SonoVue劑量與健康實(shí)驗(yàn)兔腎超聲造影效果關(guān)系的實(shí)驗(yàn)研究

劉銳洪 LIU Ruihong

李葉闊2 LI Yekuo

孫彬錄2 SUN Binlu

何晶玲2 HE Jingling

袁桂忠2 YUAN Guizhong

王莎莎2 WANG Shasha

SonoVue劑量與健康實(shí)驗(yàn)兔腎超聲造影效果關(guān)系的實(shí)驗(yàn)研究

劉銳洪1LIU Ruihong

李葉闊2LI Yekuo

孫彬錄2SUN Binlu

何晶玲2HE Jingling

袁桂忠2YUAN Guizhong

王莎莎2WANG Shasha

作者單位
1. 廣東醫(yī)學(xué)院附屬陳星海醫(yī)院超聲科 廣東中山 528415
2. 廣州軍區(qū)廣州總醫(yī)院超聲科 廣東廣州510010

目的 探討不同SonoVue劑量對(duì)健康實(shí)驗(yàn)兔超聲造影（CEUS）效果的影響，并分析其變化規(guī)律，探討最佳SonoVue劑量。材料與方法 采用GE LOGIQ-E9超聲診斷儀，分別對(duì)10例兔腎在8個(gè)SonoVue劑量水平（0.02～0.16 ml/kg）行CEUS檢查，通過時(shí)間-強(qiáng)度曲線測(cè)量腎血流灌注參數(shù)，并進(jìn)行定量分析。結(jié)果 SonoVue在0.02～0.10 ml/kg劑量范圍內(nèi)，峰值強(qiáng)度（PI）及曲線下面積（AUC）隨劑量增加而增大，SonoVue劑量與PI、AUC呈顯著正相關(guān)（r=0.962、0.965，P＜0.05）；進(jìn)一步增加劑量，AUC變化不明顯，PI反呈略下降趨勢(shì)。到達(dá)時(shí)間（AT）隨SonoVue劑量的增加而呈逐漸縮短，兩者呈顯著負(fù)相關(guān)（r=－0.917，P＜0.05）；SonoVue劑量與達(dá)峰時(shí)間（TTP）呈正相關(guān)（r=0.49，P＜0.05）。結(jié)論 SonoVue劑量會(huì)影響CEUS定量分析結(jié)果，確定劑量和效果的關(guān)系及認(rèn)識(shí)其規(guī)律是進(jìn)行CEUS和定量分析的前提條件。應(yīng)用SonoVue對(duì)健康實(shí)驗(yàn)兔腎行CEUS定量分析時(shí)，0.10 ml/kg是較理想的劑量。

造影劑；超聲檢查；超聲造影；劑量效應(yīng)關(guān)系，藥物；腎循環(huán)；模型，動(dòng)物；兔

近年來，隨著超聲造影（contrast-enhanced ultrasound，CEUS）技術(shù)的發(fā)展，超聲評(píng)估腎臟血流灌注的研究逐漸向?qū)崟r(shí)諧波CEUS定量分析方向發(fā)展[1]。目前常用的超聲造影劑是SonoVue[2]，但在常用的動(dòng)物模型新西蘭大耳白兔上，SonoVue劑量和CEUS定量分析腎血流灌注效果的關(guān)系鮮有系統(tǒng)報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用CEUS定量分析技術(shù)評(píng)估健康實(shí)驗(yàn)兔腎臟血流灌注，比較在不同SonoVue劑量下定量分析結(jié)果有無差異，探討不同SonoVue劑量對(duì)健康實(shí)驗(yàn)兔CEUS定量分析結(jié)果的影響及其變化規(guī)律，指導(dǎo)后期實(shí)驗(yàn)研究。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物 健康新西蘭大耳白兔10只，由廣州軍區(qū)廣州總醫(yī)院動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心提供，體重2.5～3.0 kg，雌雄不限。本實(shí)驗(yàn)經(jīng)廣州軍區(qū)廣州總醫(yī)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。實(shí)驗(yàn)兔經(jīng)耳緣靜脈注射3%戊巴比妥鈉1 ml/kg進(jìn)行麻醉并備皮，取仰臥位固定于動(dòng)物板。經(jīng)耳緣靜脈置入22G留置針作為注射通道。

