超声诊断技术评估热消融范围的研究进展

林娜，张英霞，邓伟

（内蒙古医科大学附属医院超声诊断科，内蒙古 呼和浩特 010050）

0 引言

热消融技术在临床逐渐兴起，针对不同器官病变，可选择不同消融方式，应用较广泛的包括激光消融（LA）、射频消融（RFA）、微波消融（MWA）和高强度聚焦超声(HIFU)，其具有损伤小、高效、治疗效果显著等多种优势[1-2]。术中及术后正确有效评估消融范围既可以保证组织消融完全、减少复发，同时还可有效避免过度消融，损伤消融病灶周围器官和正常组织结构。

随着热消融技术临床疗效的不断提升，影像学方法在评价和随访热消融治疗中扮演着重要角色。目前评价热消融范围的方法较多，各种影像学手段例如超声、增强CT或磁共振成像（MRI）等发挥着各自独特的作用[3]。现有研究多以增强CT或MRI显示消融病变增强为判定消融完全的金标准，但其无法实现同步监测与评估消融过程。由于超声具有实时性、便利性、可再现性和低成本等多种优势，成为监测和评估热消融疗效的首选方法[4]。

1 灰阶超声

热消融治疗后，由于加热作用，局部消融组织中出现微气泡，表现为回声增强的汽化区，与周围正常组织回声不同，灰阶超声能够实时显示强回声区的范围，是判断治疗范围最直观的方法。早期有学者对肝癌消融灶进行研究[5-6]，认为消融后强回声气化区可初步预判烧灼范围。该结果与实际工作中灰阶超声的应用相一致，在超声引导下消融术中，使用高回声实时监测仍然是判断消融程度的首选超声成像方法[7]。当灰阶超声显示强回声覆盖病灶边缘且彩色多普勒成像无血流信号时，再应用超声造影进一步判断消融完全情况。但当病灶位于肝脏隔顶部或较大血管旁时，强回声范围的评估将受到一定的影响，因此该方法虽较为简便，却不适用于所有病灶，只可近似大致评估消融范围。

Shi J W等[8]对猪肌、猪肝和兔肝组织分别施以相同时间的微波消融和射频消融，结果显示只有当猪肌和猪肝消融功率为45W时，两种组织消融区与高回声区大小无显著性差异，而其他组无论微波消融还是射频消融，消融区均明显大于高回声区。这说明在多数情况下高回声区低估了消融区的范围。该研究还观察到不同组织由于密度、含水量不同，高回声显示范围也不同，总体上MWA的判断准确性较高，提示我们要综合考虑组织的致密程度，合理选择消融方式，更好地预测坏死区范围。

黄磊等[9]研究了43个活体猪肝消融病灶，结果灰阶超声显示坏死区横径、长径与面积均小于大体标本，认为灰阶超声对消融范围的实时测量会引起偏差。这与Correa-Grego等[10]以大体标本和组织病理学的所测数值为对照，评估猪肝微波消融治疗后损伤范围的研究结果一致。且灰阶超声所测消融灶范围有随时间推移呈现缩小的趋势，因此无法准确地评估实际消融面积大小。

2 彩色多普勒血流成像

彩色多普勒血流成像（CDFI）可以观察消融组织内血流分布变化情况，消融术后，若肿瘤内部仍可见血流信号或血流信号较治疗前减少不明显，即为消融不够完全，可即刻对遗留肿瘤组织进行二次消融。Wengang Liu等[11]认为消融后即刻的热效应和组织气化可能会产生较明显的伪影，导致CDFI无法精确描述结节内部的血流信息，且CDFI利用壁滤器去除噪声和运动伪影，易使低速血流的灵敏度降低。由此可见，彩色多普勒成像虽对消融治疗有很好的指导意义，却在反映消融灶范围方面价值有限，其对微血管的显示欠佳，彩色增益及量程调节均对成像也有一定影响，如对肿瘤组织是否消融彻底难以显示清晰，将给后续治疗过程带来困难[12]。目前，使用彩色多普勒血流成像可以提供术后消融病灶血流信息，但无法准确评估消融疗效，尚未见相关报道证明其有效性。

3 超声造影

超声造影（CEUS），又称对比增强超声显像技术，通过造影剂微泡的动态显像，反应病灶的微循环血流灌注特点，可明确凝固范围和坏死情况，有效弥补了常规超声对消融病灶显示不清晰的不足。病灶完全消融后，内部无造影剂充填，呈无回声区或低回声区。研究表明超声造影可直观反映治疗前后病灶内部血流动力学改变, 清晰划定消融区域，进而评估消融疗效[13]。

