血管内超声造影技术

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血管内超声造影技术

复旦大学附属中山医院超声诊断科



血管内超声造影技术经历了30多年的时期，但自从1984年Steven Feinstein首先制成可经肺滤的声振白蛋白制剂之后，研究者逐趋增多，发展迅速。
原理
血管内超声造影技术必须使用超声造影剂。造影剂中起造影作用的主要物质为气体微泡；气体微泡一般均由微囊包裹；微囊的选材、厚度与内部的气体成份等形成了各种不同造影剂的特性【1】。
造影剂中气体的声特性阻抗极低，通常仅为血液的1/1000-1/4000，入射超声在微泡与血液间的反射系数（RA或RI）均可达99.6%以上；又因微泡直径（d）远小于超声波长（l）（d/l=1/125－1/35），因而呈现大量散射。在血管中大量高反射系数的动散射子流动，可用B型灰阶成像或彩色血流成像（CFI）灵敏地显示。
造影剂的有关因素【6,7】
1，声速改变 造影剂内气体成份可影响血液中的声速（1570m/s）。实验结果为：如以空气为微泡，其浓缩容积百分数为0.0001%时，溶液声速为1500m/s；0.001%时1400m/s；0.00296%时1300m/s；0.01%时900m/s。声速改变可影响测距准确度。

2，衰减改变 气体的声衰减系数甚大。在浓度甚高的微泡群下方，常呈明显声影，而可掩盖血管后壁的显示。

3，耐受压力变化能力 微囊进入心室或大动脉，将经受管腔内的压力变化。抗压力变化能力愈高，微囊存在时间愈久。空气微囊（如声振白蛋白）的抗压力变化能力<100mmHg，较易破裂【3】。

4，微泡融合机率 微囊群破裂后，微泡内气体可被血液吸收；亦可彼此相聚融合，形成直径更大的微泡。超声造影中对微泡最大直径要求甚严，超过10mm者可堵塞毛细血管，有形成气栓的危险。经动物实验及临床试用，认为声振白蛋白及DDFP（全氟戊烷）悬浊液其微泡融合机率较大。

5，微泡尺寸 国际应用常规造影微囊直径为4mm左右；其最大直径应<8mm。最小微囊已可达1mm左右。小微囊特别适用于网状内皮细胞造影及心肌造影。

6，气体密度 造影时间久暂之一取决于气体密度。密度愈大其存在时间愈长。全氟丙烷（C3F8）、 全氟戊烷（C5F12）、六氟化硫（FS6）等气体密度均甚大于空气。

7，血中弥散度 造影时间亦取决于气体弥散度。弥散度愈小者其存在时间愈长。

8，血中饱和溶解度 造影时间亦取决于血中气体饱和度。血中气体饱和度低者很快使微泡内气体溶入至饱和状态，则以后的微泡难以溶入血液，使存在时间延长。

9，微囊 可用蛋白质、磷脂类、糖类（半乳糖）、高分子乳酸聚合体、其他高分子材料。微囊厚度影响微泡稳定性，较厚者存在时间长。微囊外是否接附稳定剂亦影响微泡存在时间。

10，声场中声强 声强与散射回声的线性或非线性有关。在0－50KPa声场中呈现线性散射，适用于连续观察灰阶成像中细小血管分布及其中造影剂微泡流；50KPa－200KPa声场中呈现非线性散射，用以进行二次谐频（2nd H）成像效果最佳；200KPa－2MPa出现微泡击破，产生瞬时功率散射【7】。

11，微泡浓度 直接影响造影显示清晰度。最低微泡浓度应达到1×109/ml数值，较好的造影剂可达上述数值的4－5倍。


造影剂注入方法

因不同检查要求而异。一般可分两类：
1，团注法 高浓度的造影剂从周围静脉内一次推入，总注射时间在5－30s左右。用于常规造影、一般二次谐频（2nd H）成像等。
2，泵式连续推注法【3】 较低浓度造影剂由专用推注泵从周围静脉内缓慢推入。多用于低功率造影动态连续显示成像。观察血管内造影剂流入及区域灌注；研究“充盈－廓清”曲线等。

