超聲評(píng)價(jià)腫瘤血管生成及其生物學(xué)行為的研究進(jìn)展

韋 力 周 軍

惡性實(shí)體腫瘤是血管依賴性病變，血管生成是多種實(shí)體瘤發(fā)生、發(fā)展的必要條件[1]。微血管密度（microvessel density, MVD）反映了血管生成因子與抗血管生成因子平衡的結(jié)果，是目前公認(rèn)的評(píng)價(jià)腫瘤血管生成的可靠指標(biāo)[2]，MVD的高低與腫瘤的生物學(xué)行為，如惡性程度、侵襲性、腫瘤的復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移及腫瘤患者的預(yù)后密切相關(guān)[3]。然而，MVD檢測(cè)只能通過活檢或手術(shù)后獲得標(biāo)本，并且結(jié)果僅反映腫瘤較小區(qū)域的血管生成情況，如何在手術(shù)前獲取惡性腫瘤血管生成的信息，從而更科學(xué)、合理地制訂有效治療方案，已成為影像學(xué)探索的新方向。超聲作為術(shù)前實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、無創(chuàng)地評(píng)價(jià)腫瘤血管密度的影像學(xué)方法[4]，可以反映腫瘤血管生成的形態(tài)和功能，已成為近年來超聲影像學(xué)研究的重點(diǎn)。

1 彩色多普勒超聲

1.1 彩色多普勒血流成像 Zdemir等[5]指出，腫瘤的惡性程度越高，血管生成活性越高，新生血管越多，超聲所發(fā)現(xiàn)的血流信號(hào)越豐富。運(yùn)用彩色多普勒血流成像（color Doppler flow imaging, CDFI）技術(shù)測(cè)定腫瘤組織內(nèi)部血流的各項(xiàng)參數(shù)，如彩色像素強(qiáng)度（PI）、峰值流速（Vmax）、阻力指數(shù)（RI）、血管指數(shù)（VI）等，并與免疫組化指標(biāo)MVD、血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子（vascular endothelial growth factor,VEGF）表達(dá)等進(jìn)行對(duì)比研究，可推測(cè)腫瘤的血管生成及生物學(xué)行為。Shigeno等[6]應(yīng)用PI來評(píng)價(jià)前列腺癌血管豐富區(qū)域血管增多的程度，并結(jié)合免疫組化法檢測(cè)相應(yīng)組織中的MVD及VEGF，發(fā)現(xiàn)前列腺癌PI與MVD、VEGF有良好的相關(guān)性，認(rèn)為彩色多普勒超聲評(píng)估血流分布情況能反映前列腺癌組織內(nèi)血管生成狀態(tài)。此外，卵巢惡性腫瘤血管RI與MVD呈顯著負(fù)相關(guān)，VI與MVD呈顯著正相關(guān)，即隨著MVD增加RI減低，VI升高，提示腫瘤血管病理學(xué)微觀指標(biāo)與宏觀超聲檢測(cè)的血流指標(biāo)RI、VI緊密相關(guān)，并且RI、VI可前瞻性地反映卵巢腫瘤內(nèi)血管生成狀況，為術(shù)前診斷及預(yù)后評(píng)估提供有價(jià)值的信息[7]。Okuyama等[8]應(yīng)用CDFI技術(shù)研究乳腺癌內(nèi)部血流信息與腋窩淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的關(guān)系，結(jié)果表明腫瘤內(nèi)的血流信息是診斷乳腺癌的重要因素，而且腫瘤內(nèi)的血流信息和腋窩淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移密切相關(guān)；Chen等[9]應(yīng)用CDFI測(cè)得的胃癌VI值與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、臨床預(yù)后、VEGF表達(dá)密切相關(guān)。

CDFI技術(shù)受血流速度、方向、角度等因素的影響，對(duì)大血管（直徑＞100μm）的顯示效果好，但對(duì)于小血管特別是微血管的顯示效果不夠理想。因此，CDFI技術(shù)對(duì)腫瘤大血管的評(píng)估作用較好，但對(duì)微循環(huán)的研究存在著一定的局限性。

