖结晶表面吸附大量空气,棕榈酸可稳定微泡。但在声场的作用下易破裂,不适合行实时造影,因此在临床应用中受到了一定限制。第二代为含惰性气体微泡,以意大利博莱科公司生产的sonovue为代表,内含六氟化硫,以磷脂为保护膜,微泡平均直径为2.5μm,由于增强了微泡外壳的韧性并采用了高密度、低弥散度的大分子气体,使微泡具有更高的稳定性,在血液循环中可以存在较长时间,增加血流声压反射系数,微泡能产生很好的非线性振动而不破裂,提高在细小血管中低流速、低流量的血流检出率。第三代为靶向造影剂,主要用于靶向诊断与治疗,通过造影剂表面连接针对靶组织的特异性生物素或配体等,使微泡造影剂可以在靶组织中蓄积,从而达到诊断以及治疗的作用,但靶向造影剂目前正处于临床研制中,主要用于体外实验,尚未有应用于人体的报道。

2 卵巢癌的诊断

2.1 对肿瘤血管的形态学进行评估 Kupesic[3]等对45例附件肿物术前用levovist造影后,将血管形态分为四级,0级(无血管型):肿块周边和内部均无血流信号;1级(周围型)肿块周边或稍远处有血流信号;2级(穿入型):有血流信号自外向内穿入肿块;3级(混合型):周围型+穿入型。造影后所有恶性肿瘤的血管形态学分级均为2或3级,经术后病理证实得出超声造影的诊断率为95.6%。顾蔚蓉等对19例卵巢肿瘤[4]及病理证实为卵巢癌复发灶的6例[5]进行 levovist造影后,观察到卵巢癌及复发灶处周围血管呈树枝状,蟹足状伸入瘤内,瘤内血管呈繁星状,团簇状,血管数目明显增多,走形不规则,异常扭曲,良性肿瘤造影后,瘤内血管呈星点状或短条状,血管数目无明显增多,肿瘤血管段延长,多较光滑,部分轻度扭曲。D′A rcy[6]等应用levovist对20例疑似卵巢癌的患者进行超声造影,比较造影前后肿瘤血管形态来鉴别良恶性的诊断效能,结果表明,检出恶性肿瘤的敏感度由造影前的50%提高到造影后的100%。

2.2 多普勒血流信号强度-时间曲线(TIC曲线)分析 TIC曲线是应用专门的分析软件对感兴趣区(ROI)的造影信号强度随时间变化的函数曲线,可以实时动态反应血中造影剂浓度的变化。由于微泡造影剂在良恶性病灶血管内的血流动力学不同,而且经外周静脉注射后只停留在血管内而不进入组织间隙[7],因此可以对ROI进行定量分析[8],并且绘制TIC曲线。常用的造影剂代谢参数包括:基础强度、达峰强度、增强比例、始增时间、达峰时间、廓清时间、持续时间、曲线下面积(AUC)。

Marret[9]等对101例附件肿瘤术前行levovist造影,分析TIC曲线发现达峰时间及达峰强度在良恶性肿瘤中无明显统计学差异,而廓清时间及AUC有较高的灵敏度和特异度,所以他认为超声造影可以作为筛查早期卵巢癌的方法。Orden[10]等报道了70例子附件肿瘤的 TIC研究结果,表明AUC和造影剂持续时间是鉴别良恶性肿瘤的较好指标。Testa[11]等的研究认为卵巢良性肿瘤的TIC曲线上升支陡直,下降支早快晚慢;恶性肿瘤的上升支也陡直,下降支慢。但刘百灵[12]等对47例卵巢肿瘤进行 sonovue造影后得出的 TIC曲线认为良性肿瘤的上升支及下降支均较平缓;恶性肿瘤的上升支及下降支均较陡直。顾蔚蓉[4]等由始增时间,达峰时间,持续时间作为诊断卵巢癌的受试者工作特性曲线(ROC曲线),可见始增时间≤50s,达峰时间≤100s,持续时间≥400s时诊断恶性肿瘤的灵敏度和特异度较高,这与M arret等的研究认为达峰时间在良恶性肿瘤中无明显相关性有所不同。下图为作者曾做过的卵巢癌的超声造影图像,图1、2。可见造影后肿瘤实性部分明显强化,其时间-强度曲线呈速升缓降。

3 靶向造影剂在卵巢癌中的应用

3.1 用于肿瘤细胞的靶向成像 伍得[13]等成功的制备出偶联叶酸的靶向造影剂,该造影剂可以在体外对高表达的卵巢癌SKOV3细胞有较强的特异性亲和力。

图1 卵巢囊腺癌的超声造影表现

图2 卵巢囊腺癌的超声造影的时间-强度曲线

3.2 标记肿瘤的新生血管 肿瘤的生长需要有新生血管的支持。Ellegada[14]等在造影剂表面结合了抑血小板凝集素物质,该物质可与新生血管的内皮细胞上表达的整合素进行结合,使造影剂在肿瘤内有新生血管的部位信号明显增强。这为评估肿瘤新生血管的生成提供了一种全新的研究方向。

