【word】 超声造影剂Sonazoid在健康兔肝实质与肾皮质中显像过程定量分析

【word】 超声造影剂Sonazoid在健康兔肝实质与肾皮质中显像过程定量分析 超声造影剂Sonazoid在健康兔肝实质与肾 皮质中显像过程定量分析 2010年第7卷第8期ChinJMedUltrasound(ElectronicEdition 超声造影剂Sonazoid在健康兔肝实质 与肾皮质中显像过程定量分析 刘隆忠郭辉李安华森安史典郑玮李毓红王建伟 【摘要】目的通过定量分析的探讨超声造影剂Sonazoid在肝实质与肾皮质中显像过程的 异同.方法对8只健康兔的肝肾切面进行超声造影检查,时间均为20min.采用ImageJ软件对肝 实质,.肾皮质,下腔静脉进行时间一强度曲线定量分析.结果肾皮质的达峰时间最早为(3.38? 0.52)S,峰值强度最强为209.63?21.92.肝实质达峰时问最晚为(10.63?1.85)s,峰值强度为 176.13?14.17,但达到峰值后曲线类似于平台期,到注射造影剂后20min为止,峰值强度始终波动于 156,185,与肾皮质及下腔静脉的下降支有明显的不同(P<0.05). 结论Sonazoid在肝实质显影中 具有的独特的枯否相显像过程,值得进一步研究. 【关键词】超声检查;造影剂;肝;兔 VascularandKupfferimagingofrabbitliverparenchymaandrenalcortexusingthecontrastagent zhong,GUOHui,LIAn—hua,FuminoriMoriyasu,Z SonazoidLIULong— HENGWei,LIYu—hong,WANG Jian—wei.DepartmentofUltrasound,NationalKeyLaboratoryofOncologyinSouthernChina,CancerCen一 把rofSunYat—senUniversity,Guangzhou510060,China Correspondingauthor:LIAn—hua,Emaif:fianhua58@126.corn 【Abstract】 ObjectiveContrast.enhancedultrasonography(CEUS)withSonazoidwasusedin8 healthyrabbitsinordertoinvestigatevascularphaseandKupfferphaseofimagingforliverparenchymaascon— paredwiththoseofrenalcortex.MethodsThenewultrasoundcontrastagentofSonazoidwasinjectedin8 healthyrabbitswithbolus,andthetimeinstensitycurveinliverparenchyma,renalcortexandinferiorvenaca— Ve(IVC)wereevaluated.ResultsInliverparenchyma,sustainedenhancement(meangray—scaleintensityis from156to185)wasobservedafterinjectionwiththepeak(meanay—scalein tensity:176.13?14.17)at 10.63?1.85see,whereasinrenalcortexandIVC,thetimecourseenhancemen tgraduallydecreasedtobase— lineafterthepeakenhancementat3.38?0.52seeand7.50?1.20see.respective ly.ConclusionsThe uniqueimagingintheKupfferphasebySonazoidintheliverparenchymacoul dbefurtherexplored. 【Keywords】Ultrasonography;Contrastmedia;Liver;Rabbits 自2004年起实时低机械指数超声造影方式在 中国应用以来,其以优越的实时显像性能得到广大 超声医师及临床医师的极大认同J.新型低机械指 数实时显像造影剂Sonazoid已于2007年1月在日 本上市.Sonazoid不但具有血管相,还具有延迟的 实质相(delayedparenchymalphase)或称之为枯否相 (Kupfferphase),即微泡能被肝内的枯否细胞 (Kupffercel1)吞噬.由于具有枯否相这一特征,可 对肝脏疾病的诊断提供更多的信息4..