造影专用技术及造影显示

迄今，已发展多种造影专用技术及与之相关的供超声造影中观察、显示的方法，达20种以上。归纳如下：
1，常规超声造影【8，11】 用常规超声发射方式，较低发射功率(中低等MI)，常规的PRF进行。本技术虽属初期所发展，但简单、方便。包括造影灰阶成像、造影CFI成像、造影CPI 成像、造影网状内皮系统成像、造影数字编码式成像、造影相干成像等。
2，造影二次谐频(2nd H)成像【11】 用常规超声发射方式，常规发射功率（中等MI），常规PRF进行。接收回声经滤波器滤去基频，而获得2nd H信息成像。本技术亦可包括如常规超声造影中的各种2nd H成像。因其2nd H大大提高了信/噪比，致使图像细节特别清晰。在造影2nd H CFI中，消除了“开花征”（blooming effect）的大片彩色伪像。
3，双脉冲（dual pulses）发射成像【2，3】 ： 在甚短期间中，发射2个超声脉冲。又可分为：
（1）反向脉冲（反向相位）技术【2，3，9】： 2个或几个同时发射的脉冲其间隔仅占T/4左右。甚低发射功率发射的声能量约为常规的－18～－21db(0db的1％)。
（2）触发式减影成像：2个同向脉冲其间隔期在25－40ms间。其前一幅为灌注像，后一幅为本底像。两幅相减则可获得量化超声造影资料。
（3）功率调制式双脉冲成像【3，9】：采用全振幅与半振幅双脉冲发射。全幅回声减去2倍的半幅回声，可得如下结果：
线性（f0）回声＝0 主要来自心肌
非线性(2nd H)回声&sup1;0 来自造影剂微泡
（4）同向、同幅双脉冲成像：
2次线性（f0）回声相同，相减为零
2次非线性（2nd H）回声不同，相减不为零
4，间歇性成像 采用2次同向、同振幅的高MI脉冲，间歇期1 －30s或更长。可用手控调时或R波（数个R波间期）触发。分为：
瞬间反应成像（transient response imaging）……用于心肌造影
间歇性成像（intermittent imaging）……用于肝血管系统成像
5，低功率造影动态连续显示【2】 用高功率（MI 1.7）破坏全部照射区微泡后，即刻转成不破坏微泡的低功率，并可由专用的造影灌注泵（infusion pump）以维持观察区内血流灌注达数分钟或更长，并可识别进入该区的细小血管。可分为：
触发式（闪烁式）造影成像
“充盈-廓清”曲线
6，造影3频综合信息成像 造影剂注射后，接收回声中出现3种主要频率成份，即f0（线性）、2f0（非线性）、f0/2（非线性）〖10〗。将3种信息综合处理后成像，可使浅部、深部造影均获清晰显示－－为C3技术的一部分。

