实时超声弹性成像对兔肝脏创伤研究

2018-11-06王栋安力春田江克于腾飞谢霞皋月娟刘燕青靳颖

锦州医科大学学报 2018年5期

王栋，安力春，田江克，于腾飞，谢霞，皋月娟，刘燕青，靳颖

(1.武警后勤学院附属医院，天津 300162；2.解放军总医院超声科，北京 100853；3.解放军302医院超声科，北京 100039；4.清华大学附属北京清华长庚医院超声科，北京 102218)

肝脏是腹腔最大的实质性脏器，是腹腔钝性创伤中容易受累的器官,在实质性脏器外伤中占第二位，仅次于脾脏外伤，其发生率约为1%～8%。肝脏外伤临床上多表现为右上腹疼痛，同时可伴有右侧肩部疼痛，失血严重者可致失血性休克等情况出现，是导致其致死率约4.1%～11.7%[1]。因此，能够在最早的时间内判断肝脏创伤，确定创伤级别将会在提高患者生存概率、降低死亡率方面起着决定性的作用。

常规肝脏创伤的检查方法主要包括临床体格检查(腹部有无压痛、肌紧张、呼吸、脉搏等)，实验室检查(谷丙转氨酶ALT、天冬氨酸氨基转移酶AST、碱性磷酸酶、γ-谷氨酰基转移酶、总胆红素、白蛋白、中性粒细胞、白细胞计数、红细胞计数、血红蛋白、红细胞比积、血小板)，诊断性腹腔灌洗(diagnostic peritoneal lavage，DPL)，影像学检查〔超声、CT、增强CT(contrast-enhanced CT，CECT)等〕，开腹探查等。影像学检查之中，增强CT被认为是诊断腹部创伤的“金标准”，能够有效显示腹部脏器创伤的病变范围和程度，具有很高的敏感性。但增强CT检查较以上检查价格昂贵，部分患者还对造影剂过敏，同时检查设备体积庞大，无法对不便于移动的患者进行床旁检查，而且因为具有放射性，不能够对儿童或者孕妇使用。因此，我们需要一种检查价格较低，适用于患者范围广泛，可以随时对不便于移动的重症患者床旁检查的检查手段。

随着实时弹性成像(real-time elastography，RTE)技术的发展和成熟，实时弹性成像有望在肝脏创伤方面取得一定的进展。目前实时弹性成像主要应用在甲状腺、乳腺方面。Trimboli P[2]等人已经通过RTE研究患者抑制甲状腺刺激激素(suppressed thyroid stimulating hormone)与患者年龄、结节大小、超声表现、实时弹性评分的相关性。Zhang YZ[3]等通过对比和联合应用高分辨率超声(high-resolution ultrasound，HRUS)、RTE、超声造影(contrast-enhanced ultrasound，CEUS)。类似的以RTE为研究工具，对于甲状腺的研究[4-8]已经得到了广泛的开展。在另一方便，实时弹性成像对于乳腺疾病的诊断也取得了长足发展。Kilic F[9-16]等人已经利用3D实时弹性组织成像诊断乳腺肿瘤。虽然实时弹性成像对于甲状腺、乳腺应用较多，但在肝脏中的应用较少，只有在肝纤维化方面的文献[17]报道，并没有实时弹性成像对于肝脏创伤方面的文献。因此，本研究采用实时弹性成像对肝脏创伤研究，为增加肝脏创伤检查方法打下基础，弥补其他影像学方面的不足，也增加了对于肝脏创伤诊断的应用方向。

1 材料与方法

1.1 动物建模

选取80只健康新西兰兔，雄性，称重范围均在2.0～3.0 kg之间，实验前动物禁食12 h。以3%戊巴比妥钠肌肉注射麻醉(剂量为30 mg/kg)。实验兔仰卧位固定于兔台，经耳缘静脉建立静脉通路，以平衡盐溶液维持血容量。使用褪毛器充分褪去肝脏对应位置胸部及腹部兔毛，在无菌操作下经右上腹肋缘下切口，逐层开腹，充分暴露肝脏。选择易观察位置，避开胆囊、血管、肝边缘等位置，在肝脏分叶较大部位用镊子划破肝脏包膜，再用止血钳沿创伤病灶处进一步加深扩展创伤病灶，其深度约0.5 cm以内，创伤病灶长度控制在1.0～2.0 cm范围内。第1组40只新西兰兔建立“—”型创伤病灶，见图1A。如此建立第2组40只新西兰兔“#”型创伤病灶，即共四条创伤伤痕，两两交叉，见图1B。

