超声造影技术在临床上的应用

项明慧

(沈阳医学院奉天医院电诊科，辽宁 沈阳 110024)

超声造影技术的出现使人们第一次利用超声无创性地观察组织器官的微循环灌注成为可能，进而将超声的形态学成像发展为功能性成像，开创了超声技术评价微循环功能的新领域。我院2004年于东北地区首先开展了超声造影，目前已应用近4 000例，临床效果满意。

超声造影又称声学造影 (acoustic contrast)、对比增强超声 (contrast-enhanced ultrasound，CEUS)，是超声影像诊断学领域一个非常重要的进展，自上个世纪60年代初期超声检查应用临床以来，相继产生了A超、B超、M超和D型超声，为临床医学影像学的发展奠定了基础，早期的超声造影剂动物实验时在经由心导管心腔内注射快速振荡的生理盐水及靛氰蓝绿，致使心腔内一过性显影增强，后经证实系与微泡反射有关，后来又相继有了快速振荡生理盐水、维生素C与碳酸氢钠混合产生的微泡等制剂［1］。

目前的超声成像是利用声波反射原理，当组织中存在阻抗差异大于0.1%时即可被超声仪器识别，由于机体的复杂性和仪器技术的限制，对于近乎等回声的两种组织却难以区别。尤其在二维超声解剖学基础上的彩色多普勒血流的显示与分析，为无创研究血流动力学信息开拓了新的领域，极大地丰富了检测方法和手段。然而，与此同时也在研究寻找借助某种物质来增强超声检测能力的方法，这就是超声造影。

1 超声造影的基本原理

在常规超声检查的基础上，超声造影的方法是通过周围静脉注射超声造影剂，使造影剂进入血液循环系统，通过血液循环到达靶器官，利用造影剂微气泡的声散射性能，形成造影剂灌注部位与周围组织声阻抗差对比，提高图像的对比分辨率，使得超声由解剖学成像进入到功能学成像，通过灌注生理学与灌注病理学对比分析，提高了超声成像检查的敏感性和特异性，达到了诊断疾病的目的。

由于血液的红细胞的散射回声强度比软组织低1 000～10 000倍，因此，在普通二维声像图表现为无回声，对于心腔内膜或大血管的边界通常容易识别，但由于混响等伪差存在和分辨力的限制，难以显示微、细小血管。通过造影剂来增强血液的背向散射，使血流灌注清楚显示，从而达到对某些疾病进行鉴别诊断目的的一种技术。造影剂是随血液流动的，不易产生伪像。

超声增强造影成像的病理基础是病变组织与正常组织的血流灌注不同，形成病变部位与正常组织造影剂充填的功能及时相差异。

微气泡是超声造影的散射回声源，超声造影剂通常以微粒状态存在，已知超声造影剂产生的散射回声强度与超声造影剂微粒的横截面积(M2)大小成正比;超声造影剂微粒 (散射体)横截面积的大小与发射超声频率高低、造影剂微粒半径大小、造影剂压缩系数 (可塑性)高低成正比，与造影剂密度成反比［2］。

气体的压缩系数明显大于固体、液体，而密度明显小于固体、液体。因此，如发射超声频率、造影剂微粒半径相合，气体造影剂的横截面积明显大于固体、液体。

注射于循环系统并在毛细血管床充盈的造影剂微泡所构成的超声影像是超声造影的诊断基础。超声造影剂微泡的直径很小，通常小于8μm，以目前广泛应用的第二代造影剂Sonovue(声诺维)为例，其平均直径仅2.5μm，而人体毛细血管的管径一般为6～8μm，故造影剂微泡可分布于全身各脏器的毛细血管网。病变组织和正常组织的供血血管的性质、充盈时间、排空时间和排空方式等皆存在差异，超声造影可显示这方面的差异从而协助诊断。

2 超声造影剂

根据不同的应用，需要选用不同的造影剂。可分为血管和腔道造影剂，血管造影剂是通过血管给药，超声造影剂随血液循环分布于组织脏器中。目前常用的含有微泡的液态物质，微泡的外壳一般为糖类、蛋白类或脂类等。腔道造影剂用于体腔给药，进入特定的腔隙，使之增强，如口服的胃肠超声造影剂等。

3 超声造影的原理

在各种常规的超声检查过程中，许多器官组织与病灶组织间的回声非常接近，超声图像上对此难以或不能区分，造成诊断和鉴别诊断的困难，此时，可将一种物质即造影剂 (正性增强或负性增强物质)导入其中，形成肉眼可以识别的图像对比差异，通过研究灌注的微血管床，识别不同级别的血管。研究血流量及其血流动力学特点从而达到诊断和鉴别诊断的目的。

