超聲在缺血性腦卒中治療中的應(yīng)用研究進(jìn)展

張夢霓綜述，鄒建中審校

（重慶醫(yī)科大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院/省部共建國家重點實驗室培育基地——重慶市超聲醫(yī)學(xué)工程重點實驗室/重慶市生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)重點實驗室，重慶400016）

超聲在缺血性腦卒中治療中的應(yīng)用研究進(jìn)展

張夢霓綜述，鄒建中審校

（重慶醫(yī)科大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院/省部共建國家重點實驗室培育基地——重慶市超聲醫(yī)學(xué)工程重點實驗室/重慶市生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)重點實驗室，重慶400016）

卒中；缺血；超聲檢查，多普勒；顱內(nèi)栓塞；綜述

缺血性腦卒中目前已經(jīng)成為嚴(yán)重危害人類健康的疾病之一，引起神經(jīng)功能缺失、殘疾甚至死亡。由于缺血性腦卒中對治療時間窗的限制，到目前為止，在發(fā)病的3 h內(nèi)重組組織型纖溶酶原（rtPA）仍是急性缺血性腦卒中唯一有循證醫(yī)學(xué)根據(jù)的治療方法，而且只有不到50%患者能夠達(dá)到完全的血管再通，同時，溶栓后還具有較大的出血風(fēng)險。超聲作為一種成熟的診斷技術(shù)已經(jīng)滲透到醫(yī)學(xué)的眾多領(lǐng)域，超聲治療技術(shù)也在不斷地發(fā)展。超聲是一種新型的溶栓方式，在20世紀(jì)70年代就已經(jīng)有了血管內(nèi)高頻超聲照射溶栓的報道。近年來，超聲在缺血性腦卒中的研究取得了一些新進(jìn)展，超聲聯(lián)合藥物、超聲造影劑聯(lián)合溶栓，甚至單獨運用高強(qiáng)度聚焦超聲（HIFU）等不同方式均成為超聲溶栓的研究熱點。但在研究過程中各研究學(xué)者觀點不一。本文希望通過對目前超聲在缺血性腦卒中治療研究成果的展示，為臨床研究提供一定的參考，為廣大缺血性腦卒中患者帶來希望。

1 低頻低強(qiáng)度超聲在溶栓中的應(yīng)用

1.1 輔助藥物溶栓超聲聯(lián)合藥物輔助溶栓技術(shù)是最早研究的超聲溶栓方式，主要機(jī)制是利用超聲輻照提高纖溶酶原激活物在血凝塊部位的滲透性，并直接通過機(jī)械效應(yīng)導(dǎo)致纖維蛋白結(jié)構(gòu)的破壞，同時增加血凝塊表面與溶栓藥物的結(jié)合酶，已有研究證實，超聲聯(lián)合輔助溶栓不僅提高血管再通率，對臨床癥狀的改善也有明顯改善[1-2]。

目前，超聲聯(lián)合藥物輔助溶栓的大量動物及人體臨床試驗都證明，超聲聯(lián)合溶栓藥物對缺血性腦卒中的治療作用以及安全性較單獨運用溶栓藥物更具促進(jìn)作用。19世紀(jì)70年代，有研究發(fā)現(xiàn)超聲可以穿透顱骨，為以后超聲在顱內(nèi)疾病的研究奠定了基礎(chǔ)。隨后大量科研工作者發(fā)現(xiàn)低頻超聲更容易穿透顱骨，并開啟了超聲輔助溶栓技術(shù)的研究；經(jīng)顱多普勒超聲目前在臨床上不僅對診斷缺血性腦卒中及適時監(jiān)控血栓溶解情況有重要作用[3]，而且近幾年來許多學(xué)者也將超聲聯(lián)合tPA與單獨運用tPA的溶栓效果進(jìn)行了比較研究。Alexandrov[4]在2009年進(jìn)行的研究中發(fā)現(xiàn)，經(jīng)顱多普勒超聲聯(lián)合tPA的溶栓率較單獨運用tPA溶栓率更高。2011年趙斌等[5]對60例腦梗死患者的隨機(jī)對照試驗不僅得出超聲輔助溶栓率提高，而且監(jiān)測治療后7 d及14 d超聲組的血漿二聚體及血漿纖維蛋白原下降較單獨使用尿激酶更明顯，證實超聲可能在改善患者預(yù)后方面有顯著作用。在最近的一個臨床三期療效研究中，Andrew等[6]選取20例近端顱內(nèi)栓塞患者，靜脈注射tPA不久后給予2 MHz的脈沖超聲輻照2 h，結(jié)果表明，在超聲輻照停止后未出現(xiàn)不良反應(yīng)及出血癥狀，40%患者完全再通，10%患者部分再通；90 d后再次觀察發(fā)現(xiàn)25%患者改良Pankin量表達(dá)到了0～1分。我國學(xué)者張文君等[7]在治療后1、2、3、10、21、28 d連續(xù)評價神經(jīng)功能缺損評分發(fā)現(xiàn)，超聲（800 kHz）輔助尿激酶組得分均較高，明顯改善腦梗死的預(yù)后。2012年Ricci等[8]通過選取5個合適的超聲溶栓研究并加以分析，也得出超聲溶栓技術(shù)降低了術(shù)后3個月的病死率，并未發(fā)現(xiàn)明顯不良反應(yīng)的結(jié)論。以上學(xué)者的研究結(jié)果均提示，超聲不僅具有輔助溶栓的作用，對患者預(yù)后也產(chǎn)生了重要影響，且降低了大量應(yīng)用溶栓藥物后所引起的出血風(fēng)險。Barlinn等[9]的研究表明，超聲輻照可以保存血-腦脊液屏障的完整性，對降低術(shù)后出血風(fēng)險起著重要作用。

