犬前列腺射頻消融灶實時諧波超聲造影與MRI顯像評價的比較研究

胡 濱，胡 兵，陳 磊，李 佳，黃 瑾

(1.上海交通大學附屬第六人民醫(yī)院超聲醫(yī)學科，上海 200233;2.上海超聲醫(yī)學研究所，上海 200233;3.上海交通大學附屬第六人民醫(yī)院病理科，上海 200233)

在歐美國家前列腺癌居男性惡性腫瘤發(fā)病率的首位。近年來隨著血清前列腺特異抗原(prostate specific antigen，PSA)檢測的普及，我國前列腺癌的發(fā)病率及檢出率正在逐年上升［1］。前列腺根治術(shù)［2］是局限性前列腺癌患者首選的治療方法。而對有手術(shù)禁忌證或無法耐受手術(shù)的患者來說，微創(chuàng)治療無疑是一種很好的選擇。目前有多種微創(chuàng)治療方法適用于局限性前列腺癌的治療，射頻消融就是其中一種。作為一種熱消融技術(shù)，射頻消融采用射頻電極使組織溫度上升至一定程度，造成組織的凝固性壞死從而達到治療目的。常規(guī)的超聲顯像技術(shù)能夠作為射頻消融的引導方式，可實時監(jiān)測治療的全過程，但不能提供消融灶范圍的準確信息［3-4］。如果能利用影像學手段對微創(chuàng)治療的療效進行即刻評估，獲知消融灶的確切范圍，就能提高射頻治療的成功率，減少重復(fù)治療的次數(shù)，降低并發(fā)癥發(fā)生率。MRI顯像具有較高的軟組織分辨率，同時可進行多方位、多序列成像，目前是前列腺疾病診斷最有效的影像學方法之一。國外一些學者已將MRI應(yīng)用于對前列腺射頻、高能聚焦超聲(high-intensity focused ultrasound，HIFU)及微波治療的療效觀察隨訪［5-7］。增強造影超聲成像技術(shù)是近幾年超聲發(fā)展的新方向，同時己在肝癌局部介入治療效果的評價方面體現(xiàn)出重要的價值［8-10］。有文獻報道［11-15］在腎臟和前列腺射頻消融的動物實驗研究中，超聲造影技術(shù)能準確評估術(shù)后即刻的消融灶范圍。本研究將分別常規(guī)超聲、超聲造影和MRI顯像技術(shù)對犬的前列腺射頻消融灶進行評估，探討不同的影像學方法在射頻消融療效評價中的作用和特點，以期為以后的臨床研究提供一定的借鑒。

1 材料與方法

1.1 實驗動物

雄性比格犬 5條，年齡 3～7歲，平均年齡(5.32 ±1.31)歲，體質(zhì)量(17.42 ±2.86)kg。實驗動物由上海交通大學農(nóng)學院教學實驗實習場提供，動物健康狀況均良好。

1.2 儀器

RITA 1500型射頻治療儀、StarBurst SDE多極射頻電極針購自美國RITA公司;TechnosMPXDU8彩色多普勒超聲診斷儀購自意大利百勝公司，隨機內(nèi)置CnTI實時造影匹配成像軟件;超聲造影劑為SonoVue(Bracco公司，意大利)。1.5T SIGNA超導磁共振成像儀購自美國GE公司，線圈為表面線圈;MRI造影劑馬根維顯(釓噴酸葡胺注射液)購自廣州先靈藥業(yè)有限公司。

1.3 方法

1.3.1 術(shù)前準備 實驗犬術(shù)前禁食12 h，自犬左前肢頭靜脈注入戊巴比妥鈉30 mg/kg進行靜脈麻醉，隨后皮下注射硫酸阿托品0.5 mg。犬進入麻醉狀態(tài)后進行腸道準備，隨后對犬的兩大腿內(nèi)側(cè)、會陰部清潔備皮。