1.2 彩色多普勒能量圖 彩色多普勒能量圖（color Doppler power imaging, CDPI）技術(shù)不受超聲聲束和血流方向的影響，所顯示的血管血流連續(xù)性較CDFI要好，特別是對(duì)小血管和低流速血管的顯示效果也更理想，但該技術(shù)僅能對(duì)病變組織內(nèi)的血流量進(jìn)行評(píng)估，不能測(cè)得血流的各項(xiàng)參數(shù)如Vmax、RI等。王華等[10]采用CDPI分析周圍型肺占位病變血流與MVD的相關(guān)性，結(jié)果提示CDPI與MVD有很好的相關(guān)性，表明利用CDPI技術(shù)可在活體無創(chuàng)地判斷周圍型肺占位病變的血管生成狀況，且CDPI觀察血流是初步判斷周圍型肺占位病變良惡性的可靠方法。羅紅纓等[11]應(yīng)用CDPI技術(shù)檢測(cè)膀胱癌腫瘤內(nèi)血流相對(duì)灌注率及其與MVD、VEGF表達(dá)的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)腫瘤內(nèi)血流相對(duì)灌注率與MVD、VEGF陽性表達(dá)呈正相關(guān)，認(rèn)為能量多普勒超聲聯(lián)合免疫組化指標(biāo)可從不同角度反映膀胱癌的血管生成特征，且能客觀反映膀胱癌的病理分級(jí)及浸潤(rùn)程度。Wang等[12]研究表明，CDPI獲得的乳腺癌的高血流量與VEGF表達(dá)顯著相關(guān)，CDPI檢測(cè)可以間接反映乳腺癌的血管生成，并預(yù)測(cè)腋窩淋巴結(jié)的轉(zhuǎn)移情況，有利于術(shù)前制訂合理的手術(shù)方案和評(píng)估患者的預(yù)后。Santamaría等[13]研究表明，CDPI所探及的腫瘤內(nèi)部血管狀況可以預(yù)測(cè)腋窩淋巴結(jié)有無轉(zhuǎn)移，但與染色切片上的MVD之間卻沒有明顯的相關(guān)性。這可能由于腫瘤內(nèi)部的血管網(wǎng)絡(luò)分布不均勻，導(dǎo)致有些部位血管稀疏甚至無血管，因此無論是染色切片還是二維超聲都不能全面反映腫瘤內(nèi)部血管網(wǎng)絡(luò)的分布情況，而且組織切片與二維超聲之間難以保證觀察平面的一致性，結(jié)果導(dǎo)致染色切片顯示的MVD與二維超聲探及的血管數(shù)目之間的相關(guān)性較低。

2 三維超聲

CDFI及CDPI都只能獲得某一斷面腫瘤血供分布的特點(diǎn)，由于惡性腫瘤血管常相互交叉，扭曲重疊，因此CDFI和CDPI并不能完整顯示腫瘤血管實(shí)際分布狀態(tài)，甚至有時(shí)對(duì)腫瘤周邊和內(nèi)部血管也難以區(qū)分。聯(lián)合三維超聲（threedimensional ultrasound, 3D-US）技術(shù)則可以顯示豐富的、多方位延伸的網(wǎng)狀或珊瑚樹狀血管立體圖，清晰地判斷腫瘤內(nèi)外的血管分布，由此獲得的腫瘤血管生成信息更全面，在評(píng)價(jià)腫瘤的轉(zhuǎn)移、復(fù)發(fā)、預(yù)后等生物學(xué)行為方面也更加準(zhǔn)確。Zhou等[14]運(yùn)用CDFI聯(lián)合Free-hand模式3D-US技術(shù)檢測(cè)喉癌的VI以預(yù)測(cè)頸部淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，可提高超聲診斷喉癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的靈敏性，與現(xiàn)有二維超聲相結(jié)合后，可顯著提高超聲診斷喉癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的準(zhǔn)確性、靈敏性和特異性。三維彩色血管能量成像（three-dimensional color power angiography, 3D-CPA）是近年來發(fā)展起來的以能量方式顯示血管內(nèi)血流的三維彩色多普勒技術(shù)，能提高信噪比，不受流速、探測(cè)角度的影響，能敏感探測(cè)惡性腫瘤血管的異常結(jié)構(gòu)，還可以對(duì)超聲重建后的腫瘤血管進(jìn)行定量測(cè)量。另外，3D-CPA通過多切面觀察和旋轉(zhuǎn)可更細(xì)致地評(píng)價(jià)腫瘤內(nèi)新生血管的結(jié)構(gòu)特征，顯示腫瘤血管的立體結(jié)構(gòu)和空間位置關(guān)系，容易區(qū)分腫瘤內(nèi)外血流灌注狀態(tài)和血管的起止[15]。石惠杰等[16]運(yùn)用3D-CPA技術(shù)對(duì)96例肝腫瘤共106個(gè)病灶的血管分型進(jìn)行分析，結(jié)果顯示，3D-CPA血管分型和VI＞0.30條/cm3可以作為診斷肝惡性腫瘤的指標(biāo)。國(guó)內(nèi)研究[17]顯示3D-CPA技術(shù)能客觀、立體地觀測(cè)卵巢腫瘤內(nèi)血管分布、形態(tài)、數(shù)量，可于術(shù)前反映腫瘤內(nèi)血管生成狀況，對(duì)卵巢良惡性腫瘤的術(shù)前鑒別及腫瘤惡性程度的術(shù)前評(píng)估有良好的指導(dǎo)意義。

