利用静脉声学造影彩色花簇现象三维重建肝癌图像的实验研究

1、    利用静脉声学造影彩色花簇现象三维重建肝癌图像的实验研究        摘要目的利用新型声学造影剂在肝脏产生的彩色花簇现象重建肝脏肿瘤的三维像。方法制作兔VX2肝癌模型6只，经耳缘静脉注入0.0050.01ml/kg新型声学造影剂FX530，彩色多普勒能量观察，自由扫查采集像以黑白显示并三维重建。结果VX2肿瘤三维像呈“球形的空洞”，边缘轮廓清晰，表面特征明显，肿瘤立体感强。结论利用彩色花簇现象可良好地重建肝脏肿瘤的三维像，为超声观察肿瘤提供了新的途径。关键词声学造影剂

2、三维超声成像VX2肿瘤 Experimental Study of 3-Dimensional Reconstruction of Hepatic Carcinoma Based on “Blooming”Artifact on Color Doppler Energy Imaging after Intravenous Contrast EnhancementLiu Jianhua, Zhang Qingping, Zhou Yuqing, et alDepartment of Ultrasound, Tongji Hospital, Tongji Medical University (W

3、uhan 430030)AbstractPurposeFor evaluating the role of 3-dimensional ultrasonic reconstruction of hepatic tumors base on “blooming” artifact on color Doppler Energy Imaging after intravenous injection of a new generation of ultrasonic contrast agentFX530.MethodsSix of the transplanted VX2 liver tumor

4、s were setup in 6 rabbits.Three-dimensional color Doppler energy imaging based on “blooming” artifact,acquiring by freehand scanning technique,was used to visualize the tumors after intravenous administration of FX530(0.0050.01ml/kg).ResultsOn 3-dimensional ultrasonography,the VX2 liver tumors were

5、showed as “globular cavity” with clear stereoscopic contour.The surface characteristics of the tumors were displayed.ConclusionBased on “blooming” artifact on color Doppler energy imaging after intravenous contrast enhancement,3-dimensional reconstruction is a new way to visualize the liver tumor.Ke

6、y wordsUltrasonic contrast agent 3-Dimensional reconstruction VX2 tumor由于肝脏肿瘤与肝实质的灰阶差异较小，即使是三维透明成像技术也难以对肝内肿瘤进行三维重建和显示1-2。近期，我们在应用经静脉注射新型声学造影剂FX530观察移植性兔VX2肝癌的实验研究中发现了重建肝脏肿瘤三维像的一种新方法，即利用声学造影产生的彩色花簇现象可良好地重建肝脏肿瘤的三维像，报道如下。1材料与方法选用大耳白兔6只，雌雄不限，体重2.53.5kg。每只兔肝左或右中央叶内接种了1个VX2肿瘤，直径1.82.5cm(平均2.2cm)。经耳缘静脉注射2%

7、3%戊巴比妥钠麻醉，剂量为2535mg/kg。将兔仰卧位固定，检查区尽量剪毛或用8%硫化钠脱毛。用呼吸机控制兔呼吸，三维像采集时暂停呼吸机，使兔呼吸停止。FX530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38m以内，平均4.2m。微泡浓度12×109个/ml。经兔耳缘静脉注射，剂量为0.0050.01ml/kg，尾随注射2ml生理盐水。仪器用惠普公司的HP-5500型彩超仪，探头频率为410MHz可调，选取偏10MHz，使用彩色多普勒能量作三维重建。三维超声成像系统为德国TomTec公司的Echo-Scan三维工作站，配有磁场空间定位的自由扫查系统。磁光盘

8、和电脑保存原始资料、静脉和动态像。检查方法：(1)像的采集：将Echo-Scan三维工作站与HP-5500彩超仪相连接，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，先以二维像观察肿瘤的位置、大小、形态及血供情况，像采集范围包括肿瘤及周围足够范围的肝实质。调整超声仪器的设置，抑制二维灰阶像至恰好可观察组织结构，调节彩色血流信号而无明显噪音。三维工作站采集像时，缓慢且均匀平稳地移动探头以采集连续二维像，时间设定为812s。扫查完成后对像进行后处理，获得立体的三维数据库。(2)重建三维像：Echo-Scan三维工作站获取的三维数据库为彩色血流信号的灰阶显示，利用最大回声模式进行三

9、维重建。重建时先选择三维数据库中的一个参考切面，再对感兴趣区血流的灰阶像进行三维重建，可选择任意的视角观察或旋转观察三维像。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。2结果造影前，移植性兔VX2肿癌外周可见由肝内动脉分出的肿瘤滋养血管抵达肿瘤并绕行，并可见分支伸入肿瘤内部。经兔耳缘静脉注射剂量为0.0050.01ml/kg的FX530后数秒钟内，肝实质和肿瘤均可见迅速而又明显的彩色血流增强，由于有明显的彩色花簇(Bloomin)现象，表现为全肝呈一片均匀明亮彩色。经短暂的延迟后观察(约20s后)，肝实质部仍呈均匀彩色，而肿瘤内部彩色血流信号则逐渐减弱至仅有稀少的彩色

