经颅超声血管造影的研究进展①

魏章洪 徐金锋

(1.暨南大学第二临床学院; 2.广东省深圳市人民医院超声科 广东 深圳 518020)

脑血管病是由脑部血液循环障碍,导致以局部神经功能缺失为特征的一组疾病。具有发病率高、致残率高、死亡率高、复发率高和并发症多的特点。正因为如此,脑血管病的防治工作已成为当今世界医学的重要课题。脑血管病变的确诊依赖于血管显影系统,临床应用的现代影像诊断技术很多,包括CT、MR、MRA、DSA等,目前DSA仍是脑血管病变诊断的金标准。近几年,经颅超声造影技术在成人脑血管显像方面的应用成为热门的研究领域,也取得了很多新进展,体现出了良好的应用前景。

1 经颅超声血管显像

Bogdahn等[1]于1990年首先描述了经过完整的成人颞骨的超声脑组织显像。他使用相控阵探头经过颞窗扫查,可以显示脑组织的灰阶图像。运用彩色多普勒模式,可以在脑组织黑白图像上显示大脑动脉环的结构。与传统的经颅多普勒一样,在多普勒模式下还可以半定量地分析血流,但又能利用彩色血流图可视地追踪目标血管。但是,对所有的经颅超声血管显像技术来说,最大的限制就是颅骨对超声波的强烈的衰减作用。此外,因为颞骨的表面凹凸不平,颞骨本身具有的多种的声阻抗,使得经颅超声显像对成人大脑组织成像的信噪比大大降低。

2 基于多普勒技术的经颅超声血管造影

使用超声造影剂可以提高颅内血管的彩色血流或能量多普勒的信噪比。在超声造影研究的初期阶段,学者们通过使用超声造影剂来增强颅内血管的多普勒信号,在彩色或能量多普勒模式下可以增强颅内血管的显示效果。Bogdahn等[2]对10例病人分别进行传统的经颅多普勒检查及超声增强后的多普勒检查,研究证实通过静脉注射超声造影剂可以增强颅内动脉的显示,并能显示部分颅内的静脉。

超声造影剂的使用,使得经颅多普勒检查的成功率大大提高。在常规经颅超声检查中,约有8.2%的患者无信号显示,这种情况在女性患者中更为常见,并且已被证实是与年龄增长对颞窗的影响有关[3]。一项大型的前瞻性研究显示约8.8%的患者在进行常规经颅多普勒检查时不能获得满意的检查效果而需要使用超声造影剂,使用超声造影剂后有75%的患者能获得满意的检查效果[4]。

在二维经颅超声血管造影的基础上,应用三维成像技术可以获得颅内血管的三维超声造影图像。使用三维技术,对检查时的扫查角度的依赖大大降低。Klötzsch等[5]使用“利声显”对26位颅内血管狭窄的患者进行了基于能量多普勒显像模式的经颅超声血管造影,并利用计算机对扫查的获得图像进行三维重建,通过与数字减影血管造影(DSA)检查结果的对照研究证实,三维经颅超声血管造影诊断颅内血管狭窄的敏感性达92%。

3 基于多普勒技术的经颅超声血管造影的局限性

虽然超声造影剂的使用提高了传统的经颅多普勒检查的成功率和可信度,但是这种诊断价值仍然受到超声造影剂特有的伪像的限制,Forsberg等[6]在1994年首先描述了这种这种主要发生在静脉团注超声造影剂后早期的伪像。强烈的声信号在编码后显示为荧屏上的彩色图像,可能表现为“溢出”到血管的解剖轮廓之外,特别是在静脉团注微泡超声造影剂后的早期。超声造影增强在超声仪的荧屏上表现为对彩色或能量多普勒信号的过分放大。这时操作者需要一定的经验和技巧来调节仪器以获得最佳图像,尽量减少“溢出”现象。克服超声造影剂特有的如“溢出”之类的伪像的方法之一,是采用慢速静脉注射的方法。相对于静脉团注,慢速静脉注射产生的伪像较少一些[7～8]。

4 基于谐波造影技术的经颅超声血管造影

随着新一代超声造影剂如声诺维(SonoVue)的出现及新的超声造影技术的发展,有学者将谐波造影技术应用于经颅超声血管造影。通过这种技术,可以清楚地显示颅内血管的边界,而不会出现在彩色和能量多普勒模式下的“溢出”现象。