从形态学过渡到功能性检查，有的疾病经治疗后结构上的变化恢复正常，但功能上的损伤仍然存在，此时单纯的影像形态学如普通的超声、CT和MRI常阴性，而功能性显像可以为疾病的诊断，特别是早期诊断提供重要的信息［3］。

功能性成像和解剖性成像的关系:人体组织器官的功能和解剖结构是相互依存的。人体器官的功能活动是以其解剖结构为基础，而解剖结构的存在又必须依赖其正常的功能活动，其主要表现为血供和代谢方面。解剖结构的形态学变化必然伴有功能的改变，而持久的功能活动异常也终将导致解剖结构形态学的损伤，这就决定了功能性和解剖性成像两者之间的关系只能是相辅相成、互为补充、互为一体。这就需要临床医生及医学影像工作者在全面了解上述医学成像技术的原理、方法和各自特点的基础上，严格掌握它们的临床适应证，结合患者的具体情况，选择不同的检查方法，以达到诊断和治疗的目的。

4 超声造影的临床应用

4.1 腹部脏器 应用超声造影通过评价腹部脏器如肝、胆、脾、胰、肾等及盆腔脏器如子宫、卵巢、前列腺等的血供及病变处的异常血供等，达到掌握和了解靶目标的灌注、功能状况特点，以实现灌注生理学与灌注病理学的比较，进而实现诊断的目的［4，5］。

4.2 表浅器官 应用CDFI较易评价甲状腺、乳腺、淋巴结及睾丸等器官血供，但受到超声敏感度、时间分辨率等诸多影响，只能对较大体积的肿物或包块进行观察。而超声造影对甲状腺、乳腺、淋巴结及睾丸等的微循环灌注的研究应用具有优越性。

4.3 周围血管 检测动、静脉的狭窄闭塞血栓等，了解血管腔的通畅性，血管狭窄程度判断，尤其对彩色血流显像具有局限性的血管的检查等。由于其非角度依赖性以及灰度的敏感性，对于应用CDFI重度狭窄而无彩色血流信号显示酷似闭塞的血管管腔的判断具有良好的定性显示能力。

4.4 心脏超声造影

4.4.1 观察 (1)分流。(2)左右心腔和心肌造影:造影剂能增强整个心腔的显影，可清晰观察心内膜边缘及确定所查结构的解剖属性。(3)观察心肌的微循环灌注，其灌注充盈情况即可反映心肌组织的存活度，室壁运动幅度从而判断心肌的缺血和坏死，如急性心肌梗死危险区的测定。(4)溶栓疗效的床旁评价。(5)无再流现象的识别。(6)冠脉侧支循环及心肌存活性的评价 。(7)冠心病介入治疗和旁路移植术的疗效评价。(8)慢性冠心病的早期无创诊断 。应用特定相关软件分析可作为心肌梗死、冠状动脉狭窄的患者溶栓治疗、经皮冠状动脉腔内成形术 (PTCA)、冠状动脉旁路移植术 (CABG)以及支架等术后疗效评估的有力监测手段，为判断心肌存活度，评估预后提供重要的临床信息。

4.4.2 评价组织器官 主要内容有:(1)识别局灶性异常回声的有无。(2)识别肿瘤的有无。(3)肿瘤性质的功能性判定。(4)识别、判断脏器的开放性、闭合性损伤。(5)识别残留组织的功能(人流术后残留、分娩胎盘残留及残存器官等)。(6)心脏功能性造影评价心肌供血状况。(7)评价治疗 (介入、放疗、化疗、射频、手术等)效果。(8)血管检查 (血栓、斑块、病变血管范围的评价等)。(9)携带药物治疗。

