實(shí)時三維超聲造影評估兔閉合性腎外傷活動性出血

付 剛FU Gang

許瑞雪2XU Ruixue

李 婷2LI Ting

周群芳2ZHOU Qunfang

梁 艷3LIANG Yan

熊躍毅3XIONG Yueyi

李葉闊2LI Yekuo

實(shí)時三維超聲造影評估兔閉合性腎外傷活動性出血

付 剛1FU Gang

許瑞雪2XU Ruixue

李 婷2LI Ting

周群芳2ZHOU Qunfang

梁 艷3LIANG Yan

熊躍毅3XIONG Yueyi

李葉闊2LI Yekuo

目的探討實(shí)時三維超聲造影（RT3D-CEUS）評估閉合性腎外傷活動性出血的價值。材料與方法9只健康新西蘭兔隨機(jī)平均分為3組，全身肝素化后，采用自制小型撞擊器分別以77.2 N（A組）、106.2 N（B組）、135.1 N（C組）3種力度撞擊，制作閉合性腎外傷活動性出血模型。撞擊前后20 min內(nèi)分別行灰階超聲（US）、彩色多普勒血流顯像（CDFI）和RT3D-CEUS檢查，以RT3D-CEUS所含的A平面為二維超聲造影（2D-CEUS）進(jìn)行比較。動物血壓降至40 mmHg以下時，處死實(shí)驗(yàn)兔，進(jìn)行病理檢查。將US、CDFI、2D-CEUS、RT3D-CEUS檢查結(jié)果與病理結(jié)果進(jìn)行對照。結(jié)果9只兔腎均發(fā)生損傷，損傷級別隨撞擊力增加而加重，A組1例為Ⅰ級；2例為Ⅱ級；B組3例均為Ⅲ級；C組1例為Ⅲ級，2例為Ⅳ級。US見傷腎包膜下出現(xiàn)無回聲，量逐漸增多，但無法直接顯示腎活動性出血的部位和范圍。CDFI見1例腎活動性出血。2D-CEUS清晰地顯示了實(shí)驗(yàn)兔傷腎的活動性出血信號。RT3D-CEUS實(shí)時、立體、逼真地顯示了實(shí)驗(yàn)兔傷腎的活動性出血，其分布范圍越廣，進(jìn)入休克狀態(tài)的時間越短。結(jié)論RT3D-CEUS可以實(shí)時、立體、逼真地顯示閉合性腎外傷活動性出血，并可以根據(jù)出血信號分布的范圍初步判斷出血的嚴(yán)重程度。

腎疾?。粍?chuàng)傷和損傷；出血；超聲檢查，多普勒，彩色；成像，三維；造影劑；疾病模型，動物；兔

超聲以其無創(chuàng)、實(shí)時、便捷等特點(diǎn)成為診斷腹部外傷的首選方法[1,2]。隨著超聲新技術(shù)的不斷研發(fā)，其在診斷腹部閉合性損傷方面發(fā)揮著越來越重要的作用[3-5]。實(shí)時三維超聲造影（RT3D-CEUS）是一種新的超聲造影技術(shù)，可以實(shí)時獲得病灶造影全程的三維灌注信息[6]。本實(shí)驗(yàn)制作閉合性腎外傷活動性出血模型，采用RT3D-CEUS評估閉合性腎外傷活動性出血的價值，為臨床救治提供更多參考信息。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動物 9只健康新西蘭兔（由廣州軍區(qū)廣州總醫(yī)院動物實(shí)驗(yàn)中心提供），雌雄不限，體重2.6～3.3 kg，兔齡28～31周，隨機(jī)編號后平均分為A、B、C組，每組3只。經(jīng)耳緣靜脈注射3%戊巴比妥鈉1 ml/kg進(jìn)行麻醉并備皮，兔取仰臥位固定于動物板。經(jīng)股動脈插管接壓力傳感器，經(jīng)耳緣靜脈置入22G留置針作為注射通道。為了保證兔腎外傷后持續(xù)發(fā)生活動性出血，經(jīng)耳緣靜脈注射200 U/kg肝素鈉（天津生物化學(xué)制藥有限公司，批號20121008，規(guī)格2 ml∶1.25萬U）。本實(shí)驗(yàn)經(jīng)廣州軍區(qū)廣州總醫(yī)院實(shí)驗(yàn)動物倫理委員會批準(zhǔn)。