超聲聯(lián)合藥物溶栓是否會增加出血風(fēng)險目前尚有爭議。Eggers等[10]通過對比研究發(fā)現(xiàn)，聯(lián)合應(yīng)用治療的部分血管再通率及完全血管再通率均明顯高于單獨運用tPA，但同時藥物聯(lián)合超聲組的出血率增加。然而我國學(xué)者宋玉強(qiáng)等[11]觀察低頻超聲（800 kHz）聯(lián)合尿激酶靜脈溶栓治療大鼠腦梗死的療效，結(jié)果顯示，尿激酶治療組和非尿激酶治療組大鼠腦出血發(fā)生率分別為20.00%和3.75%；低頻超聲治療組和非低頻超聲治療組，腦出血發(fā)生率分別為12.50%和11.25%，提示超聲輔助溶栓組的術(shù)后出血率明顯降低，但上述2項研究分別使用的是tPA和尿激酶（UK），且我國學(xué)者是在大鼠中進(jìn)行的實驗，使用的超聲頻率、時間、方式均有差別，還需要更多基礎(chǔ)實驗及臨床研究來進(jìn)一步探討低頻超聲輔助溶栓后的出血風(fēng)險。

1.2 聯(lián)合微泡造影劑雖然超聲聯(lián)合藥物溶栓在經(jīng)過多年的動物及人體研究后發(fā)現(xiàn)有良好的效果，但由于其有創(chuàng)性、不宜操作性及時間限制性等特點，使得這種傳統(tǒng)的超聲溶栓技術(shù)風(fēng)險相對較高。近年來超聲微泡造影劑的廣泛應(yīng)用已證實微泡造影劑能提高超聲對溶栓劑的助溶作用，表明空化效應(yīng)可能與超聲溶栓[12-13]有關(guān)，且單獨運用超聲聯(lián)合造影劑也有溶栓效果，可能與超聲造影劑降低空化閾值有關(guān)。

2007年于銳等[14]進(jìn)行了低頻超聲聯(lián)合微泡造影劑的體外溶栓研究，將實驗分成對照組（生理鹽水）、UK組、體外治療超聲組（ETUS）、超聲聯(lián)合尿激酶組（ETUS聯(lián)合UK）、超聲聯(lián)合微泡組[ETUS聯(lián)合微泡造影劑（MB）]、ETUS聯(lián)合UK和MB，術(shù)后根據(jù)血栓體積減小量得出溶栓率。結(jié)果提示，單純ETUS無明顯溶栓作用，超聲（US）聯(lián)合MB的溶栓作用要高于單獨UK，ETUS聯(lián)合UK和MB可獲得最佳的溶栓效果，且通過聯(lián)合使用MB可以大大降低溶栓劑的使用劑量，同時降低助溶超聲的強(qiáng)度，比單獨運用超聲或聯(lián)合應(yīng)用藥物更加安全有效。Flores等[15]分別進(jìn)行了體外實驗及兔體內(nèi)溶栓實驗，結(jié)果表明微泡聯(lián)合超聲可以促進(jìn)溶栓效果。體外溶栓實驗結(jié)果顯示，加入MB的實驗組血栓體積縮小量大于同等條件下未加入MB的實驗組。體內(nèi)實驗將120只兔子分為五組，分別給予1 MHz US，tPA，tPA聯(lián)合US，MB聯(lián)合US，MB聯(lián)合US及tPA進(jìn)行溶栓，結(jié)果顯示，tPA和tPA聯(lián)合US兩組組織的不完整性高于MB聯(lián)合US及tPA組，而MB聯(lián)合US組的出血風(fēng)險也低于單獨運用超聲組，加入MB降低術(shù)后出血風(fēng)險可能與用藥劑量降低有關(guān)或者與超聲在穿透顱骨時可以對額外的超聲及散射進(jìn)行吸收，從而減少駐波以降低出血風(fēng)險，但具體機(jī)制尚未明確。此外，Culp等[16]也通過實驗表明，單獨運用MB聯(lián)合超聲（1 MHz）在體內(nèi)及體外均具有溶栓作用，且沒有明顯的出血不良反應(yīng)。

