超微血流成像技術(shù)臨床應用及展望

張斯棋，盧 漫,2△

(1.川北醫(yī)學院醫(yī)學影像學院，四川 南充 637000 ;2.四川省腫瘤醫(yī)院·研究所，四川省癌癥防治中心，電子科技大學醫(yī)學院超聲醫(yī)學中心，四川 成都 610041)

傳統(tǒng)的多普勒成像采用壁濾波器去除雜波和運動偽影，導致低速分量的損失，通常無法評估低速流量(3～5 cm/s)小血管(<1 mm)的血流信號[1～3]。超聲造影提高了血流的敏感度和分辨率，但超聲造影檢查需要靜脈注射造影劑[4,5]，為有創(chuàng)檢查，且造影劑價格昂貴，加重患者經(jīng)濟負擔。超微血流成像技術(shù)(superb microvascular imaging, SMI)是一種新型的超聲成像技術(shù)，該技術(shù)分析了雜波運動的特點，采用自適應算法識別和去除組織運動[6]，消除雜波偽影，同時保持對低血流速度的敏感性。與超聲造影相比，SMI具有更高的分辨率和幀頻，可以在不使用造影劑的情況下顯示更低的血流速度和更小的血管，能對與血管生成密切相關(guān)的疾病進行早期診斷，在疾病活動分級和監(jiān)測治療反應方面具有獨特優(yōu)勢，特別是依賴于血管生成的癌性腫塊的轉(zhuǎn)移可用SMI來進行實時的隨訪和監(jiān)測。本文綜述SMI原理及其在臨床應用研究現(xiàn)狀，以及該領(lǐng)域的最新研究進展。

1 SMI發(fā)展概況及原理

SMI是近幾年開發(fā)的一種多普勒超聲技術(shù)系統(tǒng)，自2014年7月以來已經(jīng)作為常規(guī)超聲檢查。SMI是一種新的超聲圖像處理技術(shù)，它采用一種獨特的算法，通過消除基于組織運動分析的信號來最小化運動偽影[7,8]。它使用先進的雜波抑制技術(shù)從血管中提取流量信號，采用血管增強算法來增強血管結(jié)構(gòu)顯示，有先進的混合顯示模式，使血流與組織更平滑自然的疊加顯示，能夠更好的偵測小血管(如微動脈)的低速血流，顯示細微血流信號。

SMI為非侵入性，且對微血管的描述能力優(yōu)于傳統(tǒng)超聲多普勒技術(shù)。SMI為高級微血管成像，具有兩種工作模式：cSMI為彩色SMI，mSMI為單色SMI。前者用彩色編碼的多普勒信號同時顯示傳統(tǒng)的灰度超聲，可獲得更好的圖像。而單色SMI是一種通過排除其背景信息來提高血管系統(tǒng)靈敏度的單色模式信息的方式，只關(guān)注血管系統(tǒng)，輸出結(jié)果為灰度圖像[9,10]。

2 SMI的臨床應用

2.1 乳腺腫瘤良惡性評估乳腺腫瘤細胞產(chǎn)生的血管生成因子直接刺激新血管的生長，導致腫瘤血管增生[11]。因此，腫瘤血管的臨床評估有助于乳腺癌的診斷、治療方案的選擇和預后的預測。評價腫瘤血管生成的金標準是微血管密度的免疫組化。微血管密度在乳腺浸潤性導管原位癌中最高，并與更高的轉(zhuǎn)移可能性相關(guān)[12]。提示惡性腫瘤的超聲多普勒征象，如血管增生、中心血管增生、穿透性或分支性血管，有助于鑒別乳腺腫瘤良惡性[13～15]。Xiao等[16]指出，穿透性、針狀或放射狀排列的血管更有可能在乳腺惡性病變中被發(fā)現(xiàn)。采用了血流分布模式分析乳腺腫瘤良惡性，將乳腺腫瘤微血管構(gòu)成分為5種類型：無血管型、線狀型、樹狀型、根毛樣型和蟹爪樣型。根據(jù)他們的研究，前三種類型最常見于良性病變，而后兩種類型最常見于惡性病變。以根毛樣和蟹爪樣形態(tài)作為惡性腫瘤的診斷標準時，SMI和超聲造影具有相似的診斷能力。SMI對微血管具有較高的敏感性，可以更詳細地評價微血管分布，提高乳腺腫瘤的診斷水平[17]。

