姬冰 劉明輝

測(cè)量器官或組織灌注能洞悉機(jī)體病理生理改變，目前常用的影像學(xué)手段主要有CT，MRI，核醫(yī)學(xué)技術(shù)(包括SPECT、PET)，超聲等，超聲檢查以其無(wú)電離輻射，能實(shí)時(shí)顯像，可多次重復(fù)檢查，價(jià)格相對(duì)低廉等優(yōu)勢(shì)，在醫(yī)學(xué)各科中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，定量分析軟件的發(fā)展使我們盼望已久的用傳統(tǒng)多普勒檢查方法定量灌注成為可能，即超聲動(dòng)態(tài)灌注測(cè)量技術(shù)(DTPM)，它用新穎的德國(guó)產(chǎn)軟件PixelFlux量化彩色多普勒信號(hào)，使超聲研究血流灌注從半定量走向定量，有著良好的發(fā)展前景。

1 DTPM簡(jiǎn)介

1.1 圖像采集

彩色超聲診斷儀采集3到5個(gè)穩(wěn)定的心動(dòng)周期彩色血流圖像，動(dòng)態(tài)圖像均以數(shù)字化醫(yī)學(xué)成像及交互格式(DICOM)存儲(chǔ)入設(shè)備內(nèi)置硬盤。

1.2 圖像分析及產(chǎn)生的定量參數(shù)[1]

將經(jīng)DICOM格式保存的動(dòng)態(tài)圖像導(dǎo)入PixelFlux定量分析軟件脫機(jī)分析。勾畫感興趣區(qū)(region of interest，ROI)，ROI內(nèi)信號(hào)經(jīng)假彩色增強(qiáng)方式處理后更加直觀，紅色表示高強(qiáng)度血流灌注，白色表示中等強(qiáng)度，低強(qiáng)度顯示為灰至黑色。軟件自動(dòng)分析定量參數(shù)，共有50多個(gè)參數(shù)描述組織灌注，以I(平均灌注強(qiáng)度)最為重要。

I[cm/s]=A[cm2]×v[cm/s]/AROI[cm2]，公式中A代表ROI內(nèi)彩色像素的面積,V代表ROI血流速度的平均值，即ROI內(nèi)彩色像素的平均彩色多普勒信號(hào)強(qiáng)度,A/AROI代表ROI內(nèi)血管床數(shù)量，即ROI內(nèi)彩色像素在總像素(包括彩色及灰階像素)中所占的百分比，所以A×V/AROI代表ROI內(nèi)總像素的平均彩色多普勒信號(hào)強(qiáng)度。

分析窗口清晰可見(jiàn)A、V及I隨時(shí)間變化的紅藍(lán)曲線(示血流方向)及其他參數(shù)，如TRI、TPI[2]、偏度及峰態(tài)系數(shù)等，灌注強(qiáng)度頻數(shù)分布圖表示ROI內(nèi)血流分布情況。

勾畫ROI的同時(shí)可以選擇亞感興趣區(qū)(sub-ROI，subregion of interest)，即在ROI中通過(guò)幾何繪圖工具或手繪方式再次選擇更小范圍的研究區(qū)域，便于更進(jìn)一步的取樣分析和比較。

2 灌注研究應(yīng)用

德國(guó)學(xué)者Thomas Scholbach和其他研究者2004年首次將DTPM用來(lái)評(píng)估腎臟，近年來(lái)擴(kuò)展到其他領(lǐng)域，如胃腸道，甲狀腺，腫瘤，婦產(chǎn)科等。

2.1 腎臟的灌注測(cè)量[2-3]

2.1.1 正常腎臟灌注測(cè)量

腎臟血流豐富且無(wú)側(cè)支循環(huán)的特點(diǎn)決定了其為最好靶器官，腎實(shí)質(zhì)血流量約占整個(gè)腎臟血流的90%，所以ROI通常選擇在腎椎體頂部包括弓狀動(dòng)脈在內(nèi)的皮質(zhì)區(qū)域。此組研究中ROI平分為兩個(gè)部分，即兩個(gè)亞感興趣區(qū)：P50(靠近腎椎體一側(cè)50%區(qū)域)和D50(遠(yuǎn)離腎椎體一側(cè)50%區(qū)域)，結(jié)果顯示P50灌注強(qiáng)度顯著高于D50，因?yàn)檠芯渴腔诠嘧?qiáng)度與血管總?cè)萘砍收鹊募僭O(shè)，所以反映了皮質(zhì)層內(nèi)血流量解剖上的多寡。

