超声造影在肝脏肿瘤治疗中的作用VIP

中国介入影像与治疗学2006年第3巷墨羔甥 坐! ! 竺： ： ! ： ! 综述 Effect of contrast enhanced ultrasound in the treatment of liver tumor XIAO Xiao-yun ，LUO Baoming (Department of Ultrasound，the Second Afftliated Hospital of Sun Yat-Sen University，Guangzhou 510120，China) ABSTRACT With the development of contrast agent，contrast enhanced ultrasound has played on important role in the dif ferentiation of liver tumorFurther more，the contrast enhanced ultrasound has been implied in the nonsurgical treatment of liver tumorIt can be used to confirm the lesions before treatment and tO evaluate the therapeutic effect in time after treat- mentContrast agent can delivery the gene into the lesions，and it can cooperate with HIFU in the treatment of the lesions KEY WORDS Liver neoplasms；Contrast media 超声造影在肝脏肿瘤治疗中的作用 肖晓云 ，罗葆明 (中山大学附属第二医院超声科，广东广州 510120) 摘要随着造影剂及造影技术的发展，超声造影在肝脏肿瘤的鉴别中发挥着越来越重要的作用。而且，造影剂也进 一步应用于肝脏肿瘤的非手术治疗。它可用于治疗前病灶的定性定位，并对治疗后的疗效进行及时的评估。造影剂还可 作为基因载体介导基因的转染，同时可以协同HIFU的治疗作用。 关键词肝肿瘤；造影剂 中图分类号R7357；R4543文献标识码A 文章编号16728475(2006)02014904 0 引言 近年来，造影剂及超声造影在肝脏良恶性肿瘤的 鉴别诊断方面发挥着越来越重要的作用。但对于医生 和患者来说，正确的诊断仅仅是第一步，如何有效地控 制病情，彻底根治病灶，避免各种并发症的发生，才是 最终的目的。尽管肝脏恶性肿瘤的治疗，目前临床上 仍以手术治疗为主，但大多数患者由于合并相关的基 础疾病，肝脏储备功能低下等原因，丧失了手术机会。 非手术治疗起着越来越重要的作用。既往在肝脏肿瘤 非手术治疗前评估，治疗中监测及治疗后疗效判定大 多依赖于二维超声及彩色多普勒，这存在一定的局限 性。随着超声造影技术的逐步成熟，它在肝脏肿瘤非 手术治疗中发挥的作用越来越大。本文就超声造影在 肝脏肿瘤非手术治疗前、治疗中及治疗后的应用作一 作者筒介肖晓云(198O一)，女，广东汕头人，学士，医师。 通讯作者肖晓云，广州市沿江西路107号中山大学附属第二医院超 声科，510120。E-mail：papayaxxyl163corn 收稿日期20050829 修回日期20060113 综述。 1 超声造影利于治疗前确定病灶范围、数目及选择介 入治疗方法 目前肝脏的介入疗法，多由常规二维超声确定病 灶的范围及数目，并通过彩色多普勒检测病灶血流的 相关情况，以初步确定介入疗法的选择。由于常规超 声对于病灶范围显示的局限性及彩色多普勒对于病灶 内低速血流敏感性较低，应用一种新的超声显像技术 来进行术前评估显得尤为重要。由于造影剂微泡极大 地增强了多普勒血流信号强度，超声造影技术提高了 对病灶内低速血流的检测敏感度。Tanaka等口 对29 个肝脏结节应用Levovist进行多普勒检查，肿瘤血流 的显示率由造影前282 提高到777 ，并可显示肝 细胞性肝癌(hepatocellular carcinoma，HCC)的供养 动脉。由此可以选择合适的动脉栓塞血管，造影后显 示无少血供肿瘤，不宜选择动脉栓塞治疗，而应选用 乙醇注射、射频凝固坏死等方法2。对于经导管肝动 脉化疗栓塞(transcatheter arterial chemoemboliza tion，TACE)之外的其他介入疗法，需要准确的判定 维普资讯 中国介人影像与治疗学2006年第3卷第2期Chin J Interv Imaging Ther，2006，Vol 3，No 2 肿瘤的范围及数目，这将影响治疗的结果，超声造影在 这方面显示出了一定的优势。