10、血流显示，肿瘤边缘轮廓清晰，此时用自由扫查方式对肿瘤及周围肝实质区域采集连续的二维像，重建后的三维像效果较理想。由于应用彩色多普勒能量采集的像是以灰阶显示，三维重建后显示兔肝实质为均匀明亮白色，而VX2肿瘤则呈“球形的空洞”(见1)。从球体形肿瘤空洞内部观察显示，肿瘤边缘轮廓清晰完整，表面凹凸不平，可见小的结节状、条状或不规则的隆起及凹陷。三维超声显示的肿瘤立体感强，提高了可视性。ABFig 1(A)Three-dimensional reconstruction of rabbit liver and VX2 liver tumor by CDEI after injection.The n

11、ormal liver parechyma was homogeneously enhanced and the tumor showed as “Globular Cavity”;(B)Two-dimensional imaging (color imaging showed by grey scale)病理学检查：兔VX2肝癌大体形态特征与三维超声成像表现基本一致，但实际肿瘤大小略大于超声测量值。3讨论新型声学造影剂是90年代开发出来的新型试剂，大量的动物实验和临床使用显示，它具有使用方便(可经外周静脉注射)、安全、无创性和高效性等特点，可提高对肝脏肿瘤的敏感和特异性；同时，由于新型声学造

12、影剂可明显增加肿瘤与肝实质的对比度，使三维超声可以顺利的重建出肿瘤的立体像。我们在应用新型声学造影剂FX530对移植性兔VX2肝癌的实验中发现，利用声学造影产生的彩色花簇现象可良好地重建肝脏肿瘤的三维像，此方法国内外均未见报道。由于小剂量的FX530也可使肝实质的血流信号得到明显增强并产生彩色花簇现象，在多普勒能量上表现为肝实质部位呈均匀且较持久的明亮彩色，可持续达数分钟以上(与剂量有关)；肿瘤部彩色血流与肝实质同时增强，明显与肝实质同样的均匀明亮彩色，但由于增强的血流信号减弱较快，肿瘤内部渐渐地只剩下稀少的几条彩色血流，肿瘤边缘轮廓清晰，此时三维重建的肿瘤立体像效果十分理想，肿瘤显示为“球形

13、空洞状”，从球体形空洞内部可观察肿瘤的表面特征。本研究采用彩色多普勒能量对肿瘤进行三维重建，获得满意的效果。然而，为什么造影后肿瘤会表现为少血管空洞状?作者考虑可能与下列因数有关：由于肝实质内有极丰富的血窦腔和微血管存在。大量造影剂随血流进入肝脏后，在肝实质血窦腔和微血管内缓慢流动，使得肝实质内声反射明显增强。肝血窦腔的总容积较大且弯曲较多，造影剂随血流在血窦腔内流动缓慢而不规则，而不象外周血管内的层流，所以，造影剂微泡较容易相互融合或粘附于内皮细胞上，使得滞留于肝实质内的造影剂浓度较高且持续时间也较长。肝癌组织内有较多的动-静脉瘘存在，造影剂微泡很容易从肿瘤内流出，即表现为“快进快出”现象。

14、本研究采用的兔VX2肝癌属实体瘤，虽然肿瘤内有丰富的滋养血管，但无明显的血窦腔，且较大的肿瘤(直径大于1.52.0cm)中央常有较明显的坏死灶。基于静脉声学造影在彩色多普勒能量上产生的彩色花簇现象重建肝癌的三维像，肿瘤各断面的测值略小于肿瘤实际大小，原因可能为：肿瘤外周肝实质造影增强时的彩色溢出，使显示的肿瘤范围缩小。肿瘤边缘或包膜内的较大的滋养血管持续造影增强，也缩小了肿瘤的边界。三维超声可显示二维超声所不能提供的肿瘤立体像，观察肿瘤的整体观，并可从任意方向切割肿瘤，从而更加全面地显示肿瘤特征，为诊断和评价非手术治疗的疗效提供更丰富、更准确的信息。作者单位：张青萍周玉清周翔：430030同济

15、医科大学附属同济医院超声科柳建华：现在广州市第一人民医院，邮政编码510180参考文献1周玉清，张青萍，乐桂蓉，等.利用最小回声透明成像对肝脏内部结构进行三维重建.中国超声医学杂志，1998，14(11)：6-82徐辉雄，张青萍，周玉清.三维超声成像在肝胆疾病中的应用.中国超声医学杂志，1998，14(12)：39-413周玉清，张青萍，李开艳，等.静态结构三维成像系统中磁场空间定位自由扫查与机械驱动扫查之比较.中国超声医学杂志，1997，13(11)：1-34Brown JM,Quedens-Case C,alderman JL,et al.Contrast enhanced sonography of Visceral perfusion defects in dogs.J Ultrasound Med,1997,16:493-4995Forsberg F,Liu JB,Merton DA,et al.Parenchymal enhancement and tumor visualization using a new