经静脉注射FX530对实验性兔VX2肝癌超声造影的研究
作者：张青萍 柳建华 周翔 周玉清 乐桂蓉
单位：430030 武汉，同济医科大学附属同济医院超声科
关键词：超声检查；介入性；造影剂；肝肿瘤；实验性
中华超声影像学杂志990413 【摘要】 目的 评价经静脉注射新型声学造影剂FX530观察实验性兔VX2肝癌的效果。方法 先制作兔VX2肝癌模型15只，共20个肿瘤结节。经静脉注射FX530后观察兔肝内正常结构和肿瘤的二维灰阶增强情况。结果 造影后，兔肝实质、肝内动脉、门静脉和肿瘤血管明显增强，肿瘤组织增强较弱或不增强，肿瘤的可视性增加，并可检出微小的肿瘤结节。结论 静脉注射新型声学造影剂提高了超声对肝癌的观察能力。
Ultrasonographic study of experimental rabbit VX2 liver carcinomas by intravenous injection of FX530
, http://www.100md.com
ZHANG Qingping,LIU Jianhua,ZHOU Xiang,et al.Dept.of Ultrasound,Tongji Hospital,Tongji Medical University,Wuhan 430030
【Abstract】 Objective To investigate the efficacy of ultrasonography observing the experimental rabbit VX2 liver carcinomas by intravenous administration of ultrasonographic contrast agent FX530.Methods The animal models of transplanted VX2 carcinomas in the livers of 15 rabbits (20 nodules) were prepared.After intravenous injection of FX530,grey scale ultrasonography was used to observe the enhancememt of liver textures and VX2 liver carcinomas.Results After injection,grey scale ultrasonography of the liver parenchyma,arteries and portal veins in the liver and the carcinoma vascularities were well enhanced.As the tumor tissue was slightly enhanced or not enhanced,the visibility of the VX2 carcinomas was greatly improved,even very small carcinomas could be detected.Conclusions Intravenous ultrasonographic contrast agent could improve the visualization of hepatic carcinoma.
, 百拇医药
【Key words】 Ultrasonography,interventional Contrast media Liver neoplasms,experimental
肝癌是我国较常见且恶性程度很高的恶性肿瘤之一，肝癌早期诊断主要依赖各种影像学方法和血清甲胎蛋白的检测。近年来。由于新型声学造影剂及其相关技术的发展，使超声对小肝癌的检出率明显提高[1，2]。本研究观察应用新型声学造影剂FX530对兔肝脏和实验性兔VX2肝癌的增强效果，现报道如下。
材料与方法
一、实验性肝癌动物模型的制作
将种兔后腿肌肉内生长的VX2肿瘤剥离，在生理盐水中清洗血液，剔除坏死组织和较大纤维组织，换入少量生理盐水或1640液中用眼科剪将肿瘤组织尽量剪碎，制成含1 mm×1 mm×1 mm小块的混悬液。取正常大耳白兔15只，雌雄不限，体重2.3～3.5 kg，开腹暴露肝脏，用眼科剪将肝脏左中央叶或右中央叶的膈面开一约5 mm小口，再将一1mm3肿瘤块直接插入肝实质内，缝合肝包膜。
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二、实验前动物的准备