Albrecht等3 对40例 肝癌患者进行检查(其中37例患者的肝脏有转移灶)， 并将检查的结果与同期的CTMRI结果进行比较。 每个病人检出的转移灶的平均个数由常规超声的1 85土179提高到造影后(注射SonoVue)的273土2 50(PO05)。检测个体转移灶的敏感性由常规超声 的69 提高到造影后的90 (P005)，造影后肿瘤 轮廓清晰可辨。这有利于指导临床介入治疗。 2超声造影在肝脏肿瘤治疗过程中的作用 21造影剂可作为基因载体介导基因转染 基因治 疗被誉为肿瘤治疗的朝阳疗法，然而缺乏安全、高效的 基因载体及基因转移方法是造成基因治疗失败的重要 原因。常用的病毒载体存在免疫原性和致突变性，而 裸质粒等非病毒载体又存在转染率低、靶向性差等缺 陷 寻求安全、高效、简便、可控实用的基因载体及转 移方法是基因治疗成功的关键。目前国内外对造影剂 作为基因载体的可行性及安全性作了一些相关研究。 Caruso等 对超声造影对兔子肝脏超显微结构的生 物学影响进行了研究，实验发现3只接受了超声造影 谐波成像的兔子，其肝脏的超显微结构有了不同程度 的改变，包括肝细胞内线粒体嵴的断裂、粗面内质网的 破坏、细胞间隙的增大、内皮细胞的损伤以及使肝脏小 血管的内膜及基底膜通透性增大。而仅接受超声谐波 成像而不同时注射造影剂的兔子，其肝细胞超显微结 构未见明显改变。其理论基础为超声引起造影剂微泡 的声空化效应，致使肝脏的超显微结构发生改变。冉 海涛等5 在超声波空化效应对体外培养细胞的细胞膜 作用的实验研究中发现，单纯超声辐照组血管平滑肌 缅胞形态以及细胞膜的形态结构未见明显异常，加入 一定量的超声造影剂后再行超声辐照则使大约20 的细胞膜表面形成许多大小不等、数量不一、直径多为 12 Mm左右的小孔。由于无法观察细胞的侧面和背 面，因而细胞膜上出现小孔的实际细胞数应比观察到 的细胞数更多。继续培养24 h后细胞膜结构与对照 组细胞无明显差异，亦未见小孔样结构改变，同时细胞 碎片数与实验后立即观察组对比无明显增加。这一现 象进一步说明细胞膜上出现小孔的细胞多数并未死 亡、裂解，而且细胞膜上出现的小孔是可逆的，细胞能 在24 h内自行修复。这为使用造影剂微泡作为药物 载体奠定了理论基础。造影剂微泡作为药物载体的优 越性主要表现在以下几个方面：药物或基因与造影 剂的结合可以通过直接结合到微泡表面抑或通过配一 受体形式实现连接。结合后的微泡在血液中的流动具 有足够的稳定性，可以保持药物的活性，避免在血循环 中失效。携带基因的微泡在超声照射下释放基因， 微泡的破坏使微血管通透性增大，有利于药物的经血 管和跨细胞膜运输。造影剂将药物或基因携带到特 定的区域，在超声爆破的情况下实现这些生物活性物 质的定点结合，使之进入靶组织并发挥作用，有利于提 高基因治疗的靶向性和疗效。同时使药物浓度得到有 效的聚集，可以减少治疗所需用的药物剂量，避免药物 在体内尚不可预知的毒不良反应，特别是细胞毒性药 物。Matsumura等 在带正电荷的明胶外壳微泡上 结合氯霉素乙酰转移酶，经静脉注入大鼠体内，对大鼠 的肝进行超声照射。发现经超声照射的动物肝基因表 达增加，但未经超声照射的动物基因表达甚微甚至不 表达。程文等7 的研究表明将P53质粒连结于“全氟 显”后，经外周静脉注入大鼠体内后，使用超声波辐射 肝癌区，2 d后用半定量TR2PCR法检测发现肝癌细 胞内的基因表达量明显增加，是单纯质粒组的7O5 倍，为超声照射质粒组的239倍，与后者间有显著性 差异(P0001)。同时将质粒和造影剂经周围静脉 注入后，用超声照射肝癌区，发现肝癌细胞内的P53 基因表达量明显增加，而未行超声照射的肺、肾细胞内 的基因表达量没有变化。可见，通过超声照射可在一 定程度上控制基因治疗的靶向性。尽管已有相关实验 证明造影剂微泡作为基因载体的可行性及安全性，但 将之运用于临床治疗的报道仍较缺乏。主要的问题 有：如何在临床制备携带基因的造影剂，实现目的基 因和微泡进行高效结合，若在治疗当时制备，易受操作 者人为的影响，而早期制备，又存在保存及药物稳定性 的问题，这些都将影响药物在体内最终的疗效。如 何使含有治疗基因的微泡再连接上能与靶组织细胞受 体特异结合的配体，以进一步提高基因转移的靶向性。 最大转染率取决于随着超声强度增加而提高的细胞 内DNA输送率及逐渐减少的细胞存活率，同时DNA 到胞浆后仍需进入到细胞核才能发挥作用 ，如何选 取最佳超声辐照剂量和微泡浓度，避免超声空化对需 转染的DNA及靶组织细胞的影响，提高转染率，增强 基因的转染和表达。同时，在临床应用方面，还存在造 影剂安全使用标准的制定问题，由于超声空化有强弱 之分，超声造影剂介导的超声空化既可产生可逆性声 孔效应，也可产生不可逆性声孔效应，导致直径7 Mm的微血管破裂，严重者使靶器官功能紊乱。Li 等L9 研究发现，在一定条件下，常规诊断超声联合微泡 维普资讯 中国介入影像与治疗学2006年箍 鲞箜 塑 !