静注新型声学造影剂三维重建肿瘤血管的实验研究
作者：柳建华 张青萍 周玉清 周翔 乐桂蓉
单位：430030 武汉，同济医科大学同济医院超声科
关键词：超声检查；多普勒；彩色；图像处理；计算机辅助；造影剂；肿瘤；实验性
中华超声影像学杂志990414 【摘要】 目的 评价经静脉注射新型声学造影剂FX530后重建肿瘤血管三维图像的效果。方法 先制作兔肝脏和肌肉VX2肿瘤模型，重建经静脉注射新型声学造影剂FX530前后三维VX2肿瘤血管及周围血管图像。结果 造影后三维超声显示肿瘤血管有明显增强，数目明显增多，可观察肿瘤形态及肿瘤内网状的细小血管。结论 静注新型声学造影剂后三维超声可更好地观察肿瘤血管。
Experimental study of three-dimensional reconstruction of tumor vessels after intravenous contrast enhancement
, 百拇医药
LIU Jianhua,ZHANG Qingping,ZHOU Yuqing,et al.Department of Ultrasound,Tongji Hospital,Tongji Medical University,Wuhan 430030
【Abstract】 Objective To evaluate the efficacy of three dimensional ultrasonographic reconstruction of tumor vessels after intravenous injection of a new generation of ultrasonographic contrast agent FX530. Methods The animal models of transplanted VX2 tumors in the livers and muscles of rabbits were prepared. After intravenous administration of FX530,the vessels in the tumors and surrounded tissues were reconstructed by three-dimensional ultrasonography.Results After injection,the tumor vessels were well enhanced,the numbers were increased obviously,and the contour of the tumors and netlike small vessels in the tumors were demonstrated by three-dimensional ultrasonography. Conclusions Three-dimensional ultrasonographic reconstruction could improve the visualization of tumor vessels.
, 百拇医药
【Key words】 Ultrasonography,Doppler,color Image processing,computer-assisted Contrast media Neoplasms,experimental
新型声学造影剂是九十年代开发出来的新试剂，具有无创、 高效、对人体无毒副作用和使用方便等优点。同步发展起来的造影相关技术，使我们可更好地观察组织器官的血流灌注情况[1，2]。我们应用三维超声成像技术观察了经静脉注射新型声学造影剂FX530后移植性兔VX2肿瘤的血管情况，报道如下。
材料与方法
一、 实验材料
选用大耳白兔12只，雌雄不限，重2.5～3.5 kg。肝脏和后腿肌肉分别接种VX2肿瘤5个和7个，肿瘤直径1.5～6.0 cm(平均2.8 cm)。兔麻醉用2%～3%戊巴比妥钠25～30 mg/kg经静脉注射。检查肝脏时将兔仰卧位固定，腿部肌肉检查取侧卧位，检查区尽量剪毛或用8%硫化钠脱毛。肝脏三维图像采集时需用呼吸机控制兔呼吸，使兔呼吸停止。
, http://www.100md.com
FX530声学造影剂由北京阜外医院超声科实验室制作，主要成分为人体白蛋白包裹含全氟戊烷气体的微泡，97%以上的微泡直径在2～8 μm以内，平均4.2 μm。微泡浓度(1～2)×109个/ml。经耳缘静脉注射，剂量为0.005～0.01 ml/kg，尾随注射2 ml生理盐水。
二、 仪器和方法
使用的三维超声成像系统有两种类型：
