肝脏VX2肿瘤声学造影的动态变化时相
作者：刘政 谢峰 李澎 王红 刘梅 简文豪
单位：刘政(400037 重庆,第三军医大学新桥医院超声科)；谢峰 李澎 王红 刘梅 简文豪(北京市阜外医院超声科)
关键词：二次谐波显像;造影剂;兔;肝肿瘤,实验性
中华超声影像学杂志000616
【摘要】 目的 观察兔肝脏VX2肿瘤在二次谐波声学造影中的增强效果及动态变化时相。方法 17只接种VX2肝肿瘤的新西兰白兔经外周静脉注射氟碳声学造影剂FX530，采用Sequoia512超声仪的二次谐波显像观察肿瘤造影增强过程3 min。结果 VX2肿瘤在声学造影中出现了三个特异性的动态变化时相，即动脉相、门脉相和延迟相。动脉相(造影后5～10 s)中出现肿瘤血管早期增强；门脉相(造影后10～30 s)中肝实质逐渐增强，肿瘤血管影像减弱；延迟相(造影30 s以后)肝实质强烈增强，VX2肿瘤呈弱回声病灶。结论 新型声学造影方法可以发现VX2肿瘤特异性的造影动态变化，显著提高肿瘤诊断特异性。
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Dynamic phases of hepatic VX2 carcinoma in contrast second harmonic imaging
LIU Zheng, XIE Feng, LI Peng, et al.
(Department of Ultrasound, Xinqiao Hospital,the Third Military Medical University, Chongqing 400037, China)
【Abstract】 Objective To assess the dynamic contrast enhancement of hepatic VX2 tumor using second harmonic imaging. Methods A ultrasound contrast agent FX530 was administered to 17 VX2 tumor-bearing rabbits by the ear veins. Second harmonic imaging of Sequoia 512 was used to evaluate the contrast effects. Results Three dynamic phases appeared sequentially during the contrast process. Arterial phase occurred in the early 5～10 s period in which tumors feeding vessels were enhanced. Portal phase followed from 10～30 s showed that liver parenchyma was developed. In delayed phase, from 30 s to about 180 s, strong liver enhancement was achieved whereas VX2 tumors became hypoechoic lesions. Conclusions The contrast ultrasonography can discover the characteristic dynamic phases of contrast enhancement of VX2 tumor and significantly improve the specificity of diagnosing tumor.
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【Key words】 Second harmonic imaging;Contrast media;Rabbits;Liver neoplasms,experimental
肝脏肿瘤的造影增强信息在CT、MR等影像诊断中至关重要[1]。90年代中期后，新型氟碳声学造影剂和二次谐波显像的研制成功使微创伤性声学造影增强肝脏二维灰阶超声影像,获得造影增强信息成为现实[2]。本研究旨在探讨经静脉声学造影增强新西兰白兔VX2肝肿瘤超声影像,观察肿瘤血流灌注动态变化的可能性和规律性。研究中采用了新型氟碳声学造影剂FX530，并针对兔肝脏体积较小的特点使用了高频二次谐波显像。
材 料 与 方 法
一、动物模型