本实验拟 在长达20min的造影过程中,了解Sonazoid在肝实 DOI:10.3877/cma.j.issn.167245448.2010.08.005 作者单位:510060广州,华南肿瘤学国家重点实验室暨中山大 学肿瘤防治中心超声科(刘隆忠,郭辉,李安华,郑玮,李毓红,王建 伟);东京医科大学附属医院消化器内科(森安史典) 通讯作者:李安华,Email:lianhua58@126.com . 基础研究. 质及肾皮质造影增强过程的不同,从而对Sonazoid 在肝实质中的显影过程有一初步的认识. 材料和方法 一 ,实验动物和处理 普通级健康成年雄性新西兰大白兔8只(广东 省动物实验中心提供,实验动物质量合格证编号: N00054357),体重2.0,2.7kg,平均(2.30?0.30) kg.实验动物的饲养条件:饲养室环境温度为16— 26?,相对温度40%,70%,通风和供暖良好.在 实验过程中,采用一笼一兔饲养,饲养为全颗粒饲 料.适应环境1周,进入实验状态.用5号套管针 经兔耳缘静脉建立静脉通道,按1ml/kg静脉推注 3%戊巴比妥钠溶液进行麻醉.动物取仰卧位,固定 于动物操作台上,使用脱毛膏脱去上腹部(包括肝肾 2010年8月第7卷第8期ChinJMedUltrasound(ElectronicEdition),August2OQ,!: 区域)体毛. 二,超声造影剂 每瓶Sonazoid(GE,Norway)含有干粉状的脂质 及16txlCF.气体.按说明操作,将2ml注射用 水注人Sonazoid瓶内,轻微振荡使其充分溶解混匀, 制成以脂质为外壳,内包裹CF.气体的混悬液(成 人推荐剂量为0.12Ixl/kg,即0.015ml/kg),微泡 大小约2—3m,密度约1×10/ml.经预实验后, 选用视觉效果最佳时的0.03ml/kg剂量水平(因为 剂量极少,不利于团注,故用注射用水将其稀释5倍 后),经兔耳缘静脉团注,尾随快速注2ml注射用水 冲洗,所有操作均由同一人尽量以同样的推注速度 完成. 三,仪器设置 应用SiemensSequoia512型彩色超声诊断仪和 CPS(Cadencecontrastpulsesequencingtechnology, CPS)对比脉冲系列成像技术,使用线阵探头15L8w, 经不同频率(从7,14MHz),不同MI(0.1,1.0), 不同的剂量(0.015—0.120ml/kg)的预实验观察, 我们选用视觉效果最佳时的频率(7.0MHz),MI (0.41)及剂量(0.03mL/kg).所有机器参数条件在 所有动物和造影过程中均保持不变,以尽量减少定 量分析时的误差,如:深度为4cm,增益(gain)为 一 6,帧频为12Hz. 四,超声造影检查 本研究中健康兔的造影持续时间长达20min. 本实验使用专用探头固定器,使探头轻置于皮肤上. 这样避免了手持探头的移动及压迫肝脏导致肝肾内 血流灌注异常.另外,由于动物呼吸导致肝脏移动, 肝动脉,门静脉及肝静脉均难以在20min时段内清 晰显示,因此,本实验观察的肝肾切面除了肝实质与 肾皮质外,同时包括了可全程显示的下腔静脉.注 射造影剂后动态采集3min,之后每分钟采集1幅静 态图,直到注射造影剂后20min(图1).实验过程 中,上述所有图像数据以DICOM格式存档,以备脱 机分析. 五,超声图像定量分析 采用美国国立卫生院(NationalInstitutesof Health,NIH)研制的免费影像分析软件ImageJ ()对上述DICOM格式图 像进行脱机分析.以注射造影剂后即刻为时间起 点,在前3rain动态图中,前60S每2S采集1帧,第 70,80,90,100,110,120S各采集1帧,其后至20 min每分钟各采集1帧图像,所有采集的静态图像 均以JPEG格式保存,用影像分析软件ImageJ进行 分析.将感兴趣区(regionofinterest,ROI)取样框 分别置于与声束方向垂直的肾皮质与肝实质内,保 持同一深度为1am,而第3个RO1置于下腔静脉, 所有取样框为圆形,大小为177个像素(pixe1),计算 每一只实验兔的每一个感兴趣区的平均灰阶强度值 (meangray.scaleintensityvalue,MGI),据此绘出时 间.强度曲线.以注射造影剂时为零,得到无造影剂 时的基础强度(basicintensity,BI),峰值强度(gray- scalepeakintensity,MPI),达峰时问(timetopeak, 1丫rP)及流出时间(wash—outtime,wT). 六,统计学处理 数据以面?S示.采用SPSS16.0软件进行 Friedman检验,以P<0.05表示差异有统计学意义. 结果 所有实验兔顺利完成超声造影检查. 