临床应用

1， 肝脏【4，5】：使用低MI（0.1－0.2）声脉冲，可作三相动脉造影。动脉相（15－25s）；早期门脉相（45－60s）及全期门脉相（90－120s）。以下为肝占位性病变的特征表现：
（1） 原发性肝癌：使用造影灰阶成像时，动脉相中快速充盈，呈“白色球”，充盈从边缘向中心，渐变为“白***”；门脉相中快速廓清。然后肝实质逐渐增亮，但肿瘤部变暗呈负性造影区。（占51/61）
（2） 转移性肝肿瘤（原发灶：结肠、胃、**）：动脉相中甚少血管显示；全期门脉相中外周呈环形“白色圈”，示血供丰富；局灶区呈少血管型。
（3） 局灶性结节增生症：动脉相中显示中央动脉，并继而呈现从中心向四周的放射状（轮辐状）血管；晚期动脉相中见整个结节发亮。即在注射造影剂后由中心向四周并至全结节的显影程序。
（4） 腺瘤样增生、血管瘤：动脉相时病灶呈低回声或“斑点状血池”；晚期动脉相至早期门脉相可逐渐显示增亮。血管瘤常见由结节周围渐向中心呈团、片状增亮，周围多血管分布。
据报道在低MI、反向脉冲成像技术下，可检出小至2～3mm的肿瘤。肝脏超声成像还可用于：
（1） 疑从原发肿瘤转移至肝者。
（2） 肝癌高危人群（酒精性肝病，B型及C型肝炎，血色沉着病）的随访筛选。
（3） 肝癌病人术后随访。
2， 心脏：用于观察心肌缺血、心肌活力等评价【3】。
（1） 提供客观数据供临床确定需行冠状动脉再管化（血栓内膜环切、冠状动脉内支架）或旁路移植术。
（2） 在胸痛病人中确定或排除心肌梗死。
（3） 急性心梗病人冠脉内溶栓后评估。
（4） 经皮冠状动脉介入治疗后或旁路术后随访（有否再狭窄或闭塞）。
3， 血管：可测至肾内40mm内径的血管内造影剂微泡流【2】（常规CFI、CPI仅能测得>200mm－300mm血管内血流）。
（1） 测出组织缺血区。
（2） 测出组织低灌注区。
（3） 确定组织高速血流区。
（4） 评价“抗血管生长药物”效果。
（5） 评价TAE后肿瘤供血血管闭塞效果。
（6） 评价抗炎症药物治疗局灶性炎症疗效。
（7） 测定某些内出血。
（8） 测定其他有关血管疾病。
4， 其他：
（1） 浅表器官疾病：血管性、肿瘤性、炎症性等
（2） 泌尿科疾病
（3） 妇科疾病
（4） 软组织及部分骨骼疾病
（5） 颅内血管疾病

展望
超声造影剂不断改进，超声造影技术不断发展。预计今后可能形成如下新支【2，3，8】：
1， 向靶性微泡：例如：血栓粘附性微泡。
2， 药物传递：利用微囊携带药物进入病灶区。在高MI超声照射下，微泡破裂，药物释放至该区组织，获得高浓度药物积聚。
3， 可能发展成为超声造影基因治疗：带入基因片断进入超声成像的选定区域。
参考文献

1. 徐智章 现代腹部超声诊断学。北京：科技出版社. 2001. p.3-4，17-19，94-95，805-811，813-814
2. Schneider M. Bubble and microcirculatory disorders. Abstract of Reflecting the future of contrast ultrasound. Cannes, 2001, Feb. 16-17, p.31-32
3. Schneider M. Bubble in echocardiography: Climbing the learning curve. Abstract of Reflecting the future of contrast ultrasound. Cannes, 2001, Feb.16-17, p.10-11
4. Sobiati L. What is the Role of contrast ultrasound in the detection of focal liver lesions. Abstract of Reflecting the future of contrast ultrasound. Cannes, 2001, Feb.16-17, p.38-40
5. Leen E. What is the Role of contrast ultrasound in the characterisation of focal liver lesions. Abstracct of Reflecting the future of contrast ultrasound. Cannes, 2001, Feb. 16-17, p.41-45
6. Becher H, Burns P. Handbook of Contrast echocardiography: LV function and myocardial perfusion. Springer, Berlin, Heidelberg, NewYork, 2000
7. 徐智章 超声造影与非线性超声成像中的有关问题。 中国医学影像技术， 1999. 15：1
8. Von Ramm OT. Real-time three-dimensional contrast imaging. Program on the leading edge in diagnostic ultrasound. The 4th Annual International Symposium on Contrast Agents in Diagnostic Ultrasound. New Jersey: Thomas Jefferson University Hospital. 1998
9. Simpson DH, Burns PN. Pulse inversion Doppler. A new method for detecting nonlinear echoes from microbubble contrast agents. IEEE Ultrasonic Symposium, 1997. 1597-1600
10. Shi WT, Forsberg F, Goldberg BB. Subharmonic imaging with gas-filled microbubbles (abstract). J Acoust. Soc Am, 1997. 101: 3139
11. Burns PN, Powers JE, Simpson DH, et al. Harmonic imaging. Angiology, 1996. 47(supple): 63-73

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[ 本帖最后由 renzhi 于 2007-5-2 18:30 编辑 ]
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