超声动态灌注测量技术(DTPM)及其临床应用前景

当代医学２０１０年６月第１６卷第１６期总第２０７期Ｃｏｎｔｅｍｐｏｒａｒｙ　Ｍｅｄｉｃｉｎｅ，Ｊｕｎ．２０１０，Ｖｏ１．１６　Ｎｏ．１６　Ｉｓｓｕｅ　Ｎｏ．２０７　ｄｏｉ：１０．３９６９／Ｊ．ｉｓｓｎ．１００９－４３９３．２０ｌ０．１６．０６ｌ　超声动态灌注测量技术（ＤＴＰＭ）及其临床应用前景　

姬冰刘明辉　【摘要】　器官或组织的灌注水平决定其功能状态，是临床诊断和治疗的基础。随着计算机技术的迅速发展，一种新颖的具有前景的无创定量组　织血流灌注的方法应运而生，即超声动态灌注测量技术（ＤＴＰＭ），它有望成为评估血流灌注的ｌ临床实用技术。本文就ＤＴＰＭ作一综述，旨在探讨这一定　量技术的临床应用价值。　【关键词】动态；量化；灌注；Ｐｉ￣ｅｌＦｌｕ￣软件　

测量器官或组织灌注能洞悉机体病理生理改变，目前常　用的影像学手段主要有ＣＴ，ＭＲＩ，核医学技术（包括ＳＰＥＣＴ、　ＰＥＴ），超声等，超声检查以其无电离辐射，能实时显像，可　多次重复检查，价格相对低廉等优势，在医学各科中的应用越　来越广泛，定量分析软件的发展使我们盼望已久的用传统多　普勒检查方法定量灌注成为可能，即超声动态灌注测量技术　（ＤＴＰＭ），它用新颖的德国产软件ＰｉｘｅｌＦｌｕｘ量化彩色多普勒信　号，使超声研究血流灌注从半定量走向定量，有着良好的发展　前景。　１　ＤＴＰＭ简介　１．１图像采集　彩色超声诊断仪采集３到５个稳定的心动周期彩色血流图　像，动态图像均以数字化医学成像及交互格式（ＤＩＣＯＭ）存储入　设备内置硬盘。　Ｉ．２图像分析及产生的定量参数　将经ＤＩＣＯＭ格式保存的动态图像导入ＰｉｘｅｌＦｌｕｘ定量分析　软件脱机分析。勾画感兴趣区（ｒｅｇｉｏｎ　ｏｆ　ｉｎｔｅｒｅｓｔ，ＲＯＩ），ＲＯＩ　内信号经假彩色增强方式处理后更加直观，红色表示高强度血　流灌注，白色表示中等强度，低强度显示为灰至黑色。软件自　动分析定量参数，共有５０多个参数描述组织灌注，以Ｉ（平均灌　注强度）最为重要。　Ｉ［ｃｍ／ｓ】＝Ａ［ｃｍ　］ｘ　ｖ｛ｃｍ／ｓｌ／ＡＲｏＩ［ｃｍ　】，公式中Ａ代表ＲＯＩ　内彩色像素的面积，Ｖ代表ＲＯＩ血流速度的平均值，￣ＩＩＲＯＩ内彩　色像素的平均彩色多普勒信号强度，Ａ／Ａ删代表ＲＯＩ内血管床数　量，即ＲＯＩ内彩色像素在总像素（包括彩色及灰阶像素）中所占的　百分比，所以Ａ×Ｖ／Ａ　代表ＲＯＩ内总像素的平均彩色多普勒　信号强度。　分析窗口清晰可见Ａ、Ｖ及Ｉ随时间变化的红蓝曲线（示血流　方向）及其他参数，￣，ＴＲＩ、ＴＰＩ　ｌ、偏度及峰态系数等，灌注强　度频数分布图表示ＲＯＩ内血流分布情况。　勾画ＲＯＩ的同时可以选择亚感兴趣区（ｓｕｂ－ＲＯＩ，ｓｕｂ－　ｒｅｇｉｏｎ　ｏｆ　ｉｎｔｅｒｅｓｔ），即在ＲＯＩ中通过几何绘图工具或手绘方　式再次选择更小范围的研究区域，便于更进一步的取样分析　和比较。　