1.3.2 射頻消融過程 實驗犬取仰臥位，固定四肢，隨后對下腹部、會陰部，尤其是直腸、肛門進行消毒，將兩片射頻電極片緊貼于犬的兩大腿內(nèi)側(cè)皮膚。將戊二醛浸泡消毒的穿刺引導器固定在端射式探頭上，將探頭置入犬的直腸內(nèi)掃查，取最大且清晰的橫斷面作為進針平面。射頻針經(jīng)直腸徑路進入前列腺內(nèi)部，進針時要注意與尿道及前列腺包膜保持一定距離，并注意避免損傷直腸壁。射頻消融治療的具體參數(shù)如下:初始靶溫為70℃，到達靶溫后維持2 min再依次升溫至75℃、80℃、85℃，每次到達靶溫后都需維持2 min，最后升溫至90℃，到達靶溫后維持5 min，結(jié)束整個射頻過程。在拔針時，要注意觀察退溫。

1.3.3 超聲檢查 在消融結(jié)束后即刻對消融灶進行常規(guī)二維超聲及彩色能量多普勒超聲檢查，觀察射頻灶的形態(tài)、大小、邊界及射頻灶內(nèi)部和周邊的血流情況。然后，經(jīng)靜脈團注超聲造影劑2.4 ml，5 ml生理鹽水沖管。記錄影像資料，測量造影狀態(tài)下射頻灶3個徑線的值(將消融灶作為相對規(guī)則的橢球體，測量前后徑、左右徑、上下徑的最大值)，觀察造影劑微泡對消融灶內(nèi)部及周邊組織灌注顯像的情況。

1.3.4 MRI檢查 超聲檢查結(jié)束后，將實驗犬送至磁共振室，行 MRI檢查。MR掃描參數(shù)如下。(1)平掃序列:均采用快速自旋回波序列(FSE)，橫斷面 T1WI、T2WI、STIR(脂肪抑制)平掃，層厚3 mm，層間距0.5 mm。(2)動態(tài)增強序列:經(jīng)靜脈快速推注馬根維顯(Gd-DTPA)，劑量按0.1 mmol/kg體質(zhì)量，造影劑在10 s內(nèi)注射完畢，注射5 s時開始動態(tài)增強掃描，采用 FSPGR 序列，TR:150 ms，TE:1.9 ms，數(shù)據(jù)采集用三維傅立葉轉(zhuǎn)換技術(shù)，矩陣為256×160，視野(FOV)為 18 mm ×13 mm，層厚 3 mm，共掃描6次，行軸位、冠狀位和矢狀位掃描。(3)MRI檢查的圖像資料均導入光盤保存，圖像的處理分析在磁共振圖像工作站完成。在增強MRI序列中測量消融灶最大前后徑、左右徑、上下徑，并計算消融灶的體積，計算公式為V=1/6×{π×［a×b×c］}。MRI檢查及圖像分析均指定由同一名有經(jīng)驗的放射科醫(yī)師完成，關(guān)于實驗犬射頻治療的過程、超聲檢查以及病理檢查結(jié)果等具體內(nèi)容均不告知該醫(yī)師。

1.3.5 病理學檢查 所有影像學檢查結(jié)束后處死實驗犬，獲取大體標本。隨后對標本作橫斷連續(xù)切片，層厚約4 mm，做氯化三苯基四氮唑(TTC)染色，染色后測量消融灶的最大左右徑、上下徑、前后徑并計算體積，隨后將前列腺標本作組織切片并行H-E染色。以上的操作均由同一名病理醫(yī)師完成，相關(guān)的射頻治療過程以及影像學資料并不告知給病理醫(yī)師。以病理學測量的消融灶體積為金標準，評價超聲造影及MRI評估前列腺射頻消融灶的準確性和可行性。

1.4 統(tǒng)計學處理

用SPSS 11.0軟件進行完全隨機設(shè)計秩和檢驗。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié) 果

2.1 射頻消融后即刻超聲聲像圖表現(xiàn)

