肝脏VX2肿瘤声学造影—剂量与效应关系
作者：刘政 王红 谢峰 简文豪 刘梅
单位：刘政(400037 重庆市第三军医大学新桥医院超声科)；谢峰(协和医科大学阜外医院超声科)；王红 简文豪 刘梅(北京军区总医院超声科)
关键词：超声造影；肝脏VX2肿瘤；剂量
中国超声医学杂志991102 摘 要 目的：探讨不同声学造影剂剂量在肝脏VX2肿瘤显影中的增强效果及变化规律。方法：13只患有VX2肝肿瘤的新西兰白兔分别经外周静脉注射氟碳声学造影剂0.01、0.02、0.04ml/kg，按常规连续显像和延迟显像方式然后用高频基波显像和二次谐波显像观察肿瘤造影效果。结果：基波显像在0.01、0.02、0.04剂量水平产生的视觉肿瘤显影评分显著低于二次谐波显像(P<0.01)，基波显像在0.01、0.02、0.04剂量水平产生的肿瘤显影视频密度值分别为23.23±7.54、40.02±10.18和43.78±10.4，二次谐波显像的对应值是65.55±11.33、87.83±17.03和112.16±23.38(P<0.01)。结论：声学造影剂量-效应关系在二次谐波显像中变化敏感，在基波显像中变化相对不敏感。
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The Contrast Ultrasonography of Hepatic VX2 Carcinoma-Doses and Effects
Liu Zheng,Wang Hong,Xie Feng,et al
Dept.Ultrasound,Xinqiao Hospital,Third Military Medical University Chongqing 400037
ABSTRACT Objective:To assess the relationship of doses to effects of contrast ultrasonography in hepatic VX2 carcinoma.Methods：Perfluorocarbon-filled microbubbles were administered to thirteen VX2 carcinoma-bearing rabbits through ear veins at 0.01，0.02，0.04ml/kg,respectively,and then imaged with second harmonic and fundamental imaging.Results:The tumor contrast video intensity at 0.01，0.02，0.04ml/kg were 23.23±7.54，40.02±10.18，43.78±10.4 in fundamental imaging and 65.55±11.33，87.83±17.03，112.16±23.38 in second harmonic imaging respectively (p<0.001).Conclusion:The dose-effect relationship varied more sensitively in second harmonic imaging than fundamental imaging.
, 百拇医药
KEY WORDS Ultrasound contrast agent Hepatic VX2 cancer Dose
新型声学造影方法可以明显增强肝脏VX2肿瘤的二维超声影像〔1～3〕。但是，肿瘤声学造影效果与造影剂使用剂量的关系尚未见报道。已知二次谐波显像主要接收声学造影剂非线性谐振产生的二次谐波信号，故对造影剂敏感性高，而在常规基波显像水平组织的散射信号较强〔4〕。本实验目的是检验不同造影剂量在二次谐波和基波显像中对兔肝脏VX2肿瘤造影效果的影响与变化规律。本文报道我们使用新型氟碳声学造影剂和高频二次谐波、高频基波显像研究兔肝脏VX2肿瘤的实验结果。
资料与方法
动物模型制备 本研究包括13只患有肝脏VX2肿瘤的新西兰白兔，雄性，体重2.2～2.6公斤，平均2.3公斤。
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动物准备 实验前用脱毛霜彻底脱去肝区体毛。采用2%的戊巴比妥钠静脉麻醉，剂量为每公斤体重10～15毫克。用6号半的头皮针经耳缘静脉建立静脉
通道后，将动物固定于左侧卧位。
超声显像 采用美国Acuson公司最新推出的Sequoia 512型超声仪，8C4探头。基波显像频率为8.0MHz；二次谐波显像频率为4.0/8.0MHz。实验前将仪器的所有条件等参数根据实验情况设置：机械指数(MI)在基波时为0.6、二次谐波时为0.8；发射功率(Power)在基波时为-6db,谐波时为-8db；显像深度、增益、TGC等参数均在实验中保持不变。用SVHS录像带和3.5英寸磁光盘记录整个造影过程的图像。
声学造影剂 使用阜外医院超声科实验室自己制作的含有氟碳气体的微泡造影剂FX530。这种造影剂的微泡平均直径约为4±2μ，微泡浓度约1.2～1.4×109。
, 百拇医药
研究方案 整个研究分成基波显像、谐波显像二组。基波组使用8MHz基波显像；谐波组使用4～8MHz二次谐波显像；基波显像与谐波显像两组又有0.01、0.02、0.04ml/kg三种剂量观察水平；每个剂量水平重复实验13次。每次注射造影剂后立即用2毫升生理盐水冲洗注射管道，使造影剂以团注方式进入体内。每次注射间隔至少15分钟。