具体表现为:(1)肝胆胰脾肾、子宫附件、前列腺、淋巴结、心脏等肿瘤定性 (性质)诊断:肿瘤血流灌注的差异是良恶性肿瘤临床鉴别诊断的一个极其重要特征。超声造影能清晰显示肿瘤的微循环血流灌注特性，因此能对肿瘤良恶性做出更加准确的诊断。(2)早期发现微小病灶:由于达到了对肿瘤微循环显影的水平，超声造影能清晰显示微小肿瘤病灶。大量临床实践表明在亚厘米 (＜1 cm)病灶的显示率上超声造影甚至略优于增强CT，这对于肝硬化或者既往有恶性肿瘤病史的患者尤为重要，可以早期确诊、早期治疗。(3)手术疗效评估:超声造影能在肿瘤手术或介入治疗前对病灶进行定位、分期，治疗后可进行疗效监测 (如肿瘤是否完全坏死)以及预后评估 (如是否还有残留肿瘤组织或复发)等等，这些信息极其重要，可协助制定治疗方案，明显提高治愈率，极大地减轻了患者的痛苦。(4)术中超声造影应用:术中超声被公认为肝脏手术中最有效的影像学检查手段，而结合了造影的术中超声的问世，提高了亚厘米病灶 (尤其是肿瘤卫星结节)或在常规超声上不易显示的病灶的显示率以及其鉴别能力，并准确确定肿瘤的浸润范围，为优化外科手术方案提供了依据，极大地提高了手术治愈率，降低复发或恶化潜在风险。(5)肝肾等器官移植动态监测:超声造影可为移植患者准确地评价术前受体血供，术中血管吻合情况，术后早期发现血管并发症、判断存活情况以及肝癌肝移植术后早期发现复发肿瘤和鉴别移植肝局灶性病灶的性质提供了无创便捷的影像检查手段。(6)血管病变的诊断:超声造影能清晰显示血管狭窄、闭塞以及血管畸形等病变，比如肾动脉狭窄、下肢静脉栓塞等。(7)肝、脾、肾等脏器外伤快速诊断:由于超声造影能显示微循环的灌注，因此对于外伤引起的创伤性出血，可清晰显示出血部位和范围。(8)心脏功能的准确评估:因造影剂能增强整个心腔的显影，故此心内膜边缘描绘会更加清晰，这些正是评价左心功能以及心肌室壁节段运动功能的重要前提。同时造影剂进入心肌冠状动脉微血管循环后，其灌注充盈情况反映了心肌组织的存活度，应用特定相关软件分析可作为心肌梗死、冠状动脉狭窄的患者溶栓治疗、经皮冠状动脉腔内成形术 (PTCA)、冠状动脉旁路移植术 (CABG)以及支架等术后疗效评估的有力监测手段，为判断心肌存活度，评估预后提供重要的临床信息。

5 超声造影的新进展

5.1 造影剂微泡作为药物载体 微泡可以包裹携带药物，可以作为治疗性药物的载体，微泡超声造影剂作为一种能够携带微粒穿过内皮层进入靶组织的无创性良好载体，可增加靶组织的药物浓度和基因表达量。利用超声波照射在特定时间内和空间范围内击碎携带药物的微泡，以瞬态空化和声化学作用增加毛细血管通透性 (使得靶细胞细胞间隙增宽，膜通透性增大，表面形成一过性小孔即声孔效应)的同时，微泡破裂时产生的冲击波和微声流促使微泡释放出基因或药物进入靶细胞，使得局部有效浓度增加，从而达到治疗目的。目前已被用于血栓性病变及肿瘤的治疗，尤其在肿瘤及心血管疾病的治疗方面具有非常大的应用前景。此外，微泡携带药物的靶向治疗也在研究中。有学者利用微泡混合无水乙醇介入性超声对肝脏肿瘤局部性注射，并经超声照射，可以使肿瘤坏死，既可以增加坏死面积又可以减少乙醇的用量，效果令人满意。

另外，超声造影剂中微气泡的破坏可促使供应肿瘤的微血管破裂而引起肿瘤退变;利用空化效应在击碎微泡时拉长、切断或损坏血栓中的纤维，增加纤溶酶与血栓的结合位点，并加快其结合速度，从而加速纤溶。以及携带血栓形成物的造影剂在肿瘤内被超声破坏，可形成血栓或阻塞血管，使肿瘤坏死。随着超声造影剂及相关技术的发展，其在治疗方面会有更广阔的应用前景。

5.2 造影剂微泡作为基因载体 微泡可以携带基因，而作为基因的载体。将基因传递到细胞内往往较为困难，因为必须克服细胞膜的屏障。在超声破坏微泡时产生的空化效应和机械效应的作用下，在时间和空间上使细胞通透性增加，进而使靶基因到达组织细胞内，实现基因的整合和表达。超声诱导下可使DNA的转染和表达提高3 000倍。

5.3 分子超声造影显像－靶目标显像 利用特殊设计的示踪造影剂与特异性分子地址结合进行超声分子成像，可实现分子超声显像。将特异性配体连接到微泡表面，进而与相应肿瘤细胞受体结合，可达到特异性增强肿瘤超声信号和靶向治疗的目的。如纳米粒子包裹造影剂或者携带抗体等作为肿瘤或其他部位特定的显影剂，实现分子靶定位，提高超声诊断准确性的同时，为病灶的早期发现、治疗方案的制定以及治疗效果的评估提供客观的重要依据［6，7］。

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