坐! g： ： !： ： ! ： ! 造影剂可造成心肌淤血或出血，进一步出现室性期前 收缩。这提示今后仍要加强安全性的研究。 22介导肿瘤血管的栓塞治疗 实体瘤的生长和转 移依赖于肿瘤血管生成，这是肿瘤血管栓塞治疗的理 论依据。目前肿瘤治疗中常用的血管栓塞疗法，即肿 瘤血管栓塞化疗，由于器械和操作手法的限制，只能作 用于较大管径的血管，而对于直接营养肿瘤的微血管 束手无策。吴巍等口。采用低功率治疗性超声联合 Levovist照射实验家兔肝脏，使照射野内将近9O 的 微血管栓塞。其机制是微泡空化损伤血管内皮细胞， 激活内源性凝血系统，导致血栓形成。由于肿瘤滋养 血管生成的内皮标记物有生长因子受体及整合素家 族，它们不仅是化疗药物的靶向位点，而且也是肿瘤滋 养血管栓塞治疗的靶向位点。通过携带有促凝血前体 物质的靶向微泡在肿瘤滋养血管部位的高浓度聚集， 并利用超声能量使其在局部破坏，可以实现药物在肿 瘤部位释放，达到治疗目的。 23协同高强度聚焦超声(highintensity focused ul trasound，HIFU)的治疗作用 超声造影剂能协同增 加能量积聚，提高靶区温度升高的速度和幅度，缩短治 疗时间，增强治疗效果。Kaneko等口 在对兔子肝脏 的HIFU疗效的研究中发现，在其他因素相同的情况 下，静脉注射了Levovist的兔子与注射生理盐水的兔 子相比，在HIFU治疗中其靶区温度更高，经过HIFU 治疗后的肿瘤坏死的范围更大，但两者所引起的病理 改变是一致的。 3超声造影在肝脏肿瘤治疗后的评价作用 肝脏肿瘤非手术治疗的疗效一方面依赖于瘤体组 织的灭活，另一方面依赖于肿瘤组织血流灌注的阻断 程度，后者决定了肝脏肿瘤治疗的中远期疗效。目前 临床对于非手术治疗的疗效判断通常多由临床症状的 改善、免疫指标恢复正常、肿块缩小等来评价。然而这 些指标都要治疗一段时间后才能反映效果；常规二维 超声对显示局部治疗后的有效范围-有一定的局限性， 能量多普勒对于残余肿瘤病灶内的低速血流检测率也 较低，无法实现对残留肿瘤的及时追加治疗。超声造 影及造影剂的应用使之成为可能。临床研究表明，经 外周静脉注射Levovist后，尽管声像图上肝实质的回 声无明显增强，但可以提高肝动脉、门静脉内血流信号 的回声强度，使多普勒信号增强1020 dB，频率多普 勒信噪比提高35 dB【】引，故可提高超声检出肿瘤内血 流信号的能力，有助于正确评估肿瘤灭活的范围。造 影显示治疗后存在血流的肿瘤，23天后作第二次凝 固治疗。随访中如凝固区出现血流信号，即为肿瘤复 发。过去认为肝动脉造影是评价肝癌疗效的金标准， 但其为创伤性检查，操作复杂，技术设备要求高，且对 碘油检查后的疗效判断有一定的局限性。Tanaka 等口 报道的Levovist造影结果与肝动脉造影结果相 似，建议将超声造影作为判断疗效的金标准。Solbiati 等】。 运用低机械指数谐波造影技术(造影剂： SonoVue)对肝脏占位患者单次经皮射频消融治疗进 行全程动态观察，包括术前评估、术中监测及术后评 价。观察对象为109位伴肝硬化的肝癌患者(共192 个病灶)及53例肝脏转移瘤的患者(共97个病灶)。 结果表明：超声造影检出残留肿瘤的敏感性与增强螺 旋CT几乎一致。更重要的是，由于术中超声造影的 应用，使不完全消融的肿瘤病例减少，从161 降到 59 。由此可见，超声造影谐波成像可以敏感而直观 的显示治疗后肿瘤内残存的血流信号，不易受呼吸及 心脏搏动的影响，可以及时评估肿瘤的治疗效果，引导 进一步的局部介入治疗，在某种程度上弥补了CT不 能即时进行及反复检查的不足。然而，治疗后即时对 肝脏肿瘤进行造影检查，如果仍有血流，是否一定表明 有病灶残留，仍有待进一步研究，国内学者王兴华 等【】 在研究中发现，仅于微波治疗后1520 min后 进行超声造影检查，虽然造影提示有持续血流存在，但 也有可能系残存未完全闭合的血管，应进行治疗后生 存期内连续的造影检查以评价肿瘤坏死情况，同时与 病理进展相对照，以进一步研究超声造影评价微波凝 固坏死情况的最佳时间与灵敏性。 综上所述，造影剂及超声造影在肝脏肿瘤治疗方 面有着极其重要的意义。不仅可以用于治疗前明确病 灶范围及数目，同时可以介导TACE及增强HIFU的 作用，并对治疗后的疗效进行及时的评估。近几年的 研究还表明，它可以成为取代病毒的安全、高效的基因 载体，提高基因转染的靶向性，从而提高基因治疗的疗 效并减少其毒不良反应。及时而有效的治疗，与患者 的预后密切相关，超声造影及造影剂在肝脏肿瘤的治 疗领域有广泛的潜力，仍需进一步的研究，使其可以更 好地应用于临床。 