超微血管成像技术在肝胆系统、泌尿生殖系统疾病诊断中的应用进展

杨凡，魏玺

1天津医科大学肿瘤医院，天津300060；2国家肿瘤临床医学研究中心；3天津市“肿瘤防治”重点实验室；4天津市恶性肿瘤临床医学研究中心

超声成像作为便捷的检测手段已受到广大临床医师的青睐。超声技术常用于肝硬化进展程度、肝移植术后肝动脉的监测，以及肝、肾、卵巢、前列腺等器官恶性肿瘤的筛查与预后评估，儿科亦迫切地需要无创、无辐射的超声技术辅助监测患儿各个器官的生长发育状态。传统的多普勒超声技术如彩色多普勒成像（CDFI）及能量多普勒成像（PDI）无法区分杂波信号和低速血流信号，在去除杂波的同时，将低速血流信号一并去除，从而导致低速血流信号的丢失。超微血管成像（SMI）作为一种新兴技术，可以提供更详尽的血流信息，帮助提高灰阶超声及传统多普勒技术的诊断效能。SMI利用独特的计算方法，提取和消除杂波，实现了单纯保留低速血流信号，从而在非造影模式下即可显示微小血管的细节［1］。近年来，国内外学者已将SMI应用于肝胆系统、泌尿生殖系统等疾病的诊断与随访中。现就SMI技术在肝胆系统、泌尿生殖系统疾病诊断中的应用情况综述如下。

1 SMI技术在肝胆系统疾病诊断中的应用

1.1 SMI技术诊断肝脏局灶性病变（FLLs）随着超声检查的普及，FLLs的检出率明显提高。目前的临床需求不仅要有效区分肝脏病变的良恶性，还需准确识别所有类型FLLs的超声特征，指导临床治疗及评估预后［2］。SMI可以实时检测FLLs中的血流信号，且由于它对慢速血流和微血管敏感的捕捉能力，显示出明显优势。利用SMI评估血流形态特征，可以帮助鉴别各种类型的FLLs。LEE等［3］发现，周边环形血流（33%）和点状血流（20%）这两种形态对血管瘤的诊断具有特异度。车轮状血流（43%）和放射状血流（29%）形态是诊断局灶性结节性增生（FNHs）的特异度表现。HE等［4］发现，血管瘤的SMI特异度表现为点状血流，周边环绕血流以及周边结节状血流。肝癌的SMI表现主要为两种形态，即结节内弥漫分布的蜂窝状血流和非特异度形态。转移瘤表现为周边环绕血流及周边密集血流。淋巴瘤表现为周边密集血流。FNHs均表现为车轮状血流。肝腺瘤表现为弥漫性分布的蜂窝状血流。由此可见，SMI可以为肝癌、肝转移瘤以及肝血管瘤的鉴别诊断提供非常有用的信息。BONACCHI等［5］报道，应用mSMI可将FNHs典型的车轮状血管模式表现得更加明显。与传统灰阶超声和彩色多普勒技术获得的图像相比，mSMI可为小病灶（＜2 cm）提供更准确和精细的图像。DUBINSKY等［6］表明，在肝脏良性及恶性病变中，SMI较CDFI和PDI均能检出更多的中央和周围血管，而肝癌病灶的血流级别明显高于良性病变。因此，在肝肿瘤方面的评估，SMI可以有效弥补CDFI及PDI显像的不足，帮助鉴别各类型FLLs，成为临床诊断及治疗的重要手段。

1.2 SMI技术评估肝硬化 肝硬化由不同的肝损伤引起的，会导致肝脏坏死性炎症和肝纤维化，其组织学特征是弥漫性结节再生，伴周围致密的纤维间隔，随后造成肝实质结构塌陷，这些病理改变共同导致肝血管结构的明显扭曲，门静脉血流阻力增加，从而引发门静脉高压和肝合成功能障碍。因此，肝血管结构的扭曲是肝修复和再生能力的主要决定因素。肝纤维化在预测肝脏慢性病变的进程以及肝细胞癌的发生发展中起着重要的作用，所以对肝纤维化的准确评估至关重要。肝活检是目前肝纤维化分级的参考标准，但这种方法具有侵袭性，可能会对患者产生不良影响。KOYAMA等［7］应用SMI为慢性丙型肝炎或肝硬化的患者的5条随机肝表面血管的形态和分叉角进行了测量，根据弯曲和（或）不规则血管的数量对血管形状进行评分，结果显示晚期肝纤维化患者的平均血管积分和平均分叉角明显高于轻中度肝纤维化患者、对照组。因此，应用SMI可以通过检测肝表面邻近的小血管来预测肝纤维化的程度。KURODA等［8］应用SMI对丙型肝炎病毒（HCV）患者的肝血管构筑进行研究，根据血管形态将SMI图像分为五种类型，并与纤维化程度进行比较。SMI的血管类型在不同肝纤维化程度间具有显著性差异。BALIK等［9］发现，mSMI和cSMI对检测肝包膜下4.4 mm和3.3 mm深度的肝血管显著优于CDFI及PDI。在血管树形态的变化中，小血管钝变是预测重度纤维化的特征性表现。SMI可以详细地描述慢性肝病的血管构建，明确血管钝变和扭曲等细节的变化，从而预测肝脏纤维化的严重程度。因此，SMI作为无创性检测肝纤维化或肝硬化的可靠工具，可能作为肝脏活检的一种实用性替代方法。

