超声微泡在血管病变诊疗中的研究进展*

谭妍迪， 周 军， 刘朝奇， 赵 云△

1三峡大学医学院，宜昌 443002 2宜昌市中心人民医院超声科，宜昌 443003

心脑血管疾病是人类健康的“第一杀手”，每年因此类疾病死亡的人数高达1200万[1]。血管病变是其病理基础，因此血管病变的及早诊疗显得尤为重要。近年来，微泡介导的超声造影(contrast-enhanced ultrasound，CEUS)在血管病变中的应用呈指数级增长，尤其是在颅外颈动脉、主动脉和外周动脉疾病领域[2]。另外微泡还可作为药物、基因的载体用于靶向治疗。本文就超声微泡在血管疾病诊疗中的应用进行综述。

1 超声微泡的诊疗优势

1.1 超声微泡的优势

微泡是一种由壳膜包裹气核形成的微米或纳米级气泡，壳膜材料包括白蛋白、磷脂类化合物、糖类或可生物降解的高分子多聚物等，核心气体可以是二氧化碳、氧气、空气或大分子惰性气体等。其应用优势如下：第一，微泡具有靶向性。超声通过在靶组织区域定点辐照微泡使其破裂以达到靶向性，此外，通过在壳膜上结合不同种类的配体，微泡本身也可具有靶向性。第二，超声击破微泡会产生空化作用和声孔效应，该效应在超声溶栓、药物递送、基因治疗等方面都有着重要作用[3]。第三，微泡可保护所载药物或基因不被降解。第四，微泡安全性好，严重不良事件发生率小于万分之一[4]。

1.2 超声微泡的靶向性

靶向微泡用于显影可改善图像质量，用于治疗可提高疗效、减少副作用。微泡靶向性的机制包括主动和被动靶向[5]。被动靶向是指通过机体防御机制对微泡的清理，实现一定程度上的靶向性。而主动靶向在靶向性中起主要作用，即通过将微泡外壳以共价或非共价的方式载糖类、多肽等配体，使其可特异性识别并结合靶组织上的受体[6]。在血管病变的研究中，血小板糖蛋白、细胞粘附分子、血管内皮生长因子已被证明可作为配体使微泡具有靶向性[7]。

2 超声微泡在血管疾病中的应用

2.1 超声微泡介导血管造影

微泡具有较好的回声性，是一种高效的超声能量血管内反射器。较普通超声，CEUS不仅能提高图像质量，使如肿瘤的新生血管等直径较小的血管显像，医生还可利用超声探头对病变区域进行多平面任意角度扫查，快速采集图像数据用于后续高分辨率重建。另外还可用于评估解剖结构和功能等，用于诊断尚未引起解剖形态改变的疾病[8]。相对于CT检查，CEUS成本低、无电离辐射且造影剂相对安全。当患者对CT造影剂过敏、存在肾功能受损时，CEUS是一种较好的替代方法。其主要临床应用包括疾病早期检测和分类、术中术后的检测等。以下就其在主动脉瘤、动脉粥样硬化斑块、急性主动脉夹层、炎性血管疾病的应用进行综述。

2.1.1 主动脉瘤 CEUS目前常用于动脉瘤破裂前后的诊断、瘤腔内修复后内漏的检测、分型、随访[9]等。CEUS可较好地显示动脉瘤壁、血管腔、血栓和腹膜后血肿，实时观察血液向血管外渗漏等情况。另外，内漏是动脉瘤修复后最常见的并发症，CEUS可检测内漏并判断其类型。Mirza等[10]通过对285例主动脉血管内修复术后发生内漏的患者进行Meta分析，结果表明CEUS在检测内漏方面的敏感度为98%，特异度为88%。Chung等[11]同样证明其敏感度和特异度分别为91.4%和78.2%。CTA是目前诊断内漏的金标准，CEUS因成像的动态和实时等特性，其应用已被逐步证明可能超过CTA。研究表明，与CTA相比，CEUS利用时间-强度曲线定量分析动脉瘤囊的强化情况，对内漏的检测灵敏度为99%，特异度为93%[12]。如果应用四维技术，CEUS在评估患者术后动脉瘤直径、体积和在1型和3型内漏的鉴别上与CTA相当[13]，在迟发性2型内漏方面优于CTA[11]。