作者提出右偏態(tài)灌注強(qiáng)度頻數(shù)分布曲線較左偏態(tài)灌注強(qiáng)度頻數(shù)分布曲線灌注為差，我們的研究結(jié)果與作者的吻合，這一發(fā)現(xiàn)可以為探索血管結(jié)構(gòu)的細(xì)微變化提供新的思路。

2.1.2 腎移植

Thomas Scholbach等在對(duì)38例移植術(shù)后腎灌注水平的長(zhǎng)期監(jiān)視中發(fā)現(xiàn)，術(shù)后第一年腎臟灌注強(qiáng)度顯著下降，隨后逐年緩慢下降，到第九年反而升高。另外一些學(xué)者 Nankivell BJ等[4]通過(guò)120例腎活檢發(fā)現(xiàn)移植術(shù)后第一個(gè)月腎功能下降最為顯著，類似的，Schwarz A等[5]對(duì)258例腎活檢得出與腎功能下降有關(guān)的變化在術(shù)后6到26周最為明顯，雖然上述兩位作者及Thomas Scholbach的研究結(jié)果中腎功能下降時(shí)間彼此不同(可以理解為研究對(duì)象選取的差異以及術(shù)后多種并發(fā)癥對(duì)研究結(jié)果產(chǎn)生的影響)，但可以清楚地發(fā)現(xiàn)術(shù)后短期內(nèi)腎功能顯著下降這一共同趨勢(shì)，為該技術(shù)的說(shuō)服性和可行性提供了有力的依據(jù)。

研究同時(shí)發(fā)現(xiàn)TPI、TRI與灌注強(qiáng)度呈反比：術(shù)后一年TPI、TRI值顯著升高，隨后逐年上升轉(zhuǎn)至第九年下降。

2.1.3 腎功能不全

定量參數(shù)及灌注強(qiáng)度頻數(shù)分布曲線形態(tài)特征能夠清楚的區(qū)分功能正常腎臟、有先兆損害的腎臟及功能不全腎臟(P＜0.001)，我們舉例其中尿蛋白及血肌酐檢測(cè)均正常的糖尿病患者與健康人腎臟灌注的差異：前者的灌注強(qiáng)度顯著低于后者，且分布曲線為右偏態(tài)，后者分布曲線為左偏態(tài)。作者提出灌注曲線分布形態(tài)的改變有可能是將發(fā)生腎臟功能損傷的早期跡象。

作者將同樣的思路應(yīng)用到移植術(shù)后研究中，選取不同血肌酐值的兩個(gè)腎臟，ROI細(xì)化為10個(gè)亞感興趣區(qū)(P010至P100)，結(jié)果示在血肌酐值較高的移植腎中，偏度和峰態(tài)系數(shù)于近似P050處達(dá)到最大值，而二者在血肌酐值較低的移植腎中從P010到P100依次增加。作者同時(shí)于兩腎葉間動(dòng)脈測(cè)RI值，RI值幾乎無(wú)區(qū)別。

2.1.4 腎血管受壓

胡桃?jiàn)A綜合征是指左腎靜脈受壓引起的一系列癥候群和尿檢異常, Thomas Scholbach注意到兒童和青少年左腎靜脈受壓現(xiàn)象并不罕見(jiàn)，由此提出一個(gè)問(wèn)題：左腎靜脈受壓現(xiàn)象是引起胡桃?jiàn)A癥候群的原因還是這一現(xiàn)象只是不引起任何臨床癥狀的很小的解剖變異？對(duì)這一問(wèn)題的回答需對(duì)淤血靜脈進(jìn)行血流動(dòng)力血監(jiān)測(cè)，研究對(duì)象為16例伴有臨床癥狀的胡桃?jiàn)A綜合癥患者，發(fā)現(xiàn)治療后左腎靜脈灌注得到了相當(dāng)改善，同時(shí)所有患者的臨床癥狀在30周內(nèi)得到了完全消退。作者由這一現(xiàn)象提出一種假說(shuō)，即身體正中器官的疼痛和功能障礙可能與胡桃?jiàn)A現(xiàn)象關(guān)聯(lián)，暫稱之為“中線器官淤血綜合征”以反映疾病的廣泛性，這個(gè)擬議的理論可能會(huì)影響當(dāng)前常見(jiàn)且難治疾病的理解。

2.2 其他領(lǐng)域灌注研究[6-9]