本研究包括17只进行肝脏VX2肿瘤移植的正常雄性新西兰白兔，体重 2.4～3.0 kg，平均 2.6 kg。VX2肿瘤组织冻存匀浆由日本协和发酵株式会社提供。肝脏肿瘤模型制备步骤如下：首先从患有VX2肿瘤的种兔体内取出具有活力的肿瘤组织约 1 cm3，置于无菌生理盐水中漂洗、剪碎；然后置于无菌匀浆器中反复研磨制成单细胞混悬液；最后在超声引导下将 0.5 ml(约 0.3×106～2.0×106个细胞)肿瘤细胞混悬液注入正常新西兰白兔肝右叶中央区。肿瘤移植 14 d后用于实验。
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二、声学造影剂
使用阜外医院超声科实验室制作的氟碳微气泡造影剂FX530。这种造影剂微泡平均直径约为(4±2) μm，微泡浓度约 1.2×109～1.4×109/ml。
三、仪器和方法
采用美国Acuson公司Sequoia 512型超声仪及8C4探头，探头二次谐波显像频率为 4.0～8.0 MHz。实验前将仪器的功率参数根据预实验情况设置：机械指数MI设为 0.8，Power设为-8 dB。实验动物采用2%戊巴比妥钠静脉麻醉，经耳缘静脉建立静脉通道后，按 0.01～0.02 ml/kg体重注射FX530，超声探头置于兔右肋间连续观察肝右叶3 min，并用SVHS录像机和内置硬盘记录造影动态变化过程。造影剂以团注方式注射，每次注射间隔不少于15 min。VX2肿瘤造影变化时相由两名超声科医师独立判断分析。
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四、病理检查
在完成造影实验后 1 h内处死动物，对动物肝脏标本做连续大体切面，并用 35 mm胶卷摄片,以便与超声图像对比。另取小块肿瘤组织做常规切片，HE染色，供显微病理观察。
结 果
17例新西兰白兔经病理证实接种存活移植性VX2肝肿瘤，大小在 4～28 mm范围。造影前肝脏二次谐波影像中无血流显示。通过反复观察造影过程，声学造影中有三个时相的动态变化：即动脉相、门脉相和延迟相。
一、动脉相
自造影早期VX2肿瘤血管增强开始到门静脉内出现造影剂信号为止，出现时间多在注射造影剂后 5～10 s内，平均持续时间 5 s。14例(82.4%)动物在造影动脉相出现肿瘤血管影像增强。超声表现为肿瘤区分支状、网络状或环形的强回声血管影像分布，紊乱不规则，包绕或覆盖肿瘤区域。而此时正常肝实质尚处于基础状态(图1)。
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二、门脉相
出现在造影后 10～30 s，平均持续时间约 20 s，出现率100%。主要表现为门静脉内高浓度造影剂灌注，正常肝实质开始增强；VX2肿瘤因回声强度保持不变，迅速呈弱回声显影。虽然VX2肿瘤血管在门脉相中仍可维持较强回声约 10 s，但随着肝实质回声增强，肿瘤血管影像逐渐减弱、被掩盖(图2)。
三、延迟相
注射造影剂 30 s以后，门静脉和肝动脉系统内造影剂灌注影像逐渐减弱乃至消失。肝实质回声强烈增强，在2 min左右达到高峰。而VX2肿瘤仍然保持基础状态，影像不增强，呈弱回声病灶。造影增强的肝实质与保持弱回声的VX2肿瘤形成鲜明的影像反差。所有17例实验动物中均有边缘清晰的肿瘤结节显影(图3)。
讨 论
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肝脏肿瘤的影像诊断中，CT、MR频繁使用造影增强，但以往超声诊断却没有有效的增强方法，故在病灶图像对比度、动态变化特征等方面被认为略逊一筹[3]。为此，许多学者尝试过诸如经X线肝动脉插管注射二氧化碳造影和经外周静脉注射包裹空气微泡增强肿瘤血管等方法[2,3]，但这些方法在造影中的创伤性和造影增强效果均不理想[4-6]。90年代中期后，第三代新型声学造影剂和二次谐波显像技术实现了非创伤性实质性器官二维灰阶影像增强，使二维灰阶图像也成为观察评价肝脏肿瘤血流灌注的有力工具[3]。
图1 动脉相:网状紊乱的肿瘤血管增强，包绕分隔肿瘤
图2 门脉相:正常肝实质开始增强，逐渐掩盖肿瘤血管影像,肿瘤回声开始变弱
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图3 延迟相:造影剂灌注影像消失,正常肝实质强烈增强，VX2肿瘤呈弱回声结节
本研究结果显示，新西兰白兔VX2肝肿瘤在声学造影中有三个时相的动态变化，按出现时间顺序分为：动脉相、门脉相和延迟相。
一、动脉相