1.2 動物模型制作 采用自制小型撞擊器（專利號201220162205.6）撞擊左腎，建立兔閉合性腎外傷模型。自制小型撞擊器內(nèi)部為不銹鋼制彈簧。其剛性模數(shù)（G）=8000 kg/mm2，彈簧圈線徑（d）=1.5 mm，外徑（OD）=11 mm，內(nèi)徑（ID）=8 mm，中徑（MD）=OD-d =9.5 mm，有效圈數(shù)（Nc）=15。彈簧常數(shù)（k）=（G×d4）/（8×MD3×Nc）≈0.3936 kgf/mm=3.86 N/mm。撞擊頭直徑為10 mm，撞擊面積（S）=3.14×（5 mm）2=78.5 mm2。

本實(shí)驗(yàn)固定自制小型撞擊器的撞擊深度為10 mm。調(diào)節(jié)調(diào)壓螺絲為3個不同的距離（X），根據(jù)胡克定律F=kx，計算撞擊力分別為77.2 N、106.2 N和135.1 N。A組接受77.2 N的撞擊，B組接受106.2 N的撞擊，C組接受135.1 N的撞擊。人工固定腎，調(diào)節(jié)好撞擊器，將撞擊頭對準(zhǔn)腎，按壓扳機(jī)進(jìn)行撞擊。

1.3 常規(guī)超聲檢查 采用GE Voluson E8 Expert彩色多普勒超聲診斷儀，配備三維成像專用軟件及編碼造影軟件包，RIC5-9D探頭，灰階超聲（US）檢查頻率3.7～9.0 MHz，掃描角度為125°，深度為9 cm。彩色多普勒血流顯像（CDFI）狀態(tài)下，Scale范圍為0.06 m/s。

1.4 RT3D-CEUS 進(jìn)入Contrast狀態(tài)，機(jī)械指數(shù)（mechanical index, MI）為0.14，調(diào)節(jié)圖像深度，然后嵌壓4D鍵，進(jìn)入RT3D-CEUS狀態(tài)，調(diào)節(jié)取樣框掃查范圍，使其完全覆蓋傷腎。采用團(tuán)注法經(jīng)留置針管快速推入SonoVue超聲造影劑（意大利，Bracco公司）0.2 ml/次，快速尾推5.0 ml生理鹽水沖管[7]。將數(shù)據(jù)存儲于儀器硬盤。

1.5 傷情評估 RT3D-CEUS檢查結(jié)束后，動態(tài)觀察實(shí)驗(yàn)兔的血壓變化，當(dāng)收縮壓降至40 mmHg以下時提示實(shí)驗(yàn)動物進(jìn)入休克狀態(tài)，經(jīng)靜脈注射適量氯化鉀，處死實(shí)驗(yàn)兔，剖腹觀察腎損傷情況。然后取出腎剖切，參照美國創(chuàng)傷外科協(xié)會（AAST）分級標(biāo)準(zhǔn)[8]評估傷情。

1.6 圖像分析 撞擊前后20 min內(nèi)，由1名超聲主治醫(yī)師依次完成US、CDFI和RT3D-CEUS檢查。由另1名超聲主任醫(yī)師回放圖像進(jìn)行分析，2人均不知撞擊力度。將以RT3D-CEUS的A平面作為二維超聲造影（2D-CEUS）進(jìn)行研究。應(yīng)用RT3D-CEUS圖像后處理軟件分析造影增強(qiáng)特征。將以上檢查結(jié)果進(jìn)行比較，并與病理結(jié)果進(jìn)行對照。

2 結(jié)果

2.1 撞擊前 US清晰地顯示腎的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；CDFI顯示正常的腎血流；2D-CEUS顯示正常腎血流灌注，未見異常增強(qiáng)信號；RT3D-CEUS顯示立體的腎血流灌注信息，未見異常增強(qiáng)信號。

2.2 撞擊后

2.2.1 US及CDFI A組1例未見明顯異常，其余各例二維灰階超聲可見腎腫大，實(shí)質(zhì)局部可見異常增強(qiáng)區(qū)，如積液較多，滲入損傷病灶，可見腎實(shí)質(zhì)局部回聲中斷。所有傷腎包膜下均出現(xiàn)液性暗區(qū)，量逐漸增多，并逐漸出現(xiàn)均勻分布的點(diǎn)狀回聲（圖1A）；無法直接顯示腎活動性出血的部位和范圍。CDFI顯示傷腎血流灌注信息較撞擊前明顯變?nèi)酰珻組1例可見束狀彩色血流信號自破口向腎外噴射（圖1B）。