1. TomTec Echo-Scan三维工作站，配有磁场空间定位的自由扫查系统。常规超声诊断仪为HP-5500型彩超仪，探头频率10.0 MHz，用彩色多普勒能量图观察并进行三维重建。将三维工作站的空间位置传感器固定在探头上，磁场发生器置于靠近待检查部位，手持带有空间位置感应器的超声探头，先观察肿瘤及附近的血流情况，确定图像采集范围。调整仪器设置，控制二维灰阶图像至恰好可观察组织结构，尽量增强彩色血流信号而无明显噪音，须注意造影前后设置条件保持不变，以便对照。三维工作站采集图像时，缓慢且均匀平稳地移动探头，采集连续二维图像，时间设定为8～12秒。扫查完成后对图像进行后处理，获得立体的三维数据库。获取的三维数据库为彩色血流的灰阶显示，利用最大回声模式重建三维图像。
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2.三维超声成像系统Medison Voluson-530D超声仪，配有7.5 MHz腔内容积扫查探头，先用二维图像显示好肿瘤及邻近组织内的血流，图像采集时将探头固定不移动，显示切面为感兴趣区中部，三维探头可自动作扇形摆动，获取连续的二维图像，由计算机建立三维数据库，再重建三维彩色多普勒血流图像。磁光盘、移动式硬盘保存资料。
每次超声检查完成后即处死兔，取肿瘤标本作病理检查，观察大体和镜下特征。
结 果
一、 三维超声观察兔VX2肝癌血管
造影前三维超声仅显示VX2肝癌周边和内部的数条血管，由重建的肿瘤血管三维图像可隐约显示肿瘤的轮廓形态。经静脉注射FX530后再次三维重建，显示的肿瘤血管条数和分支明显增多，呈“编织状”，肿瘤轮廓清晰可辨(图1)。
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图1 静注FX530后三维重建的兔VX2肝癌血管呈“编织状”
二、 三维超声观察兔肌肉VX2肿瘤血管
造影前，三维超声重建的肿瘤血管数较少，主要位于肿瘤周边，并可见由股动脉发出较大分支抵达肿瘤。注射FX530后，能量图上肿瘤及周围肌肉组织迅速均匀增强而呈一片明亮彩色，数秒钟后，肌肉大部及肿瘤内部分区域彩色迅速消退，肿瘤周边部丰富的滋养血管仍明显增强并相互融合，三维重建的图像显示为较完整的肿瘤“血管壳”(图2)；之后，随着彩色增强的减退，肿瘤内血管清晰显示出来，三维重建后显示，较大的肿瘤(3.0～4.0 cm)内部血管呈“编织状”，较小肿瘤(最大径约2.0 cm)内部可见密集的网团状的十分细小的血管(图3)。
大体病理检查：兔VX2肿瘤组织与周围组织交错，边界欠清晰，邻近组织大血管发出分支至肿瘤边缘绕行，并有分支伸入肿瘤内。镜下：VX2肿瘤为低分化鳞癌，肿瘤内及外周有丰富血管，以外周部更丰富，较大肿瘤的中央有出血、坏死和液化灶。
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图2 静注FX530后，待肌肉和肌肉VX2肿瘤内“彩色花簇”伪像大部分消退后，三维重建图像显示肿瘤血管呈“壳状”
图3 造影后三维超声重建图像可观察肌肉VX2肿瘤内网团状细小血管
讨 论
目前的超声成像技术对于深在、慢速血流信号的敏感性仍较低，且易受组织运动的影响[1]。新型声学造影剂以及造影相关技术既可使组织器官内微小血管血流信号持续增强较长时间，也可使富含毛细血管的实质脏器二维灰阶信号得到增强[1-5]，为我们了解组织器官的血流灌注情况提供了有效的方法。本研究应用三维超声成像技术观察经静脉注射新型声学造影剂FX530后兔VX2肿瘤血管分布情况，获得了较理想的效果。
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一、 彩色多普勒能量图观察静注FX530后兔VX2肿瘤滋养血管
彩色多普勒能量图对血流探测的敏感性很高，可显示较小的血管，且显示的血管边缘平滑柔和、连续性好，但对于微小血管的显示不甚理想，且易受呼吸运动的影响。经静脉注射小剂量的新型声学造影剂FX530后，兔VX2肿瘤及外周组织的微小血管可获清晰显示，且增强持续时间较长，十分有利于对肿瘤血管进行三维重建。由于肌肉组织内毛细血管网较为稀少，且无呼吸运动、肋骨等干扰因素，对肌肉肿瘤滋养血管的观察相对容易。
二、 三维超声观察静注FX530后兔VX2肿瘤滋养血管
本研究应用三维超声成像技术观察了经静脉注射FX530后兔VX2肝癌和肌肉肿瘤滋养血管情况，重建后的图像清晰显示肿瘤血管的走向、分布及与邻近组织的关系，肿瘤内血管十分丰富，呈“编织状”。对肌肉肿瘤血管显示尤为理想，可显示较小肿瘤内密集网团状的细小血管。由于VX2肿瘤周边部血管更为丰富，在肌肉组织内“彩色花簇”伪像大部分消退后，三维超声还可显示较完整的肿瘤“血管壳”。
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本研究认为，三维超声成像技术使我们可以直观肿瘤血管的空间分布、与邻近组织血流的空间位置关系以及血供来源等，经静脉注射新型超声造影剂FX530后可观察更细小的肿瘤血管，为肿瘤的诊断和治疗提供更全面的信息。
作者简介：柳建华、周翔 博士生
参考文献
