王棟安力春田江克于騰飛謝霞皋月娟劉燕青靳穎

(1.武警后勤學(xué)院附屬醫(yī)院,天津300162;2.解放軍總醫(yī)院超聲科,北京100853;3.解放軍302醫(yī)院超聲科,北京100039;4.清華大學(xué)附屬北京清華長(zhǎng)庚醫(yī)院超聲科,北京102218)

隨著現(xiàn)代化科技的發(fā)展,人類社會(huì)快節(jié)奏的生活,人類參與到各種自然環(huán)境、社會(huì)環(huán)境生活更加頻繁。各種自然災(zāi)害如地震、颶風(fēng),以及各種人為災(zāi)禍如車禍、墜落傷、打架等也常常為人們所見。根據(jù)世界衛(wèi)生組織最新的預(yù)測(cè)結(jié)果顯示,大概到2020年創(chuàng)傷導(dǎo)致的死亡將提高到所有死亡因素的第二位[1]。國外學(xué)者Tanovic[2]等曾經(jīng)報(bào)道在1992年到1993年薩拉熱窩戰(zhàn)爭(zhēng)期間有1 106名腹部創(chuàng)傷患者,肝創(chuàng)傷患者所占比率是14.9%。

臨床中肝臟創(chuàng)傷在腹部實(shí)質(zhì)性臟器創(chuàng)傷中嚴(yán)重時(shí)難以控制,容易產(chǎn)生嚴(yán)重的并發(fā)癥,如果診斷治療不正確或不及時(shí)會(huì)導(dǎo)致患者死亡,由于各種原因?qū)е碌母闻K創(chuàng)傷引起中等以上出血量的患者中,只有三成患者能及時(shí)趕到醫(yī)院進(jìn)行治療,另外的七成患者或在事發(fā)現(xiàn)場(chǎng)當(dāng)場(chǎng)死亡或在救護(hù)車送往醫(yī)院路上死亡[3]。因此爭(zhēng)取在 “黃金救治時(shí)間” (Golden Hour)[4]挽救患者的生命便成為一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。對(duì)于肝臟創(chuàng)傷存在不易搬運(yùn)等特點(diǎn),超聲不但可以在床旁給予實(shí)時(shí)診斷,還可以進(jìn)行院前超聲 (prehospital ultrasound)診斷、治療,因此腹部創(chuàng)傷超聲重點(diǎn)評(píng)估 (focused abdominal sonography for trauma,FAST)已成為腹部創(chuàng)傷患者入院后診斷是否出血的標(biāo)準(zhǔn)診治程序[5]。除常規(guī)超聲外,超聲造影(contrast-enhanced ultrasonography,CEUS)也在肝臟創(chuàng)傷診斷和治療中的診斷中得到了應(yīng)用[6-11]。超聲造影對(duì)創(chuàng)傷活動(dòng)性出血的識(shí)別是判斷傷情和局部注射給藥的基礎(chǔ),2007年在美國 J Trauma雜志上發(fā)表了CEUS診斷肝臟創(chuàng)傷及活動(dòng)性出血的研究[12]。然而我們發(fā)現(xiàn)在臨床實(shí)際情況中,雖然 “金標(biāo)準(zhǔn)”增強(qiáng)CT(contrast-enhanced computed tomography,CECT)可以對(duì)患者實(shí)施理想的診斷,但同時(shí)也存在著不便搬運(yùn)的特點(diǎn),不能夠床旁或院前診斷,且價(jià)格較昂貴,存在放射性。CEUS可以很好的彌補(bǔ)CECT的不足,但也存在著需要注射造影劑,同時(shí)需要患者或家屬事先簽署知情同意書,存在操作過程相對(duì)繁瑣和造影劑過敏的可能。因此,需要提高肝臟創(chuàng)傷診斷效率和效益,探索一種既可以床旁和院前實(shí)施,又不需要注射造影劑,診斷操作便利的方法,才能為后續(xù)的治療提供有力的保障。