2.2.2 撞擊后2D-CEUS 注射超聲造影劑10～12 s，2D-CEUS可見腎實(shí)質(zhì)損傷區(qū)呈楔形或不規(guī)則形無增強(qiáng)區(qū)，與正常增強(qiáng)的腎皮質(zhì)形成強(qiáng)烈反差。注射造影劑（13±2）s后，除A組1例外，其余所有實(shí)驗(yàn)兔均可見自破口向腎外涌出的不同程度的增強(qiáng)信號（圖1C）。2.2.3 撞擊后RT3D-CEUS 注射超聲造影劑10～12 s，RT3D-CEUS實(shí)時顯示完整的腎損傷病灶，該區(qū)呈不規(guī)則凹形的充盈缺損。注射造影劑（13±2）s后，除A組1例外，所有實(shí)驗(yàn)兔均可見活動性出血信號，其特點(diǎn)為：開始見自腎損傷病灶向腎外的多束增強(qiáng)信號，然后逐漸匯合成一大束，呈“寬帶”狀或“云霧”狀（圖1D）。活動性出血增強(qiáng)信號越強(qiáng)、分布范圍越廣，進(jìn)入休克的時間越短，表明出血程度越嚴(yán)重。

2.3 大體病理 大體病理可見9只兔腎均發(fā)生損傷，損傷級別隨撞擊力增加而加重，A組1例為Ⅰ級；2例為Ⅱ級；B組3例均為Ⅲ級；C組1例為Ⅲ級；2例為Ⅳ級。RT3D-CEUS顯示的損傷病灶的部位、形態(tài)與病理檢查結(jié)果一致（圖1E、F）。A、B、C組實(shí)驗(yàn)兔進(jìn)入休克狀態(tài)的平均時間分別為（240±15）min、（85±10）min、（49±5）min。

圖1 C組實(shí)驗(yàn)兔，接受135.1 N的撞擊力。A.灰階超聲腎長軸切面顯示傷腎實(shí)質(zhì)局部回聲中斷（箭），并可見腎包膜下積液（箭頭）；B. CDFI腎切面顯示束狀彩色血流信號自破口向腎外噴射（箭）；C. 2D-CEUS顯示自破口向腎外涌出的增強(qiáng)信號（箭）；D. RT3DCEUS實(shí)時、立體、逼真地顯示腎活動性出血（箭）；E.腎實(shí)質(zhì)可見裂口（箭）；F.剖開腎，可見腎實(shí)質(zhì)發(fā)生挫裂傷（箭）

3 討論

超聲對外傷后腹腔積液的診斷敏感度高，但無法辨別液體的性質(zhì)，也不能確定出血的來源，對診斷腹腔實(shí)質(zhì)臟器損傷的敏感度不高。超聲造影技術(shù)的出現(xiàn)不僅大大提高了對閉合性腹部實(shí)質(zhì)臟器外傷的診斷率[9,10]，而且可以準(zhǔn)確地評估實(shí)質(zhì)臟器是否發(fā)生活動性出血及活動性出血的來源，本課題組的前期研究[11]也證實(shí)了這一點(diǎn)。然而，超聲造影無法顯示活動性出血的整體信息。超聲造影三維重建技術(shù)是通過采集二維超聲造影的信息，通過計算機(jī)重建出病灶的三維灌注信息，但是其獲得的是短暫的掃描信息，信息量非常有限，如采集時機(jī)把握不好，會丟失非常重要的信息，而且圖像質(zhì)量容易受患者臟器動度的影響。RT3D-CEUS是一種新的超聲造影技術(shù)，可以實(shí)時獲得病灶造影全程的三維灌注信息，信息量大，不受臟器動度的影響。

本實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，RT3D-CEUS可以實(shí)時、立體、逼真地顯示閉合性腎外傷活動性出血及活動性出血的來源。腎受到撞擊后，腎組織腫脹，局部血管破裂，血液自破口溢出至包膜下，若包膜發(fā)生破裂，血液會進(jìn)入腹膜后，甚至腹腔。US顯示腎腫大，局部回聲稍增強(qiáng)，其形態(tài)不規(guī)則，邊界欠清晰，腎包膜下出現(xiàn)無回聲暗區(qū)，表明存在出血，但無法直接顯示出血信號，而且無法判斷出血的來源。CDFI可見腎血流灌注較撞擊前明顯減少，這可能是外傷后的應(yīng)急反應(yīng)所致，僅見1例發(fā)生活動性出血。經(jīng)靜脈注射超聲造影劑后，2D-CEUS顯示灌注早期腎損傷部位灌注缺失，然后微泡自腎破裂口外溢，通過相關(guān)的超聲造影顯像技術(shù)可以清晰地顯示微泡外溢情況，從而可以準(zhǔn)確地判斷腎活動性出血，并確定出血的來源，但2D-CEUS只能顯示二維的、斷層切面的信息，若操作經(jīng)驗(yàn)不豐富可能會遺漏一些重要的切面。RT3D-CEUS包含了所有2D-CEUS的信息，它能立體地顯示灌注早期腎局部充盈缺失及其后實(shí)時、立體的活動性出血信息，非常容易判斷出血的來源，不易產(chǎn)生遺漏。RT3D-CEUS實(shí)時、逼真、立體地顯示了本實(shí)驗(yàn)中所有包膜發(fā)生破裂的腎的活動性出血信號。