二維超聲顯示射頻消融后即刻呈斑片狀強回聲區(qū)，邊界欠清，后方衰減明顯。該強回聲可能為射頻過程中組織間水分經(jīng)加熱后形成的水蒸氣氣泡彌散所形成的，消融灶內(nèi)部的回聲不均勻。

彩色能量多普勒超聲顯示消融前犬的前列腺血流分布呈明顯的“輪輻狀”，消融后該血流分布形態(tài)被破壞，在消融區(qū)形成2個血流信號缺失區(qū)。消融灶內(nèi)部未見彩色血流信號，而周邊未消融區(qū)域可見血流信號，但是無法根據(jù)血流信號分布區(qū)域來準確評估消融灶的大小范圍。

超聲造影顯示消融灶的內(nèi)部由于組織發(fā)生凝固性壞死無造影劑微泡進入，而周圍正常的前列腺組織則被造影劑微泡充填，故消融灶的范圍清晰，形成了較規(guī)則的灌注缺損區(qū)，能較準確評估消融灶的大小范圍，見圖1。

圖1 射頻后即刻經(jīng)直腸前列腺超聲造影橫切Fig.1 Post-RFA transrectal CEUS transversal view

2.2 射頻消融后即刻MRI表現(xiàn)

T1WI:消融灶部位見大片的高信號區(qū)，中央可見點狀或“短棒狀”低信號(射頻針道影);T2WI:整個前列腺均呈現(xiàn)較高信號，有時可發(fā)現(xiàn)前列腺周圍有不規(guī)則的高信號，消融灶部分可見等低混雜信號，中央可見射頻針穿刺造成的點狀或“短棒狀”高信號;T1WI、T2WI均無法準確評價消融灶范圍，增強期則可提供消融灶的三維信息，包括橫斷面、矢狀面、冠狀面，增強期消融灶內(nèi)未見強化，而周圍正常前列腺組織強化明顯。消融灶與正常前列腺界限清晰，能清楚地測量消融灶體積。消融灶周邊可見稍高的環(huán)狀信號，見圖2。

圖2 射頻即刻增強MRI顯示前列腺橫斷面Fig.2 Post-RFA Gd-enhanced MR transversal section image

2.3 病理學表現(xiàn)

大體標本觀察消融灶剖面呈圓形或橢圓形，從壞死區(qū)域至正常前列腺組織分為3層:棕黃色的凝固性壞死區(qū)、深紅色出血帶、正常前列腺組織。TTC染色顯示消融壞死區(qū)域與周圍正常前列腺組織分界明顯，正常腺體組織被染色劑均勻紅染，而壞死區(qū)域未能著色，見圖3。

圖3 射頻24 h后前列腺標本橫斷面切片大體觀Fig.3 Gross view of mid-gland transverse slice of the prostate 24 hours after RFA

光鏡下表現(xiàn)凝固性壞死區(qū)表現(xiàn)為大片無結(jié)構(gòu)均勻紅染區(qū)，內(nèi)正常腺體結(jié)構(gòu)消失，壞死灶內(nèi)部可伴有出血，凝固性壞死灶與周圍正常前列腺組織分界截然，中間間隔有充血出血水腫帶，可有炎細胞浸潤(以中性粒細胞為主，同時可見嗜酸性粒細胞、淋巴細胞、單核細胞)。射頻損毀灶與正常前列腺腺體間存在過渡帶:壞死灶→出血水腫帶+炎癥反應(yīng)帶→正常前列腺體。在消融灶壞死部分內(nèi)可見被破壞的血管，呈纖維素樣壞死。

射頻后即刻，超聲造影、增強MRI和病理大體測量的消融灶體積分別為(1.27±0.51)cm3，(1.23 ±0.50)cm3和(1.27 ±0.52)cm3，三者間比較，差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)。