1.2 使用仪器

使用GE LOGIQ-E9型彩色多普勒超声诊断仪，具备实时弹性成像技术RTE功能。

1.3 检查与测量方法

将超声探查深度调整为2 cm，将探头1/3或2/3位置处放置于肝脏创伤病灶表面，先对创伤病灶进行常规二维灰阶超声扫查，观察病灶大小、形态、回声，周边组织情况。

进入RTE模式，二维图像与RTE图像相对照，观察两者图像特征。手规则上下垂直加压，使探头规则轻触肝脏表面。观察显示器中图像质量柱，尽量保持呈绿色满格状态，同时下方的压力曲线尽量呈规则的锯齿状，两个共同符合时为此刻最佳图像，重复动作一段时间以便搜集到更多的弹性情况。选择创伤病灶所在区域，即感兴趣区域(region of interest，ROI)，呈黄色圆圈所示，调节合适位置，以便能完全覆盖创伤病灶。在组织同一水平线上选择对比区域(正常区域)，呈青色。下方X轴会随着时间自动分成几个相等时间段，Y轴对应的是弹性指数，可见两条曲线，黄色曲线为感兴趣区域(创伤病灶)弹性数值，青色曲线为对照正常组织弹性曲线数值。在读取数值时，去掉第一个和最后一个时间刻度内数值，读取期间之内的最高值与最低值，并计算平均值，重复以上过程3次，选择压力曲线锯齿较规则者为易。再测量弹性应变比值(strain ratio,SR)，呈现E2/E1曲线，即正常组织压力值/感兴趣区域(创伤病灶)弹性数值曲线。可见黄色始终水平值为1，青色在黄色线的上方或者下方，取值时与测量弹性数值相同，计算其平均值。如图2为“—”型创伤病灶第10分钟感兴趣区域ROI最大值与对比区最大值。

1.4 观测数据

1.4.1 弹性相关数值测量建立各40个新西兰兔肝脏“—”型和“#”型创伤病灶，分别于创伤灶建立后第10分钟(40个创伤病灶)，30分钟(35个个创伤病灶)，60分钟(30个个创伤病灶)测量3次测定时间内实时弹性成像最大值、最小值，弹性应变比值SR最大值、最小值，并计算实时弹性成像数值平均值和弹性应变比值SR平均值。

1.4.2 病理检查在第10，30，60分钟实时弹性成像检查完成后，取五只新西兰兔创伤部位取材即刻浸泡于10%福尔马林中，包埋、切片、染色，20×10倍显微镜下观察。

1.4.3 创伤病灶弹性评分应用“五分法”评分，分别在第10，30，60分钟不同时间点进行创伤评分。1分：病灶区呈较均匀一致的红色，或有少许绿色。2分：病灶区中心呈红色，周边呈绿色。3分：病灶区红绿相间。4分：病灶区主体呈绿色，或有其他颜色。5分：病灶区蓝色为主，或以蓝绿相间。

