腦超聲造影中超聲強度對血腦屏障通透性的影響

鐵嶺市中心醫(yī)院神經(jīng)內一科 （遼寧 鐵嶺 112000）

內容提要： 目的：探析腦超聲造影中不同的超聲強度對血腦屏障通透性變動的影響。方法：2018年1月～2019年1月，選取30只清潔級SD大鼠，經(jīng)尾部靜脈注射1mL脂氟顯超聲造影劑，聯(lián)合各等級機械指數(shù)超聲予以輻照，記錄超聲照射后血腦屏障通透性的變動情況。結果：造影檢查后一定時間后，血腦屏障通透性受到超聲造影時間的推移而連帶發(fā)生變動，血腦屏障通透性持續(xù)性恢復且擴張。結論：指數(shù)高的機械體表超聲可有效增加血腦屏障的通透性，而初步確定，該參數(shù)超聲具有較高的安全性。

血腦屏障（Blood-Brain Barrier，BBB）屬于特殊的毛細血管內皮系統(tǒng)，因其緊密相連、代謝屏障進而完成顱內外物質的穩(wěn)定運行[1]。該屏障不僅只會在被動的情況下對腦組織進行保護，還可以選擇性地將某些有害物質泵出腦外，減少腦組織因血液循環(huán)過程中帶來的有害物質造成的損害，從而使其內環(huán)境穩(wěn)定性得到保證，是讓中樞神經(jīng)系統(tǒng)生理狀態(tài)保持正常的重要保障。而實現(xiàn)可控性轉運的同時也實現(xiàn)了對許多神經(jīng)活性及其他藥物融入進腦組織的活動限制，及阻止了藥物對于中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的藥效反應。對于擴張血腦屏障的研究手段較多，但有效性不強。而近年臨床研究證實，超聲聯(lián)合微泡介入手術可有效開放（擴張）血腦屏障，促進藥物、基因等大分子物質的跨膜轉運。

1.資料與方法

1.1 一般資料

2018年1 月～2019年1月，取30只清潔級SD大鼠，雌雄皆可（包括孕鼠），體質量200～400g，平均（293.74±34.18）g。超聲造影的預處理階段，以3%的30mg/kg戊巴比妥鈉腹腔注射全麻后，置于左側臥位固定在實驗臺上，剪除右眼與右耳連線到顱頂間的區(qū)域作為超聲輻照聲窗。

1.2 方法

以大鼠的右眼與右耳連線到顱頂間的區(qū)域作為超聲聲窗入路，待清晰可見腦實質影像后，隨即固定超聲切面，經(jīng)尾部靜脈注射50mg/kg、2%濃度且過濾滅菌的伊文思藍（EB）溶液，而后立即團注1mL/kg劑量的“脂氟顯”超聲造影劑，同步尾部追加注射1mL生理鹽水沖管。按照不同等級的機械指數(shù)，將實驗對象采取隨機分組法分為3組，每組10只。隨機抽取一半實驗對象基于尾部注射EB，另一半實驗對象則按照不同的超聲發(fā)射能量進行對應的處理。兩組超聲的輻照實際均為10min，兩組動物實驗結束后于1h內開胸以自主動壓力為100～120cmH2O動脈灌注生理鹽水，直到剖開的右心房流出無色液體，立即開顱取出大腦組織，采用萬分之一天秤稱重，再浸泡在6mL的甲酰胺液中，37°C恒溫水浴中培育24h，提前腦組織中的EB，用DU800紫外分光光度儀檢測620nm光密度。

1.3 統(tǒng)計學分析

將數(shù)據(jù)納入SPSS17.0軟件中分析，計量資料比較采用t檢驗，并以±s表示，計數(shù)資料以%表示，采用χ2檢驗，P＜0.05為差異顯著，有統(tǒng)計學意義。

2.結果

超聲成像：采取頻率為1.7MHz的診斷性超聲對大鼠進行經(jīng)顱成像時，腦組織影響無法實現(xiàn)清晰可視化，腦組織在超聲圖像上顯示為暗區(qū)，而開展超聲造影檢查時，可清晰顯示超聲造影劑進入到腦組織的影像增強表現(xiàn)，從圖像可清晰判斷出超聲造影劑經(jīng)胃部靜脈注射后，經(jīng)體組織循環(huán)融入到大腦內。

總體觀察：某些實驗對象給予超聲強度MI為1.0與1.3輻照，經(jīng)開顱后可清晰顯示腦組織中EB的滲出量及其分布范圍，而其他給予MI為0.4與0.8輻照的實驗對象均不可清晰顯示大腦內EB的滲出量。