1.3 SMI技术评估移植术后肝动脉闭塞 在肝移植方面，SMI也取得了一些成绩［10］。传统的CDFI在显示微血管和低速血流方面存在技术上的局限性，而SMI作为一种无创且便捷的检测技术，对肝移植术后肝动脉闭塞具有较高的灵敏度和特异度［11］。SMI可以在非侵入性操作下检测到肝动脉闭塞，为肝移植术后评估提供可靠依据。JANG等［12］应用SMI评估肝移植术后肝动脉的可见度，且应用CD⁃FI、SMI、造影模式下SMI（CE-SMI）以及超声造影（CEUS）分别测量肝动脉的管径，发现SMI对肝动脉的可见度明显高于CDFI，CE-SMI明显高于SMI。因此，SMI在肝移植术后肝动脉评估方面具有良好的可重复性，且造影剂的应用将进一步地提高SMI的诊断效果。

1.4 SMI技术诊断急性胆囊炎 急性胆囊炎是一种胆囊壁的急性炎症，约90%～95%的病例为急性结石性胆囊炎，由胆囊管或胆囊颈部结石嵌顿引起。腹部超声是诊断急性胆囊炎的首选方式，其典型表现是胆结石、胆囊壁增厚（＞3 mm）、胆囊扩张、超声墨菲征阳性、囊周积液和胆囊充血［13］。RA等［14］对54例疑似胆道疾病患者的胆囊床感兴趣区域进行SMI血流信号的像素进行计数，发现急性胆囊炎的SMI像素计数明显高于非急性胆囊炎。与常规超声相比，超声结合胆囊炎SMI计数能客观地提高急性胆囊炎的诊断水平，对胆囊炎所引起的急腹症的鉴别诊断具有一定优势。

2 SMI技术在泌尿生殖系统疾病诊断中的应用

2.1 SMI技术显示肾皮质微血管 肾脏循环具有独特的解剖学功能特点，肾皮质微血管的血流动力学状态与肾功能密切相关。由于肾皮质微血管管径小，血流速度慢，通过评估肾皮质微血管血流来代表肾脏灌注是一个严峻的挑战。传统的彩色多普勒超声能够显示肾脏整体的血管结构、血流方向和速度，已被用作评估肾脏疾病和肾移植护理的影像学标准［15］，但对小血管或低速血流不敏感。近期有研究［16］对20例健康成年人所有彩色多普勒图像中的彩色多普勒信号进行量化，计算彩色像素密度、彩色像素面积占感兴趣总面积的百分比以及皮质端血管到肾包膜的距离，发现SMI比CDFI、PDI对肾皮质微血管的描述更敏感。

2.2 SMI技术诊断肾肿瘤 微血管新生和微血管形态特征与肿瘤的生长、浸润、转移、分期、预后密切相关，肿瘤微血管的特征是区分肿瘤良恶性的重要依据。此外，肿瘤内血流状态对鉴别肾脏肿瘤的良恶性有重要意义。肾肿瘤的血管分布可以通过CD⁃FI和CEUS方法评估，然而CDFI在评价肿瘤微血管和低速血流方面价值有限。近期，越来越多的学者应用SMI评估肾脏肿瘤的血管特点。MAO等［17］分别应用CDFI和SMI检测肾脏实性肿瘤的血流等级及血管形态，与CDFI相比，SMI在肾脏恶性肿瘤中的血流分级显著升高，说明SMI在鉴别肾脏良恶性肿瘤方面比CDFI更敏感、更准确。肾囊性肿瘤通常在体检中发现，约占肾肿瘤性病变的15%，恶性囊性肿瘤较实性肿瘤预后好［18-19］。因此，鉴别良恶性肾脏复杂性囊肿更具挑战性。MU等［20］发现，CDFI和SMI对Ⅱf、Ⅲ、Ⅳ型囊性肾肿瘤的血流和Bosniak分型的评价有显著性差异，SMI与CEUS对Ⅱf、Ⅲ和Ⅳ型囊性肾肿瘤的Bosniak分型一致性好，SMI能更好地显示肾囊性肿瘤分隔和实性结构内的血流信号，从而帮助肾囊性肿瘤进行更准确的Bosniak分型。综上，SMI在评估肾脏实性及囊性肿瘤的血管分布以及鉴别肾肿瘤的良恶性均具有潜在的价值。

