常规超声和超声造影在犬脾脏超声消融效果评估中的价值

蔡洁璇,孙梦迪,刘 伟,谢浩铭,张旭銮,万绍兵,戴灵苓,李河谕,石达友,4,陈义洲,4

(1. 华南农业大学兽医学院,广东 广州 510642 ; 2. 深圳市普罗医学股份有限公司,广东 深圳 518000 ;3. 深圳迈瑞动物医疗科技股份有限公司,广东 深圳 518110 ; 4. 广东省兽医临床重大疾病综合防控重点实验室,广东 广州 510642)

高强度聚焦超声(High intensity focused ultrasound,HIFU)消融是唯一一种无创性热消融技术[1],国内从1997年开始将其应用于临床治疗[2]。HIFU治疗具有无创、无出血、疼痛低和恢复快的优点,目前已广泛应用于人类子宫、肝脏、胰腺、肾脏和前列腺等器官的实体肿瘤以及骨肿瘤的治疗[3]。近年来,HIFU也开始用于动物软组织肉瘤、肝细胞癌和骨肉瘤等的治疗[4-7]。人医在消融治疗过程中,常用增强核磁共振成像(Nuclear magnetic resonance imaging,MRI)、增强计算机断层扫描(Computed tomography,CT)和超声造影(Contrast-enhanced ultrasound)等方法对HIFU的治疗效果进行评估。消融后可用常规超声(Ultrasound)进行临床复诊检查[3],以监测病灶消融后的变化。在兽医临床上,由于MRI和CT的普及度较超声低,更常用超声对HIFU的消融效果进行评估。与MRI和CT相比,超声具有无辐射、不需麻醉、费用低、操作简单和可实时监测的优点,但其对消融病灶的显示能力相对较差。超声造影在人医临床上常用于对肝脏和脾脏等实质器官肿瘤的诊断,有时也用于HIFU的消融效果评估,相对于常规超声,超声造影能更清楚的显示肿瘤病灶和消融灶边界[8]。目前,关于常规超声和超声造影对小动物超声消融效果的评估研究较少,为进一步比较常规超声和超声造影对HIFU消融效果的评估价值,本试验对实验犬的脾脏进行HIFU消融后,分别用常规超声和超声造影对消融病灶进行检查,评估2种方法对消融病灶的检查效果,为今后HIFU治疗提供高效、快捷、准确、经济的评估方法和参考依据。

1 材料与方法

1.1 主要试剂和仪器 Sonovue造影剂,博莱科信谊药业;Phygene实验动物脱毛剂,福州飞净生物科技有限公司。20G留置针,昆山永岳医疗科技有限公司;一次性无菌三通阀,台州铭安康医疗器械有限公司;PRO VET200兽用聚焦超声肿瘤治疗系统,深圳普罗医学股份有限公司;Vetus E7兽用便携式彩色多普勒超声系统,深圳迈瑞动物医疗科技有限公司。

1.2 实验动物 6只成年未绝育中华田园犬,雌性4只,雄性2只,平均体重为11.5 kg,正常免疫和驱虫。消融前对实验犬进行血常规、血生化和凝血功能等检查,确定实验犬处于健康状态。试验期间饲喂商品化犬粮,进行常规饲养管理。

1.3 试验方法 在实验犬头静脉安置20G留置针并连接三通阀,用丙泊酚分别对6只实验犬进行诱导麻醉,异氟烷维持麻醉。实验犬仰卧保定,腹部大范围剃毛后,使用Phygene脱毛剂脱毛、酒精脱脂、真空脱气完成备皮处理。用常规超声对脾脏进行全面扫查,在脾尾最厚的部位进行HUFI消融,消融功率为350 W,消融时间为0.1 s,每次消融间隔时间为0.1 s,每个周期消融10次,按照从点到面、从面到体的顺序进行。每只实验犬消融总时间均为30 min,消融深度距离腹壁2～3 cm。消融过程中用常规超声进行实时监测,当消融完成后,将超声调到造影模式,显示常规超声和超声造影双实时同步模式,调节常规超声总增益为80%,超声造影总增益为50%,机械指数(Mechanical index,MI)值为0.06。仪器调节完成后立刻用5 mL 生理盐水配置Sonovue造影剂,配置过程中用力振摇20 s以形成微泡混悬液。按0.5 mL/只的剂量,经留置针注入Sonovue造影剂,再快速推注5 mL生理盐水。注射造影剂的过程用超声对消融灶进行实时监测,并保存造影过程的超声视频。造影过程中完整扫查脾脏消融灶,评估消融灶的大小、回声和边界。在造影双实时模式下,测量功能支持常规超声和超声造影画面同步,可同步测量消融灶相同位置在常规超声和超声造影下的左右径。为了比较2种检查方法对消融灶的测量效果,消融灶左右径采取随机取样的方式。消融结束后,分别在消融后即刻(第0天)和消融后第3、7、14、21、28天重复采用常规超声和超声造影方法检查消融灶的变化情况,为了探究消融灶最大上下径在不同时期的动态变化,超声探头在脾脏的长轴方向完整扫查消融灶后,测量消融灶在2种检查方法中的最大上下径。保存图片和测量数据,进行分析。

2 结果

2.1 2种方法检测HIFU消融后不同时期消融灶影像变化的比较 HIFU消融后即刻(第0天)和第3、7、14、21、28天的常规超声和超声造影观察结果如图1所示,在常规超声模式下,消融灶表现为同时存在高回声、等回声和低回声影像,是一种混合回声结构,周围未消融的脾脏呈中等回声,消融灶与正常组织的边界较模糊,随着时间的推移,消融灶中的高回声逐渐变成中低回声,消融灶边界区域表现为低回声;在超声造影模式下,消融灶表现为边界清楚的均一低回声区域,周围未消融的脾脏表现为增强显影的高回声,消融后第3天开始,消融灶的范围逐渐变小,但回声影像无变化。