1 Brown JM,Quedens Case C,Alderman JL,et al.Contrast enhanced sonography of visceral perfusion defects in dogs.J Ultrasound Med,1997,16:493-499.
2 Forsberg F,Liu JB,Merton DA,et al.Parenchymal enhancement and tumor visualization using a new sonographic contrast agent.J Ultrasound Med,1995,14:949-957.
, 百拇医药
3 Cosgrove D.Why do we need contrast agents for ultrasound. Clinical Radiology,1996,51(Suppl.I):1-4.
4 Porter TR,Xie F,Kricsfeld D,et al.Improved myocardial contrast with second harmonic transient ultrasound response imaging in humans using intravenous perfluorocarbon-exposed sonicated dextrose albumin.JACC,1996,27:1497-1501.
5 Robbin ML,Eisenfeld AJ.Perflenapent emulsion:a US contrast agent for diagnostic radiology-multicenter,double-blind comparison with a placebo.Radiology,1998,207:717-722.
(收稿 1999-06-30), http://www.100md.com
单位：430030 武汉，同济医科大学同济医院超声科
关键词：超声检查；多普勒；彩色；图像处理；计算机辅助；造影剂；肿瘤；实验性
中华超声影像学杂志990414 【摘要】 目的 评价经静脉注射新型声学造影剂FX530后重建肿瘤血管三维图像的效果。方法 先制作兔肝脏和肌肉VX2肿瘤模型，重建经静脉注射新型声学造影剂FX530前后三维VX2肿瘤血管及周围血管图像。结果 造影后三维超声显示肿瘤血管有明显增强，数目明显增多，可观察肿瘤形态及肿瘤内网状的细小血管。结论 静注新型声学造影剂后三维超声可更好地观察肿瘤血管。
Experimental study of three-dimensional reconstruction of tumor vessels after intravenous contrast enhancement
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LIU Jianhua,ZHANG Qingping,ZHOU Yuqing,et al.Department of Ultrasound,Tongji Hospital,Tongji Medical University,Wuhan 430030
【Abstract】 Objective To evaluate the efficacy of three dimensional ultrasonographic reconstruction of tumor vessels after intravenous injection of a new generation of ultrasonographic contrast agent FX530. Methods The animal models of transplanted VX2 tumors in the livers and muscles of rabbits were prepared. After intravenous administration of FX530,the vessels in the tumors and surrounded tissues were reconstructed by three-dimensional ultrasonography.Results After injection,the tumor vessels were well enhanced,the numbers were increased obviously,and the contour of the tumors and netlike small vessels in the tumors were demonstrated by three-dimensional ultrasonography. Conclusions Three-dimensional ultrasonographic reconstruction could improve the visualization of tumor vessels.