2.3 SMI技术诊断尿路感染 尿路感染在女性及儿童人群中较为常见，高达8%的健康儿童可能会罹患一次尿路感染［21］，膀胱输尿管反流是儿童尿路感染及肾盂肾炎的常见原因。SMI作为一种无辐射、无创性的影像学检查方法，在儿童人群中可接受性强。如果SMI能够减少或替代患儿所必需的侵袭性影像学检查，将具有重要的临床意义。在尿路感染儿童中，SMI可以有效检出尿流的方向，输尿管反流和（或）肾盂漩涡征与高级别膀胱输尿管反流相关［22］。因此，SMI在儿童尿路感染中可以作为检测尿流方向的实用方法。

2.4 SMI技术诊断卵巢病变 超声是目前应用最广泛的女性盆腔器官的检查方法，具有使用便捷、实时成像等优点。由于卵巢血管形态和血流特征与其生理病理学功能变化密切相关［23］；卵巢血管生成也是卵巢炎症和肿瘤进展过程中的必要条件。因此，卵巢血管的显示是超声检查中的重要部分［24］。卵巢扭转是常见的妇科急症，动脉血流消失是对完全性卵巢扭转的重要诊断依据，但只有60%～73%的卵巢扭转病例可以看到动脉血流的消失。此外，传统多普勒成像在部分人群中常无法显示正常卵巢的血管分布，尤其在月经前期女性中更为突出。Ayaz等［25］应用SMI技术检测健康儿童卵巢的血管分布，其对于血管的检出和血流的分布效果明显优于传统的多普勒成像。SMI可以作为检测儿童卵巢血管分布的有效方法，对于鉴别卵巢部分和完全扭转、判断卵巢实质是否能够挽救具有重要意义。

2.5 SMI技术诊断前列腺癌（PCa）PCa是男性第二大常见肿瘤，全球男性因癌症死亡人数超过30万［26］。经直肠超声（TRUS）最早出现于20世纪60年代，自80年代末开始广泛应用于PCa的检测，TRUS引导下前列腺穿刺活检已成为诊断PCa最常用的方法之一。然而，PCa在常规超声图像上常表现为回声不均匀，其诊断的灵敏度和特异度仍然很低。由于血管生成与肿瘤生长之间存在关联，既往有研究应用CDFI来提高PCa的检出率［27］。但CDFI在去除软组织引起运动伪影的同时，一并去除了慢速血流信号，故CDFI对PCa血流显示具有一定制约。PCa SMI参数和Gleason评分之间存在关系，PCa患者的微血管数量明显高于良性患者。SMI与CEUS对PCa病灶中血流信号的检出能力相似。SMI能够显示Gleason 8分和9分PCa病灶中丰富的微血管，且微 血 管 数 量 与Gleason评 分 呈 正 相 关［28］。SHEN等［29］比较了TRUS引导下前列腺穿刺活检、SMI引导下穿刺活检以及弹性超声引导下穿刺活检对PCa的灵敏度。作为常规TRUS引导下穿刺活检的辅助手段，SMI和弹性成像引导下的穿刺活检可提高前列腺癌的检出率。因此，在PCa的检测和特征描述中，SMI有望成为一种更有价值的成像技术。

2.6 SMI技术显示阴囊及其内部结构 在评估儿童阴囊和阴囊内部结构（如睾丸和附睾）的检查方法中，超声具有实时成像、分辨率高以及能够显示血管信息等优势。CDFI是寻找儿童阴囊疼痛病因的重要检测手段，尤其对附睾炎或睾丸扭转的临床诊断有重要价值。急性睾丸扭转需要快速进行诊断评估，由于儿童年龄组睾丸内的血管纤细，CDFI检测睾丸血流量可能比较困难，有时可能出现假阳性诊断。然而SMI在检测新生儿睾丸血管的能力明显优于常规多普勒超声［30］，极大地满足了儿科临床检查需求。

综上所述，SMI作为近年来新兴的多普勒超声成像技术，已越来越多地应用于肝胆、泌尿生殖系统疾病的诊断中，由于其在评估微血管方面具有明显优势，可以详细地显示血管分布特征，因此SMI在与血管生成密切相关的疾病中更具应用价值。SMI的应用可有效减少CEUS中因使用造影剂引起的潜在不良反应，更加实时便捷。随着SMI技术的越发成熟以及诊断标准的进一步细化，这种新技术有望成为侵袭性诊断方法的替代选择。SMI血流特征与组织病理学、疾病进展之间的相关性可能是未来研究的热点领域。SMI在评估预后、选择治疗方案中的意义同样需要进一步多中心的临床研究来综合评价。