1.5 统计学方法

2 结果

2.1 相同时间点、不同类型创伤病灶实时弹性成像平均值对比分析

2.1.1 相同时间点、不同类型创伤病灶弹性成像平均值对比，见表1。

表1 相同时间点、不同类型创伤病灶弹性成像平均值对比

2.1.2 相同时间点、不同类型创伤病灶弹性应变比值SR对比，见表2。

2.2 病理变化

两组均可在第30、60分钟发现肝小叶内外血管扩张，充血出血，出血区肝小叶结构收到破坏，见图3。

2.3 创伤弹性评分，见表3、4。

表2 相同时间点、不同类型创伤病灶弹性应变比值SR对比

表3 “—”型创伤组实时弹性成像评分

表4 “#”型创伤组实时弹性成像评分

3 讨论

全球范围内，腹部实质性脏器创伤诊断主要采用超声检查、CT和诊断性腹腔灌洗。在超声对于肝脏创伤方面，临床上使用常规超声观察、超声造影检查。国际上将超声作为创伤重点评价(focused assessment with sonographytrauma,FAST)，临床医生要在床旁给予创伤患者超声检查。常规超声可探查到较明显的腹部脏器创伤，以肝脏创伤为例，常规超声可以测量腹腔积液，推测患者肝脏出血量。但常规超声缺点也是明显的，对于腹腔实质性脏器创伤敏感性不强。超声造影(contrast enhanced ultrasound，CEUS)的出现解决了此问题[18-19]。但CEUS使用的造影剂价格较为昂贵，同时还存在着过敏风险。因此，我们研究实时弹性成像能否成为肝脏创伤另外一个检查方法。

“—”型创伤可以代表较轻创伤病灶，“#”型创伤可以代表较重创伤病灶。本研究模拟不同创伤程度，从实时弹性成像角度对肝脏创伤进行分析。本研究测量正常肝组织实时弹性成像平均值为1.62左右，第10分钟时，两组实时弹性成像平均值均为0.88或0.89左右，均小于正常组织实时弹性成像平均值的1.62，两组均有显著统计学差异，P<0.01。说明肝脏刚发生创伤时病灶弹性值与周边正常组织相比偏小，表示实时弹性成像在短时间内对肝脏创伤有诊断价值。第30分钟时，两组创伤病灶实时弹性成像平均值与周边正常组织实时弹性成像平均值无统计学差异，表示实时弹性成像在短中期间内(30 min时)对肝脏创伤有诊断价值不明显，不能够完全区分创伤病灶与正常肝组织。第60分钟时，“—”型创伤组实时弹性成像平均值与周边正常组织实时弹性成像平均值两者间有显著统计学意义，P<0.01。“#”型创伤组实时弹性成像平均值与周边正常组织实时弹性成像平均值两者间有显著统计学意义，P<0.01。“#”型创伤组实时弹性平均值大于“—”型创伤组实时弹性成像平均值，两者间有统计学差异，P<0.05。表示实时弹性成像在长时情况下对肝脏创伤有诊断价值，且因为创伤程度不同，观察所得数值也会呈不同差异性，因此实时弹性成像对不同级别肝脏创伤有诊断价值。换一个角度分析，按照本研究制定的实时弹性成像评分来观察，两组实时弹性成像平均值逐渐增大，也与上述结论相匹配，证明了实时弹性成像诊断肝脏创伤价值。由于本研究采用实时弹性成像测量肝脏创伤进行计算其平均值，用此产生量化数值，如应用剪切波弹性成像测量数值将会更为直接。因此在本研究中，表1与表2中第60分钟两组平均值有统计学差异，而弹性应变比值SR无统计学差异，因此得出第60分钟两者有不同的统计学差异。其次，实时弹性成像不能够像CEUS一样，根据美国创伤外科学会(the injury scale of the american association for the surgery of trauma，AAST)对肝脏创伤分级[20]，但可以对肝脏创伤进行评分。

本文建立动物模型后，血小板会受到损伤部位激活因素的刺激，出现血小板的聚集，成为血小板凝块，起到初级止血作用。接着血小板又经过复杂的变化产生凝血酶，使邻近血浆中的纤维蛋白原变为纤维蛋白，互相交织的纤维蛋白使血小板凝块与血细胞缠结成血凝块，即血栓形成。同时血小板的突起伸入纤维蛋白网内，血小板微丝和肌球蛋白的收缩使血凝块收缩，血栓变得更坚实，能更有效地起止血作用。综上，在此过程中随着时间的延长，从创伤病灶建立，至创伤病灶凝血加强止血形成，与本文弹性成像分析得到病灶逐渐“变硬”相符合，更加说明了实时超声弹性成像对肝脏创伤有一定的诊断作用。由此，实时超声弹性成像有望成为诊断肝脏创伤另一个途径。