恶性肿瘤分泌的肿瘤血管生长因子可以促使来源于动脉的肿瘤血管大量增生，形成以动脉为基础的肿瘤滋养血管网。当肝脏有恶性肿瘤生长时，肝动脉成为主要供养肿瘤的肿瘤血管。造影过程中源于肝动脉的肿瘤血管增强与主要源于门静脉的肝实质增强相比，由于造影剂少经过一次微循环而先期达到肿瘤组织，形成肿瘤血管动脉期增强影像，而肝动脉对正常肝脏的少量灌注不能产生增强显影。另外，肿瘤血管密集、紊乱、包绕肿瘤的形态也是动脉相的特征之一，与正常分布的肝脏血管有明显区别。造成这种现象的根本原因在于恶性肿瘤本身，故我们认为该现象是恶性肿瘤的特异性表现。
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二、门脉相
门脉相作为造影剂灌注肝脏的高峰时相，其特征主要有：肝动脉和门静脉同时造影增强和VX2肿瘤开始显影。肝实质二维影像因门静脉造影剂灌注开始增强，但门静脉内造影剂浓度更高，加上血液流动影像而显影更为强烈。虽然从动脉相延续来的肿瘤血管影像已开始减弱，但仍然可以维持高回声约 10 s左右。由于VX2肿瘤组织容易发生坏死，在门脉相中缺乏造影剂灌注而基本保持基础回声状态(肿瘤血管除外)，逐渐形成弱回声结节。必须说明的是，门脉相与延迟相并没有严格的分界时间或影像特征，认为门脉相是逐渐过渡到延迟相。本实验中，我们将门静脉内造影剂信号基本消失作为判断标准。
三、延迟相
对于延迟相中肿瘤强烈显影机制目前尚不完全清楚。国外一些作者认为[7,8]，声学造影剂微粒可以被正常肝脏的网状内皮系统(Kupffer细胞)摄取或者滞留于窦状间隙内，即造影剂可以被肝脏聚集，故在延迟相中肝实质增强比造影剂灌注高峰的门脉相更加显著。与之相反，肿瘤组织内的网状内皮系统已经被破坏，故造影剂在肿瘤内分布极少[7,8]。另外，肿瘤组织不增强的原因还可能与VX2肿瘤容易发生凝固性坏死有关,因为坏死组织缺乏血液供应，故VX2肿瘤从门脉相开始即表现为弱回声。
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肝脏肿瘤声学造影的三个动态时相变化均有一定的肿瘤特异性和动态变化规律。对于肿瘤异常血流灌注的认识极为重要,其诊断价值明显优于常规彩色多普勒超声对肝脏血流的检查，极大地丰富了超声诊断内容，对肝脏恶性肿瘤的定性和定位诊断有巨大的潜在意义。
志谢 本研究所采用的VX2肿瘤组织冻存匀浆由日本协和发酵株式会社无偿赠送，在此表示衷心感谢。
参 考 文 献
1，曹丹庆，蔡祖龙.全身CT诊断学.北京：人民军医出版社,1996.449-454.
2，Barry Goldberg. Contrast shifts power balance in imaging. Diagnostic Imaging, 1995, 5:31-32.
3，Barry Goldberg. Role of contrast agents in ultrasonography. Applied Radiology, 1997,10: 4-7.
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4，Matsda Y, Yabuuchi I. Hepatic tumors: US contrast enhancement with CO2 microbubbles. Radiology,1986,161:701-705.
5，Goldberg BB, Hipert P, Burns PN, et al. Galactose-based intravenous sonographic contrast agent: experimental studies. J Ultrasound Med,1993, 12: 463-470.
6，Ernst H, Hahn EG, 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, 24:31-35.
, 百拇医药
7，Kono Y, Moriyasu F, Nada T, et al. Ultrasonographic arterial portography with second harmonic imaging: evaluation of hepatic parenchymal enhancement with portal venous flow. J Ultrasound Med, 1999,18:395-402.
8，Sirlin CB, Girard MS, Baker KG, et al. Effect of acquisition rate on liver and portal vein enhancement with microbubbles contrast. Ultrasound Med Biol, 1999,25: 331-338.