由于CDPI的動(dòng)態(tài)范圍廣，對(duì)組織的微小移動(dòng)也會(huì)出現(xiàn)閃爍偽像，對(duì)近心、近膈部位的診斷，閃爍偽像干擾尤為明顯，在三維重建后，大量偽像會(huì)嚴(yán)重干擾對(duì)腫瘤內(nèi)部三維血管立體圖的分析和判斷，導(dǎo)致結(jié)果的偏倚。對(duì)于淺表器官的3D-CPA，最好選用三維容積探頭，掃查時(shí)探頭擺動(dòng)速度要盡可能均勻、緩慢，避免因探頭移動(dòng)引起相對(duì)位置的改變而導(dǎo)致閃爍偽像，對(duì)較大病灶的檢查，應(yīng)從不同部位，采取不同角度進(jìn)行多次取樣，以更準(zhǔn)確地判斷腫瘤內(nèi)外血管的分布。

3 對(duì)比增強(qiáng)超聲

對(duì)比增強(qiáng)超聲（contrast-enhanced ultrasound, CEUS）技術(shù)是一種評(píng)價(jià)微循環(huán)血流灌注的新方法[18]，能實(shí)時(shí)反映造影劑在腫瘤病灶內(nèi)的動(dòng)態(tài)分布過程。腫瘤新生血管的特征造成腫瘤血流灌注量明顯增加，也是超聲造影顯像的病理學(xué)基礎(chǔ)。CEUS能增強(qiáng)血液回聲，彌補(bǔ)了多普勒對(duì)腫瘤內(nèi)低速低流量血管顯示的不足，可充分顯示腫瘤新生血管網(wǎng)。CEUS診斷乳腺可疑病變的敏感性和特異性均明顯高于彩色多普勒超聲[19]。

CEUS通過檢測(cè)造影定量參數(shù)對(duì)活體內(nèi)腫瘤組織的微血管生成情況進(jìn)行判定，進(jìn)一步推測(cè)腫瘤的生長(zhǎng)、浸潤(rùn)、轉(zhuǎn)移等生物學(xué)活性。CEUS檢測(cè)到的微血管雖然不是組織學(xué)上的微血管，但它的多少可以反映腫瘤組織對(duì)血供的需求量。腫瘤惡性程度越高，生長(zhǎng)越迅速，所需血供就越多，單位體積內(nèi)的血管數(shù)量也就越多，CEUS增強(qiáng)也就越明顯。研究顯示，CEUS增強(qiáng)強(qiáng)度與腫瘤MVD呈正相關(guān)，CEUS可作為評(píng)估腫瘤血管形成和生物學(xué)行為的有效方法[20]。CEUS定量參數(shù)與乳腺腫瘤MVD、VEGF表達(dá)密切相關(guān)，可有效評(píng)價(jià)乳腺腫瘤的血管生成[21]；腎細(xì)胞癌的強(qiáng)化程度在很大程度上受其MVD的影響，其灰階超聲造影強(qiáng)化程度與MVD極顯著相關(guān)，可作為反映腫瘤MVD的參數(shù)[22]；原發(fā)性肝癌（hepatic cell carcinoma, HCC）的超聲造影相對(duì)峰值強(qiáng)度、下降斜率與MVD計(jì)數(shù)相關(guān)，超聲造影可在術(shù)前、活體上動(dòng)態(tài)評(píng)估HCC的微血管生成情況，預(yù)測(cè)預(yù)后，并可為腫瘤分子生物學(xué)及基因治療學(xué)研究提供有價(jià)值的信息[23]；胰腺局灶性病變MVD與CEUS峰值強(qiáng)度呈正相關(guān)，提示CEUS的定量指標(biāo)峰值強(qiáng)度可很好地反映胰腺局灶性病變內(nèi)的血管生成情況[24]。另外，CEUS也用于評(píng)估抗腫瘤血管生成治療的效果，在腫瘤的形態(tài)學(xué)發(fā)生變化之前，CEUS就可以對(duì)抗腫瘤血管生成的治療效果做出有效的評(píng)估[25,26]。

