血流动力学参数对脾脏超声弹性成像结果的影响*

胡向东 耿慧英 宿 愿 梁 思 钱林学*

血流动力学参数对脾脏超声弹性成像结果的影响*

胡向东①耿慧英①宿 愿①梁 思①钱林学①*

目的：探讨慢性肝脏疾病中血流动力学因素对脾脏超声弹性成像结果的影响。方法：建立大鼠肝纤维化模型，在建模后的第2周、4周、6周和8周分别进行脾脏的超声弹性检测、超声造影和门静脉压力测量，且在超声造影后分析时间-强度曲线获得脾组织的起始增强时间、增强达峰时间、峰值强度和下降斜率，分析超声造影参数、门静脉压力与脾脏硬度的相关性，并观察不同时间点脾脏的病理组织学变化。结果：脾脏硬度与门静脉压力及增强达峰时间呈正相关(r=0.713，r=0.589；P＜0.001)，与峰值强度及下降斜率呈负相关(r=-0.628，r=-0.563；P＜0.001)。在肝纤维化的S3期和S4期，脾脏病理切片中出现不同程度的脾窦扩张和脾脏淤血。结论：在慢性肝脏疾病中，门静脉压力增加是引起脾脏硬度增加的起始因素；脾窦扩张淤血、脾脏超声造影的峰值强度降低与脾脏硬度增加直接相关。

脾脏硬度；血流动力学；门静脉压力；超声造影

[First-author’s address]Department of Ultrasound, Beijing Friendship Hospital, Capital Medical University, Beijing 100050, China.

专栏——关注超声影像新技术的应用探索

编者按：近年来，超声影像新技术不断翻新，一些新技术已在临床得到推广，成为临床诊断及疗效监测的重要手段；一些新技术的应用范围不断被拓展并显示出较好的应用价值；一些新技术被引入临床，可行性有待验证。

在这些新技术中，超声造影、弹性成像以及介入超声占据了超声影像的重要地位。超声造影利用微泡显示组织器官的弹性信息。弹性成像计算组织对于各种应激反应的参数并体现组织的弹性信息。介入超声技术的飞速发展，也为临床诊疗开拓了新领域。此外，产前超声已成为检出胎儿畸形的重要方法，并且应用广泛，成为各级医疗卫生机构产前检查必不可少的手段。本专题就超声造影在儿童肝移植术后并发症及甲状腺结节的诊断价值、慢性肝脏疾病脾脏弹性参数的变化机制、皮肤弹性信息评估银屑病、超声引导甲状腺结节穿刺活检、超声引导下经皮微波消融与射频消融治疗、声触诊组织定量分析技术、四维盆底超声及国产彩超在产前检查中的临床对比研究等方面的应用探索进行报道。

栏目主编：钱林学

钱林学，男，主任医师，教授，博士生导师。首都医科大学附属北京友谊医院超声科主任，中国医学装备协会超声装备技术分会会长、北京超声医学学会副会长、北京医学会超声分会常委、中华医学会超声分会委员、北京超声医学会常委、北京超声医学学会副主任委员、中国医学影像技术研究会超声分会副主任委员、腹部超声专业委员会候任主任委员。长期从事临床超声诊断与治疗，擅长腹部超声诊断、浅表及小器官超声诊断、介入超声治疗等。主要研究方向：浅表及小器官超声诊断，介入超声。

近年来，有学者应用脾脏弹性参数评价门静脉高压，预测食管静脉曲张的程度[1-3]。另有少数研究者关注到脾脏弹性参数与肝纤维化分期之间的关系[4]。深入探索影响脾脏硬度的病理生理学因素，将为更好地临床应用脾脏弹性参数提供实验基础。为此，本研究推测慢性肝脏疾病中，脾脏的血流动力学变化可能导致脾组织弹性参数的改变，将通过动物实验探讨脾脏血流动力学参数与弹性参数的相关性。