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【Key words】 Ultrasonography,Doppler,color Image processing,computer-assisted Contrast media Neoplasms,experimental
新型声学造影剂是九十年代开发出来的新试剂，具有无创、 高效、对人体无毒副作用和使用方便等优点。同步发展起来的造影相关技术，使我们可更好地观察组织器官的血流灌注情况[1，2]。我们应用三维超声成像技术观察了经静脉注射新型声学造影剂FX530后移植性兔VX2肿瘤的血管情况，报道如下。
材料与方法
一、 实验材料
选用大耳白兔12只，雌雄不限，重2.5～3.5 kg。肝脏和后腿肌肉分别接种VX2肿瘤5个和7个，肿瘤直径1.5～6.0 cm(平均2.8 cm)。兔麻醉用2%～3%戊巴比妥钠25～30 mg/kg经静脉注射。检查肝脏时将兔仰卧位固定，腿部肌肉检查取侧卧位，检查区尽量剪毛或用8%硫化钠脱毛。肝脏三维图像采集时需用呼吸机控制兔呼吸，使兔呼吸停止。
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FX530声学造影剂由北京阜外医院超声科实验室制作，主要成分为人体白蛋白包裹含全氟戊烷气体的微泡，97%以上的微泡直径在2～8 μm以内，平均4.2 μm。微泡浓度(1～2)×109个/ml。经耳缘静脉注射，剂量为0.005～0.01 ml/kg，尾随注射2 ml生理盐水。
二、 仪器和方法
使用的三维超声成像系统有两种类型：
1. TomTec Echo-Scan三维工作站，配有磁场空间定位的自由扫查系统。常规超声诊断仪为HP-5500型彩超仪，探头频率10.0 MHz，用彩色多普勒能量图观察并进行三维重建。将三维工作站的空间位置传感器固定在探头上，磁场发生器置于靠近待检查部位，手持带有空间位置感应器的超声探头，先观察肿瘤及附近的血流情况，确定图像采集范围。调整仪器设置，控制二维灰阶图像至恰好可观察组织结构，尽量增强彩色血流信号而无明显噪音，须注意造影前后设置条件保持不变，以便对照。三维工作站采集图像时，缓慢且均匀平稳地移动探头，采集连续二维图像，时间设定为8～12秒。扫查完成后对图像进行后处理，获得立体的三维数据库。获取的三维数据库为彩色血流的灰阶显示，利用最大回声模式重建三维图像。
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2.三维超声成像系统Medison Voluson-530D超声仪，配有7.5 MHz腔内容积扫查探头，先用二维图像显示好肿瘤及邻近组织内的血流，图像采集时将探头固定不移动，显示切面为感兴趣区中部，三维探头可自动作扇形摆动，获取连续的二维图像，由计算机建立三维数据库，再重建三维彩色多普勒血流图像。磁光盘、移动式硬盘保存资料。
每次超声检查完成后即处死兔，取肿瘤标本作病理检查，观察大体和镜下特征。
结 果
一、 三维超声观察兔VX2肝癌血管
造影前三维超声仅显示VX2肝癌周边和内部的数条血管，由重建的肿瘤血管三维图像可隐约显示肿瘤的轮廓形态。经静脉注射FX530后再次三维重建，显示的肿瘤血管条数和分支明显增多，呈“编织状”，肿瘤轮廓清晰可辨(图1)。
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图1 静注FX530后三维重建的兔VX2肝癌血管呈“编织状”
二、 三维超声观察兔肌肉VX2肿瘤血管
造影前，三维超声重建的肿瘤血管数较少，主要位于肿瘤周边，并可见由股动脉发出较大分支抵达肿瘤。注射FX530后，能量图上肿瘤及周围肌肉组织迅速均匀增强而呈一片明亮彩色，数秒钟后，肌肉大部及肿瘤内部分区域彩色迅速消退，肿瘤周边部丰富的滋养血管仍明显增强并相互融合，三维重建的图像显示为较完整的肿瘤“血管壳”(图2)；之后，随着彩色增强的减退，肿瘤内血管清晰显示出来，三维重建后显示，较大的肿瘤(3.0～4.0 cm)内部血管呈“编织状”，较小肿瘤(最大径约2.0 cm)内部可见密集的网团状的十分细小的血管(图3)。
大体病理检查：兔VX2肿瘤组织与周围组织交错，边界欠清晰，邻近组织大血管发出分支至肿瘤边缘绕行，并有分支伸入肿瘤内。镜下：VX2肿瘤为低分化鳞癌，肿瘤内及外周有丰富血管，以外周部更丰富，较大肿瘤的中央有出血、坏死和液化灶。