普通超聲造影劑進(jìn)行的超聲造影可以區(qū)別正常組織與病變組織不同的血流灌注，但微泡本身對(duì)于病變組織沒有親和力，只能在短暫的動(dòng)脈相中使靶器官血管顯影，在多種情況下仍無法判斷病變性質(zhì)，屬非特異性顯影。超聲分子成像技術(shù)（ultrasound molecular imaging）是近年來超聲影像技術(shù)與現(xiàn)代分子生物學(xué)相互交叉、相互滲透而產(chǎn)生的一門新興學(xué)科。該技術(shù)通過將目的分子特異性抗體或配體連接到聲學(xué)造影劑表面構(gòu)筑靶向聲學(xué)造影劑，使聲學(xué)造影劑主動(dòng)結(jié)合到靶區(qū)，進(jìn)行特異性的超聲分子成像，標(biāo)志著超聲影像學(xué)從非特異性物理顯像向特異性靶分子成像的轉(zhuǎn)變。在腫瘤組織中，有大量的促進(jìn)供應(yīng)腫瘤生長(zhǎng)的滋養(yǎng)血管生成，由于新生血管內(nèi)皮細(xì)胞高表達(dá)，大量血管生長(zhǎng)因子受體和黏附分子家族受體成為超聲分子顯像及治療腫瘤的靶向作用位點(diǎn)。多項(xiàng)研究使用靶向超聲微泡造影劑行腫瘤特異性顯像評(píng)價(jià)腫瘤的血管生成和治療效果[27-29]。由于靶向超聲造影劑是通過特異性作用于病變區(qū)域生物分子組成成分來突出顯示病變部位，使微泡選擇性聚集并較長(zhǎng)時(shí)間停留于靶組織或靶器官而產(chǎn)生分子水平的顯影，另外，超聲微泡的大小將其限定于血管腔內(nèi)，觀察腫瘤的血管生成時(shí)，可明顯增強(qiáng)圖像對(duì)比度[30]，因此，超聲顯像的敏感性和特異性得到明顯提高。

4 結(jié)束語

超聲具有實(shí)時(shí)、廉價(jià)、無放射線、時(shí)間和空間分辨力高等優(yōu)點(diǎn)，從CDFI到CDPI，從二維超聲到三維超聲，再到CEUS，腫瘤內(nèi)血流信號(hào)的探測(cè)越來越準(zhǔn)確。雖然超聲尚不能真實(shí)反映腫瘤血管生成的實(shí)際情況，也缺乏明確的、統(tǒng)一的量化指標(biāo)，但超聲可以間接反映腫瘤的MVD和血管生成相關(guān)因子的表達(dá)，推測(cè)腫瘤的生物學(xué)行為。

目前，各種超聲檢查技術(shù)在評(píng)價(jià)腫瘤血管生成方面還存在一定的不足，如CDFI技術(shù)受血流速度、方向、角度等因素的影響，對(duì)腫瘤大血管的評(píng)估作用較好，但對(duì)微循環(huán)的研究存在著一定的局限性；CDPI技術(shù)僅能對(duì)病變組織內(nèi)的血流量進(jìn)行評(píng)估，不能測(cè)得血流的各項(xiàng)參數(shù)而獲取更多的信息；3D-CPA技術(shù)易受閃爍偽像的干擾而影響對(duì)腫瘤內(nèi)部血流信息判斷的準(zhǔn)確性。CEUS技術(shù)在評(píng)價(jià)微循環(huán)血流灌注方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，與彩色多普勒超聲及3D-US技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用對(duì)腫瘤血管生成的評(píng)價(jià)更加全面和準(zhǔn)確。另外，超聲分子影像技術(shù)雖然剛剛起步，但在評(píng)價(jià)腫瘤血管生成方面已展示出巨大的潛力，也是今后研究的重點(diǎn)方向。

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