2.2.1 慢性炎癥性腸病

作者入選14名小兒克隆病患者、19名小兒潰瘍性結(jié)腸炎患者為IBD組，34名健康小兒作為對(duì)照，研究得出IBD組大、小腸管壁灌注強(qiáng)度明顯高于正常組(P＜0.001)，最高時(shí)為七倍。同時(shí)進(jìn)行的腸道局部組織活檢結(jié)果顯示與腸管壁灌注強(qiáng)度有著顯著的相關(guān)性。

在臨床實(shí)踐中常用克隆病活動(dòng)指數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)疾病活動(dòng)性，其準(zhǔn)確性被質(zhì)疑，作者亦發(fā)現(xiàn)小兒克隆病活動(dòng)指數(shù)(PCDAI)分級(jí)與腸壁灌注水平之間并無(wú)顯著相關(guān)(r=0.349)，盡管研究對(duì)象數(shù)目較少但是作者認(rèn)為這一發(fā)現(xiàn)有著寶貴的進(jìn)步。

2.2.2 腫瘤

腫瘤乏氧與血管生成的改變直接相關(guān)，目前有創(chuàng)性的氧電極法是診斷的“金標(biāo)準(zhǔn)”。Thomas Scholbach等提取24例經(jīng)病理證實(shí)為頭頸部鱗狀上皮細(xì)胞癌頸部淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移灶內(nèi)血流動(dòng)力學(xué)相關(guān)參數(shù)，同時(shí)用氧電極法測(cè)定淋巴結(jié)氧分壓(PO2)，結(jié)果顯示淋巴結(jié)灌注強(qiáng)度與氧電極法測(cè)得的PO2＜10mmHg所占的比例呈負(fù)相關(guān)(P＜0.024)，尤其是灌注強(qiáng)度低于0.05cm/s的區(qū)域顯示氧供的嚴(yán)重不足(P＜0.006)。研究結(jié)果同時(shí)得出TPI及TRI值與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移癌惡性程度呈負(fù)相關(guān)(P分別為0.028和0.048)。

新興抗癌方法包括腫瘤內(nèi)低氧介導(dǎo)的基因治療，抗血管生成療法等，研究的進(jìn)一步的完善必將有助于更合理地進(jìn)行術(shù)前分期、定位、療效監(jiān)測(cè)即預(yù)后評(píng)估。

2.2.3 胎兒

三維彩色能量成像(3D－CPA)能較好的評(píng)價(jià)低速低阻的胎盤血流，Thomas Scholbach等入選22例妊娠13到38周孕婦的胎盤實(shí)施3D－CPA，采集三維圖像，灌注強(qiáng)度定義為ROI內(nèi)總像素的平均彩色多普勒能量與ROI內(nèi)彩色像素面積的乘積，以百分比表示，發(fā)現(xiàn)灌注強(qiáng)度從絨毛膜板、子宮壁，絨毛間隙到胎盤絨毛依次減低，且隨孕周的增長(zhǎng)絨毛膜板和胎盤絨毛灌注強(qiáng)度依次增加，而子宮壁和絨毛間隙灌注強(qiáng)度則基本保持不變。

未來(lái)將對(duì)胎兒宮內(nèi)發(fā)育遲緩及各種其他妊娠并發(fā)癥情況下的胎盤血流灌注作進(jìn)一步研究，以期有助于降低早產(chǎn)兒出生率。

2.2.4 甲狀腺

甲狀腺惡性結(jié)節(jié)為發(fā)病率最高的內(nèi)分泌腫瘤，且近年來(lái)有上升趨勢(shì)，Oktar SO等研究了24例經(jīng)細(xì)針穿刺活檢后的甲狀腺結(jié)節(jié)，發(fā)現(xiàn)良性結(jié)節(jié)周邊區(qū)域灌注強(qiáng)度高于中央，惡性結(jié)節(jié)相反(P＜0.005)。我們期望隨著研究的深入DTPM能夠建立診斷標(biāo)準(zhǔn)來(lái)區(qū)分不同病理類型結(jié)節(jié)，以更好的指導(dǎo)臨床治療及選擇手術(shù)方案。

3 DTPM較其他方法的優(yōu)勢(shì)及局限性

3.1 優(yōu)勢(shì)