视觉判断 由两名超声科医师独立对肝脏VX2肿瘤的造影效果进行视觉判断。肿瘤造影增强效果按以下方法分级：0＝无肿瘤显影；1级＝肿瘤轻度显影；2级＝肿瘤明显显影；3级＝肿瘤显影强烈。
视频密度定量分析 使用TomTec工作站内置的造影分析软件(Contrast)。该软件可以对视频信号进行0～255级灰阶定量分析。在分析中，首先用SVHS录像机回放造影录像，以0.5秒为间隔连续采入60帧图像，然后将采样感兴趣区分别置于肿瘤区和肝实质区，并使用Motion Correction功能校正呼吸运动造成的位移。采样区形状为正圆或椭圆形，可根据肿瘤具体大小进行调整。最后，仪器将自动计算出造影过程中肿瘤与肝实质的视频密度变化值。统计分析采用肿瘤与正常肝实质的视频密度差值为指标。
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统计学分析 所有造影前后肿瘤与正常肝组织的视频密度差值比较使用配对t检验；基波、二次谐波显像方式及各剂量水平之间的视频密度差值比较使用方差分析和均数t检验；视觉造影效果比较采用X2检验。P值小于0.05被认为有统计学意义。
结 果
视觉造影效果 二次谐波和基波显像在造影剂量增加时有轻度视觉评分提高。组间肿瘤显影的视觉评分对比在两种显像的0.01与0.04剂量水平之间有统计学差异(P<0.05)，在相同剂量水平二次谐波视觉评分明显高于基波显像(见图1、2、3)，两种显像方式有非常显著的差别(P<0.01)。
图1 二次谐波显像造影，在0.01剂量水平肿瘤轻度显影(白箭头)，肝实质轻度增强。
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图2 二次谐波显像造影，在0.02剂量水平肿瘤强烈显影(白箭头)，肝实质增强显著。
图3 二次谐波显像造影，在0.04剂量水平肿瘤强烈显影(白箭头)，肝实质增强强烈。
表1 二次谐波和基波显像在各剂量组造影中的视觉效果 剂量
显像方式
0级
1级
2级
3级
0.01
(ml/kg)
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基波
4
8
1
0
二次谐波
0
2
8
3
0.02
(ml/kg)
基波
2
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9
2
0
二次谐波
0
2
7
4
0.04
(ml/kg)
基波
0
10
3
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0
二次谐波
0
0
5
8
视频密度 所有的造影过程中，肿瘤与正常肝实质的视频密度差值均有非常显著升高(P<0.01)。二次谐波显像的三个剂量水平之间有非常显著的差异(P<0.01)；基波显像组中0.01与0.02水平有显著差异，但0.02与0.04水平无明显统计学差异(P>0.05)，详见表2。在同等剂量水平情况下，二次谐波产生的肿瘤-肝脏影像视频密度差值非常显著地高于基波显像(P<0.01)，前者为后的两倍多(见图4)。
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图4 基波与二次谐波在各剂量水平的肿瘤视频密度对比
表2 二次谐波和基波显像在各剂量水平造影中的视频密度差值对比 剂量
显像方式
造影前
造影后
0.01
(ml/kg)
基波
4.6±1.95
23.23±7.54*
二次谐波
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7.48±2.95
65.55±11.33*
0.02
(ml/kg)
基波
6.18±2.99
40.02±10.18*
二次谐波
5.95±3.72
87.83±17.03*
0.04
, 百拇医药
(ml/kg)
基波
5.52±2.04
43.78±10.4*
二次谐波
6.51±3.21
112.16±23.38*
注：*P<0.01
讨 论
肝脏声学造影剂量大小直接影响到造影增强效果，剂量使用小可能造成肿瘤显影差，剂量使用过大则可能带来副作用。为了获得良好的肿瘤显影效果、避免副作用，采用适当的造影剂量十分重要。已知心肌声学造影中剂量与效应有明显的对应关系〔5〕，但肝脏声学造影情况与心肌有所不同，主要表现在显影速度慢，肝内网状内皮系统对声学造影剂有摄取作用〔1〕，而且二次谐波和基波显像对造影剂量的增加反应不一致。
, 百拇医药
本研究结果发现，二次谐波显像对声学造影剂量增加有较高的敏感性，0.01、0.02和0.04三个剂量水平之间的视频密度值均有非常显著的差异。这是由于声学造影剂在超声作用下有强烈的非线性效应，在二次谐波信号水平可以产生强烈的信号〔4〕，故二次谐波显像对造影剂微泡非常敏感，可以很敏感地发现组织器官造影剂灌注量的变化，增加造影剂量对肿瘤显影对比度影响显著。因此，在二次谐波显像中适当增加造影剂量可以产生鲜明的肿瘤显像，有利于肿瘤结节显示。
声学造影剂在基波水平的声散射强度与组织处于同一水平，或者更低，其造影效果无法从组织中“提取”出来，故理论上基波显像的声学造影效果较差〔4〕。本研究结果再次证明了这一点，当造影剂量从0.01增加到0.02可以提高肿瘤显影效果(P<0.05)，但若继续增加剂量至0.04则造影效果增加不明显(P>0.05)，而且实际情况中还出现了明显的声影伪像，妨碍深部组织的显示。
