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编号:10272568
二次谐波显像评价正常犬肝脏声学造影的实验研究
http://www.100md.com 《中国超声医学杂志》 1999年第10期
     作者:刘政 谢峰 李澎

    单位:刘政(400037 重庆市第三军医大学新桥医院超声科);谢峰 李澎(中国医学科学院中国协和医科大学心血管研究所阜外心血管病医院)

    关键词:超声造影;肝脏;二次谐波显像

    中国超声医学杂志991001 摘 要 目的:评价二次谐波显像在正常肝脏声学造影中的造影增强效果及动态变化规律,并与常规基波显像进行对比分析。方法:6只健康杂种犬经外周静脉注射相同剂量的氟碳声学造影剂,分别用二次谐波和基波显像扫描肝脏。结果:声学造影后正常肝脏的灰阶影像有显著的视觉造影效果和视频密度定量值提高;基波造影前后视频密度值分别为93±10.38和106±12.19;二次谐波造影前后视频密度值分别为95±11.67和128±18.49。结论:新型声学造影剂结合二次谐波显像技术可以明显增强正常肝脏的二维超声影像、反映肝脏血流灌注情况。二次谐波显像明显优于常规基波显像。
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    Assessment of Normal Liver Contrast Ultrasonography by Second Harmonic Imaging

    Liu Zheng,Xie Feng,Li Peng

    Dept.Ultrasound,Xinqiao Hospital,The Thied Military Medical University Chongqing 400037

    ABSTRACT Objective:To assess the hepatic perfusion effect of a new ultrasound contrst FX530 in normal dog.Methods:6 normal dogs were imaged with fundamental and second harmonic imaging technics after intravenously injection of the new contrast agent.The subjective scores and video intensities were used for estimating the contrast effects.Results:Significant visual enhancement of liver parenchyma was observed.The video intensities of fundamental imaging before and after contrst were 93±10.38 and 106±12.19 vs with counterpart 95±11.67 and 128±18.49 in second harmonic imaging.Conclusion:The new ultrasound contrst agent FX 530 can enhance the gray scale of the liver parenchyma of the experimental dog detected by second harmonic imaging.
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    KEY WORDS Ultrasound contrast agent FX530 Liver Second harmonic imaging

    新型声学造影剂和二次谐波显像的结合使肝脏等实质性器官影像增强成为可能,其应用前景令人鼓舞〔1~4〕。本实验的目的是采用非创伤性经外周静脉声学造影方法和新型二次谐波显像技术增强动物肝脏的二维灰阶影像,评价其血流灌注情况,并在实验中对比二次谐波和常规基波显像的差异。已知组织在基波水平有较强的散射信号,不利于显示血液中的造影剂信号,增加造影剂量还可能出现声影伪像,妨碍深部结构显示;二次谐波显像是一种新型超声显像技术,它利用微泡在声场中的非线性共振行为,专门接受微泡造影剂产生的非线性共振信号,故特别适合声学造影研究〔4〕。本文报道我们使用最新二次谐波显像技术研究正常肝脏血流灌注的实验结果。

    资料与方法

, http://www.100md.com     动物准确 本研究包括6条健康杂种犬,性别不限,体重16~25kg,平均20.2kg。每只犬在2.5%硫喷妥钠加安定静脉麻醉后,固定于左侧卧位,剃去肝区体毛。超声探头置于右侧肋间,在获得良好肝脏切面后固定探头。将7号导管分别置入左心室、主动脉和肺动脉内,测量压力。用热稀释法测定心输出量。造影剂通过股静脉插管注射。

    超声显像 采用ATL HDI 3000型样机。该样机配有二次谐波显像功能。基波显像频率为4MHz;二次谐波显像的发射频率为2MHz,接收频率为4MHz。将仪器的发射功率(MI)在基波显像中设为0.6、谐波显像中为0.8,其它所有条件如显像深度、增益、TGC、聚焦范围等参数在实验中均保持不变,用1/2SVHS录像带和3.5磁光盘记录整个造影过程的图像。

    声学造影剂 本研究使用阜外医院超声科实验室自己制作的含有氟碳气体的白蛋白微泡造影剂FX 530。这种造影剂微泡的平均直径约为4±2μ。微泡浓度约每毫升1.2~1.4×109。在室温下至少可稳定6个月。
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    研究方案 整个研究按显像方式分为基波显像、二次谐波显像两组。每组均按0.02ml/kg的剂量注射的声学造影剂FX 530或生理盐水,每一剂量水平均随机注射8次。注射后即用10ml的生理盐水冲洗管道,使造影剂以团注(Bolus)方式进入体内。每次注射间隔至少15分钟,以避免前次造影效果影响。在造影剂注射前和注射后,使用八导电生理仪分别随机测量左心室压力、主动脉压力、肺动脉压力和心输出量,共8次。