取肿瘤兔15只，用于观察的VX2肝癌结节20个，直径0.4～3.0 cm(平均1.7 cm)，其中直径小于8 mm的6个。用2%～3%的戊巴比妥钠麻醉，剂量为25～30 mg/kg。将兔仰卧位固定，腹部检查区尽量剪毛或用8%硫化钠脱毛。
三、FX530声学造影剂的准备
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，微泡直径97%在3～8 μm以内，平均4.2 μm。微泡浓度(1～2)×109个/ml。使用剂量为0.01～0.04 ml/kg，经耳缘静脉注入，尾随注射2 ml生理盐水冲洗。注射间隔时间大于30分钟。每次造影前注射2 ml生理盐水作为对照。
四、仪器与检查方法
, 百拇医药
使用仪器为HP-5500型彩超仪，探头频率4～10 MHz可调，选取频率偏10 MHz； 造影前后仪器设置条件保持不变。造影前后观察感兴趣区的二维灰阶图像。检测的内容包括： 肝实质造影前后二维灰阶强度； 造影后肝内血管、肝实质和VX2肝癌二维灰阶增强出现的时间、持续时间、造影剂消退时间等。
五、病理学检查
肿瘤兔在实验完成后处死，取肿瘤及所在组织或脏器的病理标本，进行大体和显微镜检查。
结 果
造影前兔VX2肝癌一般为等回声，边界欠清晰(图1)，较小的肿瘤(直径小于8 mm)超声显示常较困难。经静脉注射生理盐水后兔肝内血管、肝实质和VX2肝癌二维灰阶图像均无增强。静脉注射FX530造影剂后3～8秒钟肝内血管首先增强，表现为快速流动的密集细小点状回声，由大的干支流向较小分支，从肿瘤外周流至肿瘤边缘，绕行并注入肿瘤内，持续时间平均约为10秒，由于肝动脉与门静脉增强相隔时间较短，难以区分VX2肝癌内增强的动脉和静脉； 肿瘤组织回声轻度增强或不增强，增强可略早于肝实质，随着肝实质回声逐渐均匀增强，肿瘤不再增强，显示为弱回声，边界清晰，可视性好(图2)。经造影发现了4个造影前未显示的肿瘤(直径4～7 mm)，占小于8 mm肿瘤的66.7%(4/6)。另外，有1只兔的1个VX2肝癌组织中央增强较明显，表现为等回声，外周仅少部分为稍低回声，但边界显示清晰，增强持续时间也较长。
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图1 造影前，肝内瘤结节呈等回声，大小为1.6 cm×1.2 cm，边界欠清晰
图2 造影后，肝实质回声增强，瘤结节回声相对较低，边界显示极为清晰
造影后二维灰阶增强的强度与剂量相关，即剂量越大，增强出现越早，增强越明显，持续时间越长，较大剂量(0.03 ml/kg以上)时肝实质和肝内较大的动脉和门静脉出现后方回声衰减。超声对造影剂的破坏作用明显，表现为超声扫查过的部位造影增强的强度明显减弱，与未扫查部位形成明显对比(图3)。
图3 造影后的肝实质回声，超声扫查过的区域因造影剂的微泡被破坏，回声较弱(左侧)，未扫查过的区域回声仍增强明显(右侧)
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病理学检查显示，超声显示肿瘤形态及大小与肉眼观一致，肿瘤内及外周均有较丰富的血管。
讨 论
由于新型声学造影剂具有高效、无创、安全和使用方便等优点[3]，是国内外研究的热点之一。国内近年来开发出的新型声学造影剂(例如FX530和全氟显)[4，5]对组织器官增强的效果与国外同类型制剂相当，且成本低廉，具有广阔的应用前景。
一、FX530声学造影剂的特点
FX530是在声振人体白蛋白溶液过程中加入全氟戊烷气体，由于全氟戊烷气体的分子量较大，且为惰性气体，在血液中溶解度和弥散度均很低，可使气体在微泡内保持高浓度较长时间，维持微泡大小而不发生皱缩。FX530有以下优点： ①可经外周静脉注射，属无创性检查方法； ②高效性，经静脉注射很小剂量的FX530(一般为0.01～0.04 ml/kg)，而通过肺毛细血管床进入体循环的造影剂微泡在血液中仍保持较高浓度，可使心肌、肝脏和肾脏等富含毛细血管网或血窦腔的脏器的灰阶信号得到增强； ③不损伤肝肾功能，对人体血流动力学无明显影响[6]。
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二、实验性肝癌显影特点及影响因素
FX530对兔肝实质二维灰阶信号增强明显，持续时间较长，剂量越大，效果越明显。VX2肝癌内毛细血管网相对较少，肿瘤组织内的造影剂微泡浓度相对较低，所以二维灰阶增强很弱，与肝实质增强形成明显对比，使肿瘤边缘轮廓显示清晰，增加了对肿瘤的可视性，尤其对等回声的小肿瘤观察有利。本实验组中，经造影检出66.7%造影前未被发现的直径小于8 mm的VX2肝癌，检出最小结节的直径仅为4 mm。