DTPM最重要的優(yōu)勢(shì)在于動(dòng)態(tài)、精確、簡(jiǎn)單、實(shí)時(shí)、無(wú)創(chuàng)地定量器官或組織灌注，它利用各種定量參數(shù)及灌注強(qiáng)度頻數(shù)分布曲線特征為載體，充分展示了心動(dòng)周期中血流動(dòng)力學(xué)特征，使得常規(guī)超聲設(shè)備下定量評(píng)價(jià)組織灌注成為可能，而且它還允許研究者根據(jù)需要任意選定感興趣區(qū)反復(fù)測(cè)量,因此大量的病種可以被更精確的評(píng)估，為以后制定個(gè)體化治療方案提供了可行的依據(jù)(目前已有部分研究及少量報(bào)道)，又因其可擔(dān)負(fù)性及對(duì)患者不存在其他顯像方式的禁忌癥，相信在不久的將來(lái)這項(xiàng)技術(shù)會(huì)得到廣泛的應(yīng)用。

3.2 與常規(guī)超聲檢查方法比較

CDFI存在角度依賴問(wèn)題。以腎臟為例，在DTPM研究中，因劃定ROI時(shí)包含走形對(duì)稱分布的葉間動(dòng)脈且測(cè)量的是平均流速，所得結(jié)果的準(zhǔn)確性較CDFI為高。

頻率多普勒通過(guò)測(cè)量RI及PI來(lái)評(píng)價(jià)血流狀態(tài)，因大血管在組織灌注水平較低的情況下仍然可以探及，所以RI及PI準(zhǔn)確性備受質(zhì)疑，TRI及TPI的優(yōu)越性表現(xiàn)在不僅將流速的測(cè)量于大血管擴(kuò)展到感興趣區(qū)內(nèi)所有血管，而且加入與時(shí)相相關(guān)的灌注面積的變化，RI及PI忽略了一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：作為一個(gè)完整的機(jī)體或器官，血流動(dòng)力學(xué)的整體評(píng)估比單點(diǎn)血流監(jiān)測(cè)更為可靠。

CDE成像參數(shù)不是血流速度，不能顯示血流方向，無(wú)具體量化指標(biāo)比較。

三維超聲顯像仍是半定量分析微循環(huán)血流變化，而且它是在二維超聲基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，不能完全克服二維超聲的不足。

3.3 與超聲造影比較

超聲造影是近年來(lái)興起的一種評(píng)價(jià)血流灌注的新方法,但是有如下缺點(diǎn)：需經(jīng)外周靜脈注射造影劑，所以較DTPM有創(chuàng)且有潛在的副作用；觀察時(shí)間受限制；造影劑價(jià)格昂貴，使得超聲造影更多地用于實(shí)驗(yàn)研究，難以普及于臨床；造影定量灌注是通過(guò)TIC曲線間接評(píng)價(jià)的，DTPM于心動(dòng)周期中直接計(jì)算原始數(shù)據(jù)(V及A)從而計(jì)算I，使灌注測(cè)量更加精確。

3.4 局限性

由于DTPM是基于血流信號(hào)的評(píng)估，即所見(jiàn)即所得，所以它必須遵循一定的條件：盡可能使用現(xiàn)有最好的機(jī)器以獲得最佳的圖像質(zhì)量，它是實(shí)現(xiàn)可靠測(cè)量的先決條件；圖像采集過(guò)程中預(yù)設(shè)置(彩色多普勒頻率、增益及壁濾波等)要保持不變且需謹(jǐn)慎設(shè)定，以盡量減少圖像失真；規(guī)范感興趣區(qū)，應(yīng)根據(jù)需要選取適當(dāng)?shù)拇笮『托螤睢?/p>

4 展望

我們順著研究者的思路，在慢性腸道疾患的研究中發(fā)現(xiàn)正常與受累管壁灌注強(qiáng)度的差異以及后者與炎癥活動(dòng)組織學(xué)標(biāo)志物之間的顯著相關(guān)性，思索這種方法是否也同樣適用于關(guān)節(jié)炎、橋本氏病等，于各種腎臟疾病的定量參數(shù)和灌注強(qiáng)度頻數(shù)分布曲線形態(tài)的不同，思考未來(lái)是否可以將灌注結(jié)果與核素顯像等技術(shù)相結(jié)合做更進(jìn)一步的研究，在對(duì)腫瘤患者的研究中驗(yàn)證了灌注強(qiáng)度與腫瘤氧合作用之間的顯著關(guān)聯(lián)，思考如何將灌注強(qiáng)度與抗癌治療靶點(diǎn)相聯(lián)系，以及通過(guò)新參數(shù)TRI、TPI猜想是否可以將其用來(lái)評(píng)價(jià)組織緊張度和僵硬度等，此技術(shù)可以加強(qiáng)我們對(duì)疾病病理生理的理解,未來(lái)的研究可以擴(kuò)展到其他更廣闊的領(lǐng)域。

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