(收稿日期:1999-08-09), 百拇医药
单位：刘政(400037 重庆,第三军医大学新桥医院超声科)；谢峰 李澎 王红 刘梅 简文豪(北京市阜外医院超声科)
关键词：二次谐波显像;造影剂;兔;肝肿瘤,实验性
中华超声影像学杂志000616
【摘要】 目的 观察兔肝脏VX2肿瘤在二次谐波声学造影中的增强效果及动态变化时相。方法 17只接种VX2肝肿瘤的新西兰白兔经外周静脉注射氟碳声学造影剂FX530，采用Sequoia512超声仪的二次谐波显像观察肿瘤造影增强过程3 min。结果 VX2肿瘤在声学造影中出现了三个特异性的动态变化时相，即动脉相、门脉相和延迟相。动脉相(造影后5～10 s)中出现肿瘤血管早期增强；门脉相(造影后10～30 s)中肝实质逐渐增强，肿瘤血管影像减弱；延迟相(造影30 s以后)肝实质强烈增强，VX2肿瘤呈弱回声病灶。结论 新型声学造影方法可以发现VX2肿瘤特异性的造影动态变化，显著提高肿瘤诊断特异性。
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Dynamic phases of hepatic VX2 carcinoma in contrast second harmonic imaging
LIU Zheng, XIE Feng, LI Peng, et al.
(Department of Ultrasound, Xinqiao Hospital,the Third Military Medical University, Chongqing 400037, China)
【Abstract】 Objective To assess the dynamic contrast enhancement of hepatic VX2 tumor using second harmonic imaging. Methods A ultrasound contrast agent FX530 was administered to 17 VX2 tumor-bearing rabbits by the ear veins. Second harmonic imaging of Sequoia 512 was used to evaluate the contrast effects. Results Three dynamic phases appeared sequentially during the contrast process. Arterial phase occurred in the early 5～10 s period in which tumors feeding vessels were enhanced. Portal phase followed from 10～30 s showed that liver parenchyma was developed. In delayed phase, from 30 s to about 180 s, strong liver enhancement was achieved whereas VX2 tumors became hypoechoic lesions. Conclusions The contrast ultrasonography can discover the characteristic dynamic phases of contrast enhancement of VX2 tumor and significantly improve the specificity of diagnosing tumor.
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【Key words】 Second harmonic imaging;Contrast media;Rabbits;Liver neoplasms,experimental
肝脏肿瘤的造影增强信息在CT、MR等影像诊断中至关重要[1]。90年代中期后，新型氟碳声学造影剂和二次谐波显像的研制成功使微创伤性声学造影增强肝脏二维灰阶超声影像,获得造影增强信息成为现实[2]。本研究旨在探讨经静脉声学造影增强新西兰白兔VX2肝肿瘤超声影像,观察肿瘤血流灌注动态变化的可能性和规律性。研究中采用了新型氟碳声学造影剂FX530，并针对兔肝脏体积较小的特点使用了高频二次谐波显像。
材 料 与 方 法
一、动物模型