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图2 静注FX530后，待肌肉和肌肉VX2肿瘤内“彩色花簇”伪像大部分消退后，三维重建图像显示肿瘤血管呈“壳状”
图3 造影后三维超声重建图像可观察肌肉VX2肿瘤内网团状细小血管
讨 论
目前的超声成像技术对于深在、慢速血流信号的敏感性仍较低，且易受组织运动的影响[1]。新型声学造影剂以及造影相关技术既可使组织器官内微小血管血流信号持续增强较长时间，也可使富含毛细血管的实质脏器二维灰阶信号得到增强[1-5]，为我们了解组织器官的血流灌注情况提供了有效的方法。本研究应用三维超声成像技术观察经静脉注射新型声学造影剂FX530后兔VX2肿瘤血管分布情况，获得了较理想的效果。
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一、 彩色多普勒能量图观察静注FX530后兔VX2肿瘤滋养血管
彩色多普勒能量图对血流探测的敏感性很高，可显示较小的血管，且显示的血管边缘平滑柔和、连续性好，但对于微小血管的显示不甚理想，且易受呼吸运动的影响。经静脉注射小剂量的新型声学造影剂FX530后，兔VX2肿瘤及外周组织的微小血管可获清晰显示，且增强持续时间较长，十分有利于对肿瘤血管进行三维重建。由于肌肉组织内毛细血管网较为稀少，且无呼吸运动、肋骨等干扰因素，对肌肉肿瘤滋养血管的观察相对容易。
二、 三维超声观察静注FX530后兔VX2肿瘤滋养血管
本研究应用三维超声成像技术观察了经静脉注射FX530后兔VX2肝癌和肌肉肿瘤滋养血管情况，重建后的图像清晰显示肿瘤血管的走向、分布及与邻近组织的关系，肿瘤内血管十分丰富，呈“编织状”。对肌肉肿瘤血管显示尤为理想，可显示较小肿瘤内密集网团状的细小血管。由于VX2肿瘤周边部血管更为丰富，在肌肉组织内“彩色花簇”伪像大部分消退后，三维超声还可显示较完整的肿瘤“血管壳”。
, http://www.100md.com
本研究认为，三维超声成像技术使我们可以直观肿瘤血管的空间分布、与邻近组织血流的空间位置关系以及血供来源等，经静脉注射新型超声造影剂FX530后可观察更细小的肿瘤血管，为肿瘤的诊断和治疗提供更全面的信息。
作者简介：柳建华、周翔 博士生
参考文献
1 Brown JM,Quedens Case C,Alderman JL,et al.Contrast enhanced sonography of visceral perfusion defects in dogs.J Ultrasound Med,1997,16:493-499.
2 Forsberg F,Liu JB,Merton DA,et al.Parenchymal enhancement and tumor visualization using a new sonographic contrast agent.J Ultrasound Med,1995,14:949-957.
, 百拇医药
3 Cosgrove D.Why do we need contrast agents for ultrasound. Clinical Radiology,1996,51(Suppl.I):1-4.
4 Porter TR,Xie F,Kricsfeld D,et al.Improved myocardial contrast with second harmonic transient ultrasound response imaging in humans using intravenous perfluorocarbon-exposed sonicated dextrose albumin.JACC,1996,27:1497-1501.
5 Robbin ML,Eisenfeld AJ.Perflenapent emulsion:a US contrast agent for diagnostic radiology-multicenter,double-blind comparison with a placebo.Radiology,1998,207:717-722.
(收稿 1999-06-30), http://www.100md.com