实时经颅超声血管造影显示脑动脉的初步研究

魏章洪 冯 程 徐金锋 罗 慧 刘慧玉

暨南大学第二临床医学院深圳市人民医院，广东深圳 518020

经颅多普勒作为一种无创性检查，已广泛地应用于临床，其操作简便、重复性好，可以对病人进行连续、长期的动态观察，更重要的是它可以提供其他影像学技术所测不到的重要血液动力学资料。但是经颅多普勒不能显示二维图像，不能显示颅内血管的走行及内部结构，因此经颅多普勒检查具有一定的盲目性。本研究通过静脉注射超声造影剂，采用谐波造影技术，经颅骨对脑动脉进行扫查，旨在探讨谐波造影技术显示脑动脉的情况。

1 临床资料

选择2010年4月—2012年12月来该院就诊，因各种原因需要进行脑动脉磁共振血管成像（MRA）检查的患者32例，男19例，女13例，年龄37～68岁，平均（53±14）岁。所有患者均知情并签署知情同意书，接受经颅超声谐波造影检查。除外患有以下疾病者：①已知有右向左分流的心脏病患者；②重度肺动脉高压患者（肺动脉压＞90 mmHg）；③未控制的系统高血压患者；④成人呼吸窘迫综合症患者；⑤妊娠及哺乳妇女；⑥近期急性冠脉综合症或临床不稳定性缺血性心肌病的病人。所有患者均在一周内分别进行脑动脉磁共振血管成像及经颅超声谐波造影。

2 仪器与方法

（1）仪器与造影剂。采用Philips IU22型超声诊断仪，S5-1探头，配备能量脉冲反向谐波成像（PPI）功能。造影剂采用Bracco公司SonoVue粉剂（59 mg）与配套注射用水（5.0 mL生理盐水）混合后摇荡30 s，即得到白色、乳状的微泡混悬液。造影时每次使用的造影剂剂量为2.4 mL，注射前，振荡使微泡混匀分散后，抽吸至注射器中立即经肘部浅静脉2S内快速注入，随即再注入5 mL生理盐水冲洗。

（2）检查方法。①二维超声及造影机械指数的确定。由于每位受检者的颞窗透声性不同，所以每次检查都必须客观地评价受检者颞窗的透声性，以选择合适的造影机械指数以获得最佳的检查效果。我们将对侧的颅骨、第三脑室和脑干这三个解剖标志作为参照物，对每位受检者的颞窗透声性进行评分。通过评分，正常组受检者中颞窗透声性较好的有10例，中等的有15例，较差的有7例。

根据患者颞窗透声性的不同，造影时采用的机械指数也不同。透声性较好的患者采用较低的机械指数，较差的患者采用较高的机械指数。患者平卧位，选择“TCD”程序，默认机械指数为1.4，将探头置于一侧颧骨上方、眼眶外侧缘至耳前区域，在前、中、后窗探查，找出最佳位置，显示标准的颅脑横断面的中脑结构。调节机械指数至刚刚可以显示这三个标志，此时的机械指数作为造影时的机械指数。用同样的方法确定另一侧的机械指数。通过此种方法，我们在造影时采用的机械指数为0.36～0.94。

②超声造影。确定探头位置和造影时的机械指数后，启动造影程序，经肘部浅静脉团注入2.4 mL造影剂（2S内完成），随后用5 mL的盐水冲洗。注入造影剂同时启动计时器，一侧脑动脉的显示情况要实时观察，造影过程一般观察4～6 min。并采取同样的方法对另一侧的脑动脉进行造影。造影全过程均以动态视频的形式存贮在仪器的硬盘中。

③MRA检查。磁共振血管成像检查采用场强1.5T超导磁共振仪，采用三维时间飞驰法（3D TOF）技术获得三维血管图像。

（3）观察内容及分析方法。通过双侧颞窗分别对双侧脑动脉分别进行经颅超声谐波造影，观察两侧各段脑动脉的显示情况，包括大脑中动脉（MCA）M1、M2、M3段、大脑前动脉（ACA）A1、A2段和大脑后动脉（PCA）P1、P2、P3段。

与MRA结果进行对照，计算经颅超声血管造影显示脑动脉的显示率。

3 结果

32例受检者进行经颅超声血管造影后，仅1例因声窗差，脑动脉及大脑动脉环显示不清，其余31例受检者的脑动脉和大脑动脉环均能显示（图1）。MRA检查后32例受检者均能显示正常的脑动脉和大脑动脉环。大脑前动脉、大脑中动脉和大脑后动脉各节段的经颅超声血管造影与MRA的比较结果见表1。