1.2 超聲造影劑 SonoVue（Bracco公司）按說明書配置成混懸液，微泡濃度為2×108個(gè)/ml，微泡平均直徑2.5 μm，90%的微泡直徑＜8 μm，滲透壓為290 mOsm/kg，與人體血漿等滲。

1.3 儀器與方法 采用GE LOGIQ-E9超聲診斷儀，9L-D探頭，頻率為6～9 MHz。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，保持儀器設(shè)置固定，其中輸出功率=10%、動(dòng)態(tài)范圍=54 dB、頻率=通用、機(jī)械指數(shù)=0.14、增益90%、聚焦深度2～3 cm。將SonoVue劑量分為0.02 ml/kg、0.04 ml/kg、0.06 ml/kg、0.08 ml/kg 、0.10 ml/kg、0.12 ml/kg、0.14 ml/kg、0.16 ml/kg 8個(gè)水平，分別經(jīng)兔耳緣靜脈團(tuán)注不同劑量SonoVue混懸液，隨后注入1.5 ml生理鹽水沖管。對(duì)右腎進(jìn)行CEUS，間隔時(shí)間至少15 min，以免相互影響。團(tuán)注SonoVue同時(shí)啟動(dòng)圖像采集，挑選腎最大截面，觀察100 s內(nèi)腎實(shí)質(zhì)回聲變化，進(jìn)行自動(dòng)序列采集，檢查結(jié)束后，使用數(shù)字化醫(yī)學(xué)成像及交互（digital imaging and communication in medicine，DICOM）格式記錄腎灌注各時(shí)間點(diǎn)的數(shù)據(jù)。

感興趣區(qū)（ROI）取樣面積相同，放置在與聲束垂直的外層皮質(zhì)內(nèi)，觀察ROI內(nèi)各像素及造影劑微泡回聲量的變化，采用伽馬擬合（Gamma variate）方式，獲得腎灌注時(shí)間-強(qiáng)度曲線（time-intensity curve，TIC）并得出相關(guān)定量參數(shù)，包括曲線下面積（area under curve，AUC）、達(dá)峰時(shí)間（time to peak，TTP）、到達(dá)時(shí)間（arrival time，AT）、峰值強(qiáng)度（peak intensity，PI）。每只健康實(shí)驗(yàn)兔腎采用自身對(duì)照，觀察腎血流灌注CEUS表現(xiàn)規(guī)律和不同SonoVue劑量對(duì)定量參數(shù)的影響。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 19.0軟件，CEUS定量參數(shù)與SonoVue劑量的相關(guān)性采用雙變量相關(guān)分析，P＜0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 CEUS表現(xiàn) 在造影過程中，新西蘭大耳白兔腎動(dòng)脈、腎皮質(zhì)、腎髓質(zhì)內(nèi)信號(hào)回聲隨時(shí)間呈動(dòng)態(tài)順序增強(qiáng)、消退，反映了SonoVue在腎內(nèi)渡越過程。皮質(zhì)期：注射SonoVue后，腎動(dòng)脈率先高增強(qiáng)，時(shí)間非常短暫，緊接著皮質(zhì)快速高增強(qiáng)，然后腎靜脈開始高增強(qiáng)（圖1A、B）；髓質(zhì)期：髓質(zhì)自外向內(nèi)逐漸呈高增強(qiáng)，持續(xù)時(shí)間較短（圖1C）；消退期：髓質(zhì)自內(nèi)向外開始消退，然后皮質(zhì)也自內(nèi)而外開始消退，持續(xù)時(shí)間不等，直至整個(gè)腎完全無增強(qiáng)（圖1D）。腎集合系統(tǒng)無增強(qiáng)。在不同SonoVue劑量下，均可以直接觀察完整造影過程；隨著SonoVue劑量增加，可見增強(qiáng)信號(hào)消退減慢。