1 资料与方法

1.1 实验动物及分组

选取健康雄性SD大鼠50只，体重为(200±20)g，购自北京华阜康生物科技股份有限公司，饲养环境为无特定病原体(specific pathogen free，SPF)级，由首都医科大学北京友谊医院动物实验中心饲养。按照随机数表法将50只SD大鼠分为肝纤维化组(40只)与对照组(10只)。

1.2 仪器与试剂

采用Philips IU22超声诊断仪(荷兰，Philips公司)，探头L12-5。超声弹性成像采用超速剪切波弹性成像，使用Aixplorer超声诊断仪(法国，SuperSonic)，探头SL15-4。

四氯化碳-橄榄油溶液(中国，上海易利生物科技有限公司)；SonoVue造影剂(意大利，Bracco公司)。

1.3 肝纤维化模型建立

对肝纤维化组的40只SD大鼠采用体积比为50%的四氯化碳-橄榄油溶液(CCl4∶olive oil=1∶1)以0.2 ml/100 g的剂量灌胃，2次/周；对照组采用单纯橄榄油溶液以0.2 ml/100 g的剂量灌胃，2次/周。分别于第2周、4周、6周及8周后随机选择肝纤维化组10只SD大鼠及对照组2～3只SD大鼠进行脾脏超声造影、弹性检测、脾脏硬度(spleen stiffness，SS)(单位：kPa)检测、门静脉压力(portal pressure，PP)(单位为cmH2O)测定及肝脏和脾脏的病理检测。

1.4 脾脏超声造影

1.4.1 成像及分析方法

将SonoVue造影剂加入5 m1生理盐水用力振荡2 min后配制成微泡混悬液备用，造影时经SD大鼠尾静脉团注SonoVue造影剂0.1 ml/kg，尾随1.0 ml生理盐水冲洗管道。超声诊断仪调节至实时谐波造影模式；机械指数(MI)为0.08；扫描深度为2.5 cm；常规灰阶超声图像增益87%，超声造影图像增益96%；单个聚焦点置于脾脏下缘。各种设置在两组大鼠扫描中保持一致。在注射造影剂同时开始采集图像3 min，并将其保存于仪器硬盘及工作站硬盘上以供分析。

1.4.2 超声造影图像分析

应用仪器自带的QLAB软件分析脾脏实质组织的时间-强度曲线(time-intensity curve，TIC)。选择感兴趣区时避开大血管置于脾脏实质，起始增强时间(arrival time，AT)为造影剂抵达脾脏的初始时间；达峰时间(time to peak，TTP)为脾脏实质增强达峰值的时间与造影剂初抵脾脏时间的差值；峰值强度(peak intensity，PI)(单位：db)为脾脏实质增强达峰时的回声强度；下降斜率(slope of decrease，SOD) (单位：db/s)定义为廓清曲线下降至峰值减半时的斜率(如图1所示)。

图1 SD大鼠脾脏超声造影时间-强度曲线分析图

1.5 SS检测

仪器预设为甲状腺条件。检测要求：①弹性成像区域至少为1.5 cm×0.5 cm的长方形；②弹性成像彩色编码标示0～100 kPa；③定量检测的感兴趣区为直径3 mm的圆形；④感兴趣区内弹性测值的SD/Mean＜20%方可作为一次成功的测量；⑤成功测量5次取平均值记录为脾脏硬度值(如图2所示)。

图2 剪切波弹性成像检测SD大鼠脾脏硬度图

1.6 PP测量

所有SD大鼠在超声造影及弹性成像之后24 h内进行门静脉压测量。全麻后仰卧位固定，开腹显露肠系膜上静脉及门静脉主干并游离门静脉主干，将20 G静脉留置针经肠系膜上静脉刺入并固定于门静脉主干，另一端连接于生理通道记录仪的压力感受器，保持压力感受器的位置与门静脉主干置于同一水平。压力曲线稳定时连续记录45～60 s获得平均值，连续3次测量取均值记录。

