超声分子影像技术在血栓性疾病诊治中的应用和进展

王洋综述，吴伟春审校

血栓性疾病严重威胁着人类的健康，是急性心肌梗死、缺血性脑血管病、血管栓塞和肺栓塞等疾病的共同发病机制[1]。就血栓性疾病而言，常规超声成像辅以彩色多普勒技术就可以达到诊断目的，不需要进行超声造影，因为常规造影剂仅能使血栓边界显示清楚而已。然而，新近出现的血栓靶向造影剂可以与血栓特异结合并深达血栓内部，在血栓性疾病的检出和与诸多疾病的鉴别中发挥着巨大的潜能。譬如：新鲜血栓或急性期血栓的检出、心脏某些特殊部位血栓的检出、动脉血栓和软斑块的鉴别、心脏血栓与心脏肿瘤以及赘生物的鉴别等方面。

1 超声分子影像技术在血栓性疾病中的成像原理

超声分子影像技术是通过将目的分子特异性抗体或配体连接到声学造影剂表面构筑靶向声学造影剂，使声学造影剂主动结合到靶区进行特异性的超声分子成像。而靶向超声造影剂应该具备到达靶目标的能力,并在此高浓度聚集且结合牢固，还要在超声检测期间保持一定的稳定性。

就血栓性疾病而言，由于参与血栓形成的主要物质是血小板和纤维蛋白，所以将能与这些物质特异结合的配体连接到微泡表面构建成靶向造影剂，靶向造影剂通过静脉注射进入血液最终到达血栓部位并与之结合从而使血栓显像。研究表明血小板膜糖蛋白Ⅱb/Ⅲa（GPⅡb/Ⅲa）受体高度表达于活化的血小板表面，其可与纤维蛋白原等多种粘附蛋白的RGD序列（精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸，Arg-Gly-Asp）位点结合[2]，是各种因素致血小板聚集和血栓形成的最终共同通路，故GPⅡb/Ⅲa是血栓检测及临床抗凝治疗中一种重要的靶向分子。而国外已有学者将此靶向超声造影剂应用于小鼠提睾肌的小动脉和小静脉血栓中，并证实靶向微泡造影剂可以选择性的与血栓结合[3]；MRX-408A1是针对活化血小板的特异性靶向超声造影剂，研究表明其可提高犬急性下腔静脉血栓和狗急性左心耳血栓的显示率，有区别急慢性血栓的能力[4]；国内学者也成功制备了针对血栓的新型靶向超声造影剂，其可提高血管内血栓的显示率[5]；线性RGD多肽已经用于评估静脉、心房和动脉血栓，但是其在动脉血栓的检测中仍不理想，相比之下，环状RGD多肽与GPⅡb/Ⅲa受体有更高的结合亲和力，在动脉血栓的显示中有巨大的潜力[6]；由于血管性血友病因子（vWF）是通过特异的血小板蛋白受体GPⅠb-Ⅳ介导血小板与内皮下层黏附，是血小板黏附聚集的起点，参与血栓形成，是血栓形成的关键[7]；已有研究表明vWF靶向微泡对血栓有较高的黏附率，而且其中80%都是在血栓处黏附，这说明血栓与vWF有很好的结合性，可以评估血栓状态[8]；此外，也有学者制作了抗纤维蛋白单克隆抗体，这种靶向超声造影剂对血栓有特异性的结合作用，在无创诊断血栓疾病方面有很大潜力[9]。

2 超声分子影像技术在血栓性疾病中的治疗原理

超声造影剂不只用于血栓性疾病的诊断，还可作为一种基因或药物载体[10]，应用于血栓性疾病的靶向治疗，以减少全身药物用量和不良反应。微泡、超声及溶栓药物联合应用可获得更好的溶栓效果，其在溶栓效果以及安全性方面都是单用其中一种或联用任意两种手段所不能比拟的。而超声分子靶向治疗的原理主要是声孔效应[11,12]，声孔效应可以增大细胞膜的通透性，促进药物弥散，提高细胞内药物浓度，从而达到治疗的目的。早在1976年，Trubestein等[13]就首次使用血管内高频超声溶解血栓并获得成功。在这之后，众多研究者在血栓性疾病方面作了相关尝试并取得了可喜结果，已有研究表明持续较长时间的超声辐照合并微泡溶栓治疗，完全溶解血栓是可能的[14]；国内已有学者制备了载尿激酶脂质微泡制剂[15]；也有学者已经研制出具有诊断和治疗作用的新型超声微泡造影剂，为血栓的早期诊断和治疗提供很多信息[16]；此外，超声介导的基因治疗作为一种非侵入性的基因治疗方法，在疾病的治疗中也有很大的潜力[17]； Alonso等[18]研制了一种新的GPⅡb/Ⅲa受体抑制剂阿昔单抗，其可用于体外或体内的人体血栓超声分子成像，也可作为一种靶向治疗剂溶解血栓。

