超微血管成像用于肌肉骨骼疾病研究进展

王紫艺,陈笑一,张双双,石 伟,许 娜,*

(1.汕头大学医学院附属深圳市儿童医院超声科,3.骨科,广东 深圳 518034;2.中国医科大学附属深圳市儿童医院超声科,广东 深圳 518034)

超声能够较好显示肌肉、肌腱、韧带及其周围软组织[1],为诊断骨骼肌肉系统疾病提供可靠依据。与X线、CT、MRI等相比,超声具有便携、低成本、无辐射及可动态、实时成像等优点,是肌肉骨骼疾病的首选影像学检查方式[2]。近年来涌现出多项可用于评估组织微血管内低速血流的超声新技术,超微血管成像(superb microvascular imaging,SMI)即为其中之一[3-4],尤其适用于评估血供来源以细微血管为主的肌腱、韧带和滑膜等软组织及骨骼。本文就SMI用于肌肉骨骼研究进展进行综述。

1 概述

与传统多普勒超声技术不同,SMI采用新型滤波技术,可最大限度地滤除运动造成的低频伪影,无需注入造影剂即可显示微血管内的低速血流信号,克服了传统壁滤波器难以区分组织运动伪影与缓慢血流信号、使得后者被滤除的不足[3-4]。

SMI早期主要用于颈动脉、甲状腺、乳腺等浅表器官[5]。近年来,SMI已被证明可用于表征低流量血管,尤其适用于肌肉、肌腱、韧带及周围神经损伤和关节炎等疾病[6-7]。

2 用于关节炎

血管增生和血流量增加是炎症的重要特征。已有研究[8]表明,SMI对显示细微血流的敏感度高于能量多普勒(power Doppler ultrasound, PDUS),可检出PDUS无法显示的轻度炎症,对检测滑膜血流有一定优势,可作为临床评估关节炎症程度及治疗效果的方法之一。

类风湿关节炎(rheumatoid arthritis, RA)为全身性自身免疫性疾病,典型病理表现为炎性细胞浸润、血管翳形成、软骨及骨质破坏等。超声可通过监测临床缓解期RA关节滑膜血流信号而评估亚临床期滑膜炎症程度及其进展,并预测预后[9-10]。刘芳等[9]分别以PDUS及SMI观察30例临床缓解期RA患者手指关节滑膜血流,发现SMI能更敏感地捕捉细微血流。YOKOTA等[10]采用SMI和PDUS针对RA最常累及的掌指小关节和肘、腕等大关节进行检查和评分,并分析评分与C反应蛋白(C reactive protein, CRP)、金属蛋白酶-3、疾病活动性评分(disease activity score, DAS)及健康评估问卷残疾指数的相关性,发现SMI评分与上述指标均相关(r=0.41～0.74,P均<0.05),PDUS评分则仅与DAS-CRP呈中度相关(r=0.57,P=0.002)。刘欢颜等[11]以SMI半定量评估41例计划接受膝关节置换RA患者的膝关节血流,与术后膝关节髌上囊滑膜组织病理分级结果进行对比,分析二者相关性,结果显示SMI评分与病理分级具有较好的一致性 (Kappa=0.639,P<0.05)。李丽等[12-13]报道,超声造影(contrast-enhanced ultrasound, CEUS)与SMI的诊断效能基本一致,而SMI可无需造影剂成像,患者接受度更高。

除RA外,SMI亦已用于诊断和评估其他类型关节炎,包括痛风性关节炎、血友病性关节炎及幼年型特发性关节炎(juvenile idiopathic arthritis, JIA)等。SMI可较PDUS更为敏感地检测痛风患者关节早期滑膜炎症[14-15]、显示血友病患儿关节内滑膜血管[16-17],并有助于检出血友病患儿关节早期病变、预测关节内出血次数[15]。但SMI用于JIA效果并不理想[18-20],ALIS等[18-19]等认为SMI对于JIA滑膜血流分级结果与CRP等炎性指标无相关。目前对于JIA累及关节血管增加的临床意义尚不明确,有待进一步观察[19]。

3 用于运动系统软组织损伤

运动系统软组织损伤临床较为常见,可涉及肌肉、肌腱、滑囊及韧带等结构,一般分为急性损伤和慢性损伤。损伤后组织在修复过程中伴发新生血管形成及炎症;传统多普勒技术对于显示新生血管不甚理想,而SMI对超微血流较为敏感,可弥补传统超声的不足。