2.2 甲狀腺結(jié)節(jié)評價超聲是目前臨床診斷甲狀腺結(jié)節(jié)的首選診斷工具，高分辨率超聲檢查能發(fā)現(xiàn)人群中甲狀腺結(jié)節(jié)患病率20%～76%，其中甲狀腺結(jié)節(jié)中甲狀腺癌的患病率為5%～15%[18～21]。甲狀腺實性結(jié)節(jié)是甲狀腺癌的危險因素[22]，低回聲、邊緣不規(guī)則、縱橫比大于1和微鈣化等特征有助于將甲狀腺病變歸類為惡性結(jié)節(jié)[23～25]。研究表明，甲狀腺結(jié)節(jié)中血流增多與惡性相關(guān)[23]，與彩色多普勒和能量多普勒超聲相比，SMI可以更詳細地顯示結(jié)節(jié)內(nèi)血流，從而提高甲狀腺癌的檢出率[24]。在惡性結(jié)節(jié)中，SMI顯示了結(jié)節(jié)周圍血管血流中斷和結(jié)節(jié)內(nèi)部微細血管的紊亂，良性結(jié)節(jié)顯示出結(jié)節(jié)周圍血管血流完整，呈環(huán)狀體征，以及結(jié)節(jié)內(nèi)部微細血管分支走形清晰。SMI為區(qū)分良性和惡性甲狀腺結(jié)節(jié)提供了一種安全，低成本的替代方案[26]。

2.3 甲狀腺結(jié)節(jié)消融腫瘤血管生成是腫瘤生長、侵襲和轉(zhuǎn)移的基礎(chǔ)[27]。評估腫瘤消融區(qū)是否消融徹底，常見影像學評估方法有常規(guī)超聲、超聲造影、CT、MRI 等。超聲評估通常是檢測腫瘤消融區(qū)域是否有血供。腫瘤微波消融后，二維超聲顯示消融區(qū)域通常為低回聲區(qū)，邊界模糊，評估消融區(qū)域范圍困難。Yan等[28]根據(jù)以下標準確定甲狀腺未完全消融的結(jié)節(jié)：彩色多普勒超聲顯示結(jié)節(jié)邊緣有血流信號；超聲造影顯示結(jié)節(jié)邊緣有少量造影劑灌注的不規(guī)則殘余組織；SMI顯示結(jié)節(jié)邊緣有微血管灌注的殘余組織。以超聲造影結(jié)果作為判斷結(jié)節(jié)是否完全消融的標準時，用SMI評價結(jié)節(jié)完全消融的準確性、敏感性和特異性分別為100%、90.2%和98.2%。彩色多普勒超聲對消融后結(jié)節(jié)內(nèi)血流的顯示并不準確，因為消融后的加熱效應和組織氣化可能會產(chǎn)生顯著的偽影。雖然超聲造影是評估消融效果的首選方法，但其為有創(chuàng)且需經(jīng)靜脈注入造影劑。與傳統(tǒng)多普勒超聲相比，SMI技術(shù)提高了信噪比，可以檢測到>0.1 mm/s的微血管血流信號[7]。更重要的是，SMI在臨床環(huán)境下監(jiān)測消融病灶更方便、無創(chuàng)，無需使用造影劑。上述研究結(jié)果均表明，SMI可以作為評估消融病灶體積變化和消融范圍的重要工具[28]。

2.4 肝纖維化評估肝纖維化在預測肝細胞癌的發(fā)展中起重要作用，因此準確評估肝纖維化至關(guān)重要[29]。肝活檢是目前肝纖維化分級的參考標準，但這種方法是有創(chuàng)的，可能引起并發(fā)癥[30]。 Kuroda等[31]研究表明SMI顯示了詳細的肝臟血管結(jié)構(gòu)圖，在纖維化階段，肝臟血管的分布存在顯著差異。晚期肝纖維化患者的肝血管樹數(shù)量明顯高于其他階段。此外，肝血管樹數(shù)量早期預測晚期肝纖維化的ROC曲線下的面積為0.911，表明其準確性很高。同樣，Balik等[32]也發(fā)現(xiàn)SMI比其他多普勒成像技術(shù)能更好地顯示肝血管樹狀結(jié)構(gòu)，尤其是單色SMI可以通過區(qū)分小血管的鈍性程度來區(qū)分輕、重度纖維化。雖然超聲造影也可動態(tài)觀察肝血管樹狀結(jié)構(gòu)[33]，但屬有創(chuàng)檢查且價格昂貴。SMI技術(shù)的出現(xiàn)，能夠減少不必要的肝活檢和造影劑的使用。