其中包含孕鼠，其經(jīng)注射造影劑約5s后，孕鼠的腹壁、子宮及胎盤回聲顯著得到提升，而持續(xù)約1min后逐漸弱化。

3.討論

血腦屏障是位于血液與腦組織之間的特殊屏障，起著過濾有害物質進入腦組織作用，從而避免腦實質被侵害的現(xiàn)象發(fā)生，但同時也限制了治療疾病的藥物進入，比如大多數(shù)腦腫瘤患者腫瘤部位外圍區(qū)域血腦屏障通透性普遍較低，患者在使用化療藥物藥效無法完全得到利用，導致其療效大大降低，這也是GBM反復發(fā)作的主要原因，因此在腦部疾病患者治療時首先需要提高血腦屏障通透性[2]。近幾年，我國醫(yī)學方面已取得較大的進步，各種醫(yī)療技術也隨之越來越成熟，在開放血腦屏障研究上也有了一定成就，研發(fā)了諸多提升血腦屏障通透性的方法，以輔助藥物、抗體、基因進入腦組織，其中超聲造影是開放血腦的重要方案之一[3]。

超聲造影是目前人為提升血腦屏障通透性最佳的方式，該方法對人體的傷害較少，并且血腦屏障通透性可逆，并且具有特定性，不會對目標以外的血腦屏障造成影響。此外，超聲造影開放血腦屏障的效果主要受到外界因素影響，如超聲強度、頻率、微泡類型、大小、劑量及超聲持續(xù)時間等[4]。高機械指數(shù)的超聲，影響介質程度越高，引發(fā)生物學變動的概率越大，很大程度上可導致微泡破裂，進而影響微血管壁造成應力。當7.5MHz的超聲功率轉至10級，無法激發(fā)血腦屏障通透性發(fā)生變動，而上升至最大值可改變EB滲透量，且安全性較高，而其中研究發(fā)現(xiàn)吞飲小泡的增多與緊密相連部分的松弛，都具有外化表現(xiàn)滲透性增加的可能性，而除此之外不見任何相關組織及細胞損傷情況，HE染倉結果化可預測應用更高強度的設備且穩(wěn)定安全性的基礎之上，可進一步增加血腦屏障的滲透性。且超聲頻率越高，顯示圖像的清晰度越高，但超聲的穿透性與頻率發(fā)增減呈反向影響關系，若評率越高，穿透能力則相應的弱化，穿透顱骨進入腦組織的超聲強度則相對越低，影響腦組織程度則更低[5,6]。

本次實驗同時發(fā)現(xiàn)，超聲過程中以3.5MHz視化，而上升為7.5MHz則可以清晰顯示大腦的大體結構，可顯示圖像上高亮區(qū)域為顱骨與腦室等高反射性的結構，而大腦皮層等結構則可以清晰顯示圖像上亮度灰暗的區(qū)域。微泡融入血液后，觀察到當超聲影像的亮度不斷提高，灰度值則相應降低，即表明超聲抵達腦組織且成功引發(fā)微泡的破裂。

對超聲箱輻照時長影響血腦屏障通透性效果試驗得知，一定超聲參數(shù)與微泡用量下，輻照20min時開始引起血腦展障的通透性發(fā)生變動，而更長輻照時間并不會促進通透性的持續(xù)性上升[7]；而超聲的參數(shù)和時間恒定，微泡增加至一定劑量后也并不能促進血腦屏障通透性的持續(xù)性上升，預測分析若在一定程度上使用高機械指數(shù)的超聲，保證足夠安全性的基礎上可有效提升通透性。但囿于超聲設備強度的局限性，尚未評估更高機械指數(shù)的超聲可造成的影響。

融入超聲造影劑，一定程度上可直接增強超聲波的生物效應[8]。現(xiàn)階段研究中正是借助了此效應開展行超聲造影劑攜聯(lián)合藥物或基因的藥物釋放或基因轉染的實驗活動。由于血腦屏障是藥物難以通過的原生屏障，很大程度上抑制了腦部疾病用藥的藥效反應，若是結合超聲造影劑于超聲波作用之下增強血腦屏的通透性，同時超聲造影聯(lián)用治療性用藥，相對來說增強組織用藥的有效性可得到一定提升。而血腦屏障通透性變動與造影劑應用劑量的連帶性、血腦屏障通透性的變動是否為可逆性、是否會導致腦細胞的不可逆性損傷，還需進一步開展大量實證研究分析，本研究也會進一步探討自制的脂質體超聲造影劑在超聲造影檢查中的連帶性生物學效應。

綜合所述，指數(shù)高的機械體表超聲可有效增加血腦屏障的通透性，而初步確定該參數(shù)超聲的活動安全性較高。