图1 不同时期HIFU消融灶的常规超声和超声造影双实时同步模式影像比较Fig.1 Comparison of dual real-time synchronous mode images of HIFU ablation focus zones at different time points using conventional ultrasound and contrast-enhanced ultrasoundA:第0天; B:第3天; C:第7天; D:第14天; E:第21天; F:第28天 mt:常规超声,mc:超声造影A: Day 0; B: Day 3; C: Day 7; D: Day 14; E: Day 21; F: Day 28mt: Conventional ultrasound; mc: Contrast-enhanced ultrasound

2.2 2种方法检测HIFU消融后不同时期消融灶左右径的比较 在HIFU消融后即刻(第0天)和第3、7、14、21、28天进行常规超声和超声造影检查,在双实时同步模式下测量相同位置消融灶的左右径,结果如表1所示,超声造影测量消融后即刻左右径中位数1.29(1.02,2.12)cm和消融后第3天中位数1.17(0.91,1.52)cm,明显大于常规超声测量所得中位数0.91(0.59,1.83)cm和1.09(0.86,1.40)cm,差异有统计学意义(P<0.05),而在消融后第7、14、21、28天测量的左右径比较中,两者无统计学差异(P>0.05)。

表1 不同时期常规超声和超声造影对消融灶左右径的测量结果Table 1 Measurements of ablation zone left-right diameter by conventional ultrasound and contrast-enhanced ultrasound at different time points [cm,M(P25,P75),n=24]

2.3 2种方法检测HIFU消融后不同时期消融灶最大上下径的比较 在HIFU消融后不同时期对消融灶最大上下径测量的结果如表2所示,2种检查方法消融后第3天测得的结果均明显大于消融后即刻(第0天)(P<0.05);消融后第7天测得的消融灶最大上下径与消融后即刻(第0天)相比无明显区别(P>0.05)。消融后第14、21和28天,在超声造影检查中测得的消融灶最大上下径与消融后即刻(第0天)相比明显减小(P<0.05),且呈持续减小的趋势;而常规超声检查中测得的消融灶最大上下径均比消融后即刻(第0天)小,但差异无统计学意义(P>0.05)。

表2 不同时期常规超声和超声造影对消融灶最大上下径的测量结果Table 2 Measurements of ablation zone maximum cranio-caudal diameter by conventional ultrasound and contrast-enhanced ultrasound at different time points

3 讨论

超声造影是在常规超声的基础上注射造影剂,利用造影剂气体微泡非线性散射与正常组织的线性散射之间的差异,使用二次谐波成像、反脉冲谐波成像和超宽带非线性成像等成像技术[9],通过抑制正常组织的信号,使得血管与周围组织、病灶与正常组织之间形成对比,能够更好地显示出组织细小的血流信号,是当前的前沿超声技术。与常规超声相比较,超声造影对超声机器的配置要求更高,且使用的造影剂较昂贵[9,10]。但与增强MRI和增强CT相比较,超声造影具有费用较低、操作简单、无辐射、检查过程不需麻醉和可实时观察的优点[9,10],因此广泛应用于人类肝脏和乳腺等肿瘤疾病的诊断。本试验结果显示,HIFU消融后,在常规超声模式下,消融灶影像表现为同时存在高回声、等回声和低回声的混合回声影像,消融灶边界较模糊;在超声造影模式下,消融灶影像表现为无增强、边界清楚的均一低回声,周围未消融的脾脏增强显影,消融后随着时间的推移,消融灶的范围逐渐变小,但回声影像无变化。结果表明,2种方法均能显示出消融灶范围,但超声造影显示的消融灶更清晰、边界和范围更明显。

本试验分别对麻醉前、后实验犬的脾脏进行测量,未观察到麻醉前、后实验犬脾脏大小发生明显的变化,且左右径的比较是2种检查方法在相同时间进行的横向比较,麻醉前、后脾脏大小差异对比较的结果没有影响。在HIFU消融后对消融灶的监测中发现,消融后即刻(第0天)和第3天超声造影测量的消融灶左右径明显大于常规超声的测量结果,差异有统计学意义(P<0.05),而在消融后第7、14、21和28天测量的左右径比较中,两者无统计学差异(P>0.05),说明超声造影能更清楚地显示消融灶的左右边界,但在后续的观察中超声造影对左右边界的显示无明显优势,因此可用常规超声代替超声造影对消融灶进行长期观察,从而简化检查过程、降低检查成本。

对HIFU消融后不同时期消融灶最大上下径测量的结果显示,2种检查方法消融后第3天测得的结果均明显大于消融后即刻(第0天),差异有统计学意义(P<0.05),消融后第7天测得的消融灶最大上下径与消融后即刻(第0天)相比无明显区别(P>0.05),说明HIFU消融后3 d,消融灶由于热量蓄积的作用,靶区周围的细胞因热应激在1～2 d内发生细胞凋亡[11-13],实际的消融病变范围会比消融时显示的范围大,因此在临床实际工作中,必需充分考虑消融的后延效应,消融的范围需要谨慎规划,对周围健康区域采取一定的保护措施,避免后延效应导致周围健康组织损伤。

综上所述,在犬脾脏超声消融效果评估以及术后对消融灶变化的动态监测中,超声造影比常规超声更加敏感、更能准确真实地显示消融灶的位置和范围。但为简化检查过程、降低检查成本也可用常规超声对消融灶进行术后动态监测。