圖1 CEUS正常兔腎各期增強(qiáng)特征。皮質(zhì)期，腎動(dòng)脈快速顯著增強(qiáng)，腎主動(dòng)脈、段動(dòng)脈、葉間動(dòng)脈順序增強(qiáng)（A）；皮質(zhì)期，腎皮質(zhì)顯著增強(qiáng)，腎靜脈增強(qiáng)（B）；髓質(zhì)期，髓質(zhì)自外向內(nèi)增強(qiáng)（C）；消退期，皮質(zhì)自內(nèi)向外逐漸呈低增強(qiáng)，直至完全消退，腎集合系統(tǒng)和輸尿管無增強(qiáng)（D）

2.2 定量分析 TIC曲線上升陡直，迅速達(dá)到峰值，而后緩慢下降到基礎(chǔ)水平，客觀地反映了SonoVue在ROI的渡越過程（圖2）。不同SonoVue劑量下CEUS所測(cè)AT、TTP、PI、AUC值見表1。

圖2 腎皮質(zhì)TIC曲線。箭示ROI，TIC曲線上升陡直，迅速達(dá)到峰值，而后緩慢下降到基礎(chǔ)水平，反映SonoVue在ROI的渡越過程

雙變量相關(guān)分析結(jié)果顯示，SonoVue在0.02～0.10 ml/kg劑量范圍內(nèi)，PI及AUC隨劑量增加而增大，SonoVue劑量與PI、AUC呈顯著正相關(guān)（r=0.962、0.965，P＜0.05）；隨后進(jìn)一步增大劑量，AUC增加變化不明顯，PI反呈略下降趨勢(shì)（圖3A、B）。AT隨SonoVue劑量的增加而逐漸縮短，呈顯著負(fù)相關(guān)（r=－0.917，P＜0.05）（圖3C）；SonoVue劑量與TTP呈正相關(guān)（r=0.49，P＜0.05）（圖3D）。

3 討論

新型超聲造影劑及造影技術(shù)的發(fā)展為CEUS定量研究提供了有力的手段。目前最常用的超聲造影劑SonoVue屬于包膜微泡型，是一種真正的血池造影劑[3]，不會(huì)被腎小管濾過和轉(zhuǎn)運(yùn)，不存在放射性污染和腎毒性[4]。在低機(jī)械指數(shù)條件下，SonoVue穩(wěn)定性好，且具有良好的諧振特性，能特異、敏感地顯示微米級(jí)的血管血流，使得精確的定量分析成為可能[5]。CEUS定量分析技術(shù)基于指示劑稀釋理論，采用伽馬擬合的數(shù)學(xué)模型繪制TIC曲線進(jìn)行量化分析，對(duì)組織血流灌注做出評(píng)價(jià)，是一種功能成像[6-8]。造影劑量會(huì)影響CEUS定量分析結(jié)果，確定劑量和效果的關(guān)系及認(rèn)識(shí)其規(guī)律是進(jìn)行CEUS及定量分析的前提條件[6]。本實(shí)驗(yàn)研究采用SonoVue作為造影劑對(duì)常用實(shí)驗(yàn)動(dòng)物兔行腎CEUS檢查，通過TIC測(cè)量腎血流灌注參數(shù)進(jìn)行定量分析，探討不同SonoVue劑量對(duì)CEUS定量分析結(jié)果的影響，并分析其變化規(guī)律。