２灌注研究应用　德国学者Ｔｈｏｍａｓ　Ｓｃｈｏｌｂａｃｈ和其他研究者２００４年首次将　ＤＴＰＭ用来评估肾脏，近年来扩展到其他领域，如胃肠道，甲　作者单位：４１００００中南大学湘雅－Ｎ院ｆ姬冰刘明辉）　状腺，肿瘤，妇产科等。　２．１　肾脏的灌注测量　２．１．１正常肾脏灌注测量　肾脏血流丰富且无侧支循环的特点决定了其为最好靶器　官，肾实质血流量约占整个肾脏血流的９０％，所以ＲＯＩ通常选择　在肾椎体顶部包括弓状动脉在内的皮质区域。此组研究中ＲＯＩ　平分为两个部分，即两个亚感兴趣区：ＰＳ０（靠近肾椎体一侧　５０％区域）和Ｄ５０（远离肾椎体一侧５０％区域），结果显示Ｐ５０灌注　强度显著高于Ｄ５０，因为研究是基于灌注强度与血管总容量呈　正比的假设，所以反映了皮质层内血流量解剖上的多寡。　作者提出右偏态灌注强度频数分布曲线较左偏态灌注强度　频数分布曲线灌注为差，我们的研究结果与作者的吻合，这～　发现可以为探索血管结构的细微变化提供新的思路。　２．１．２肾移植　Ｔｈｏｍａｓ　Ｓｃｈｏｌｂａｃｈ等在对３８例移植术后肾灌注水平的长期　监视中发现，术后第一年肾脏灌注强度显著下降，随后逐年缓　慢下降，到第九年反而升高。另外一些学者Ｎａｎｋｉｖｅｌｌ　ＢＪ等　通过１２０例肾活检发现移植术后第一个月肾功能下降最为显著，　类似的，Ｓｃｈｗａｒｚ　Ａ等【５　对２５８例‘肾活检得出与肾功能下降有关　的变化在术后６￣１］２６周最为明显，虽然上述两位作者及Ｔｈｏｍａｓ　Ｓｃｈｏｌｂａｃｈ的研究结果中。肾功能下降时间彼此不同（可以理解为　研究对象选取的差异以及术后多种并发症对研究结果产生的影　响），但可以清楚地发现术后短期内肾功能显著下降这一共同趋　势，为该技术的说服性和可行性提供了有力的依据。　研究同时发现ＴＰＩ、ＴＲＩ与灌注强度呈反比：术后一年　ＴＰＩ、ＴＲＩ值显著升高，随后逐年上升转至第九年下降。　２．１．３肾功能不全　定量参数及灌注强度频数分布曲线形态特征能够清楚　的区分功能正常肾脏、有先兆损害的　肾脏及功能不全肾脏　（Ｐ＜Ｏ．００１），我们举例其中尿蛋白及血肌酐检测均正常的糖尿　病患者与健康人。肾脏灌注的差异：前者的灌注强度显著低于后　者，且分布曲线为右偏态，后者分布曲线为左偏态。作者提出　灌注曲线分布形态的改变有可能是将发生肾脏功能损伤的早期　迹象。　作者将同样的思路应用到移植术后研究中，选取不同血肌　酐值的两个肾脏，ＲＯＩ细化为１０个亚感兴趣区（ＰＯｌ０至Ｐ１００），　结果示在血肌酐值较高的移植肾中，偏度和峰态系数于近似　Ｐ０５０处达到最大值，而二者在血肌酐值较低的移植肾中从Ｐ０１０　￣ＩＪＰＩＯ０依次增加。作者同时于两肾叶间动脉测ＲＩ值，ＲＩ值几乎　