3 討 論

超聲引導射頻消融術(shù)是一種新興的腫瘤微創(chuàng)治療方法，因療效顯著而受到人們的關(guān)注。目前，射頻消融術(shù)已可應(yīng)用于肝臟、腎臟、乳腺、胰腺、前列腺和肺等實體臟器腫瘤的治療，其中以肝臟和腎臟應(yīng)用最為成熟。這一技術(shù)是腫瘤原位滅活技術(shù)，治療后并不將腫瘤取出體外，因此治療后及時判斷腫瘤的壞死狀況，明確治療范圍是否涵蓋整個瘤體，即判斷有無腫瘤殘存顯得至關(guān)重要。

實驗結(jié)果顯示射頻治療過程中組織加熱所產(chǎn)生的水蒸氣彌散到組織間隙，在二維超聲聲像圖上顯示為云霧狀的強回聲區(qū)，該強回聲區(qū)沒有明顯的邊界，同時由于氣體的存在導致了消融灶后部出現(xiàn)明顯的回聲衰減，影響了常規(guī)二維超聲對消融范圍的準確評估。而多普勒超聲受信噪比的影響不易探測到小血管和低流量的血流信號。射頻消融后在消融區(qū)域出現(xiàn)了彩色血流信號的缺失，但通過信號缺失區(qū)域并不能確切地描繪出消融灶的范圍。超聲造影劑SonoVue作為一種純血管內(nèi)血池示蹤劑可提高低流量、低流速血流信號的檢出，并通過了解不同組織的灌注差異來提高超聲診斷的敏感性和特異性。射頻消融后組織產(chǎn)生凝固性壞死，其內(nèi)部的小血管栓塞破壞了正常的血供使血流無法進入，注入造影劑后可清晰的區(qū)分正常組織和壞死組織，明確消融界限。

MRI具有良好軟組織分辨率，但由于正常與異常組織的弛豫時間有較大的重疊，因此特異性較差。磁共振成像對比劑(MRI contrast agent)是通過改變被檢組織的磁共振特性(質(zhì)子密度、質(zhì)子的弛豫時間)，從而提高正常與病變組織之間磁共振信號的對比度的一類化學物質(zhì)。本實驗采用的是MRI對比劑是臨床最常用的Gd-DTPA，理論上，Gd-DTPA的增強作用與腫瘤內(nèi)血流灌注、毛細血管的通透性及對比劑在細胞外間隙的分布容量有關(guān)。根據(jù)不同的MRI動態(tài)增強圖像及參數(shù)，DCE-MRI可在一定程度上反映對比劑在腫瘤內(nèi)的動態(tài)分布過程，從而間接反映腫瘤的增殖狀態(tài)，提供較平掃或其他檢查方法更多的血液動力學信息。

MRI平掃(T1WI、T2WI)對射頻消融灶的評價通過消融灶區(qū)域信號的改變來實現(xiàn)，動態(tài)增強MRI注入對比劑除了可以提高組織對比度，更主要是觀察消融灶及其周邊組織的血流改變。超聲對消融灶的觀察則是通過局部組織的回聲改變，超聲造影與增強MRI雖然成像原理不同，但同樣是通過對消融灶血流灌注情況進行評價的。射頻即刻MRI表現(xiàn)出的T1WI高信號和T2WI低信號可能與消融灶內(nèi)細胞水分喪失，蛋白質(zhì)凝固、變性有關(guān)，二者異常信號的范圍也不盡相同，沒有明確的邊界，這與Djavan等［16］的報道一致。由于射頻造成的消融灶內(nèi)血管壞死、栓塞，局部血流阻斷，增強MRI和超聲造影都顯現(xiàn)出邊界清晰的消融灶，內(nèi)部沒有增強信號，故二者均適于對消融灶范圍的評估。增強MRI還表現(xiàn)出消融灶周邊出現(xiàn)稍高的環(huán)狀信號，據(jù)文獻報道［4］，這個部位是消融灶周圍的充血水腫帶，本實驗的病理結(jié)果也證實了這一點，超聲造影則沒有這一表現(xiàn)。該現(xiàn)象可能與兩種影像學技術(shù)的成像原理有關(guān)，MRI對水分子的信號更為敏感，因此可清晰顯現(xiàn)出組織充血水腫的改變。