ARSLAN等[21]认为常规超声联合SMI可通过肌腱形态、结合充血情况诊断肱骨外上髁炎,诊断效能较高。齐鹏等[22]以高频超声联合SMI观察90例疑诊肩袖损伤,评估冈上肌肌腱形态、肩峰下滑囊积液、肱骨头表面形态及肌腱各部分血流,以关节镜检查结果为金标准,与MRI评估结果进行比较,发现高频超声联合SMI诊断冈上肌肌腱损伤的敏感度、特异度及准确率均与MRI相当。

郝振民等[23]采用SMI对比200例非特异性下腰痛(non-specific low back pain, NLBP)患者(NLBP组)与100名健康志愿者(对照组)腹外斜肌、腹横肌及髂腰肌等肌肉内血流信号,发现NLBP组上述肌肉血流阳性率高于对照组。KIM等[24]利用SMI检测粘连性肩关节囊炎患者与健康志愿者喙下脂肪三角区血流量,结果显示前者血流量高于后者,且SMI诊断粘连性肩关节囊炎的准确率高于PDUS。TAKEUCHI等[25]通过SMI量化评估前交叉韧带撕裂后血管,发现SMI血管指数(多普勒信号像素格在取样框内像素格中所占百分比)可用于定量评估前交叉韧带撕裂后血管增加。

4 用于周围神经病变

周围神经病变通常指周围神经系统结构或功能损伤,主要依赖于临床症状、体征及电生理检查进行诊断[26-27],但电生理检查有创且不能直观显示神经形态结构。近年来,随着超声技术的发展,肌肉骨骼超声逐渐用于检查周围神经病变、尤其诊断周围神经卡压综合征。SMI能以高分辨显示神经血流病理改变[26],辅助诊断周围神经卡压综合征。

腕管综合征(carpal tunnel syndrome, CTS)是最常见的周围神经卡压综合征。CHEN等[28]分别以SMI、CDFI及PDUS观察50例腕管综合征患者和25名健康志愿者,对比其诊断腕管综合征的效能,发现SMI对于血管的显示率(90%)明显优于CDFI(52%)及PDUS(60%),且以SMI评分≥2作为依据诊断CTS的准确率(79%)显著高于CDFI(61%)及PDUS(63%)。KARAHAN等[29-30]认为CTS患者正中神经血流SMI分级与其神经肌电图结果具有较强相关性。YILDIRAN等[31]利用SMI对比腕管松解术前、后CTS患者正中神经血管指数,发现中度及重度CTS患者术后血管指数显著下降,提示SMI可用于评估神经卡压综合征疗效,并具有作为术后常规随访方式的潜力。郭文池等[32]报道,联合应用剪切波弹性成像及SMI诊断CTS的准确度、敏感度及特异度均高于单一应用二者,证实SMI可在一定程度上与其他超声形成优势互补,获得更多影像学信息。

5 局限性

相比传统多普勒,SMI显示微小血管的敏感度已有很大提升,但仍存在局限性：①SMI基于多普勒效应进行血流成像,难以避免其固有劣势,例如检查结果受探头角度影响,且其无法判断血流方向,评估效能随着检测目标区域深度增加而下降[3];②SMI对血流极为敏感,但其检测结果无法被组织病理学证实,可能存在假阳性,需制定严格的检查标准,并对操作者进行培训;③目前SMI在肌肉骨骼疾病中的应用主要集中于成人RA、CTS等,用于其他疾病尚处于初步探索阶段,对其是否具有普适性仍需进一步观察;④对SMI与微血管成像(microvascular imaging, MVI)、微视血流成像(microflow imaging,MI)及细微血流成像(microvascular flow, MV-Flow)等[4]其他微血流成像技术的一致性有待进一步探讨。

6 小结

综上,SMI无需造影剂即可敏感地显示低速微小血流、反映组织微循环变化;联合其他超声技术可提高对于RA、软组织损伤及CTS等常见疾病的诊断效能,为临床诊断骨骼肌肉系统疾病、评估其进展及疗效等提供影像学依据;但对其普适性及与其他超声微血管成像的一致性有待进一步观察。

利益冲突：全体作者声明无利益冲突。

作者贡献：王紫艺查阅文献、撰写文章;陈笑一、张双双查阅文献;石伟修改文章;许娜审阅文章。