2.1.2 动脉粥样硬化斑块 动脉粥样硬化斑块是冠心病、脑卒中等疾病的基础病变。在CEUS中，斑块和内中膜层呈低回声，而动脉管腔内和外膜层呈增强，这使得常规超声检测不出的溃疡、低回声斑块等病变显示更清晰[14]，可更准确地测量狭窄程度和血管内中膜[15]；另外，与传统的超声评估血流动力学参数不同，CEUS可进行斑块生物学和成分的定性分析。斑块新生血管与其易损性及缺血症状相关，临床上可通过对血管内中膜的测量和新生血管的观察判断斑块发展进程，对动脉硬化病变进行危险分层，预测脑血管意外发生风险[16]。例如Qin等[17]通过CEUS绘制颈动脉斑块内新生血管的时间-强度定量曲线来预测急性冠脉综合征的发生。将P-选择素、血管粘附因子(vascular cell adhesion molecule,VCAM)、凝集素样氧化低密度脂蛋白受体和血管性血友病因子等配体与微泡结合，可进行粥样斑块的靶向显像[18]。早期动脉粥样硬化病理表现为内皮细胞的炎性反应，其可表达血管细胞粘附因子-1和细胞间粘附因子。Demos等[19]在血管靶向成像的早期研究中即证明了细胞间粘附因子-1在颈动脉血管粥样硬化模型中可作为靶向受体。Sun等[20]还进一步证实了通过靶向微泡对动脉粥样硬化内皮细胞VCAM-1表达的检测，可监测动脉粥样硬化的炎症和进展，在一定程度上预测易损斑块的形成。Metzger等[21]使用的载可溶性蛋白GP-VI的微泡可靶向动脉粥样病变，并且GP-VI在高频超声的引导下在病变组织中累积，延缓病情进展，有望改善颈动脉疾病患者发生脑血管事件的风险，限制脑梗死面积，改善预后。

2.1.3 急性主动脉夹层 CEUS可较好地观察真、假腔和假腔中的延迟血流，更清晰地显示内膜瓣、夹层破裂入口、微小的剥离膜，以及夹层剥离延伸至头臂干、肾动脉等主动脉分支情况。CEUS可在一定程度上消除常被误认为是剥离皮瓣的伪影。Clevert等[22]证明相对于CT，CEUS检测急性主动脉夹层的敏感度为97%。

2.1.4 炎性血管疾病 CEUS可以评估炎症性充血和新生血管，通过血管壁增强情况评估大血管炎性疾病的活动和治疗情况。Partovi等[23]通过观察慢性主动脉周围炎纤维化过程中的微血管情况以证实诊断，并通过观察主动脉周围组织的血管状态验证治疗效果。Wang等[24]通过对小鼠腹主动脉炎症的研究，也证实P-选择素和VCAM-1这两种血管炎症标志物能作为受体用于超声靶向分子造影成像中。

2.2 超声微泡介导溶栓

血栓是急性脑卒中、心肌梗死、下肢深静脉栓塞等常见高危心血管疾病的基础病理。目前临床上使用的介入治疗所需技术及器械要求高，而药物治疗再通率较低，并且出血风险高[25]。超声介导的载溶栓药物微泡是治疗急、慢性血栓[26]的新方法。1976年Trübestein等[27]首次将高频超声应用于溶栓治疗后，大量研究证明微泡可用于溶解冠状动脉[28]、颈动脉[29]和外周动脉[30]等部位的血栓。

微泡溶栓的具体机制如下：①超声和微泡二者单独或联合使用均可破坏血栓，由于血栓缺乏正常的弹性纤维而易被超声辐照能量击碎[31]，另外微泡破裂的空化作用[32]进一步导致血栓的机械损伤，使药物更好进入血栓的内部。②微泡可以保护药物且延长药物的半衰期[33]。③空化效应可促进缺血区域的血管新生。④微泡的靶向性在血栓中也发挥了重要作用，血栓靶向的微泡可与血栓特异结合并直达血栓深部，常应用于检出急性血栓或特殊部位血栓，鉴别血栓和斑块、赘生物等病变和携带药物靶向溶栓，提高药物浓度、减少副作用[34]。血小板膜糖蛋白Ⅱb/Ⅲa(GPⅡb/Ⅲa)、血管性血友病因子、抗纤维蛋白单克隆抗体等被证明可用于靶向微泡[35-36]。超声微泡可发现常规超声无法显示的较小血栓，例如左心室常见的位于心尖处的血栓。Weinsaft等[37]的研究证实，超声造影对左室血栓的检出灵敏度由33%增至61%，增加了1倍，准确度也由82%增至92%。Wang等[38]研究显示，一种载有重组纤溶蛋白和靶向性的活化血小板特异性单链抗体的诊疗一体化微泡，可实现对血栓快速非侵入诊断、无出血的纤溶治疗及治疗效果的监测。Lux等[39]使用了凝血酶活化穿膜肽与微泡结合，用于鉴别急慢性深静脉血栓。