4 讨论

Bogdahn等[1]于1990年首先对经过完整的成人颞骨的超声脑组织显像进行了描述。他使用相控阵探头经过颞窗扫查，脑组织的灰阶图像可以显示出来，从而能够识别脑实质、脑室系统和脑血管。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。多普勒模式与传统的经颅多普勒一样还可以半定量地分析血流，还可以利用彩色血流图可视地对目标血管进行追踪。但是，对所有的经颅超声血管显像技术来说，颅骨对超声波强烈的衰减作用就是最大的限制。要克服这些限制获得可接受图像，在目前的技术条件下，就必须使用较低的基础频率（1.0～2.0MHz）和较高的机械指数（MI1.1～2.0）以获得足够的信号。

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。在研究超声造影的初期阶段，学者们要增强颅内血管的多普勒信号一般通过使用超声造影剂来完成，在彩色或能力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大脑动脉环、大脑前动脉、大脑中动脉、大脑后动脉、椎-基底动脉及其分支的显示，并能显示部分颅内的静脉。在随后的研究中证实，使用超声造影增强技术，能大大提高经颅多普勒检查的可信度[3]。

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[4]1994年首先描述了这种主要发生在静脉团注超声造影剂后早期的伪像。彩色和能量多普勒技术，能够很敏感地探测到血流，但接收的声信号的空间分辨率却相对较差。在编码后强烈的声信号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。在超声仪的荧屏上超声造影增强表现为过分放大彩色或能量多普勒信号。为得最佳图像需要调节仪器的操作者有一定的经验和技巧，尽量使“溢出”现象减少。慢速静脉注射的方法是克服超声造影剂特有的如“溢出”之类的伪像的方法之一，此种方法比静脉团注的方法产生的伪像较少一些[5-6]。

图1 经颅超声血管造影图像（经右侧颞窗扫查）

（注）R-ACA=右侧大脑前动脉，R-MCA=右侧大脑中动脉，R-PCA=右侧大脑后动脉，L-ACA=左侧大脑前动脉，L-MCA=左侧大脑中动脉，L-PCA=左侧大脑后动脉，BA=基底动脉

表1 经颅超声谐波造影对脑动脉显示率

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如二次谐波显像（SHI）、脉冲反向谐波成像（PIHI）等的发展，超声造影的应用已经不局限于增强多普勒信号。超声造影剂微泡在超声波的作用下，产生强烈的振动，从而产生强烈的谐波信号。谐波可以从基波中分离出来以形成图像。二次谐波显像主要由超声散射中的非线性二次谐振信号组成，由于声学造影剂微气泡的非线性效应强于组织几十倍乃至上百倍，可以产生很强的二次谐波信号，故二次谐波显像可以分离造影剂信号和组织信号，造影效果鲜明。脉冲反向谐波成像采用基波抵消技术，使回波信号中的谐波信号“纯化”，从而使声学造影图像的质量得到改善。此种技术可以使颅内血管的边界清楚地显示，而不会出现在彩色和能量多普勒模式下的“溢出”现象。

本研究采用谐波造影技术显示正常人脑动脉，所有患者在造影过程中均未出现“溢出”现象。通过与MRA的对比显示，经颅超声血管造影技术对正常人的脑动脉有较高的显示率，尤其是大脑中动脉的M1和M2段、大脑后动脉的P1和P2段，显示率达96%，与国外文献报道相似[7]。在7例透声窗较差的受检着中，仅1例不能清楚显示颅内动脉和大脑动脉环。因为谐波造影技术能够清楚地显示血管的边界，不会出现“溢出”现象，所以经颅超声血管造影与数字减影血管造影（DSA）的颅内血管的图像相似。即使是对经颅超声认识不多的临床医生也能解读这种直观形象的图像。Hölscher等[8]将经颅超声血管造影的24人的视频资料让一个经验丰富的超声医师和对经颅超声认识不多的两个内科医师分别进行解读，对视频资料三位医师的解读结果无统计学差异。将在后期撰写报道经颅超声造影对脑血管疾病的诊断研究。

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

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

[3] Gerriets T，Seidel G，Fiss I，et al.Contrast-enhanced transcranial color-coded duplex sonography：efficiency and validity[J].Neurology，1999，52（6）：1133-1137.

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

[5] Hölscher 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.

[6] Schminke U，Motsch L，Bleiss A，et al.Continuous administration of contrastmedium for transcranial colourcoded sonography[J].Neuroradiology，2001，43：24–28.

[7] Hölscher 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，2005，31（8）：1001-1006.

[8] Hölscher 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）：635-639.