隨著超聲技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展,實(shí)時(shí)組織彈性成像技術(shù) (real-time elastography,RTE)的出現(xiàn),成為了一種不同于以往檢查手段的全新成像模式。目前,彈性成像 (ultrasonicelastography,UE)在肝臟方面的研究國內(nèi)外已有不少報(bào)道[13],國內(nèi)學(xué)者安力春等[14]通過對(duì)121名成年健康男性在呼吸時(shí)相呼氣末和吸氣末的兩個(gè)不同時(shí)相,利用實(shí)時(shí)剪切波彈性成像技術(shù)對(duì)肝臟彈性模量值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)測(cè)量。國外學(xué)者Yeh等[15]通過彈性模量測(cè)量新鮮離體肝臟標(biāo)本和肝腫瘤標(biāo)本。類似國外研究如Osaki A等[16]通過非酒精性脂肪肝患者和正常人的感興趣區(qū)實(shí)施聲輻射力激勵(lì)的聲輻射力脈沖成像技術(shù)(ARFI)。由此可見,彈性成像在肝臟病變中有重要的應(yīng)用價(jià)值,但是到目前為止,還未發(fā)現(xiàn)實(shí)時(shí)彈性成像RTE在肝臟創(chuàng)傷方面的SCI研究報(bào)道。

綜上,本研究通過實(shí)時(shí)組織超聲彈性成像技術(shù)對(duì)兔肝臟創(chuàng)傷診斷價(jià)值探討,從而為肝臟創(chuàng)傷診斷提供一個(gè)新的診斷方法做出前沿探索。

1 材料與方法

1.1 動(dòng)物建模

選取40只健康新西蘭兔,雄性,稱重范圍均在2.0～3.0 kg之間,實(shí)驗(yàn)前動(dòng)物禁食12 h。以3%戊巴比妥鈉肌肉注射麻醉 (劑量為30 mg/kg)。實(shí)驗(yàn)兔仰臥位固定于兔臺(tái),經(jīng)耳緣靜脈建立靜脈通路,以平衡鹽溶液維持血容量。使用褪毛器充分褪去肝臟對(duì)應(yīng)位置胸部及腹部兔毛,在無菌操作下經(jīng)右上腹肋緣下切口,逐層開腹,充分暴露肝臟。選擇易觀察位置,避開膽囊、血管、肝邊緣等位置,在肝臟分葉較大部位用鑷子劃破肝臟包膜,再用止血鉗沿創(chuàng)傷病灶處進(jìn)一步加深擴(kuò)展創(chuàng)傷病灶,其深度約0.5 cm以內(nèi),創(chuàng)傷病灶長(zhǎng)度控制在1.0～2.0 cm范圍內(nèi),見圖1。如此建立 “#”型創(chuàng)傷病灶,即共四條創(chuàng)傷傷痕,兩兩相交叉。

1.2 使用儀器

使用GE LOGIQ-E9型彩色多普勒超聲診斷儀,具備實(shí)時(shí)彈性成像RTE技術(shù)功能。

1.3 檢查與測(cè)量方法

1.3.1 將超聲探查深度調(diào)整為2 cm,將探頭1/3或2/3位置處放置于肝臟創(chuàng)傷病灶表面,先對(duì)創(chuàng)傷病灶進(jìn)行常規(guī)二維灰階超聲掃查,觀察病灶大小、形態(tài)、回聲,周邊組織情況。