总之，随着声学造影剂量增加，肝脏VX2肿瘤在二次谐波显像中的声学造影对比显影效果有明显的增强，而基波显像该“剂量-效应”变化明显弱于二次谐波显像。我们认为针对肝脏肿瘤的适宜造影剂量在二次谐波显像中为0.02～0.04ml/kg，在基波显像中为0.02ml/kg。最后需要说明的是，本研究结果仅适用于FX530声学造影剂。
, 百拇医药
结 论
肝脏VX2肿瘤声学造影效果与造影剂量有一定关系，在二次谐波显像中增加造影剂量可以获得敏感的造影效果增强，但在常规基波显像中剂量-效应关系敏感性相对较差。
参考文献
1 F.Moriyasu.Ultrasound contrast assessment of liver diseases.Presented in 4th Heart Centre European Symposium on Ultrasound Contrast Imaging,January,1998
2 Barry B.Goldberg.Echo-enhancing agents in tumors.Advances in Echo Imaging Using Contrast Enhancement by N.C.Nanda,R.Schlief,B.B.Goldberg.Kluwer Academic Publishers 1997,526～531
, 百拇医药
3 Barry B.Goldberg.Role of contrast agents in ultrasonography.Applied Radiology,1997,4～7
4 Peter N.Burns.Harmonic imaging adds to ultrasound capabilities.Diagnostic Imaging,1995,7～10
5 李 澎，谢 峰，勒 斌，等。不同剂量声学造影剂对二次谐波显像的影响：剂量-效应关系。中国超声医学杂志，1998，14(12)：1～3
(1999-05-05收稿), 百拇医药
单位：刘政(400037 重庆市第三军医大学新桥医院超声科)；谢峰(协和医科大学阜外医院超声科)；王红 简文豪 刘梅(北京军区总医院超声科)
关键词：超声造影；肝脏VX2肿瘤；剂量
中国超声医学杂志991102 摘 要 目的：探讨不同声学造影剂剂量在肝脏VX2肿瘤显影中的增强效果及变化规律。方法：13只患有VX2肝肿瘤的新西兰白兔分别经外周静脉注射氟碳声学造影剂0.01、0.02、0.04ml/kg，按常规连续显像和延迟显像方式然后用高频基波显像和二次谐波显像观察肿瘤造影效果。结果：基波显像在0.01、0.02、0.04剂量水平产生的视觉肿瘤显影评分显著低于二次谐波显像(P<0.01)，基波显像在0.01、0.02、0.04剂量水平产生的肿瘤显影视频密度值分别为23.23±7.54、40.02±10.18和43.78±10.4，二次谐波显像的对应值是65.55±11.33、87.83±17.03和112.16±23.38(P<0.01)。结论：声学造影剂量-效应关系在二次谐波显像中变化敏感，在基波显像中变化相对不敏感。
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The Contrast Ultrasonography of Hepatic VX2 Carcinoma-Doses and Effects
Liu Zheng,Wang Hong,Xie Feng,et al
Dept.Ultrasound,Xinqiao Hospital,Third Military Medical University Chongqing 400037
ABSTRACT Objective:To assess the relationship of doses to effects of contrast ultrasonography in hepatic VX2 carcinoma.Methods：Perfluorocarbon-filled microbubbles were administered to thirteen VX2 carcinoma-bearing rabbits through ear veins at 0.01，0.02，0.04ml/kg,respectively,and then imaged with second harmonic and fundamental imaging.Results:The tumor contrast video intensity at 0.01，0.02，0.04ml/kg were 23.23±7.54，40.02±10.18，43.78±10.4 in fundamental imaging and 65.55±11.33，87.83±17.03，112.16±23.38 in second harmonic imaging respectively (p<0.001).Conclusion:The dose-effect relationship varied more sensitively in second harmonic imaging than fundamental imaging.