本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，RT3D-CEUS顯示的活動性出血分布范圍越廣，血壓下降越快。由于本實(shí)驗(yàn)對所有的實(shí)驗(yàn)兔進(jìn)行了肝素化處理，因此，一旦腎組織發(fā)生破裂，會持續(xù)出血，直至死亡。本實(shí)驗(yàn)建立了幾種不同級別的閉合性腎外傷模型，2D-CEUS顯示出血信號分布的范圍不一，但無法顯示整體的出血信息。RT3D-CEUS顯示了完整的活動性出血信息，其分布的范圍與血壓改變密切相關(guān)，分布范圍越大，血壓下降越快，病理結(jié)果顯示其損傷級別也越高。

值得注意的是，RT3D-CEUS顯示的信息量大，病灶容易被周邊增強(qiáng)的信號覆蓋，從而干擾對疾病的診斷。實(shí)時顯像時，調(diào)節(jié)圖像的角度、深淺等非常重要，可以去除干擾，清晰地顯示病灶的動態(tài)信息；還可以通過圖像后處理技術(shù)，對圖像深淺及空間進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，剪除雜波信號干擾，逼真地顯示病灶的整體增強(qiáng)特征。

綜上所述，RT3D-CEUS可以實(shí)時、立體、逼真地顯示閉合性腎外傷活動性出血，并可以根據(jù)出血信號分布的范圍初步判斷出血的嚴(yán)重程度，可以為下一步救治提供重要的參考信息。

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（責(zé)任編輯 張春輝）

Real-time Three-dimensional Contrast-enhanced Ultrasound for Evaluation of Blunt Renal Trauma Hemorrhage: a Rabbit Experiment

PurposeTo investigate the value of real-time three-dimensional contrastenhanced ultrasound (RT3D-CEUS) for the evaluation of blunt renal trauma hemorrhage.Materials andMethodsNine healthy New Zealand white rabbits were randomly divided into three groups, and after heparinization, the models of ongoing hemorrhage of blunt renal trauma were developed by self-made minitype striker in the three groups with different force levels: 77.2 N (group A), 106.2 N (group B), 135.1 N (group C). All rabbits were performed ultrasonography (US), color Doppler flow imaging (CDFI) and RT3DCEUS before and after strike (within 20 minutes). The results achieved by US, CDFI, 2D-CEUS (A-plane results in RT3D-CEUS) and RT3D-CEUS were compared with each other, and further compared with the pathological results of the executed animals after blood pressure decreased lower than 40 mmHg.ResultsAll rabbits showed traumatic renal lesions and it proved that the bigger the force the heavier the injury (group A: 1 case of level Ⅰ, 2 cases of level Ⅱ; group B: 3 cases of level Ⅲ; group C: 1 case of level Ⅲ, 2 cases of levelⅣ ). After strike, US identified the presence of increasing hematoma under the capsule but could not detect active bleeding. In CDFI, only 1 case was detected ongoing hemorrhage. 2D-CEUS clearly presented the bleeding in all cases. RT3D-CEUS presented a vivid real-time and stereoscopical image of active hemorrhage in all cases and also showed that the wider the bleeding area was shorter than the shock duration time.ConclusionRT3D-CEUS can present a real-time dynamic bleeding and locate headstream of blood in renal trauma vividly and stereoscopically, and can be used to preliminarily evaluate the degree of ongoing hemorrhage in traumatic kidney.

Kidney diseases; Wounds and injuries; Hemorrhage; Ultrasonography, Doppler, color; Imaging, three-dimensional; Contrast media; Disease models, animal; Rabbits

1. 武警河北總隊醫(yī)院介入科 河北石家莊050081

2. 廣州軍區(qū)廣州總醫(yī)院超聲科 廣東廣州510010

3. 武警云南總隊醫(yī)院特檢科 云南昆明650111

李葉闊

Department of Ultrasound, General Hospital of Guangzhou Military Command, Guangzhou 510010, China

Address Correspondence to: LI Yekuo

E-mail: yekuoli@163.com

全軍醫(yī)學(xué)科研“十二五”計劃課題項(xiàng)目

（CWS12J076）；廣東省科技計劃項(xiàng)目

（2011B080701019，2012B031800309）。

R-33；R445.1

2013-05-27

修回日期：2013-09-30

中國醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志

2013年 第21卷 第10期：733-736

Chinese Journal of Medical Imaging

2013 Volume 21(10): 733-736

10.3969/j.issn.1005-5185.2013.10.004