——８５——　当代医学２０１０年６月第ｌ６卷第１６期总第２０７期Ｃｏｎｔｅｍｐｏｒａｒｙ　Ｍｅｄｉｃｉｎｅ，Ｊｕｎ．２０１０，Ｖｏ１．１６　Ｎｏ．１６　Ｉｓｓｕｅ　Ｎｏ．２０７　无区别。　２．１．４肾血管受压　胡桃夹综合征是指左肾静脉受压引起的一系列症候群和　尿检异常，Ｔｈｏｍａｓ　Ｓｃｈｏｌｂａｃｈ注意到儿童和青少年左肾静脉　受压现象并不罕见，由此提出一个问题：左肾静脉受压现象是　引起胡桃夹症候群的原因还是这一现象只是不引起任何临床症　状的很小的解剖变异？对这一问题的回答需对淤血静脉进行血　流动力血监测，研究对象为ｌ６例伴有临床症状的胡桃夹综合症　患者，发现治疗后左肾静脉灌注得到了相当改善，同时所有患　者的临床症状在３０周内得到了完全消退。作者由这一现象提出　一种假说，即身体正中器官的疼痛和功能障碍可能与胡桃夹现　象关联，暂称之为“中线器官淤血综合征”以反映疾病的广泛　性，这个拟议的理论可能会影响当前常见且难治疾病的理解。　２．２其他领域灌注研究　２．２．１慢性炎症性肠病　作者入选ｌ４名４，ＪＬ克隆病患者、１９名／．Ｉ＇，ＪＬ溃疡性结肠炎患　者为ＩＢＤ组，３４名健康＆ＪＬ作为对照，研究得出ＩＢＤ组大、小肠　管壁灌注强度明显高于正常组（尸＜０．００１），最高时为七倍。同时　进行的肠道局部组织活检结果显示与肠管壁灌注强度有着显著　的相关性。　在临床实践中常用克隆病活动指数来评价疾病活动性，其　准确性被质疑，作者亦发现，＇ｂＪＬ克隆病活动指数（ＰＣＤＡＩ）分级　与肠壁灌注水平之间并无显著相关（ｒ＝０．３４９），尽管研究对象数　目较少但是作者认为这一发现有着宝贵的进步。　２．２．２肿瘤　肿瘤乏氧与血管生成的改变直接相关，目前有创性的氧电　极法是诊断的“金标准”。Ｔｈｏｍａｓ　Ｓｃｈｏｌｂａｃｈ等提取２４例经病　理证实为头颈部鳞状上皮细胞癌颈部淋巴结转移灶内血流动力　学相关参数，同时用氧电极法测定淋巴结氧分压（ＰＯ，），结果显　示淋巴结灌注强度与氧电极法测得的ＰＯ：＜１０ｍｍＨｇ所占的比例　呈负相关（Ｐ＜Ｏ．０２４），尤其是灌注强度低于０．０５ｃｍ／ｓ的区域显　示氧供的严重不足（尸＜０．００６）。研究结果同时得出ＴＰＩ及ＴＲＩ值　与淋巴结转移癌恶性程度呈负相关（尸分别为０．０２８和０．０４８）。　新兴抗癌方法包括肿瘤内低氧介导的基因治疗，抗血管生　成疗法等，研究的进一步的完善必将有助于更合理地进行术前　分期、定位、疗效监测即预后评估。　２．２．３胎儿　三维彩色能量成像（３Ｄ—ＣＰＡ）能较好的评价低速低阻的胎　盘血流，Ｔｈｏｍａｓ　Ｓｃｈｏｌｂａｃｈ等人选２２例妊娠１３￣Ｕ３８周孕妇的胎　盘实施３Ｄ—ＣＰＡ，采集三维图像，灌注强度定义为ＲＯＩ内总像　素的平均彩色多普勒能量与ＲＯＩ内彩色像素面积的乘积，以百　分比表示，发现灌注强度从绒毛膜板、子宫壁，绒毛间隙到胎　盘绒毛依次减低，且随孕周的增长绒毛膜板和胎盘绒毛灌注强　度依次增加，而子宫壁和绒毛间隙灌注强度则基本保持不变。　未来将对胎儿官内发育迟缓及各种其他妊娠并发症情况下的　胎盘血流灌注作进一步研究，以期有助于降低早产儿出生率。　２．２．４甲状腺　甲状腺恶性结节为发病率最高的内分泌肿瘤，且近年来有　上升趋势，Ｏｋｔａｒ　ＳＯ等研究了２４例经细针穿刺活检后的甲状腺　结节，发现良性结节周边区域灌注强度高于中央，恶性结节相　反（Ｐ＜０．