進(jìn)入RTE模式,二維圖像與RTE圖像相對(duì)照,觀察兩者圖像特征。手規(guī)則上下垂直加壓,使探頭規(guī)則輕觸肝臟表面。觀察顯示器中圖像質(zhì)量柱,盡量保持呈綠色滿格狀態(tài),同時(shí)下方的壓力曲線盡量呈規(guī)則的鋸齒狀,兩個(gè)共同符合時(shí)為此刻最佳圖像,重復(fù)動(dòng)作一段時(shí)間以便搜集到更多的彈性情況。選擇創(chuàng)傷病灶所在區(qū)域,即感興趣區(qū)域(region of interest,ROI),呈黃色圓圈所示,調(diào)節(jié)合適位置,以便能完全覆蓋創(chuàng)傷病灶。在組織同一水平線上選擇對(duì)比區(qū)域 (正常區(qū)域),呈青色。下方X軸會(huì)隨著時(shí)間自動(dòng)分成幾個(gè)相等時(shí)間段,Y軸對(duì)應(yīng)的是彈性指數(shù),可見兩條曲線,黃色曲線為感興趣區(qū)域 (創(chuàng)傷病灶)彈性數(shù)值,青色曲線為對(duì)照正常組織彈性曲線數(shù)值。在讀取數(shù)值時(shí),不考慮第一個(gè)和最后一個(gè)時(shí)間刻度數(shù)值,讀取期間之內(nèi)的最高值與最低值,并計(jì)算平均值,重復(fù)以上過程3次,選擇壓力曲線鋸齒較規(guī)則者為易。再測(cè)量彈性應(yīng)變比值 (strain ratio,SR),呈現(xiàn)E2/E1曲線,即正常組織壓力值/感興趣區(qū)域 (創(chuàng)傷病灶)彈性數(shù)值曲線。可見黃色始終水平值為1,青色在黃色線的上方或者下方,取值時(shí)與測(cè)量彈性數(shù)值相同,計(jì)算其平均值,見圖2。

1.3.2 應(yīng)用 “五分法”評(píng)分,分別在第10、30、60分鐘不同時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行創(chuàng)傷評(píng)分。

1.4 觀測(cè)數(shù)據(jù)

1.4.1 彈性相關(guān)數(shù)值測(cè)量：在建立新西蘭兔肝臟“#”型40個(gè)創(chuàng)傷病灶基礎(chǔ)上,在創(chuàng)傷灶建立前和建立后第10分鐘、30分鐘 (35個(gè))、60分鐘 (30個(gè))測(cè)量3次測(cè)定時(shí)間內(nèi)彈性成像數(shù)值和彈性應(yīng)變比值SR最大值、最小值,并計(jì)算彈性成像數(shù)值平均值和彈性應(yīng)變比值SR平均值。

1.4.2 病理檢查：在第10、30、60分鐘彈性成像檢查完成后,在5只新西蘭兔創(chuàng)傷部位取材即刻浸泡于10%福爾馬林中,包埋、切片、染色,4×10倍和20×10倍顯微鏡下觀察。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

2 結(jié) 果

2.1 實(shí)時(shí)彈性成像平均值與彈性應(yīng)變比值SR平均值

(1)從表1得出,在創(chuàng)傷灶建立第10分鐘時(shí),此時(shí) “#”型創(chuàng)傷組實(shí)時(shí)彈性成像平均值小于對(duì)比組實(shí)時(shí)彈性成像平均值,兩者之間差異具有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,P＜0.01。在創(chuàng)傷灶建立第30分鐘時(shí),“#”型創(chuàng)傷組實(shí)時(shí)彈性成像平均值大于對(duì)比組實(shí)時(shí)彈性成像平均值,但兩者之間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,P＞0.05。最后,在創(chuàng)傷灶建立60分鐘時(shí),“#”型創(chuàng)傷組實(shí)時(shí)彈性成像平均值大于對(duì)比組實(shí)時(shí)彈性成像平均值,具有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。同時(shí)我們也發(fā)現(xiàn) “#”型創(chuàng)傷組彈性平均值隨著時(shí)間的推移 (10～60分鐘),數(shù)值逐漸增大,硬度逐漸增強(qiáng);(2)3個(gè)時(shí)間點(diǎn) (10、30、60分鐘)彈性應(yīng)變比值SR平均值分別為 (2.06±0.68), (0.97±0.31),(0.63±0.28),顯示隨著時(shí)間增加,彈性應(yīng)變比值SR平均值逐漸變小,說明創(chuàng)傷病灶硬度逐漸增大。