, 百拇医药
KEY WORDS Ultrasound contrast agent Hepatic VX2 cancer Dose
新型声学造影方法可以明显增强肝脏VX2肿瘤的二维超声影像〔1～3〕。但是，肿瘤声学造影效果与造影剂使用剂量的关系尚未见报道。已知二次谐波显像主要接收声学造影剂非线性谐振产生的二次谐波信号，故对造影剂敏感性高，而在常规基波显像水平组织的散射信号较强〔4〕。本实验目的是检验不同造影剂量在二次谐波和基波显像中对兔肝脏VX2肿瘤造影效果的影响与变化规律。本文报道我们使用新型氟碳声学造影剂和高频二次谐波、高频基波显像研究兔肝脏VX2肿瘤的实验结果。
资料与方法
动物模型制备 本研究包括13只患有肝脏VX2肿瘤的新西兰白兔，雄性，体重2.2～2.6公斤，平均2.3公斤。
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动物准备 实验前用脱毛霜彻底脱去肝区体毛。采用2%的戊巴比妥钠静脉麻醉，剂量为每公斤体重10～15毫克。用6号半的头皮针经耳缘静脉建立静脉
通道后，将动物固定于左侧卧位。
超声显像 采用美国Acuson公司最新推出的Sequoia 512型超声仪，8C4探头。基波显像频率为8.0MHz；二次谐波显像频率为4.0/8.0MHz。实验前将仪器的所有条件等参数根据实验情况设置：机械指数(MI)在基波时为0.6、二次谐波时为0.8；发射功率(Power)在基波时为-6db,谐波时为-8db；显像深度、增益、TGC等参数均在实验中保持不变。用SVHS录像带和3.5英寸磁光盘记录整个造影过程的图像。
声学造影剂 使用阜外医院超声科实验室自己制作的含有氟碳气体的微泡造影剂FX530。这种造影剂的微泡平均直径约为4±2μ，微泡浓度约1.2～1.4×109。
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研究方案 整个研究分成基波显像、谐波显像二组。基波组使用8MHz基波显像；谐波组使用4～8MHz二次谐波显像；基波显像与谐波显像两组又有0.01、0.02、0.04ml/kg三种剂量观察水平；每个剂量水平重复实验13次。每次注射造影剂后立即用2毫升生理盐水冲洗注射管道，使造影剂以团注方式进入体内。每次注射间隔至少15分钟。
视觉判断 由两名超声科医师独立对肝脏VX2肿瘤的造影效果进行视觉判断。肿瘤造影增强效果按以下方法分级：0＝无肿瘤显影；1级＝肿瘤轻度显影；2级＝肿瘤明显显影；3级＝肿瘤显影强烈。
视频密度定量分析 使用TomTec工作站内置的造影分析软件(Contrast)。该软件可以对视频信号进行0～255级灰阶定量分析。在分析中，首先用SVHS录像机回放造影录像，以0.5秒为间隔连续采入60帧图像，然后将采样感兴趣区分别置于肿瘤区和肝实质区，并使用Motion Correction功能校正呼吸运动造成的位移。采样区形状为正圆或椭圆形，可根据肿瘤具体大小进行调整。最后，仪器将自动计算出造影过程中肿瘤与肝实质的视频密度变化值。统计分析采用肿瘤与正常肝实质的视频密度差值为指标。
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统计学分析 所有造影前后肿瘤与正常肝组织的视频密度差值比较使用配对t检验；基波、二次谐波显像方式及各剂量水平之间的视频密度差值比较使用方差分析和均数t检验；视觉造影效果比较采用X2检验。P值小于0.05被认为有统计学意义。
结 果
视觉造影效果 二次谐波和基波显像在造影剂量增加时有轻度视觉评分提高。组间肿瘤显影的视觉评分对比在两种显像的0.01与0.04剂量水平之间有统计学差异(P<0.05)，在相同剂量水平二次谐波视觉评分明显高于基波显像(见图1、2、3)，两种显像方式有非常显著的差别(P<0.01)。
图1 二次谐波显像造影，在0.01剂量水平肿瘤轻度显影(白箭头)，肝实质轻度增强。
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图2 二次谐波显像造影，在0.02剂量水平肿瘤强烈显影(白箭头)，肝实质增强显著。
图3 二次谐波显像造影，在0.04剂量水平肿瘤强烈显影(白箭头)，肝实质增强强烈。
表1 二次谐波和基波显像在各剂量组造影中的视觉效果 剂量
显像方式
0级
1级
2级
3级
0.01
(ml/kg)
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基波
4
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0
二次谐波
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8
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(ml/kg)
基波
2
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9
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0
二次谐波
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(ml/kg)
基波
0
10
3