参考文献 1Tanaka S，Kitamra T，Yoshioka Fet a1Effectiveness of galac tosebased intravenous contrast medium on color Doppler sonogra- phy of deeply located hepatocellular carcinomaUltrasound Med 维普资讯 152 中国介人影像与治疗学2006年第3卷箜 塑 n !rv 堕! 竺! ! ! Bio11995，21(2)：157160 Chen CJ。Liang SBThe application of contrastenhanced ultra sound in liver tumorsJ Med Imaging(Chinese)2003。13(7)： 519521 Albrecht THohmann J，Oldenburg A，et a1Detection and characterisation of liver metastasesEur Radiol，2004，14(Suppl 8)：2533 Caruso G，Valentino B。Salvaggio G。et a1Ultrastructural bio logic effects of sonography with pulse inversion and microbubble contrast in rabbit liverJ Clin Ultrasound，2005，33(3)：106一ll1 Ran HT，Ren H，Wang ZG，et a1Effects of ultrasonic cavitation on cultured cell membrane in vitroChin J Ultrasonogr(Chi nese)2003。12(8)：499501 Matsumura T，Mofiyasu F，Toda Y，et aIUltrasound exposure enhances the biological action of interferon in the liverJ Drug Target，2002，10(3)：205209 Cheng W。Zhang QP，Yu YT，et a1Non-invasive delivery of hu一 man wildtype P53 plasmid to liver cancer mediated by ultrasonic contrast agentsChinese J Ultrasound Med(Chinese)，2004，20 (9)：648651 Zarnitsyn VGPrausnitz MRPhysical parameters iniluencing optimization of ultrasoundmediated DNA transfectionUltra sound Med Biol，2004，30(4)：527538 93 Li P，Armstrong wF。Miller DL，et a1Impact Of myocardial contrast echocardiography on vascular permeability： comparison of three different contrast agentsUltrasound Med Bio12004，30 (1)：8391 1O3 Wu W。Yu xB，Jiang Z，et a1Formation of micro-vessel embo lization in rabbit liver induced by low power ultrasound irradia tion combined with LEVoVIST agentJournal of Southeast U niversity(Natural Science Edition)，2003，33(3)：300302 113 Kaneko Y，Maruyama T，Takegami K，et a1Use of a micro bubble agent to increase the effects of high intensity focused ul trasound on liver tissueEur Radiol，2005，15(7)：14151420 123 Mcardle CS，Leen EUltrasound contrast agents in liver ima gingClin Radio11996。51(Suppl 1)：3539 133 Solbiati L。Ierace TTonolini M。et a1Guidance and monitoring of radiofrequency liver tumor ablation with contrastenhanced ul trasoundEur J Radiol。