表1 不同時(shí)間點(diǎn)兩組彈性成像值的比較

2.2 “#”型創(chuàng)傷實(shí)驗(yàn)中感興趣區(qū)及病灶區(qū)病理圖片

見圖1-3。

2.3 創(chuàng)傷彈性評(píng)分

(1)根據(jù)本實(shí)驗(yàn)及之前預(yù)實(shí)驗(yàn)摸索的經(jīng)驗(yàn),參考彈性成像對(duì)甲狀腺、乳腺結(jié)節(jié)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn),歸納出了創(chuàng)傷彈性成像評(píng)分標(biāo)準(zhǔn),RTE對(duì)于肝臟創(chuàng)傷彈性評(píng)分。1分：病灶區(qū)呈較均勻一致的紅色,或有少許綠色;2分：病灶區(qū)中心呈紅色,周邊呈綠色;3分：病灶區(qū)紅綠相間 (見圖4);4分：病灶區(qū)主體呈綠色,或有其他顏色;5分：病灶區(qū)藍(lán)色為主,或以藍(lán)綠相間; (2)根據(jù)本次實(shí)驗(yàn)不同時(shí)間點(diǎn)得出的創(chuàng)傷彈性成像圖像評(píng)分見表2。

從表2中可以看出創(chuàng)傷病灶在第10分鐘的彈性成像評(píng)分主要以1和2分為主,圖像主要呈紅色為主,可能有少許綠色。在第30分鐘的彈性成像評(píng)分主要以4分為主,圖像是與對(duì)比區(qū)域類似,呈綠色較多。在第60分鐘的彈性成像評(píng)分主要以5分為主,圖像是藍(lán)色為主,或藍(lán)綠相間。通過以上結(jié)論,我們可以總結(jié)出隨著時(shí)間的增加,圖像由紅色向綠色過度,彈性數(shù)值由小變大,硬度由軟變硬。

表2 創(chuàng)傷彈性評(píng)分及所占比例

3 討 論

彈性成像 (ultrasonic elastography,UE)是由1991年國外Ophir等[17]首次提出,主要分為應(yīng)變彈性成像、剪切波彈性成像和實(shí)時(shí)彈性成像RTE。實(shí)時(shí)彈性成像RTE是一種不同于以往檢查手段的全新成像模式,可以通過評(píng)估組織的彈性變化,獲取組織內(nèi)部硬度分布的信息圖像。其基本原理為根據(jù)不同組織 (即病灶觀察組織與周邊正常組織相對(duì)比)的彈性系數(shù)不同,在施加外力后其應(yīng)變也不同,收集被檢測(cè)組織某時(shí)間段內(nèi)的各個(gè)片段信號(hào),再采用灰階和彩色編碼疊加在二維圖像上,用圖像彩色來反應(yīng)組織的硬度。彈性系數(shù)的大小,受接受到壓力后位置移動(dòng)變化大小所決定。當(dāng)受壓后位移變化大,彈性系數(shù)小,顯示為紅色,說明質(zhì)地較軟;當(dāng)受壓后位置變化小,彈性系數(shù)就小,顯示為藍(lán)色,說明質(zhì)地較硬;位于兩種情況之間時(shí)圖像呈綠色,表示彈性系數(shù)中等。目前國際上通常使用RTE對(duì)甲狀腺[18-19]和乳腺[20-21]病灶進(jìn)行研究,通過感興趣區(qū)域 (病灶區(qū))結(jié)節(jié)的軟硬程度判斷結(jié)節(jié)的良惡性,說明RTE能夠?qū)崟r(shí)動(dòng)態(tài)反應(yīng)病灶部位情況。

在實(shí)時(shí)彈性成像RTE對(duì)乳腺結(jié)節(jié)良惡性的研究中,ACR已經(jīng)制定了分類標(biāo)準(zhǔn)。2003年ACR的BI-RADS分類標(biāo)準(zhǔn)中乳腺BI-RADS4級(jí)結(jié)節(jié)表示惡性可能性為3%～94%,推薦穿刺活檢。2004年ACR將乳腺BI-RADS4級(jí)結(jié)節(jié)進(jìn)一步分級(jí)[22]。在實(shí)時(shí)彈性成像RTE對(duì)甲狀腺結(jié)節(jié)良惡性的研究中也已經(jīng)有了類似的分級(jí)通常采用四分法,即四種級(jí)別[23-24]。