多种因素可影响肝实质灰阶的声学对比增强效果，主要有： ①注射剂量，此类声学造影剂造影效果有明显剂量依赖性(如前所述)。②注射方法，本研究采用团注方法，即快速将造影剂注入静脉内并立即尾随注入2 ml生理盐水，造影效果理想。也有作者报道将造影剂稀释后连续缓慢注入可更清晰观察肝脏增强情况[7]。每两次注射之前需间隔足够的时间，使前一次注入的造影剂排出体外，以免两次造影增强叠加，影响对增强效果的判断[8]。③仪器的设置条件，超声发射频率、发射功率、发射的脉冲重复频率等因素对造影剂的破坏有较大的影响[9]，所以应选择较低的机械指数(MI)，一般为0.3～0.6。为使造影增强具有可比性，造影前后仪器设置条件应保持不变。④扫查方法，在同一超声切面上连续观察，将使该切面的声学造影增强时间明显缩短。经常改变扫查切面可延长增强的时间，对于检出肝实质内小肿瘤有较大帮助。⑤新技术的应用，门控瞬间触发成像技术(trigger)可延长观察造影增强的时间。延迟开机扫描的时间(一般注射后2～3分钟开机)也有利于更好地显示组织的灰阶增强。造影二次谐波技术结合瞬间触发成像技术是目前最理想的观察组织灰阶增强的方法，既可清晰地显示瞬间组织灰阶增强情况，又可较长时间地动态观察[10]。⑥个体差异，同一注射剂量对不同兔肝实质增强效果可有所不同。
, 百拇医药
三、研究意义
本研究结果显示，经静脉注射新型声学造影剂FX530可更好地显示肝脏肿瘤的形态特征，增强对肝脏肿瘤(尤其是等回声的小肿瘤)的检出率。动态观察肝癌的声学造影增强特征也将有助于对小肝癌的诊断。
作者简介：柳建华、周翔 博士生
参考文献
1 Schneider M,Broillet A,Bussat P,et al.Gray-scale liver enhancement in VX2 tumors-bearing rabbits using BR14,a new ultrasonographic contrast agent.Invest Radiol,1997，32：410-417.
2 Kono Y,Moriyasu F,Nada T,et al.Gray scale second harmonic imaging of the liver:a preliminary animal study.Ultrasound Med Biol,1997，23：719-726.
, 百拇医药
3 Cosgrove D.Why do we need contrast agents for ultrasound.Clinical Radiology,1996,51(Suppl I)：1-4.
4 谢峰，勒斌，李澎，等.新型声学造影剂非损伤性估价心肌血流灌注的实验研究.中国超声医学杂志，1996，12(12)：1-6.
5 查道刚，刘伊丽，陈树元，等.无创左室心肌声学造影的实验研究.中华超声影像学杂志，1998，7：45-47.
6 Firschke C,Lindner JR,Wei K,et al.Myocardial perfusion imaging in the setting of coronary artery stenosis and acute myocardial infarction using venous injection of a second generation echocardiographic contrast agent.Circulation,1997，96：959-967.
, 百拇医药
7 Matsumua T,Moriyau F,Kono Y,et al.Contrast-enhanced power Doppler imaging of the liver-preliminary animal study.Nippon Rinsho,1998，56：985-989.
8 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.
9 Porter TR,Xie F.Transient myocardial contrast after initial exposure to diagnostic ultrasound pressures injected microbubbles: demonstration and potential mechanisms.Circulation,1995，92：2391-2395.