MB在溶栓過程中可能與空化效應(yīng)有關(guān)，但詳細(xì)的機(jī)制仍需進(jìn)一步探索。于銳等[14]觀察到通過HE，ETUS聯(lián)合MB溶栓后的血栓仍較堅實，而ETUS聯(lián)合UK和MB溶栓后的血栓則較松軟。光鏡下觀察到ETUS聯(lián)合UK和MB處理后的血栓結(jié)構(gòu)疏松，血小板小梁斷裂，在疏松的纖維蛋白中可見很多小孔，推測ETUS聯(lián)合MB處理主要是對血栓外層起到粉碎作用，而ETUS聯(lián)合UK和MB則可使UK深入血栓內(nèi)部進(jìn)行溶栓，從而大大提高溶栓率并減少了對周圍組織的損傷。但在2009年Molina等[17]開展的經(jīng)顱多普勒超聲聯(lián)合微氣泡輔助溶栓的隨機(jī)臨床多中心試驗中，入選了35例超急性腦梗死患者，分別用不同濃度的MB輔助溶栓，結(jié)果表明，MB的劑量太大會使發(fā)生癥狀性顱內(nèi)出血的風(fēng)險增加，所以MB在應(yīng)用過程中仍然有許多問題需要深入研究和解決，未來研究學(xué)者可以從對比劑介入治療性超聲助溶的優(yōu)化條件、能否將診斷超聲這一更普及的儀器用于對比劑介導(dǎo)的溶栓治療中，以及如何增加其安全性，如何更好地使微泡靶向結(jié)合溶栓等方面進(jìn)行研究。

2 HIFU溶栓

因為腦組織的脆弱，導(dǎo)致上述研究的超聲均為低強(qiáng)度，可能在一定程度上限制了超聲的作用效果。近年來熱點研究的HIFU技術(shù)作為一種無創(chuàng)性的治療手段，利用其熱效應(yīng)已經(jīng)應(yīng)用于各種實體腫瘤及婦科良性腫瘤的治療，而腦部病變一直屬于其禁忌證。最近一些學(xué)者認(rèn)為，HIFU溶栓應(yīng)主要是利用其空化效應(yīng)及機(jī)械效應(yīng)而盡量避免熱效應(yīng)，因為高能量可能會對周邊腦組織產(chǎn)生損傷，我國學(xué)者楊含等[18]將連續(xù)與脈沖高強(qiáng)度聚焦超聲進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)脈沖高強(qiáng)度聚焦超聲在一定條件下能于較低溫度下利用非熱效應(yīng)達(dá)到與連續(xù)波效應(yīng)相同的破壞結(jié)果，其脈沖式的輻照方式能有效降低并發(fā)癥，這是否也能適用于腦卒中領(lǐng)域也是值得思考和研究的問題。