目前,國際上RTE對(duì)于肝臟創(chuàng)傷的研究處于空白,更沒有RTE對(duì)肝臟創(chuàng)傷的分級(jí)評(píng)分。因此本實(shí)驗(yàn)根據(jù)實(shí)際圖像情況,摸索出對(duì)于隨著時(shí)間增加,短時(shí)間 (約10 min)內(nèi)肝臟創(chuàng)傷感興趣區(qū)多呈紅色,彈性系數(shù)較小,病灶質(zhì)地較軟;較長(zhǎng)時(shí)間(30 min)肝臟創(chuàng)傷創(chuàng)傷感興趣區(qū)綠色為主,或有少許其他顏色,彈性系數(shù)有所升高,病灶質(zhì)地逐漸變硬;長(zhǎng)時(shí)間 (60 min)肝臟創(chuàng)傷感興趣區(qū)以藍(lán)色為主,或藍(lán)綠相間,彈性系數(shù)較高,病灶質(zhì)地較硬。將以上變化分為5個(gè)評(píng)分,病灶組織由軟變硬,每一個(gè)評(píng)分都代表圖像處于與之對(duì)應(yīng)的顏色狀態(tài)。

與實(shí)時(shí)彈性成像對(duì)甲狀腺和乳腺結(jié)節(jié)的診斷一樣,實(shí)時(shí)彈性成像并不能提供百分之百的診斷正確率,由于客觀上存在客體差異、創(chuàng)傷嚴(yán)重程度、發(fā)生時(shí)間長(zhǎng)度等情況,實(shí)時(shí)彈性成像對(duì)肝臟創(chuàng)傷的診斷并不能保證每一個(gè)評(píng)分 (圖像對(duì)應(yīng)顏色)都與創(chuàng)傷發(fā)生時(shí)間完全對(duì)應(yīng)。

在本研究中,實(shí)時(shí)彈性成像數(shù)值平均值、彈性應(yīng)變比值SR平均值和實(shí)時(shí)彈性成像對(duì)肝創(chuàng)傷評(píng)分之間有著一定的相關(guān)性。從第10分鐘到30分鐘,可以看出實(shí)時(shí)彈性成像數(shù)值平均值升高,而彈性應(yīng)變比值SR平均值隨著時(shí)間降低,實(shí)時(shí)彈性成像對(duì)肝創(chuàng)傷評(píng)分從以1～2分為主,說明創(chuàng)傷病灶區(qū)由軟變?yōu)檩^硬,圖像以由紅變綠轉(zhuǎn)變。從第30分鐘到60分鐘,可以看出實(shí)時(shí)彈性成像數(shù)值平均值進(jìn)一步升高,而彈性應(yīng)變比值SR平均值隨著時(shí)間進(jìn)一步降低,實(shí)時(shí)彈性成像對(duì)肝創(chuàng)傷評(píng)分從以4、5分為主,說明創(chuàng)傷病灶區(qū)由硬度逐漸增強(qiáng),圖像以藍(lán)綠相間為主。以上過程與病理也有一定相關(guān)性,在第60分鐘時(shí),肝臟病灶區(qū)充血出血,淋巴細(xì)胞侵潤(rùn)更明顯,出血區(qū)肝小葉結(jié)構(gòu)收到破壞更嚴(yán)重。同時(shí),由于時(shí)間增加硬度變硬,考慮是時(shí)間增加情況下炎性因子和凝血機(jī)制啟動(dòng)。

相對(duì)于實(shí)時(shí)彈性成像在甲狀腺、乳腺等臟器病變的診斷中,對(duì)于肝臟創(chuàng)傷的診斷仍然屬于探索階段。尤其是在進(jìn)行實(shí)時(shí)彈性成像數(shù)值測(cè)量中受新西蘭兔呼吸影響較大,數(shù)據(jù)差距較大,同時(shí)還要避開肝臟大血管、膽囊和肝臟包膜交界處等位置。但相信在以后對(duì)人肝臟創(chuàng)傷的研究中出現(xiàn)上述情況較少,主要是人體正常情況下呼吸較穩(wěn)平穩(wěn)。因此,實(shí)時(shí)彈性成像對(duì)肝臟創(chuàng)傷的診斷一定會(huì)像對(duì)甲狀腺、乳腺診斷一樣,有望成為種新的肝臟創(chuàng)傷診斷方法。

(此文圖1-4見附頁1)