肾皮质TIC曲线上升支陡直,耳缘静脉弹丸式 注射造影剂后肾皮质首先显影,于第(3.38?0.52) 秒迅速达到峰值强度(MGI为209.63?21.92,注射 前MGI为17.58?3.12),wT为(160.O0?13.09)S, 此时其MG1值为(27.47?4.24),逐渐下降到接近 基础强度水平. 下腔静脉TIC曲线上升支于第(7.50?1.20)秒 达到峰值(MGI为185.00?15.29,注射前MGI为 11.74?2.13),wT为(170.O0?19.07)S,此时其 MGI值为(13.43?5.53),逐渐下降到接近基础强度 水平. 肝实质TIC曲线上升支于第(10.63?1.85)S 达到峰值强度(MG1为176.13?14.17,注射前MG1 为17.58?4.32)后,在之后的造影过程中,MGI无 明显降低,始终波动于156,185,与肾皮质及下腔 静脉的下降支有明显的不同(P<0.05,图2). 讨论 文献表明,在中国与欧洲广泛应用造影剂 SonoVue在肝实质内能持续显影3—6min?】J,而在 日本广泛应用的另一种造影剂Sonazoid的肝实质显 影时间明显延长,能持续显影30min以上J,本研 究中结果与该文献报道一致.这两种造影剂主要的 区别在于Sonazoid不但具有血管相而且也有延迟的 肝实质相(枯否相),枯否细胞(Kupffercel1)来自于 肝脏或脾脏的网状内皮系统.当Sonazoid微泡 在肝窦内滞留时,微泡能被位于肝窦壁的枯否细胞 主动吞噬,其吞噬过程为枯否细胞首先伸出伪足将 微泡附于细胞表面,再逐渐将完整气泡以胞饮方式 吞人枯否细胞内,由于枯否细胞体积较大,气泡并不 影响细胞的正常形态.微泡可在该细胞内存留30 2010年7月第7卷第8期ChinJMedUltrasound(ElectronicEdition min以上,然后逐渐皱缩,破裂,消失,但破裂后的气 体的去向目前仍不清楚[6].关于枯否相的开始时 间,Watanabe等通过活体显微镜(intravitalmicros. copywithtransillumination)实时观察Sonazoid在活体 大鼠的肝脏内的动态分析情况,发现从5min开始, 枯否细胞开始吞噬造影微泡,并且一直延续到30 min以上.习惯上,在日本将第10分钟到第30分钟 确定为枯否相. 肝脏枯否细胞对不同造影剂的吞噬能力是不同 的.Yanagisawa等报道99%的Sonazoid可以被吞 噬,Levovist仅有47%被吞噬,而Imavist和SonoVue 分别只有0和7.3%的吞噬率.关于造成这一现象 的原因,文献报道在枯否细胞吞噬作用过程中,微泡 外壳的表面受体(surfacereceptors)起主要作用.吞 噬性受体主要有3种:补体受体(complementrecep. tors,CR),Fc受体(Fcreceptors,FcR),清除剂受体 (scavengerreceptors).脂质(Sonazoid的外壳)和白 蛋白作为微泡的外壳时,枯否细胞在吞噬脂质过程 可通过血清中的补体c3的作用与脂质表面的相应 补体受体结合,达到吞噬脂质的目的J.而 SonoVue的磷脂外壳表面并无以上3种受体.另 外,外壳表面的负电性(目前所有造影剂中仅imavist 外壳不是负电性)可致微泡在肝窦内停滞,有助于吞 噬作用的发生.而在吞噬作用发生过程中,聚乙 二醇(polyethyleneglycol,PEG)可阻止微泡在肝窦内 停留,SonoVue的磷脂外壳表面恰恰含有这种物 质….综合以上3种因素,导致了枯否细胞对Son— azoid和SonoVue的吞噬率分别为99%和7.3%. 对于肾脏而言,肾皮质内含有大量由毛细血管 组成的肾小球,血流灌注十分丰富,但肾皮质内没有 吞噬细胞.因此,造影仅有血管相,其增强的强度与 多次循环进入肾皮质的微泡数量成正比,因此随着 造影剂微泡的不断破裂,造影剂在血液中的浓度不 断减少直到消失.即肾皮质的时问一强度曲线下降 支是逐渐下降的,本研究及文献报道均如此?.同 时,下腔静脉的增强程度反映血液循环中的微泡浓 度随时问的变化趋势.肾皮质与下腔静脉的下降支 的时问强度曲线几乎是同步的. 由于在肝脏恶性肿瘤中,如肝转移癌和原发性 肝癌,仅含有极少数甚至不含有枯否细胞,而良性病 灶,如肝局灶性结节样增生等,都含有枯否细胞,这 样,在枯否相时,恶性肿瘤表现为造影剂的廓清(黑 洞征),而正常肝实质和良性病灶仍然呈增强表现. 故更有利于良恶性的鉴别诊断.另外,由于不同分 化程度的肝癌内含有的枯否细胞数目是不同的,分 化程度越低,枯否细胞数目越少甚至消失,故枯否相 也有利于区别原发性肝癌的恶性程度.同时,由于 肝硬化的程度越重,其枯否细胞也越少,这对于肝硬 化的分级也是有用的.这些现象都已被研究者证 实川. 