目前，超声造影在各个肿瘤的诊断与治疗中发挥着重要作用，是超声判断组织消融灶范围及消融即刻效果的主要方式[14-16]。据报道，在超声引导下进行肝细胞癌灶RFA手术，与增强核磁比较，术后CEUS确定完全消融的准确性可达到97.22%[17]。Liu Jiangwei等[18]报道了10头幼猪活体肝脏射频消融产生的43个消融病灶行常规超声和超声造影检查的情况，对比大体标本，超声造影测量病灶的两个径线值和消融面积与大体标本无明显不同。该研究对活体动物消融实验进行了有效补充，证明了超声造影测值可达到与组织病理学相近的标准。在消融术后1、3、6个月，需要对消融部位复查评估消融疗效，Jia Li等[19]对10只雄性犬的前列腺进行RFA，研究发现超声造影可清晰显示灌注缺陷区域的边界，消融后即刻、1周、1个月超声造影测量的病灶体积均与病理标本无显著性差异(P＞0.05)。由此说明CEUS能够较好地评估各阶段消融病灶的范围和血液分布，进而评估消融治疗效果。在不同观察者之间和同一观察者测量消融区域的的重复性方面，超声造影也比常规超声具有更高的一致性[20]。

CEUS有助于划分消融区域，减少治疗后的测量变化，在描述消融范围时分别测量病灶三个径线和体积，可有效防止不同观察者出现较大测量误差，获得更高的重复性，这对消融范围的评估等具有重要意义。然而，近年来，随着超声造影的普及，其使用也受到一定的限制性，难以观测较大病灶的整体结构，且由于超声造影剂进入体内仅可以保持数分钟，不能实现全程监测消融过程。

4 超声温度成像

热消融治疗成功有赖于精准监测消融病灶的温度变化，以掌握适中的热剂量。热消融过程中，当局部消融区温度达到60℃～100℃时，病灶会发生凝固性变性坏死；大于100℃时，消融病灶发生气化或者因温度过高出现碳化。其中，回波信号时间偏移法是超声温度成像研究热点领域之一，受到该领域学者们的广泛关注。其原理是消融病灶温度逐渐增高，使组织受热膨胀，声速传播发生变化，引起超声波回波信号时间变化，故按照信号偏移情况能实现监测消融病灶的温度变化，实时反映组织坏死范围[21]。目前，国内外己进行了一些实验研究，证明了超声无创测温技术具有有效性。据报道，基于回波信号时间偏移方法测量消融区域面积准确率较高，但必须提前了解在消融组织中超声波传播的相关系数；基于散射子逆散射能量变化的方法可以在短时间内得到较好的温度成像，但对消融区域不均匀的温度分布面积成像不满意[22]。由此说明，两种超声温度分布影像均具有可行性，使用却受到一定限制条件，尚有待进一步研究证实其在评价消融灶范围方面的价值。此外，回波信号时间偏移法仅限于在低功率的RFA下才能精确评估消融范围，当温度大于50℃时，消融范围与实际面积不符合，无法实现消融区域的精准判断[23]。然而，为了在临床上实现完全的凝固和坏死，大多数病灶的消融功率要求很高，当温度升高时，声速不会明显改变，所以在高功率下热消融过程中的温度改变，超声温度成像无法实现准确监测。目前，这种无创测量温度的方法在活体动物实验及临床实验上尚不成熟，近年来有报道的研究较少，有望成为未来监控消融的有利工具。

5 超声弹性成像

1991年，Ophir首次提出“弹性成像”的概念[24]。超声弹性成像可显示组织的硬度信息，是一种新兴的超声成像技术，在肝纤维化、甲状腺良恶性结节、乳腺肿物、前列腺病变等的诊断效能已得到广泛认可，成为超声领域的研究热点。其基本原理是将来自内部或外在的应变作用于不同组织，在各种力学的作用下，具有不同弹性系数的组织将形成一个有差异的响应，诸如位移变化等，将弹性信息叠加在实时灰阶超声图像上以获得灰阶或颜色编码的图像[25]。超声弹性成像可分为静态/准静态弹性成像和动态弹性成像两种，前者最常用的有应变弹性成像和应变率成像，后者包括瞬时弹性成像（TE）、声辐射力脉冲弹性成像（ARFI）和实时剪切波弹性成像（SWE）[26]。