10 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.
(收稿 1999-06-30), 百拇医药
单位：430030 武汉，同济医科大学附属同济医院超声科
关键词：超声检查；介入性；造影剂；肝肿瘤；实验性
中华超声影像学杂志990413 【摘要】 目的 评价经静脉注射新型声学造影剂FX530观察实验性兔VX2肝癌的效果。方法 先制作兔VX2肝癌模型15只，共20个肿瘤结节。经静脉注射FX530后观察兔肝内正常结构和肿瘤的二维灰阶增强情况。结果 造影后，兔肝实质、肝内动脉、门静脉和肿瘤血管明显增强，肿瘤组织增强较弱或不增强，肿瘤的可视性增加，并可检出微小的肿瘤结节。结论 静脉注射新型声学造影剂提高了超声对肝癌的观察能力。
Ultrasonographic study of experimental rabbit VX2 liver carcinomas by intravenous injection of FX530
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ZHANG Qingping,LIU Jianhua,ZHOU Xiang,et al.Dept.of Ultrasound,Tongji Hospital,Tongji Medical University,Wuhan 430030
【Abstract】 Objective To investigate the efficacy of ultrasonography observing the experimental rabbit VX2 liver carcinomas by intravenous administration of ultrasonographic contrast agent FX530.Methods The animal models of transplanted VX2 carcinomas in the livers of 15 rabbits (20 nodules) were prepared.After intravenous injection of FX530,grey scale ultrasonography was used to observe the enhancememt of liver textures and VX2 liver carcinomas.Results After injection,grey scale ultrasonography of the liver parenchyma,arteries and portal veins in the liver and the carcinoma vascularities were well enhanced.As the tumor tissue was slightly enhanced or not enhanced,the visibility of the VX2 carcinomas was greatly improved,even very small carcinomas could be detected.Conclusions Intravenous ultrasonographic contrast agent could improve the visualization of hepatic carcinoma.
, 百拇医药
【Key words】 Ultrasonography,interventional Contrast media Liver neoplasms,experimental
肝癌是我国较常见且恶性程度很高的恶性肿瘤之一，肝癌早期诊断主要依赖各种影像学方法和血清甲胎蛋白的检测。近年来。由于新型声学造影剂及其相关技术的发展，使超声对小肝癌的检出率明显提高[1，2]。本研究观察应用新型声学造影剂FX530对兔肝脏和实验性兔VX2肝癌的增强效果，现报道如下。
材料与方法
一、实验性肝癌动物模型的制作
将种兔后腿肌肉内生长的VX2肿瘤剥离，在生理盐水中清洗血液，剔除坏死组织和较大纤维组织，换入少量生理盐水或1640液中用眼科剪将肿瘤组织尽量剪碎，制成含1 mm×1 mm×1 mm小块的混悬液。取正常大耳白兔15只，雌雄不限，体重2.3～3.5 kg，开腹暴露肝脏，用眼科剪将肝脏左中央叶或右中央叶的膈面开一约5 mm小口，再将一1mm3肿瘤块直接插入肝实质内，缝合肝包膜。
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二、实验前动物的准备