本研究結(jié)果顯示，SonoVue在0.02～0.10 ml/kg劑量范圍內(nèi)，PI及AUC隨劑量增加而增大，SonoVue劑量與PI、AUC相關(guān)程度極高（r=0.962、0.965，P＜0.05）；隨后進(jìn)一步增加劑量，AUC增大變化不明顯，PI反呈略下降趨勢(shì)。PI是ROI增強(qiáng)最明顯時(shí)的信號(hào)強(qiáng)度；AUC指TIC曲線下的面積，是強(qiáng)度隨時(shí)間變化的積分值，與造影劑分布容積、血流速度、平均渡越時(shí)間密切相關(guān)。CEUS的TIC定量分析是建立在增強(qiáng)信號(hào)與造影劑濃度存在線性關(guān)系的假設(shè)基礎(chǔ)上，許多研究已經(jīng)證實(shí)了在相對(duì)低劑量下的這種線性關(guān)系[6]。但是在相對(duì)高劑量時(shí)，聲影現(xiàn)象和多重散射效應(yīng)可以影響這種線性關(guān)系。Soetanto等[9]最先觀察到聲影現(xiàn)象，但無法解析其產(chǎn)生的原因。2006年，Chen等[10]研究發(fā)現(xiàn)，超聲微泡造影劑產(chǎn)生的聲影現(xiàn)象是由多重散射效應(yīng)所致。當(dāng)微泡造影劑密集度增加，微泡間的距離縮短；超聲波入射后會(huì)被多個(gè)微泡散射后才傳回探頭接收，而散射的超聲波也會(huì)影響周邊微泡的振動(dòng)及后續(xù)的散射；超聲和微泡的互相作用導(dǎo)致了多重散射效應(yīng)。當(dāng)微泡濃度較低時(shí)，多重散射效應(yīng)不明顯；當(dāng)微泡密集度較高時(shí)，可以影響CEUS成像及定量分析結(jié)果。李靜[11]通過理論仿真分析證實(shí)：SonoVue微泡濃度約為3.0×105個(gè)/ml時(shí)信號(hào)強(qiáng)度達(dá)到最大，然后增加濃度造影回波信號(hào)強(qiáng)度不再增強(qiáng)，甚至下降。本研究中實(shí)驗(yàn)兔腎CEUS定量分析結(jié)果的變化規(guī)律與上述國內(nèi)外學(xué)者的研究相符，提示對(duì)于實(shí)驗(yàn)兔行CEUS檢查時(shí)0.10 ml/kg是比較理想的SonoVue劑量。

表1 不同SonoVue劑量下CEUS相關(guān)定量參數(shù)比較

圖3 CEUS定量參數(shù)與SonoVue劑量的關(guān)系。SonoVue在0.02～0.10 ml/kg劑量范圍內(nèi)，AUC隨劑量增加而增大，進(jìn)一步增加劑量，AUC增大變化不明顯（A）；SonoVue在0.02～0.10 ml/kg劑量范圍內(nèi)，PI隨劑量增加而增大，進(jìn)一步增加劑量，PI反呈略下降趨勢(shì)（B）；AT隨SonoVue劑量的增加而呈逐漸縮短（C）；SonoVue劑量與TTP相關(guān)程度一般（D）

本研究結(jié)果表明，隨SonoVue劑量增加，AT逐漸縮短，兩者相關(guān)程度極高（r=－0.917，P＜0.05）。AT指從注射造影劑至造影劑到達(dá)ROI所用的時(shí)間。Madjar等[12]應(yīng)用4種SonoVue劑量水平0.3～2.4 ml對(duì)40例患者行乳腺彩色多普勒CEUS檢查，發(fā)現(xiàn)隨造影劑劑量增加，AT縮減而造影持續(xù)時(shí)間延長；王螢螢[13]應(yīng)用4種SonoVue劑量水平1.2～2.4 ml對(duì)31例腎臟惡性腫瘤患者行實(shí)時(shí)CEUS檢查，發(fā)現(xiàn)AT隨著造影劑劑量增加而逐漸縮短。本研究結(jié)果的變化規(guī)律與上述國內(nèi)外研究結(jié)果類似，提示SonoVue劑量因素對(duì)AT影響較大。另外，圖像開始采集時(shí)間和造影劑注射時(shí)間的同步性、多次造影操作的一致性等人為因素也較容易對(duì)AT產(chǎn)生影響。上述原因均使AT在CEUS定量分析中的應(yīng)用受到一定的限制。