总之,Sonazoid做为一种尚未进入中国市场的 用于实时显像的造影剂,在肝实质的持续时间长,具 有独特的枯否相显影的优势,有必要对Sonazoid进 行更深入的研究. (本文图1,2见光盘)l 参考文献 1ClaudonM,CosgroveD,AlbrechtT,eta1.Guidelinesandgood clinicalpracticer?c0mmendati0nsforcontrastenhancedultrasound (CEUS)一update2008.UltraschallMed,2008,29(1):28_44. 2YanagisawaK,MoriyasuF,MiyaharaT,eta1.Phagocytosisoful— trasoundcontrastagentmicrobubblesbyKupfferceils.Uhrasound MedBiol,2007,33(2):318-325. 3LiuGJ,MoriyasuF,HimkawaT,eta1.Opticalmicroscopicfind— ingsofthebehaviorofpe胡ubutanemicrobubblesoutsideandinside Kupffercellsduringdiagnosticuhrasoundexamination.InvestRadi- ot,2008,43(12):829-836. 4MoriyasuF.ItohK.Efficacyofperflubutanemicrobubbleenhanced ultrasoundinthecharacterizationanddetectionoffocal1iverlesions: phase3multieentercliniealtria1.AJRAmJRoentgenol,2009.193 (1):86-95. 5KindbergGM,TolleshaugH,RoosN,eta1.ClearanceofSonazoid DemuorobutanemicrobubblesbyKupffercellsdoesnotreducethe abilityoflivertophagocytoseordegradealbuminmicrospheres.Cell TissueRes,2003,3l2(1):49-54. 6WatanabeR,MatsumuraM,ChenCJ,eta1.Characterizationof tumorimagingwithmicrobubblebasedultrasoundcontrastagent,so— nazoid.inrabbitliver,BiolPharmBull,2005.28(6):972-977. 7WatanabeR.MatsumuraM,ChenCJ,etal,Gray—scaleliveren— hancementwithSonazoid(NCIO0100).anovelultrasoundcontrast agent:detectionofhepatictumorsinarabbitmode1.BiolPharm Bul1.2003,26(9):1272.1277. 8LindnerJR,DaytonPA,CogginsMP,eta1.Noninvasiveimagingof inflammationbvuhrasounddetectionofphagocytosedmicrobubbles. CirOHlation.2000.102(5):53138. 9FisherNG.JonathanMB.ChristiansenP,eta1.Influenceofmicro- bubblesurfacechargeoncapillarytransitandmyocardialcontrasten— bancement.JAmCollCardio1.2002.40:811-819. 10Wal1erKR.O’BrienRT.ZagzebskiJA.Quantitativecontrastultra soundanalysisofrenalperfusioninnornlaldogs.VetRadiolUltra. sound,2007,48(4):373-377. 11MoriyasuF.1ijimaH.TsuchiyaK.DiagnosisofNASHusingde- layedparenchynmlimagingofcontrastultrasound.HepatolRes, 2005.33(2):97-99. (收稿日期:2010-04—12) (本文编辑:曹静) 刘隆忠,郭辉,李安华,等.超声造影剂Sonazoid在健康兔肝实质与肾 皮质中显像过程定量分析[J/CD].中华医学超声杂 志:电子版,2010,7(8):1288—1294.