3 超声分子影像技术在血栓性疾病中的应用

血栓性疾病的准确诊断和快速溶栓治疗可降低相关疾病的死亡率和致残率，对患者有着积极的意义。临床上针对血栓性疾病的诊断主要依赖超声检查，随着造影剂尤其是靶向造影剂的加入使超声观察到更多的信息，提高了血栓性疾病的显示率。例如左心室的血栓大多位于心尖[19]，而较小的血栓二维超声难以显示，有研究表明，在血栓高风险的患者中，对左心室血栓的检测中，使用超声造影剂与二维超声相比敏感度提高约1倍（61% vs 33%），且其中75%处于心尖部位[20]，而靶向造影剂在血栓的显示方面势必具有更大的潜力。

另外就是血栓性疾病的治疗，临床上主要采取全身服用纤溶药物的方法，华法林是临床上常用的抗凝药物[21]，但是出血并发症也很常见，所以限制其在临床上的广泛使用。超声分子成像作为一种无创的新技术在血栓性疾病的溶解方面展示出巨大的潜力，譬如：国内有学者合成了一种新型GPⅡb/Ⅲa受体拮抗剂——Z4A5，其可明显抑制血小板聚集和血栓形成[22]；另有研究表明静脉注射血小板靶向超声微泡造影剂同时联合高机械指数（MI）脉冲在急性冠状动脉血栓闭塞血管的再通试验中有明显改善作用[23]；此外，研究表明超声分子成像技术可检测血管内皮的损伤，故可预测血栓的形成。

4 超声分子影像技术的优势和局限性

超声分子影像技术主要是从细胞和分子水平对异常改变进行揭示，能够显示人体生理功能的改变，靶向超声造影剂提供了额外的血流和组织灌注的功能信息[24]，在疾病尚未发生解剖结构改变之前就能检出异常，在疾病的诊断和治疗方面显示出巨大的潜力。

现在超声分子影像技术的相关研究仍局限于动物实验和体外细胞研究阶段，由于人和动物之间肯定存在生理和免疫学差异，所以要使其顺利的走向临床，需要克服诸多困难，譬如：如何增加特异性配体与造影剂微泡的结合率；如何提高携带药物或基因微泡造影剂的转染率；虽然有些研究已经证实超声造影剂的使用是安全的[25]，但是在临床实际工作中就报道过使用GPⅡb/Ⅲa受体拮抗剂所导致的极重度血小板减少症的案例[26]，所以对于靶向超声造影剂而言，其应用于临床的安全性还有待更多的研究。这些都将是未来研究的重点和难点。除此之外，微泡检测技术也需要进一步提高，这样才能实现分子超声成像。超声分子成像技术是利用靶向超声微泡造影剂与一些目标物质结合，结合之后这些微泡通常采用低压力和多脉冲序列成像。在这个过程中，超声分子成像技术既表现其优势但也需要克服诸多问题。例如，对比谐波成像中的新型非线性成像方法——次谐波造影，因其更能突出组织和血液的对比度，所以在临床应用中有很好的可行性和有效性[27]，目前此技术已被用于乳腺肿瘤血管的显示方面[28]，但其也有不足，即空间分辨率欠佳等问题；还有低频发射高频接收的双频率方法，虽然高分辨率分子成像在小动物模型和研究中已经发挥了重要的价值[29]，但是该技术在临床上实施仍具有很多挑战；在高频下进行超声成像虽然牺牲了穿透深度，但是提高了图像的分辨率，非常适合分子成像；除此之外，对成像系统参数的设置也极为关键，包括机械指数、增益、频率范围等等。

5 结语和展望

在血栓性疾病的诊断中，不同的医学影像检查手段各具优势，但又各有不足，比如核磁共振分子成像的敏感度差、核医学技术的空间分辨率低、超声图像质量受检查部位和个体差异影响较大等等。所以早就有人提出“多模态成像”的概念，这也是未来医学影像发展的新方向。现在已经有一些混合的成像模式，例如正电子发射计算机断层显像（PET）/计算机断层扫描摄影术（CT）和PET/核磁共振成像（MRI）。同理，超声成像也可与MRI、单光子发射计算机断层显像（SPECT）或其他影像学科互补不足，联合发展。这样既可以减少药物的毒副作用，也可获得疾病的综合信息。譬如将MRI、CT对比剂载于超声造影剂的微球内[30]，在图像融合和数据整合的基础上，发挥不同影像技术的检查优势，弥补彼此的缺陷，最终达到准确诊断甚至治疗疾病的目的。

超声分子影像技术尚处于初级研究阶段，要使其在血栓性疾病的诊断与治疗中发挥预期的作用，成熟稳定的靶向造影剂肯定是研究最重要的部分，然后就是最适合的成像条件参数和溶栓条件参数，很多研究表明低频超声的溶栓效果优于高频超声，因为高频超声容易导致血管闭塞；此外，高强度超声也易导致血管闭塞，所以最佳的溶栓超声频率、强度以及辐照模式都至关重要。本课题组目前就在这方面做了一些初步探索，并希望在未来的研究中能总结出更多有价值的信息。总之我们相信，随着基础医学、生物医学、物理学、药学、材料学、基因技术、纳米技术等多学科的不断进步和发展，超声分子影像技术在血栓性疾病诊治中的应用将不断被拓展，势必为临床工作者提供更大的帮助。