热消融后，消融坏死组织硬度增高，其弹性模量值与周边未进行消融的组织有明显不同，因此可利用组织的硬度差异来评价热消融的范围。Fahey等[27]运用弹性成像技术检测动物肝脏热消融术，结果可显示消融区与周围正常组织弹性的实时变化情况，验证了弹性成像评估的消融区范围与病理结果有较好的的一致性。Bo X W等[28]等报道SWE能够定性和定量区分消融区的不同区域，以及消融区与未消融组织的分界线，测量整个消融区和坏死区的体积与大体病理标本体积有良好的相关性。田文硕等[29]等报道应用SWE和ARFI可清晰显示消融灶范围，且测量值与大体标本一致性良好。以上结果提示弹性成像方法能够精确评估组织热消融的范围。已发现围消融期SWE图像中所显示的消融变化区域与大体病理所估计最终消融范围的相关程度与消融温度存在对应关系[30]。当消融部位的组织温度在70°C-100°C之间变化时，其相关系数r=0.8，表明围消融期SWE技术在评估RFA范围方面可能具有最适温度，尚需要多中心研究及大样本量的临床实验，以得到更多学者的认可。SWE作为超声弹性成像中最先进的技术，不仅可以评估热消融范围，还可以定量反映组织的弹性，即组织的硬度，用于消融过程的监测，近年来应用前景广阔。将SWE图像用于监测RFA全部过程，能实时显示消融区域的绝对硬度值，准确评价射频消融灶硬度变化。

6 超声融合成像

超声虽然可实时动态成像，但由于各种原因，部分病灶难以显示清晰，而CT/MRI 对病灶的检出能力更高，却存在放射性损伤及对比剂过敏等问题。随着热消融技术的进步，CT/MRI 超声融合技术目前已被引入临床实践。CT/MRI 超声融合技术可根据换能器的角度实时同步显示与超声声像图相对应的CT或MRI图像，了解病灶内部、周围血管与肿瘤之间的三维关系，并能发现清晰度较差的小病灶。这种实时多模态成像具备的兼容性、流畅性、同步性，满足了术中实时监测和不具有放射性损伤等多重条件，可提高肿瘤完全消融率[31]。

罗丽萍等[32]对76例原发性肝癌患者的78个3-5cm病灶进行热消融治疗，术中采用超声融合成像即时评估消融范围，根据结果对坏死灶即刻进行二次补充热消融，术后1个月复查时增强CT/MRI证实78个病灶全部消融完全，表明超声融合成像技术能够有效反映较大肿瘤的消融范围，监测并指导术中二次消融。Nicola Camisassi等[33]报道了一例应用US/CT融合成像指导肾癌局部复发射频消融的案例，使患者避免了肾功能丧失及终生透析的后续治疗，提示对于某些超声无法检测到的病灶，应用融合成像能够使病灶显示清晰，监测并指导术中消融。Choi Moon Hyung等[34]将70名肝脏肿瘤患者随机分配，接受手动登记或自动登记，比较两种图像融合系统在射频消融中的准确性和临床结果，研究结果显示自动组技术成功率和有效率均为97.1%(34/35)，人工组达到100%。提示无论是哪种登记方式，CT/MRI 超声融合成像均可以准确测量热消融边界，引导监测术中消融，做到不遗留肿瘤组织。

7 小结及展望

评价热消融疗效，实时评估术中坏死区范围以及术后随访至关重要。目前临床上多采用灰阶超声、彩色多普勒成像与超声造影相结合，对热消融术进行监测与评估。灰阶超声显示消融病变区域呈高回声，并伴有声学衰减，彩色多普勒在病灶内未检测到明显血流信号，可测量高回声区范围近似评估消融范围，而后进行超声造影消融区未见造影剂进入，显示为边界清晰的灌注缺陷区，测量其大小及体积评价是否消融完全。超声温度影像、弹性成像和融合成像已被证实可用于评价热消融范围，但尚需大样本临床实验的进一步研究。近年来有学者[11]利用超微血管成像(SMI）与CEUS对比评估热消融疗效，完全消融的结节内无微血管灌注，其检测不完全消融结节准确率可达到100%，可能为评估消融范围提供一种新思路，有望成为未来重点研究方向。