目前利用HIFU及靶向MB在磁共振成像（MRI）引導(dǎo)下行溶栓實驗已成為研究熱點，因為HIFU聯(lián)合MB作為一種體外治療方式在缺血性腦卒中有其不可代替的優(yōu)勢。大量研究表明，MB聯(lián)合HIFU溶栓治療能夠較大限度地縮短血流再通的時間[19-21]，且該方法更有利于定向血栓治療，利于術(shù)中通過影像監(jiān)控空化效應(yīng)的產(chǎn)生。2006年Frenkel等[22]已經(jīng)開始用HIFU在體外進(jìn)行溶栓治療的實驗，他們利用脈沖超聲輻照人工血栓，將該血凝塊置于脫氣的37℃的水中，結(jié)果表明，雖然單獨應(yīng)用HIFU（功率20～80 W）與未輻照的血栓重量變化無明顯差異，但是HIFU聯(lián)合tPA的溶栓體積隨著輸出頻率及脈沖重復(fù)頻率的增加而增加。Stone等[23]在靜脈進(jìn)行溶栓實驗時發(fā)現(xiàn)，利用脈沖HIFU聯(lián)合tPA比單獨應(yīng)用tPA的溶栓效果更好，所需tPA濃度更低，并且所需的功率更低。上述研究均證明了HIFU聯(lián)合MB及tPA的增強(qiáng)作用。最近的一項動物實驗表明，可以單獨在體內(nèi)外運用HIFU溶栓而不借助tPA及MB。Burgess等[24]進(jìn)行了在MRI引導(dǎo)下利用HIFU對兔卒中模型進(jìn)行實驗，將實驗分為四組，分別給予對照組及不同超聲強(qiáng)度的三組（275、415、550 W），結(jié)果發(fā)現(xiàn)415 W組和550 W組均發(fā)現(xiàn)部分血管再通，且并沒有發(fā)現(xiàn)明顯的組織損傷，由于各組兔子的數(shù)量較少，且強(qiáng)度不連續(xù)，并不能說明超聲強(qiáng)度和血管再通是否具有正相關(guān)，但HIFU確實令部分血管再通，這也再次說明單獨運用HIFU是具有研究價值的。Wright等[25]分別在體外和體內(nèi)利用HIFU進(jìn)行溶栓實驗。在體外試驗中將能量設(shè)置從120～185 W，脈沖波給予0.1 ms到1 ms，間隔時間從5 s到20 s，通過單一變量法提示能量，在達(dá)到一定強(qiáng)度后，血栓溶解面積會隨著脈沖時間、輻照時間、能量的增加而增加。該實驗證實了HIFU在達(dá)到一定能量或某些參數(shù)條件后具有溶栓作用。H?lscher等[26]利用磁共振引導(dǎo)下行超聲體外及體內(nèi)溶栓實驗，體外實驗發(fā)現(xiàn)顱骨的厚度及密度對溶栓影響很大，體內(nèi)實驗中保持單一變量，從100 W到400 W，發(fā)現(xiàn)功率越大血栓重量越?。徽伎毡群兔}沖寬度越大，血栓溶解率越大，但溶栓率較低，不過仍然證明了HIFU對顱內(nèi)溶栓有一定作用。上述學(xué)者并沒有得出一個確切的HIFU強(qiáng)度與溶栓率的確切關(guān)系，但是為進(jìn)一步研究提供了依據(jù)。目前HIFU仍處于研究階段，還有許多問題需要解決，例如，如何減少超聲穿透顱骨時產(chǎn)生的衰減、扭曲；如何避免一些具有危害因素的效應(yīng)，以及怎樣設(shè)置參數(shù)使超聲在發(fā)揮作用的同時降低其風(fēng)險和術(shù)后并發(fā)癥等。另外還需通過實驗研究了解該技術(shù)作用于顱內(nèi)溶栓的機(jī)制。盡管如此，HIFU治療缺血性腦卒中仍然具有可能性，并且由于其無創(chuàng)性、治療時間窗可相對延長等特點，可成為超聲溶栓技術(shù)的重要手段。

3 超聲溶栓技術(shù)展望

超聲溶栓技術(shù)從發(fā)展至今已近走過了大半個世紀(jì)，眾多學(xué)者進(jìn)行了大量的體內(nèi)及體外研究。將超聲輔助溶栓技術(shù)逐漸優(yōu)化，在增強(qiáng)溶栓效果的同時降低術(shù)出血風(fēng)險，但仍然無法改變治療時間窗短及必須進(jìn)行侵入性操作的問題，且低頻超聲所引起的術(shù)后出血風(fēng)險還需進(jìn)一步研究。隨著MB的廣泛應(yīng)用，其增強(qiáng)超聲輔助溶栓的效果更加顯著，甚至可以單獨運用US聯(lián)合MB進(jìn)行溶栓治療，為顱內(nèi)溶栓治療方式多樣化帶來了曙光。近年來，HIFU逐漸成為研究的熱點，也在顱內(nèi)溶栓的研究領(lǐng)域占有了一席之地。腦部病變作為HIFU的禁忌證，主要考慮到高能量超聲可能對腦組織產(chǎn)生不良反應(yīng)，以及在穿透顱骨的過程中可能會導(dǎo)致能量損失，這樣不僅達(dá)不到效果，反而對顱骨造成損傷。但目前許多學(xué)者通過動物實驗，旨在尋找合適的參數(shù)（如能量、占空比、頻率，脈沖時間、間隔時間等），以期尋求一種既能降低對腦部的損傷，減少術(shù)后腦出血風(fēng)險，又能最大限度地將能量沉積于病灶的顱內(nèi)溶栓治療方法。

綜上所述，盡管超聲溶栓技術(shù)在缺血性腦卒中治療領(lǐng)域并未成熟，還需要不斷研究，但從大量的實驗數(shù)據(jù)中得知，超聲溶栓技術(shù)運用于缺血性腦卒中的治療仍然具有很高的可操作性，而HIFU作為非侵入性的顱內(nèi)溶栓手段，如果能夠進(jìn)一步研究提高其安全性及有效性，將會為急性腦卒中的治療產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

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10.3969/j.issn.1009-5519.2015.03.017

A

1009-5519（2015）03-0363-03

2014-10-15）

國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃（973計劃）項目（2011CB707900）。

張夢霓（1989-），女，四川自貢人，碩士研究生，主要從事高強(qiáng)度聚焦超聲的研究；E-mail：398291320@qq.com。

鄒建中（E-mail：1109905304@qq.com）。