3.3 作为药物的载体 卵巢癌的常规化疗药紫杉醇,其注射剂在体内可产生严重过敏反应。Unger[15]等用自制的负荷紫杉醇的微泡进行动物实验,结果使紫杉醇的药效大幅提高且无高过敏性。王志刚[16]等用自制的载紫杉醇的脂质微泡在0.25w/cm2超声辐射30s,各浓度药物的抗肿瘤活性均较大。因此作为药物载体的微泡可以增强病灶的局部药物浓度,提高药物疗效。

3.4 作为基因的载体 通常用病毒或细菌来转染基因,但有时安全性较差。而用微泡作为基因的载体可以大幅提高基因的转染率且安全性高。有报道称用微泡转染基因可使裸露DNA的转染率提高3 000倍[17]。彭幼灵[18]等实验表明,微泡载野生型 P53基因转染大鼠后,在 4C探头,谐波 1.75/3.5MH z,机械指数1.0,时间20m in,深度 5cm 条件下,超声辐射卵巢肿瘤后,与对照组相比显著增加了质粒转染率,抑制卵巢癌的生长。

3.5 治疗肿瘤 用低功率的超声辐射微泡,可以使肿瘤的微血管破裂而激活凝血机制形成血栓,或用携带血栓形成的微泡在肿瘤内被超声破坏后也可形成血栓,从而阻断了肿瘤的血液供应,使肿瘤缺血坏死达到对肿瘤的治疗作用[19]。

超声造影技术作为当前卵巢癌研究的热点领域,为卵巢癌的早期诊断及鉴别诊断提供了更加全面的信息,在分子生物学层面为肿瘤的治疗指明了新的研究方向。我们有理由相信超声造影技术将会成为卵巢肿瘤的首选诊断乃至治疗方法。

[1]Zhao Y,Zhang Y,Mei XG.Advances of ultrasound contrast agent.Foreign M edical Science(Section of pharmarcy),2003,30(5):298-302.

[2]Gramiak R,Shah PM.Echocardiography of the aortic root.Invest Radiol,1968,3(5):356-366.

[3]Kupesic S,Kurjak A.Contrast-enhanced three-dimensional power Doppler sonography for differentiation of adnexalmasses.Obstet Gynecol,2000,96(3):452-458.

[4]顾蔚蓉,丰有吉,张珏华.Levovist在超声鉴别卵巢良恶性肿瘤中的应用研究.中华超声影像学杂志,2003,12(9):543-537.

[5]顾蔚蓉,丰有吉,张珏华.Levovist在彩超诊断卵巢癌盆腔复发灶的应用研究.中国医学影像技术,2002,18(10):1057-1060.

[6]D′Arcy TJ,Jayaram V,Lymh M,etal.Ovarian cancer detected non-invasively by contrast-enhanced pow erDopp leru ltrasound.Br JO-bstetGynaceol,2004,111(6):619-622.

[7]Brannigan M,Burns PN,Wilson SR.Blood flow patterns in focal liver lesions atmicrobubble-enhanced US.Radiographics.2004;24:921-935.

[8]Orden MR,Gudmundsson S,K irkinen P.Contrast-enhanced sonography in the exam ination of benign and malignant adnexalmasses.JU ltrasound Med.2000;19(11):783-788.

[9]Marret H,Sauget S,Giraudeau B,etal.Contrast-enhanced sonography helps in discrim ination ofbenign from malignant adnexal masses.J Ultrasound M ed,2004,23(12):1629-1639.

[10]Orden M R,Jurdlin JS,K irkinen PP.K inetics of a u ltrasound contrast agent in benign and malignant adnexal tumors.Radiology,2003,226(2):405-410.

[11]Testa AC,Ferrandina G,Fruscella E,etal.The use of contrasted transvaginal sonography in the diagnosis of gynecologic disease:a preliminary study.Ultrasound Med,2005,24(9):1267-1278.

[12]刘百灵,周琦,姜珏,等.卵巢肿瘤超声造影47例分析.中国现代医药杂志,2008,10(3):51-53.

[13]Xing W,Gang WZ,Yong Z,etal.Treatment of xenografted ovarian carcinoma using paclitaxel-loaded ultrasound m icrobubb les.A cad Radiol,2008,15(2):1574-1579.

[14]Ellegala DB,Leong-Poi H,Carpenter JE,etal.Imaging tumor angiogenesis w ith contrast ultrasound and m icrobubb les targeted toαγβ3.Circulation,2003,108(3):336-341.

[15]Unger EC,M cCreery TP,Sweitzer RH,etal.A coustically active lipospheres containing paclitaxel-a new therapeutic ultrasound contrast agent.Invest Radio,1998,33:886-889.

[16]王志刚,杨春江.载紫杉醇脂质微气泡体内外毒性实验研究.中国超声医学杂志,2006,22(7):481-483.

[17]Law rie A,Brisken AF,Francis SE,et a l.M icrobubblesenhanced ultrasound for vascular gene delivery.Gene Ther,2000,7.2023-2027.

[18]彭幼玲,郭爱林,肖敏,等.超声造影剂促进野生型P53基因转染抑制大鼠卵巢癌生长的实验研究.中华超声影像学杂志,2006,15(1):61-64.

[19]Zhang QX,Advance in targeted ultrasound contrast agent.Clin JMed Imaging Technol,2003,19(10):1407-1409.