本研究顯示，SonoVue劑量與TTP相關(guān)程度一般（r=0.49，P＜0.05）。TTP是ROI內(nèi)開始出現(xiàn)造影劑增強(qiáng)至達(dá)到峰值強(qiáng)度的時(shí)間。與AT相比，TTP的測(cè)量區(qū)間均位于TIC內(nèi)部，不易受人為因素的影響。因此，在應(yīng)用CEUS定量評(píng)估腎血流動(dòng)力學(xué)改變時(shí)，TTP能相對(duì)排除劑量因素及人為因素的影響，更準(zhǔn)確地反映血流動(dòng)力學(xué)的變化及其規(guī)律。

總之，在使用SonoVue行CEUS定量分析過程中應(yīng)選擇合理的劑量。增加造影劑劑量能延長造影增強(qiáng)持續(xù)時(shí)間，有利于觀察；但造影劑過量一方面造成造影劑的浪費(fèi)，另一方面也容易引起聲影現(xiàn)象和多重散射效應(yīng)，影響CEUS成像效果。在實(shí)驗(yàn)兔腎的CEUS定量研究中，0.10 ml/kg是比較理想的SonoVue劑量，既兼顧了增強(qiáng)信號(hào)強(qiáng)度和造影持續(xù)時(shí)間，又未引起明顯的聲影現(xiàn)象和多重散射效應(yīng)導(dǎo)致衰減。

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（本文編輯 張春輝）

書評(píng)

由阜外心血管病醫(yī)院趙世華教授主編的《心血管磁共振診斷學(xué)》已于2011年5月由人民軍醫(yī)出版社出版發(fā)行。該書的出版得到劉玉清院士和胡大一教授的充分肯定和高度評(píng)價(jià)，并親自作序。該書系統(tǒng)闡述了心臟MR成像技術(shù)及其在常見心血管疾病中的診斷價(jià)值、優(yōu)勢(shì)及不足。本書全部?jī)?nèi)容是作者根據(jù)自己的臨床經(jīng)驗(yàn)以及多年來所總結(jié)的心得歷盡心血凝練而成，病種全面，內(nèi)容翔實(shí)，具有較強(qiáng)的臨床實(shí)用性，是該領(lǐng)域具有國內(nèi)領(lǐng)先水平的參考書。可供醫(yī)學(xué)影像學(xué)醫(yī)師，心臟內(nèi)、外科醫(yī)師閱讀參考。

Dose-response Relationship of SonoVue and Contrast-enhanced Ultrasound: An Experimental Study in Healthy Rabbits

Purpose To study the effects of different doses of ultrasound contrast agent SonoVue upon contrast-enhanced ultrasound (CEUS) in the kidney of healthy rabbits, and to seek the optimal dose of SonoVue. Materials and Methods CEUS was performed in 10 healthy rabbits with GE LOGIQ-E9 by using 8 different doses of SonoVue (ranging from 0.02 ml/kg to 0.16 ml/kg). The quantitative parameters of the time-intensity curve (TIC) were measured and statistically compared. Results The TICs showed that the peak intensity (PI) and the area under curve (AUC) increased with dose when the doses ranged from 0.02 ml/kg to 0.10 ml/kg (r=0.962 and 0.965, P＜0.05); when the dose further increased, AUC had little change but PI decreased reversely. The arrival time (AT) shortened along with the increase of the SonoVue dose (r=－0.917, P＜0.05). The dose had a positive correlation with time to peak (r=0.49, P＜0.05). Conclusion The parameters of TIC are influenced intensely by different doses of SonoVue. It is important to realize the relationship between SonoVue doses and its effects upon contrast-enhancement ultrasound in microcirculatory quantification. The dose of 0.10 ml/kg appears to be the optimal dose for CEUS in examining kidney of healthy rabbit.

Contrast media; Ultrasonography; Ultrasound-guided biops; Dose-response relationship, drug; Renal circulation; Models, animal; Rabbits

10.3969/j.issn.1005-5185.2015.06.001

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(jì)劃課題項(xiàng)目

（CWS12J076）；廣東省科技計(jì)劃項(xiàng)目

R-33；R445.1

2014-12-28

修回日期：2015-04-21

中國醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志

2015年 第23卷 第6期：401-404

Chinese Journal of Medical Imaging

2015 Volume 23(6): 401-404