传统的经颅超声血管造影一般使用较高的机械指数,但较高的机械指数将引起造影剂微泡的破裂,因此,在进行造影的过程中,需要选择合适的机械指数以尽量减少造影剂微泡的破坏。Hölscher等[9]将对侧颅骨、第三脑室和大脑脚作为标志物,在灰阶图像上将机械指数调节至这些标志物刚刚能够显示的状态,把此时的机械指数作为造影时的机械指数。采用这种方法,他们将经颅超声血管造影的机械指数设定在0.5～1.1。他们一共对12例志愿者进行了基于谐波造影技术的经颅超声血管造影,研究显示,运用谐波造影技术,在使用较低的机械指数(0.5～1.1)的情况下,几乎能够获得所有的志愿者的清楚的颅内血管的图像,甚至能够显示直径1mm的小血管。在造影剂增强的峰值时期,也没有出现“溢出”现象。

Hölscher等[9]在后续的研究中对35例志愿者进行了经颅超声血管造影和数字减影血管造影(DSA),以数字减影血管造影(DSA)作为金标准,然后将经颅超声血管造影结果与之进行对照,得到的结果显示经颅超声血管造影对颅内血管的起始段(大脑前动脉A1段、大脑中动脉M1段和大脑后动脉P1段)有较好的显示效果,敏感度达0.96;而对颅内血管远端(大脑前动脉A2段、大脑中动脉M3段和大脑后动脉P3段)的显示效果稍差,敏感度为0.84～0.92。

使用谐波造影技术,经颅超声血管造影能够获得与数字减影血管造影(DSA)相似的颅内血管的图像。这种直观形象的图像即使是对经颅超声认识不多的临床医生也能解读。Hölscher等将24人的经颅超声血管造影的视频资料分别让对经颅超声认识不多的两个内科医师和一个经验丰富的超声医师进行解读,3位医师对视频资料的解读结果无统计学差异[10]。

5 经颅超声血管造影在脑血管病变中的应用前景展望

随着超声造影剂的出现和超声造影技术的不断发展,应用经颅超声造影技术可以获得比传统的经颅多普勒更丰富的信息,但早期彩色或能量多普勒模式下的经颅超声造影受到“溢出”伪像的限制,获得的图像与真是解剖结构有一定的差异。应用谐波造影技术,可以清晰地显示血管的边界,获得与数字减影血管造影相似的血管图像。这一技术的出现,为临床提供了一种新型的显示颅内血管结构的检查手段,与其他影像学检查相比,它操作简单、可重复检查、可床旁操作、能迅速得到检查结果。因此,经颅超声血管造影作为一种新型的颅内血管显像技术,必将以其独特的优点,得到广泛的研究和应用。

[1]Bogdahn U,Becker G,Winkler J,et al.Transcranial color-coded realtime sonography in adults[J].Stroke,1990,21:1680～1688.

[2]Bogdahn U,Becker G,Schlief R,et al.W.Contrastenhanced transcranial color-coded real-time sonography.Results of a phase-two study[J].Stroke,1993,24:676～684.

[3]Marinoni M,Ginanneschi A,Forleo P,et al.Technical limits in transcranial Doppler recording:inadequate acoustic windows[J].Ultrasound Med Biol,1997,23(8):1275～1277.

[4]Peter Z,Henrik W,Joachim B,et al.Echo Contrast-Enhanced Transcranial Ultrasound:Frequency of Use,Diagnostic Benefit,and Validity of Results Compared With MRA[J].Stroke,2002,33:2600～2603.

[5]Kl鰐zsch C,Bozzato A,Lammers G,et al.Contrast-Enhanced Three-Dimensional Transcranial Color-Coded Sonography of Intracranial Stenoses[J].AJNR Am J Neuroradiol,2000,21(3):509～514.

[6]Forsberg F,Liu JB,Burns PN,et al.Artifacts in ultrasonic contrast agent studies[J].J Ultrasound Med,1994,13:357～365.

[7]H鰈scher T,Schlachetzki F,Bauer A,et al.Echo-enhanced transcranial colorcoded US:clinical usefulness of intravenous infusion versus bolus injection of SH U 508A[J].Radiology,2001,219:823～827.

[8]Schminke U,Motsch L,Bleiss A,et al.Continuous administration of contrastmedium for transcranial colour-coded sonography[J].Neuroradiology,2001,43:24～28.

[9]H鰈scher T,Wilkening W,Lyden PD,et al.Transcranial ultrasound angiography (TUSA):A new approach for contrast specific imaging of intracranial arteries[J].Ultrasound Med Biol,2005Aug,31(8):1001～1006.

[10]H鰈scher T,Sattin JA,Raman R,et al.Real-time cerebral angiography:sensitivity of a new contrast-specific ultrasound technique[J].AJNR Am J Neuroradiol,2007,28(4):635～9.