近10年来,随着研究的深入及生产技术的发展,应用于实质脏器和非气泡类造影剂有了飞速发展,并已成为超声研究的新热点。
超声造影检查是将与人体组织声学特性不同的物质引入体内,以改善超声成像条件,增强组织回声对比,提高多普勒信号强度使超声应用范围增加并提高检查的灵敏性和特异性。
第一代超声造影剂,代表药物有Albunex和Levovist。
Albunex(1993,美国Molecular Biosystems公司)是5%人血清白蛋白溶液经超声震荡处理后形成的微泡悬液,内含空气,白蛋白在微泡表面形成保护层,在人体内的半衰期小于1分钟。由于其微泡平均直径为3-5μm,因此Albunex成为第一种可通过外周静脉注射,经肺循环到达左心系统的超声造影剂。但由于微泡在肺毛细血管中被大量破坏,而真正到达体循环的微泡量过少,Albunex在腹部及外周血管等方面的应用受到限制。
Levovist(1995,SHU508A,德国Schering公司)是Echovist的新一代产品。Levovist的半乳糖颗粒含有0.1%的棕榈酸,其作用是在微泡表面形成保护层,以增强稳定性,所产生的微泡直径平均2-3μm,可以通过肺循环,在人体内维持时间达3-5分钟,国内研究正常肝脏血管增强效应平均约3分钟。
第二代造影剂多为碳氟类惰性气体构成微泡,惰性气体不易扩散,能耐受250mmHg以上的动脉压力,在血管中驻留时间相对较长。代表药物Optison和EchoGen。
Optison(1995年专利,美国Molecular Biosystems公司)为全氟丙烷微泡悬液。是5%人血清白蛋白溶液通过超声加热将全氟丙烷包裹制成,平均直径2-4μm,血浆中稳定性及持续性较长。不但用于心腔显影,也可通过肺循环使外周血管和腹部脏器血管显影。动物实验表明它能显著增加体内小血管的频谱及彩色多普勒信号,并使正常脏器实质和肿瘤的灰阶图像增强。
组织特异性造影剂使超声对特定器官及其病变的诊断能力提高。造影剂通过静脉注入,在增加血流多普勒信息的同时,通过体内代谢,如肝脾的网状内皮系统吞噬作用,一定时间后可使特定组织的声学性质改变,从而协助诊断。最近亦有人进行特异性淋巴系统造影剂超声成像的动物实验,期望对不同淋巴结病变作出定性诊断。组织特异性造影剂多为固体微粒的悬液,其增强回声对比的作用与微粒的大小、浓度以及改变组织间的声阻抗及声速有关。
超声造影剂在腹部的应用
肾脏
彩色多普勒超声检查肾动脉已成为临床怀疑肾动脉狭窄的常规检查,然而由于诸多原因如病人体胖、肠气干扰、动脉变异(双肾动脉或副肾动脉)、多普勒取样角度受限等因素,导致超声检查费时且诊断敏感性较差,正确率偏低。这种情况下应用血管造影剂十分必要。Needlemen等报告,12例磁共振血管成像证实的双肾动脉血管变异患者,超声造影检查发现9例,而造影前超声检查只发现2例。Lees等报道应用Levovist,使超声诊断肾动脉狭窄的敏感性由83%提高到95%;平均检查时间由24.6分钟降至11分钟。
大多数2cm以上的肾肿瘤以及伴随的肾静脉瘤栓超声可做出正确诊断。而对有些低回声病变与肾癌,肾囊肿出血,肥大肾柱则很难鉴别。应用超声造影剂观察肾内血管走行、分布和是否有肿瘤血管形成可以进行很好的鉴别诊断。同样,肾移植术后病人应用超声造影剂可方便、快捷、及时、准确的评估肾血流灌注情况。
肝脏
超声可以很敏感的探测到肝内较大的占位病变。但对于小于2cm的肿瘤,特别是发生在弥漫性肝病基础上的病变其敏感性较差,且定性困难。许多动物实验及临床研究表明,超声造影剂能有效帮助诊断肝内占位病变。血管造影剂可提供更多有关肿瘤周边及内部的血流信息,研究者将造影前后病变内血流增加情况分级,来帮助区分良恶性。Veltri报告经动脉插管二氧化碳声学造影后,肝细胞癌、肝内局灶增生结节、血管瘤有各自特异的血流模式。一般认为,原发性肝癌为多血管型,转移性肝癌呈周边多血流型,肝血管瘤为斑点状血流,局灶增生结节的血流呈放射状分布。
应用组织特异性造影剂对于肝内肿瘤的检出及定性可能有帮助。Goldberg等应用Sonozoid观察肝内实性占位的超声造影情况:血管相可以观测到肿块内部及周边的血流,延迟10-30分钟后肝实质回声增强,肿瘤显示更加清晰,并发现一些小至3mm的新病变。Blomley等应用Levovist观察肝脏的声学激励现象,在已知全部的肝转移癌患者,转移癌均呈现激励现象减少或缺如,而正常肝脏有均匀的激励现象。
对于肝血流的检测,特别是门静脉高压患者的门脉血流以及门体静脉分流术后支架通畅与否的评价,超声造影剂大大提高了检测水平。Needleman等报告应用EchoGen后可检测到门脉高压患者的离肝血流。许多研究也证明Levovist对TIPS支架狭窄与否有较高的敏感性。
造影剂超声新技术
一、 谐波成像
超声造影剂微泡在吸收及散射超声波能量的同时,以其自身的固有频率振动,一般为1-10MHz。当超声波的频率与微泡固有频率一致时则发生共振现象,此时微泡产生的散射信号强度明显增强。共振现象导致微泡在声场内做非线形振动,使微泡的散射波中含有谐振成分,其中二倍于基频的谐波信号较强,成为二次谐波。利用谐波信号成像,即探头发射微泡的固有频率(2.5MHz),而以二倍于此的频率(5MHz)接受信号。这时图像中只显示造影剂存在的,可发出谐波信号的区域,而其余部位以基波散射,在图像中受到抑制。谐波成像相当于“血管减影”,显著提高了造影区域与相邻结构的对比。微泡造影剂产生谐波的特性与微泡的大小,包膜的机械性能以及微泡内气体成分有关。新近编码造影剂谐波成像技术使谐波成像更敏感,谐波信息更精确。
二、间断成像
超声束所带有的机械能可破坏声场内的微气泡,使造影剂的增强时间缩短,而降低超声波的发射能量,则使组织穿透力下降。采用间断成像即超声波只在预定的时间间隔内发射和接受(如利用心电门控技术)可有效避免造影剂的破坏、延长造影时间、减少造影剂用量,同时,也减少因高浓度造影剂所带来的伪像。常二次谐波技术联合应用。
三、 脉冲反相谐波成像技术
在发射正向脉冲波的同时伴随发射反向脉冲波,在造影剂微泡振动散射后,将回波叠加,使得正向基波与反向基波互相抵消为零,从而产生纯的谐波信号,增加了造影剂的灵敏性和饱和度。
四、相干造影成像技术
采用单脉冲抵消技术去除基波信号及线性成分,可在连续观测的同时最大限度减少微气泡的破坏。
(崔立刚)