    病理检查 在每只犬完成造影实验后,立即开腹取出动物肝脏,对标本作大体病理检查。

    视觉判断 由两名超声科医师独立对肝脏的造影效果进行视觉造影效果判断分级。造影增强效果按以下方法分级:0级=无肝脏显影;Ⅰ级=轻度肝脏显影,主要以门静脉显影为主;2级=明显肝脏显影,门静脉显影明显而肝实质轻度显影;3级=肝脏显影强烈,肝实质有明显显影增强。

    视频密度分析 使用Tom-Tec工作站内置的声学造影软件(Contrast)进行视频密度分析,该软件可以对视频信号进行0~255级灰阶强度分析。分析中,首先用S-VHS录像机回放造影录像,将30秒的造影过程等分为60帧图像进行图像采集,然后将分析采样区置于肝实质(避免肝内血管断面),并用Motion Correction校正造影中呼吸运动造成的位移,最后工作站自动输出造影过程中的视频密度变化值。采样区形状为正圆或椭圆形,取样大小约为(25,19)至(50,38)。
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    统计学分析 所有造影前后的视频密度比较采用配对t检验;基波与二次谐波显像之间的视频密度比较使用方差分析和均数t检验;视觉效果的比较采用X2检验。造影前后的血流动力学指标比较使用配对t检验。

    结 果

    病理检查 对6只杂种犬肝脏的大体病理检查结果,均为正常肝脏。

    视觉造影效果 造影后,基波显像和二次谐波显像都出现了不同程度的增强效果。使用基波显像的造影效果明显弱于谐波显像(见图1~4)。表1为基波和二次谐波显像产生的肝脏显影视觉效果,二次谐波产生的视频强度多为2级(明显增强),基波产生的造影强度多为Ⅰ级(轻度增强)。基波与谐波的视觉评分有非常显著的统计学差异(P<0.01)。生理盐水对照组的造影效果全部为0级。
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    图1 基波造影前肝脏断面

    图2 基波造影后肝实质轻度增强,血管断面有声影形成

    图3 二次谐波造影前肝脏断面

    图4 二次谐波造影后肝实质明显增强,肝内血管增强尤为明显
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    表1 二次谐波和基波显像在造影中的视觉效果评分 制 剂

    显像方式

    0级

    1级

    2级

    3级

    生理盐水

    二次谐波

    8

    0

    0

    0

    FX530
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    基 波

    1

    7

    0

    0

    二次谐波

    0

    2

    6

    0

    视频密度 基波显像中,造影前平均基础值是93±10.38,造影后的峰值为106±12.19,与造影前基础值相比有非常显著的差异(P<0.01)。二次谐波显像的基础值是95±11.67,造影后峰值为129±18.48。二次谐波产生的视频密度值明显高于基波显像,两者之间有非常显著的统计学差别(P<0.01)。
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    血流动力学改变 在实验中,随机对8次造影剂注射前后的血流动力学指标进行了监测,结果左心室压、肺动脉压、主动脉压和心输出量均未发生有统计学意义的改变(表2)。表2 在各剂量组造影中的血流动力学值(8次)