取肿瘤兔15只，用于观察的VX2肝癌结节20个，直径0.4～3.0 cm(平均1.7 cm)，其中直径小于8 mm的6个。用2%～3%的戊巴比妥钠麻醉，剂量为25～30 mg/kg。将兔仰卧位固定，腹部检查区尽量剪毛或用8%硫化钠脱毛。
三、FX530声学造影剂的准备
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，微泡直径97%在3～8 μm以内，平均4.2 μm。微泡浓度(1～2)×109个/ml。使用剂量为0.01～0.04 ml/kg，经耳缘静脉注入，尾随注射2 ml生理盐水冲洗。注射间隔时间大于30分钟。每次造影前注射2 ml生理盐水作为对照。
四、仪器与检查方法
, 百拇医药
使用仪器为HP-5500型彩超仪，探头频率4～10 MHz可调，选取频率偏10 MHz； 造影前后仪器设置条件保持不变。造影前后观察感兴趣区的二维灰阶图像。检测的内容包括： 肝实质造影前后二维灰阶强度； 造影后肝内血管、肝实质和VX2肝癌二维灰阶增强出现的时间、持续时间、造影剂消退时间等。
五、病理学检查
肿瘤兔在实验完成后处死，取肿瘤及所在组织或脏器的病理标本，进行大体和显微镜检查。
结 果
造影前兔VX2肝癌一般为等回声，边界欠清晰(图1)，较小的肿瘤(直径小于8 mm)超声显示常较困难。经静脉注射生理盐水后兔肝内血管、肝实质和VX2肝癌二维灰阶图像均无增强。静脉注射FX530造影剂后3～8秒钟肝内血管首先增强，表现为快速流动的密集细小点状回声，由大的干支流向较小分支，从肿瘤外周流至肿瘤边缘，绕行并注入肿瘤内，持续时间平均约为10秒，由于肝动脉与门静脉增强相隔时间较短，难以区分VX2肝癌内增强的动脉和静脉； 肿瘤组织回声轻度增强或不增强，增强可略早于肝实质，随着肝实质回声逐渐均匀增强，肿瘤不再增强，显示为弱回声，边界清晰，可视性好(图2)。经造影发现了4个造影前未显示的肿瘤(直径4～7 mm)，占小于8 mm肿瘤的66.7%(4/6)。另外，有1只兔的1个VX2肝癌组织中央增强较明显，表现为等回声，外周仅少部分为稍低回声，但边界显示清晰，增强持续时间也较长。
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图1 造影前，肝内瘤结节呈等回声，大小为1.6 cm×1.2 cm，边界欠清晰
图2 造影后，肝实质回声增强，瘤结节回声相对较低，边界显示极为清晰
造影后二维灰阶增强的强度与剂量相关，即剂量越大，增强出现越早，增强越明显，持续时间越长，较大剂量(0.03 ml/kg以上)时肝实质和肝内较大的动脉和门静脉出现后方回声衰减。超声对造影剂的破坏作用明显，表现为超声扫查过的部位造影增强的强度明显减弱，与未扫查部位形成明显对比(图3)。
图3 造影后的肝实质回声，超声扫查过的区域因造影剂的微泡被破坏，回声较弱(左侧)，未扫查过的区域回声仍增强明显(右侧)
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病理学检查显示，超声显示肿瘤形态及大小与肉眼观一致，肿瘤内及外周均有较丰富的血管。
讨 论
由于新型声学造影剂具有高效、无创、安全和使用方便等优点[3]，是国内外研究的热点之一。国内近年来开发出的新型声学造影剂(例如FX530和全氟显)[4，5]对组织器官增强的效果与国外同类型制剂相当，且成本低廉，具有广阔的应用前景。
一、FX530声学造影剂的特点
FX530是在声振人体白蛋白溶液过程中加入全氟戊烷气体，由于全氟戊烷气体的分子量较大，且为惰性气体，在血液中溶解度和弥散度均很低，可使气体在微泡内保持高浓度较长时间，维持微泡大小而不发生皱缩。FX530有以下优点： ①可经外周静脉注射，属无创性检查方法； ②高效性，经静脉注射很小剂量的FX530(一般为0.01～0.04 ml/kg)，而通过肺毛细血管床进入体循环的造影剂微泡在血液中仍保持较高浓度，可使心肌、肝脏和肾脏等富含毛细血管网或血窦腔的脏器的灰阶信号得到增强； ③不损伤肝肾功能，对人体血流动力学无明显影响[6]。
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二、实验性肝癌显影特点及影响因素
FX530对兔肝实质二维灰阶信号增强明显，持续时间较长，剂量越大，效果越明显。VX2肝癌内毛细血管网相对较少，肿瘤组织内的造影剂微泡浓度相对较低，所以二维灰阶增强很弱，与肝实质增强形成明显对比，使肿瘤边缘轮廓显示清晰，增加了对肿瘤的可视性，尤其对等回声的小肿瘤观察有利。本实验组中，经造影检出66.7%造影前未被发现的直径小于8 mm的VX2肝癌，检出最小结节的直径仅为4 mm。