本研究包括17只进行肝脏VX2肿瘤移植的正常雄性新西兰白兔，体重 2.4～3.0 kg，平均 2.6 kg。VX2肿瘤组织冻存匀浆由日本协和发酵株式会社提供。肝脏肿瘤模型制备步骤如下：首先从患有VX2肿瘤的种兔体内取出具有活力的肿瘤组织约 1 cm3，置于无菌生理盐水中漂洗、剪碎；然后置于无菌匀浆器中反复研磨制成单细胞混悬液；最后在超声引导下将 0.5 ml(约 0.3×106～2.0×106个细胞)肿瘤细胞混悬液注入正常新西兰白兔肝右叶中央区。肿瘤移植 14 d后用于实验。
, 百拇医药
二、声学造影剂
使用阜外医院超声科实验室制作的氟碳微气泡造影剂FX530。这种造影剂微泡平均直径约为(4±2) μm，微泡浓度约 1.2×109～1.4×109/ml。
三、仪器和方法
采用美国Acuson公司Sequoia 512型超声仪及8C4探头，探头二次谐波显像频率为 4.0～8.0 MHz。实验前将仪器的功率参数根据预实验情况设置：机械指数MI设为 0.8，Power设为-8 dB。实验动物采用2%戊巴比妥钠静脉麻醉，经耳缘静脉建立静脉通道后，按 0.01～0.02 ml/kg体重注射FX530，超声探头置于兔右肋间连续观察肝右叶3 min，并用SVHS录像机和内置硬盘记录造影动态变化过程。造影剂以团注方式注射，每次注射间隔不少于15 min。VX2肿瘤造影变化时相由两名超声科医师独立判断分析。
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四、病理检查
在完成造影实验后 1 h内处死动物，对动物肝脏标本做连续大体切面，并用 35 mm胶卷摄片,以便与超声图像对比。另取小块肿瘤组织做常规切片，HE染色，供显微病理观察。
结 果
17例新西兰白兔经病理证实接种存活移植性VX2肝肿瘤，大小在 4～28 mm范围。造影前肝脏二次谐波影像中无血流显示。通过反复观察造影过程，声学造影中有三个时相的动态变化：即动脉相、门脉相和延迟相。
一、动脉相
自造影早期VX2肿瘤血管增强开始到门静脉内出现造影剂信号为止，出现时间多在注射造影剂后 5～10 s内，平均持续时间 5 s。14例(82.4%)动物在造影动脉相出现肿瘤血管影像增强。超声表现为肿瘤区分支状、网络状或环形的强回声血管影像分布，紊乱不规则，包绕或覆盖肿瘤区域。而此时正常肝实质尚处于基础状态(图1)。
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二、门脉相
出现在造影后 10～30 s，平均持续时间约 20 s，出现率100%。主要表现为门静脉内高浓度造影剂灌注，正常肝实质开始增强；VX2肿瘤因回声强度保持不变，迅速呈弱回声显影。虽然VX2肿瘤血管在门脉相中仍可维持较强回声约 10 s，但随着肝实质回声增强，肿瘤血管影像逐渐减弱、被掩盖(图2)。
三、延迟相
注射造影剂 30 s以后，门静脉和肝动脉系统内造影剂灌注影像逐渐减弱乃至消失。肝实质回声强烈增强，在2 min左右达到高峰。而VX2肿瘤仍然保持基础状态，影像不增强，呈弱回声病灶。造影增强的肝实质与保持弱回声的VX2肿瘤形成鲜明的影像反差。所有17例实验动物中均有边缘清晰的肿瘤结节显影(图3)。
讨 论
, 百拇医药
肝脏肿瘤的影像诊断中，CT、MR频繁使用造影增强，但以往超声诊断却没有有效的增强方法，故在病灶图像对比度、动态变化特征等方面被认为略逊一筹[3]。为此，许多学者尝试过诸如经X线肝动脉插管注射二氧化碳造影和经外周静脉注射包裹空气微泡增强肿瘤血管等方法[2,3]，但这些方法在造影中的创伤性和造影增强效果均不理想[4-6]。90年代中期后，第三代新型声学造影剂和二次谐波显像技术实现了非创伤性实质性器官二维灰阶影像增强，使二维灰阶图像也成为观察评价肝脏肿瘤血流灌注的有力工具[3]。
图1 动脉相:网状紊乱的肿瘤血管增强，包绕分隔肿瘤
图2 门脉相:正常肝实质开始增强，逐渐掩盖肿瘤血管影像,肿瘤回声开始变弱
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图3 延迟相:造影剂灌注影像消失,正常肝实质强烈增强，VX2肿瘤呈弱回声结节
本研究结果显示，新西兰白兔VX2肝肿瘤在声学造影中有三个时相的动态变化，按出现时间顺序分为：动脉相、门脉相和延迟相。
一、动脉相
恶性肿瘤分泌的肿瘤血管生长因子可以促使来源于动脉的肿瘤血管大量增生，形成以动脉为基础的肿瘤滋养血管网。当肝脏有恶性肿瘤生长时，肝动脉成为主要供养肿瘤的肿瘤血管。造影过程中源于肝动脉的肿瘤血管增强与主要源于门静脉的肝实质增强相比，由于造影剂少经过一次微循环而先期达到肿瘤组织，形成肿瘤血管动脉期增强影像，而肝动脉对正常肝脏的少量灌注不能产生增强显影。另外，肿瘤血管密集、紊乱、包绕肿瘤的形态也是动脉相的特征之一，与正常分布的肝脏血管有明显区别。造成这种现象的根本原因在于恶性肿瘤本身，故我们认为该现象是恶性肿瘤的特异性表现。