在动物模型的研究中，Max等[40]利用重组组织型纤溶酶原激活剂(recombinant tissue plasminogen activator,rtPA)联合超声微泡完全恢复了大鼠闭塞大脑中动脉的血流量，而仅使用rtPA治疗的对照组只改善了部分灌注。Nederhoed等[41]使用载尿激酶的靶向微泡治疗猪髂外动脉血栓，其治疗效果较单纯尿激酶或超声好。在临床运用中，介导尿激酶等溶栓药物的微泡已被运用于临床治疗下肢深静脉血栓、急性冠脉综合征、急性动脉缺血等[42]。rtPA微泡治疗的脑中动脉闭塞患者血管的再通率明显高于只接受rtPA或超声治疗的患者[43]。Molina等[44]的实验中使rtPA全氟丙烷脂质微泡的患者获得了67%的再通率，而只接受rtPA的患者只有46%的再通率。Ebben等[45]进行了第2期单臂实验，对20例急性外周动脉闭塞的患者使用超声微泡加速外周动脉闭塞溶解，结果降低了出血等并发症的发生。

经皮冠状动脉介入治疗常用于恢复急性心肌梗死冠状动脉的通畅，在此过程中，动脉粥样硬化血栓碎片可栓塞远端微血管而导致灌注不足，出现左心室功能障碍及死亡等后果。对于微血管栓塞，经皮介入技术无法治疗，而药物无法穿透至微血栓，因此药物治疗效果较差，微泡可有效解决这个问题[46]。Roos等[47]提出Sonoreperfusion疗法(SRP)，即利用微泡空化作用引起的微射流和温度增加等生物效应恢复微血管灌注，其研究表明，内源性和外源性tPA在微泡的帮助下均能够诱导SRP效应，且治疗效果与超声脉冲呈正相关。

2.3 超声微泡介导基因治疗

基因治疗被认为是一种很有前途的血管病变治疗手段。早在1989年，Nabel团队便在心血管系统中开展基因治疗的研究[48]。近年大量研究都证实微泡可提高基因转染效率[49]。Mannell等[50]证明，磁性微泡不仅在靶组织实现特异性沉积，与单独应用裸病毒载基因相比，MMB携带基因的转染效率提高了约30倍。促血管再生改善循环是基因治疗中的热点。Cao等[51]证实载miR-126基因微泡可通过VEGF和Ang-1信号通路使血管内皮生长因子和血管生成素表达增加，从而提高血管密度，改善灌注。Cui等[52]使用载Ang-1基因微泡提高犬心肌梗死组织中Ang-1基因表达而提高微血管密度。Kuliszewski等[53]在大鼠后肢慢性缺血模型中证实了载SDF-1基因与骨髓来源内皮祖细胞微泡可协同改善缺血后肢的灌注。Wang等[54]在小鼠短暂性大脑中动脉缺血性卒中的模型中证明微泡不仅可开放血脑屏障，其所载VEGF基因还可增加血管密度从而减少梗死面积，减轻缺血后损伤。

3 问题与展望

超声微泡为血管病变提供了新的诊疗手段，应用前景广阔。但目前超声分子影像技术大多数还停留在实验研究阶段，正式进入临床应用之前仍有许多问题有待解决：①微泡材料、微泡所载药物、基因量需要进一步探索研发，仍需要开展大量的安全性分析[46]；②超声最佳参数组合仍需探索；③超声微泡的基因转染效率，靶向微泡与特异性配体的结合率需要进一步提高。

如今，多模态成像、人工智能等新技术已进入人们的视野，现有的医疗模式被不断更新。人们需要探索如何将超声微泡与最先进的技术融合，做到取长补短。随着各学科的发展，超声微泡在血管疾病中的应用有望取得突破性进展。期待未来超声微泡技术高效安全地应用于临床诊疗。