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0
二次谐波
0
0
5
8
视频密度 所有的造影过程中，肿瘤与正常肝实质的视频密度差值均有非常显著升高(P<0.01)。二次谐波显像的三个剂量水平之间有非常显著的差异(P<0.01)；基波显像组中0.01与0.02水平有显著差异，但0.02与0.04水平无明显统计学差异(P>0.05)，详见表2。在同等剂量水平情况下，二次谐波产生的肿瘤-肝脏影像视频密度差值非常显著地高于基波显像(P<0.01)，前者为后的两倍多(见图4)。
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图4 基波与二次谐波在各剂量水平的肿瘤视频密度对比
表2 二次谐波和基波显像在各剂量水平造影中的视频密度差值对比 剂量
显像方式
造影前
造影后
0.01
(ml/kg)
基波
4.6±1.95
23.23±7.54*
二次谐波
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65.55±11.33*
0.02
(ml/kg)
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40.02±10.18*
二次谐波
5.95±3.72
87.83±17.03*
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基波
5.52±2.04
43.78±10.4*
二次谐波
6.51±3.21
112.16±23.38*
注：*P<0.01
讨 论
肝脏声学造影剂量大小直接影响到造影增强效果，剂量使用小可能造成肿瘤显影差，剂量使用过大则可能带来副作用。为了获得良好的肿瘤显影效果、避免副作用，采用适当的造影剂量十分重要。已知心肌声学造影中剂量与效应有明显的对应关系〔5〕，但肝脏声学造影情况与心肌有所不同，主要表现在显影速度慢，肝内网状内皮系统对声学造影剂有摄取作用〔1〕，而且二次谐波和基波显像对造影剂量的增加反应不一致。
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本研究结果发现，二次谐波显像对声学造影剂量增加有较高的敏感性，0.01、0.02和0.04三个剂量水平之间的视频密度值均有非常显著的差异。这是由于声学造影剂在超声作用下有强烈的非线性效应，在二次谐波信号水平可以产生强烈的信号〔4〕，故二次谐波显像对造影剂微泡非常敏感，可以很敏感地发现组织器官造影剂灌注量的变化，增加造影剂量对肿瘤显影对比度影响显著。因此，在二次谐波显像中适当增加造影剂量可以产生鲜明的肿瘤显像，有利于肿瘤结节显示。
声学造影剂在基波水平的声散射强度与组织处于同一水平，或者更低，其造影效果无法从组织中“提取”出来，故理论上基波显像的声学造影效果较差〔4〕。本研究结果再次证明了这一点，当造影剂量从0.01增加到0.02可以提高肿瘤显影效果(P<0.05)，但若继续增加剂量至0.04则造影效果增加不明显(P>0.05)，而且实际情况中还出现了明显的声影伪像，妨碍深部组织的显示。
总之，随着声学造影剂量增加，肝脏VX2肿瘤在二次谐波显像中的声学造影对比显影效果有明显的增强，而基波显像该“剂量-效应”变化明显弱于二次谐波显像。我们认为针对肝脏肿瘤的适宜造影剂量在二次谐波显像中为0.02～0.04ml/kg，在基波显像中为0.02ml/kg。最后需要说明的是，本研究结果仅适用于FX530声学造影剂。
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肝脏VX2肿瘤声学造影效果与造影剂量有一定关系，在二次谐波显像中增加造影剂量可以获得敏感的造影效果增强，但在常规基波显像中剂量-效应关系敏感性相对较差。
参考文献
1 F.Moriyasu.Ultrasound contrast assessment of liver diseases.Presented in 4th Heart Centre European Symposium on Ultrasound Contrast Imaging,January,1998
2 Barry B.Goldberg.Echo-enhancing agents in tumors.Advances in Echo Imaging Using Contrast Enhancement by N.C.Nanda,R.Schlief,B.B.Goldberg.Kluwer Academic Publishers 1997,526～531
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3 Barry B.Goldberg.Role of contrast agents in ultrasonography.Applied Radiology,1997,4～7
4 Peter N.Burns.Harmonic imaging adds to ultrasound capabilities.Diagnostic Imaging,1995,7～10
5 李 澎，谢 峰，勒 斌，等。不同剂量声学造影剂对二次谐波显像的影响：剂量-效应关系。中国超声医学杂志，1998，14(12)：1～3
(1999-05-05收稿), 百拇医药