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二、门脉相
门脉相作为造影剂灌注肝脏的高峰时相，其特征主要有：肝动脉和门静脉同时造影增强和VX2肿瘤开始显影。肝实质二维影像因门静脉造影剂灌注开始增强，但门静脉内造影剂浓度更高，加上血液流动影像而显影更为强烈。虽然从动脉相延续来的肿瘤血管影像已开始减弱，但仍然可以维持高回声约 10 s左右。由于VX2肿瘤组织容易发生坏死，在门脉相中缺乏造影剂灌注而基本保持基础回声状态(肿瘤血管除外)，逐渐形成弱回声结节。必须说明的是，门脉相与延迟相并没有严格的分界时间或影像特征，认为门脉相是逐渐过渡到延迟相。本实验中，我们将门静脉内造影剂信号基本消失作为判断标准。
三、延迟相
对于延迟相中肿瘤强烈显影机制目前尚不完全清楚。国外一些作者认为[7,8]，声学造影剂微粒可以被正常肝脏的网状内皮系统(Kupffer细胞)摄取或者滞留于窦状间隙内，即造影剂可以被肝脏聚集，故在延迟相中肝实质增强比造影剂灌注高峰的门脉相更加显著。与之相反，肿瘤组织内的网状内皮系统已经被破坏，故造影剂在肿瘤内分布极少[7,8]。另外，肿瘤组织不增强的原因还可能与VX2肿瘤容易发生凝固性坏死有关,因为坏死组织缺乏血液供应，故VX2肿瘤从门脉相开始即表现为弱回声。
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肝脏肿瘤声学造影的三个动态时相变化均有一定的肿瘤特异性和动态变化规律。对于肿瘤异常血流灌注的认识极为重要,其诊断价值明显优于常规彩色多普勒超声对肝脏血流的检查，极大地丰富了超声诊断内容，对肝脏恶性肿瘤的定性和定位诊断有巨大的潜在意义。
志谢 本研究所采用的VX2肿瘤组织冻存匀浆由日本协和发酵株式会社无偿赠送，在此表示衷心感谢。
参 考 文 献
1，曹丹庆，蔡祖龙.全身CT诊断学.北京：人民军医出版社,1996.449-454.
2，Barry Goldberg. Contrast shifts power balance in imaging. Diagnostic Imaging, 1995, 5:31-32.
3，Barry Goldberg. Role of contrast agents in ultrasonography. Applied Radiology, 1997,10: 4-7.
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4，Matsda Y, Yabuuchi I. Hepatic tumors: US contrast enhancement with CO2 microbubbles. Radiology,1986,161:701-705.
5，Goldberg BB, Hipert P, Burns PN, et al. Galactose-based intravenous sonographic contrast agent: experimental studies. J Ultrasound Med,1993, 12: 463-470.
6，Ernst H, Hahn EG, 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, 24:31-35.
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7，Kono Y, Moriyasu F, Nada T, et al. Ultrasonographic arterial portography with second harmonic imaging: evaluation of hepatic parenchymal enhancement with portal venous flow. J Ultrasound Med, 1999,18:395-402.
8，Sirlin CB, Girard MS, Baker KG, et al. Effect of acquisition rate on liver and portal vein enhancement with microbubbles contrast. Ultrasound Med Biol, 1999,25: 331-338.
(收稿日期:1999-08-09), 百拇医药