多种因素可影响肝实质灰阶的声学对比增强效果，主要有： ①注射剂量，此类声学造影剂造影效果有明显剂量依赖性(如前所述)。②注射方法，本研究采用团注方法，即快速将造影剂注入静脉内并立即尾随注入2 ml生理盐水，造影效果理想。也有作者报道将造影剂稀释后连续缓慢注入可更清晰观察肝脏增强情况[7]。每两次注射之前需间隔足够的时间，使前一次注入的造影剂排出体外，以免两次造影增强叠加，影响对增强效果的判断[8]。③仪器的设置条件，超声发射频率、发射功率、发射的脉冲重复频率等因素对造影剂的破坏有较大的影响[9]，所以应选择较低的机械指数(MI)，一般为0.3～0.6。为使造影增强具有可比性，造影前后仪器设置条件应保持不变。④扫查方法，在同一超声切面上连续观察，将使该切面的声学造影增强时间明显缩短。经常改变扫查切面可延长增强的时间，对于检出肝实质内小肿瘤有较大帮助。⑤新技术的应用，门控瞬间触发成像技术(trigger)可延长观察造影增强的时间。延迟开机扫描的时间(一般注射后2～3分钟开机)也有利于更好地显示组织的灰阶增强。造影二次谐波技术结合瞬间触发成像技术是目前最理想的观察组织灰阶增强的方法，既可清晰地显示瞬间组织灰阶增强情况，又可较长时间地动态观察[10]。⑥个体差异，同一注射剂量对不同兔肝实质增强效果可有所不同。
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三、研究意义
本研究结果显示，经静脉注射新型声学造影剂FX530可更好地显示肝脏肿瘤的形态特征，增强对肝脏肿瘤(尤其是等回声的小肿瘤)的检出率。动态观察肝癌的声学造影增强特征也将有助于对小肝癌的诊断。
作者简介：柳建华、周翔 博士生
参考文献
1 Schneider M,Broillet A,Bussat P,et al.Gray-scale liver enhancement in VX2 tumors-bearing rabbits using BR14,a new ultrasonographic contrast agent.Invest Radiol,1997，32：410-417.
2 Kono Y,Moriyasu F,Nada T,et al.Gray scale second harmonic imaging of the liver:a preliminary animal study.Ultrasound Med Biol,1997，23：719-726.
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3 Cosgrove D.Why do we need contrast agents for ultrasound.Clinical Radiology,1996,51(Suppl I)：1-4.
4 谢峰，勒斌，李澎，等.新型声学造影剂非损伤性估价心肌血流灌注的实验研究.中国超声医学杂志，1996，12(12)：1-6.
5 查道刚，刘伊丽，陈树元，等.无创左室心肌声学造影的实验研究.中华超声影像学杂志，1998，7：45-47.
6 Firschke C,Lindner JR,Wei K,et al.Myocardial perfusion imaging in the setting of coronary artery stenosis and acute myocardial infarction using venous injection of a second generation echocardiographic contrast agent.Circulation,1997，96：959-967.
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7 Matsumua T,Moriyau F,Kono Y,et al.Contrast-enhanced power Doppler imaging of the liver-preliminary animal study.Nippon Rinsho,1998，56：985-989.
8 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.
9 Porter TR,Xie F.Transient myocardial contrast after initial exposure to diagnostic ultrasound pressures injected microbubbles: demonstration and potential mechanisms.Circulation,1995，92：2391-2395.
10 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.
(收稿 1999-06-30), 百拇医药