1.7 肝脏及脾脏病理检测

将两组SD大鼠处死后剥离肝脏、脾脏，固定于10%的福尔马林液体中，于24 h更换福尔马林液，72 h取出，常规石蜡包埋，连续切片，HE染色。肝纤维化分期参考文献[5]。

1.8 统计学方法

采用SPSS 13.0软件对数据进行统计分析，超声造影参数、门静脉压力与脾脏硬度之间的相关性采用Pearson相关分析，应用多元线性回归分析脾脏硬度的影响因素，并建立回归方程。采用双侧检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。

图3 S0期及S4期肝纤维化大鼠脾脏病理图(×100)

2 结果

2.1 病理结果

在50只SD大鼠中因数据采集失败或麻醉意外死亡从研究中剔除7只(占14%)，余43只SD大鼠收集了完整的数据。开腹术时所有的SD大鼠未见腹腔积液及明显的侧枝循环。经病理证实，S0期、S1期、S2期、S3期和S4期纤维化大鼠分别为8只(占19%)、7只(占16%)、10只(占23%)、9只(占21%)和9只(占21%)。对照组大鼠(S0期)、肝纤维化S1至S2期SD大鼠的脾脏组织病理切片未见明显病理变化；但肝纤维化S3期至S4期SD大鼠的脾脏组织病理切片可见不同程度的脾窦扩张和淤血，但未见明显的脾髓增生及纤维化(如图3所示)。

2.2 门静脉压力与脾脏硬度的相关性

4 3只S D大鼠门静脉压力的测值范围为4.75～12.09 cmH2O(8.01±1.93)cmH2O，脾脏硬度的测值范围为9.60～22.50 kPa(15.31±3.54 kPa)，Pearson相关分析显示两者呈正相关，差异有统计学意义(r=0.713，P＜0.001)，如图4所示。

图4 门静脉压力与脾脏硬度呈正相关趋势散点图

2.3 脾脏超声造影参数与硬度的相关性

脾脏超声造影TIC显示：脾脏AT、TTP、PI及SOD的范围分别为6.20～10.50 s(8.08±1.16)s、11.20～27.20 s(18.25±4.15)s、9.60～19.50 db(15.31±2.56)db及(1.50～5.10)×10-2db/s和(3.26±0.92)×10-2db/s。上述参数与脾脏硬度的相关性见表1。

表1 脾脏超声造影参数与脾脏硬度的相关性

2.4 脾脏硬度影响因素的回归分析

以脾脏硬度为自变量，门静脉压力、脾脏超声造影时的达峰时间、峰值强度及下降斜率为因变量，应用多元线性回归的逐步法及向后法，均可将门静脉压力及峰值强度纳入回归方程，脾脏硬度=14.526+0.965×门静脉压力-0.454×峰值强度，每个参数均有统计学意义(R2=0.582，P＜0.001)。

3 讨论

一项包括17例对照、39例慢性丙肝及135例肝硬化患者的研究显示，脾组织硬度与肝脏疾病严重程度具有相关性[3]。有文献报道，慢性肝脏疾病及门静脉高压症中脾脏弹性参数有变化且对疾病严重程度具有一定的诊断价值[1-4]。既往研究对肝脏硬度的影响因素有了深刻地认识，肝脏细胞外基质沉积是导致肝静态硬度增加的主要原因。然而，血液、间质液体等体内液体流动产生的静水压及渗透压可以增加压力相关的、动态的组织硬度[6-7]。脾脏与肝脏类似，均是有被膜的实质脏器，因此脾脏被膜内实质成分或液体成分的改变也可能影响脾脏硬度。脾脏内液体成分主要来源于脾动脉，且主要经脾静脉汇入门静脉并入肝，因此门静脉的压力增加可能影响脾脏硬度，本研究中门静脉压力与脾脏硬度的相关系数为0.713。同时，脾脏的病理切片显示在慢性肝损害模型的后期，即肝纤维化S3期及S4期时，脾脏组织中出现不同程度的脾窦扩张和淤血，本研究认为这种变化的主要原因是由于门静脉压力传递至脾静脉导致的改变。也有研究报道，肝纤维化后期脾脏的病理组织学出现髓质增生及纤维浸润[8-9]。本研究推测脾脏病理组织学的差异可能归因于疾病的严重程度及持续时间不同，因为髓质增生和纤维化是一种慢性损害的病理特征，只有当脾脏淤血持续至足够时间才有可能发生，因此建模方法及动物种属不同可能导致病理结局有差异。