    左心室压

    肺动脉压

    主动脉压

    心输出量

    注射前

    115.88±6.01

    27.88±3.18

    78±6.07

    0.96±0.18
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    注射后

    119.50±7.6

    28.75±3.28

    83.75±7.65

    1.02±0.17

    注:P<0.05讨 论

    在本研究中,我们使用了第三代新型氟碳声学造影剂FX530和二次谐波技术对正常肝脏血流灌注影像进行了评价。研究结果表明,在经外周静脉注射氟碳新型造影剂的情况下,常规基波显像和二次谐波显像都可以增强正常肝组织的二维灰阶影像,但二次谐波显像增强效果明显强于基波显像。由于这种增强效果是通过造影剂灌注肝内血管床形成的,故实际上反映了正常肝脏血流灌注的情况。在新型氟碳造影剂出现以前,人们为了得到这种造影效果,需采用有创性的X线肝动脉插管注射二氧化碳气泡,创伤性大,操作复杂〔5~7〕。九十年代以后出现的第二代声学造影剂虽然可以经外周静脉注射,但只能增强肝脏或肝脏肿瘤的多普勒血流信号,二维影像无明显变化〔8~9〕。我们认为,新型声学造影剂和二次谐波显像在声学造影发展过程中是至关重要的新技术,因为这一技术的使用真正实现了非创伤性经外周静脉肝脏二维显影。
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    常规基波显像 从实验结果中,我们不难看出基波显像对声学造影剂的反映是十分有限的,其定性分析的增强效果多在轻度增强水平(见图2)。这是由于常规基波显像中,造影剂(微气泡)和组织在基波水平的散射信号同时被接收,结果是造影剂信号在图像中没有被突出显示,造影增强效果不显著。我们的实验证明了这一情况。

    二次谐波显像 二次谐波技术改变了超声探头的发射和接收频率。由于组织产生的二次谐波信号比较弱,而造影剂微泡在超声作用下有强烈的非线性效应,可以产生强烈的二次谐波信号。在这种情况下,组织结构的反射信号被抑制,微泡造影剂的信号则非常鲜明,可以很敏感地发现组织器官血流灌注的变化〔4〕。我们在本研究中采用了先进的二次谐波技术,其优点是可以非常鲜明地显示造影剂灌注肝脏的血流动态变化。这种增强效果不仅可以将造影剂量减少至非常小的程度,还避免了声影等伪像形成。利用二次谐波显像观察肝脏声学造影,可以同时获得肝内血管和肝实质的血流灌注影像。这种肝脏造影显影效果至少在两个方面明显优于彩色血流显像对肝内血流灌注的显示效果:①敏感性高,可以从肝实质(毛细血管床)水平反映肝脏的血流灌注;②可信度高,不容易受仪器设置条件影响,避免了彩色血流显像中敏感误差造成血流假阴性或假阳性“溢出”伪像。
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    血流动力学变化 为了了解造影剂是否对犬的血流动力学状态产生影响,我们在造影实验中随机监测了8次造影前后的左心室压、主动脉压、肺动脉压及心输出量。结果造影前后测值无统计学差异,继心肌声学造影实验之后再次证明新型氟碳声学造影剂在血流动力学方面的安全性。

    二次谐波显像的不足 由于二次谐波信号为二次谐振波,强度较基波弱,故图像的分辨力较低,加之组织结构的回声也较弱,所以图像总体质量不如基波显像。此外,因连续性的二次谐波发射对微泡破坏很明显,致使肝脏有效造影持续时间较短,约20~30秒。随着这一技术的不断完善,上述不足可以得到完全或部分的克服。

    研究意义 肝脏肿瘤、肝硬变等是我国消化系的常见疾病,其重要病理生理学改变就是血流灌注异常。新型声学造影技术为临床评价肝脏血流灌注提供了有力的工具,为我们带来全新的造影增强信息,这是常规超声检查难以做到的。目前,CT、MR和超声是临床检查肝脏疾病的主要影像方法。与CT、MR相比,新型声学造影技术显然拥有一些优越性:(1)无放射性;(2)实时观察造影过程的动态变化;(3)检查方便,费用较低;(4)造影剂不含碘,无明显副作用,适宜反复、多次观察。这意味着许多重要的诊断问题和治疗效果判断可能通过简便的声学造影得到解决。
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    结 论

    新型声学造影剂结合二次谐波显像技术可以明显增强正常肝脏的二维超声影像、反映肝脏血流灌注情况。二次谐波显像明显优于常规基波显像。

    参考文献

    1 Barry B Goldberg.Contrast shifts power balance in imaging.Diagnostic Imaging 1995 May,31~32

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    3 Barry B Goldberg.Role of contrast agents in ultrasonography.Applied Radiology,1997 October,4~7
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    6 Kudo,M.Tomita S,Tochio H,et al.Hepatic focal nodular hyperplasia:Specific findings at dynamic contrast-enhanced US with carbon dioxide microbubbles.Radiology,1991,179:377

    7 Kudo M,Tomita S,Tochio H,et al.Small hepatocellular carcinoma:Dignosis with US angiography with intraarterial CO2 microbubbles.Radiology,1992,182:155~160
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    9 Ernst H,Hahn ZG,Balzer T,et al.Color Doppler ultrasound of liver lesions:Signal enhancement after intravenously injection of the ultrasound contrast agent Levovist.J Clin Ultrasound 1996,24(1):31~35

    (1999-03-11收稿), 百拇医药