而對于消融灶范圍的評價的準確性而言，超聲造影和增強MRI都是很高的。從本研究結(jié)果中可以看到在射頻后即刻超聲造影及增強MRI均表現(xiàn)為邊界清晰的消融灶，形態(tài)規(guī)則，呈橢圓形。將超聲造影顯像與增強MRI對消融灶體積的測值同最終的病理大體測值相比較，其P值均＞0.05，說明三者間的差異沒有統(tǒng)計學意義。以上的統(tǒng)計數(shù)據(jù)說明，超聲造影顯像和增強MRI對于消融灶范圍的評估均是可信的方法，具有互相替代性。

有學者指出MRI適宜評價熱消融范圍［17-18］，這是因為在熱消融過程中大分子變性，水分子處于結(jié)合或非結(jié)合狀態(tài)的維持時間發(fā)生變化，結(jié)果改變了弛豫時間，從而引起了MR信號的變化。MRI具有其自身的優(yōu)勢:(1)明確顯示和分辨與病變相鄰的重要血管和神經(jīng)，可了解病變和相鄰組織結(jié)構(gòu)的特性;(2)MRI有很好的軟組織對比度;(3)MRI掃描可提供多平面圖像，不僅在橫軸位，還可在冠狀位、矢狀位及任意斜位進行成像;(4)無放射性的電離損害作用。超聲與MRI相比，最大的優(yōu)勢首先在于其實時性。在射頻消融即刻對消融灶范圍的評價對于臨床應(yīng)用而言是非常重要的，可以幫助臨床醫(yī)師明確治療的范圍，以及進一步需要采取的措施。從本實驗的結(jié)果來看，超聲造影完全可以達到準確評估消融灶范圍這一目的。磁共振成像則因其成像速度較慢，目前無法達到實時成像。其次，MRI檢查出現(xiàn)的運動偽影，會導致圖像質(zhì)量的降低，而超聲檢查所受的影響相對較小。此外，MRI檢查還存在一定的禁忌證，裝有心臟起搏器，體內(nèi)留置金屬異物或金屬假體者不宜作MRI檢查，而超聲檢查則不存在上述的禁忌證。還有一個重要因素就是超聲檢查相對于MRI價格低廉且同樣具有安全性。而經(jīng)直腸超聲較MRI稍遜色的方面就是它對解剖范圍觀察的容量小于MRI，因此對前列腺周圍組織結(jié)構(gòu)的顯像不如MRI清晰。且超聲檢查是通過醫(yī)師手動操作得到聲像圖，并作出最終的判斷，因而受到主觀因素的影響較大，缺乏一定的客觀性。MRI檢查的斷面圖是由儀器掃描得到的，其成像的厚度，方位等參數(shù)都是檢查前設(shè)定的，因此較為客觀。

超聲造影作為一項較新的超聲顯像技術(shù)與動態(tài)增強MRI相比，對射頻消融灶范圍的評估具有同樣的準確性，后者在臨床上已經(jīng)用于對射頻、微波、激光等熱消融治療方式對前列腺疾病治療效果的評價，并得到了肯定的結(jié)果。超聲造影對于消融灶內(nèi)部及周邊血流變化的改變也較為敏感，隨著超聲造影技術(shù)的推廣，其對于前列腺熱消融灶的評估價值將很快體現(xiàn)在前列腺疾病的臨床微創(chuàng)治療領(lǐng)域。

綜上所述，動態(tài)增強MRI可以準確測量消融灶的體積，并能清楚反映消融灶內(nèi)部及周邊血流情況的改變;常規(guī)經(jīng)直腸超聲和超聲造影技術(shù)結(jié)合也能準確地評價犬前列腺射頻消融灶，并與MRI顯像有很好的相關(guān)性;以上兩種檢查方法各有優(yōu)勢，必要時相互結(jié)合，更能準確的評價前列腺射頻消融的療效。

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