有研究发现，采用超声造影反映脾脏组织的血流灌注，由TIC曲线提取的相关参数中，起始增强时间主要反映了脾动脉的压力和流速；达峰时间受动脉系统和静脉系统的综合影响；峰值强度可较粗略地反映脾组织的血流量；下降斜率代表在感兴趣区的造影剂微泡稀释率[10]。本研究结果显示，脾脏超声造影的起始增强时间与脾脏硬度相关性弱，而达峰时间、峰值强度及下降斜率均与脾脏硬度呈中等程度相关，故认为这种血流动力学变化的起因是门静脉压力增加，引起脾窦扩张及淤血，进一步导致脾组织单位面积的血流量降低，微泡稀释率下降，并最终使得压力相关的组织硬度增加。

以脾脏硬度为自变量，门静脉压力、达峰时间、峰值强度及下降斜率为因变量，通过多元线性回归分析建立的方程中只纳入了门静脉压力和峰值强度两个参数，主要原因是这些参数对于脾脏硬度的贡献有重叠的成分。本研究中，回归方程的R2为0.582，表示在脾脏硬度的总变异中可由此回归方程所解释部分的比例为58.2%。

本研究尚有不足之处：①样本数相对较小，某些参数的标准差相对较大；②未能将脾脏的病理组织学变化给予半定量的评分，并进行统计学分析。

4 结论

慢性肝脏疾病中，门静脉压力增加是引起脾脏硬度增加的起始因素，脾窦扩张淤血、脾脏超声造影的峰值强度降低与脾脏硬度增加直接相关，因此脾脏硬度能够较好地反映门静脉压力的变化。

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Experimental study of the effect of hemodynamic parameters on spleen stiffness/

HU Xiang-dong, GENG Hui-ying, SU Yuan, et al// China Medical Equipment,2016,13(12):25-28.

Objective: To investigate the effect of hemodynamic factors on spleen stiffness(SS) in chronic liver diseases. Methods: Rat models of liver fibrosis were established. At the end of 2 weeks, 4 weeks, 6 weeks and 8 weeks, SS and portal pressure(PP) were measured, and contrastenhanced ultrasound (CEUS) of spleens were performed. After analysis of time-intensity curves of CEUS, arrival time (AT), time to peak (TTP), peak intensity (PI) and slope of decrease (SOD) were gained. The relationship of PP, the parameters of CEUS and PP were evaluated with Pearson correlation analysis. Histopathological changes of the spleen were observed at different time. Results: There were positive correlations between SS and PP(r=0.713, P＜ 0.001), TTP and PP(r=0.589, P＜0.001), however, there were negative correlations between SS and PI(r=-0.628, P＜ 0.001), SS and SOD(r=-0.563, P＜0.001). Splenic sinus dilatation and congestion were found in rats of S3 and S4 liver fibrosis. Conclusion: In chronic liver disease, the increase of portal pressure is the initial factor of increasing SS. Splenic sinus congestion and PI of spleen is directly related to SS.

Spleen stiffness; Hemodynamics; Portal pressure; Contrast-enhanced ultrasound

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2016.12.008

1672-8270(2016)12-0025-04

R445.1

A

2016-10-24

北京市卫生系统高层次卫生技术人才培养项目(Z201503101210120051)“脾脏超声弹性成像的应用价值”

①首都医科大学附属北京友谊医院超声科 北京 100050

*通讯作者：qianlinxue2002@163.com

胡向东，女，(1974- )，博士，副主任医师。首都医科大学附属北京友谊医院超声科，从事超声诊断工作。