2.5 頸動脈斑塊新生血管評價不穩(wěn)定斑塊破裂導致血栓形成是引起心肌梗死、中風等臨床并發(fā)癥的主要原因，不穩(wěn)定斑塊與斑塊內(nèi)新生血管的發(fā)生密切相關(guān)[34～36]。研究表明，斑塊內(nèi)新生血管可進一步促進斑塊生長[34]。斑塊內(nèi)新生血管生長發(fā)生在頸動脈斑塊形成之前的脂肪條紋形成期間，對斑塊形成、發(fā)展起關(guān)鍵作用，最終會促進斑塊的生長和不穩(wěn)定性。因此，通過超聲成像技術(shù)準確觀察新生血管，可以更好地評估頸動脈斑塊的穩(wěn)定性。SMI是一種新的非超聲造影成像方法，能有效地評價頸動脈粥樣硬化斑塊的新生血管形成，可作為臨床預測腦卒中危險性的一種新方法[7]。

2.6 肌肉骨骼疾病診斷Chen等[37]研究顯示，在腕管綜合征患者中SMI的血流顯示率(即有血流信號的患者數(shù)/總患者數(shù))顯著高于能量多普勒超聲和彩色多普勒超聲。與傳統(tǒng)多普勒成像相比，SMI顯示神經(jīng)內(nèi)血管的敏感性更高。另外，Lim等[38]研究了19例類風濕關(guān)節(jié)炎患者、27例骨關(guān)節(jié)炎患者、16例炎性關(guān)節(jié)炎患者、9例銀屑病性關(guān)節(jié)炎患者和12例沒有明確診斷的患者，分別使用能量多普勒及SMI對關(guān)節(jié)內(nèi)血管進行檢測評估。研究表明，SMI在評估關(guān)節(jié)血管方面優(yōu)于能量多普勒超聲，SMI是可用于不同肌肉骨骼疾病診斷和治療計劃制定的有效工具。但是這些研究的樣本量較小，報告的研究成果相對有限，未來需進一步深入探索。

2.7 新生兒睪丸評估傳統(tǒng)彩色多普勒超聲在檢測兒童年齡組睪丸血流存在一定的困難，因為兒童睪丸內(nèi)的血管管徑細小，可能導致假陽性診斷[39]。SMI具有比其他多普勒技術(shù)更高的幀速率(>50幀/秒)，以減少與運動和噪聲相關(guān)的偽影。由于SMI沒有過濾器來區(qū)分流動信號和運動，可捕捉到微流動，特別是單色SMI，在檢測新生兒睪丸血管方面更具優(yōu)勢[8]。Keeli等[40]研究表明，單色SMI在檢測新生兒正常睪丸的動脈血流尤其是隱睪檢查，相比于其他多普勒檢查方法更為精確。

2.8 產(chǎn)科應用SMI在胎盤評價中的臨床應用價值和前景已被證實[41]。Hasegawa等[6]研究表明， SMI能清晰顯示胎盤小血管的低速血流。SMI可顯示胎盤中來自臍動脈至外周毛細血管的分支呈絨毛樹狀，若SMI未能在胎盤中檢測出絨毛樹狀血管結(jié)構(gòu)，則考慮胎盤梗死。此外，SMI能顯示妊娠14周時胎兒大腦中的小血管，不僅能顯示W(wǎng)illis動脈環(huán)，而且腦實質(zhì)表面的外周血管都能被精確地顯示出來。SMI可用于監(jiān)測胎盤血流和胎兒某些組織和器官結(jié)構(gòu)中血流的異常，特別是胎盤附著異常血流的檢測，這使得SMI在產(chǎn)科領(lǐng)域有特別的價值。

3 總結(jié)

SMI是一種新型多普勒超聲成像方式，相比傳統(tǒng)超聲多普勒可更靈敏地檢測到血管，特別是微血管，在一定程度上可以減少超聲造影劑的使用，減輕患者的經(jīng)濟負擔，并在患者有超聲造影的禁忌癥時，發(fā)揮診斷作用。但迄今為止還沒有明確評估微血管定量方法的臨床標準，只能以半定量分數(shù)的形式。相信隨著研究的不斷進展，SMI可在一定程度上替代超聲造影等有創(chuàng)檢查，應用前景廣闊。