００５）。我们期望随着研究的深入ＤＴＰＭ能够建立诊断标　准来区分不同病理类型结节，以更好的指导临床治疗及选择手　术方案。　３　ＤＴＰＭ较其他方法的优势及局限性　３．１优势　ＤＴＰＭ最重要的优势在于动态、精确、简单、实时、无创　地定量器官或组织灌注，它利用各种定量参数及灌注强度频数　分布曲线特征为载体，充分展示了心动周期中血流动力学特　征，使得常规超声设备下定量评价组织灌注成为可能，而且它　还允许研究者根据需要任意选定感兴趣区反复测量，因此大量的　病种可以被更精确的评估，为以后制定个体化治疗方案提供了　可行的依据（目前已有部分研究及少量报道），又因其可担负性　及对患者不存在其他显像方式的禁忌症，相信在不久的将来这　项技术会得到广泛的应用。　３．２与常规超声检查方法比较　ＣＤＦＩ存在角度依赖问题。以肾脏为例，在ＤＴＰＭ研究中，　因划定ＲＯＩ时包含走形对称分布的叶间动脉且测量的是平均流　速，所得结果的准确性较ＣＤＦＩ为高。　频率多普勒通过测量ＲＩ及ＰＩ来评价血流状态，因大血管在　组织灌注水平较低的情况下仍然可以探及，所以ＲＩ及ＰＩ准确性　备受质疑，ＴＲＩ及ＴＰＩ的优越性表现在不仅将流速的测量于大血　管扩展到感兴趣区内所有血管，而且加入与时相相关的灌注面　积的变化，ＲＩ及ＰＩ忽略了一个关键点：作为一个完整的机体或　器官，血流动力学的整体评估比单点血流监测更为可靠。　ＣＤＥ成像参数不是血流速度，不能显示血流方向，无具体　量化指标比较。　三维超声显像仍是半定量分析微循环血流变化，而且它是在　二维超声基础上发展而来的，不能完全克服二维超声的不足。　３．３与超声造影比较　超声造影是近年来兴起的一种评价血流灌注的新方法，但是　有如下缺点：需经外周静脉注射造影剂，所以较ＤＴＰＭ有创且　有潜在的副作用；观察时间受限制；造影剂价格昂贵，使得超　声造影更多地用于实验研究，难以普及于临床，造影定量灌注　是通过ＴＩＣ曲线间接评价的，ＤＴＰＭ于心动周期中直接计算原　始数据（Ｖ及Ａ）从而计算Ｉ，使灌注测量更加精确。　３．４局限性　由于ＤＴＰＭ是基于血流信号的评估，即所见即所得，所以　它必须遵循一定的条件：尽可能使用现有最好的机器以获得最　佳的图像质量，它是实现可靠测量的先决条件；图像采集过程　中预设置（彩色多普勒频率、增益及壁滤波等）要保持不变且需　谨慎设定，以尽量减少图像失真；规范感兴趣区，应根据需要　选取适当的大小和形状。　４展望　我们顺着研究者的思路，在慢性肠道疾患的研究中发现　正常与受累管壁灌注强度的差异以及后者与炎症活动组织学标　志物之间的显著相关性，思索这种方法是否也同样适用于关节　炎、桥本氏病等，于各种肾脏疾病的定量参数和灌注强度频数　分布曲线形态的不同，思考未来是否可以将灌注结果与核素显　像等技术相结合做更进一步的研究，在对肿瘤患者的研究中验　证了灌注强度与肿瘤氧合作用之间的显著关联，思考如何将灌