實(shí)時超聲彈性成像技術(shù)在大鼠梗阻性黃疸模型定量診斷中的價值

孟曄++肖陽+++劉勇++王濤+++奚克敏

[摘要]目的 探討實(shí)時超聲彈性成像技術(shù)（RTE）的彌散定量分析功能對大鼠梗阻性黃疸模型肝臟改變的定量化診斷價值。方法 選取30只2.5～3.0個月齡，體質(zhì)量280～330 g的雄性SD大鼠，隨機(jī)分為甲組（實(shí)驗(yàn)組）與乙組（對照組），每組15只。甲組大鼠行手術(shù)制作可復(fù)性梗阻性黃疸動物模型，乙組大鼠僅行假手術(shù)。分別于造模前、造模后2周及解除梗阻后2周采用帶有組織彌散定量分析軟件的超聲診斷儀對動物模型進(jìn)行RTE檢查，并對彈性圖像進(jìn)行彌散定量分析；比較分析造模前、造模后2周、解除梗阻后2周兩組大鼠%AREA和MEAN值的變化情況。結(jié)果 造模前及解除梗阻后2周時兩組大鼠的%AREA值及MEAN值比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）；甲組大鼠造模后2周%AREA及MEAN值分別為42.60±3.69、93.20±2.54，與乙組的25.40±1.40、108.00±4.93比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=6.230、4.328，P=0.019、0.047）；甲組大鼠造模后2周時%AREA和MEAN值分別與造模前及解除梗黃后2周比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.01）。結(jié)論 RTE的彌散定量分析功能可反映梗黃引起的肝臟改變，梗黃后肝臟ROI區(qū)MEAN及%AREA可有顯著改變，其可作為梗阻性黃疸程度的定量化評定參考指標(biāo)。

[關(guān)鍵詞]超聲彈性成像技術(shù)；梗阻性黃疸；應(yīng)變均值；藍(lán)色領(lǐng)域百分比

[中圖分類號] R655.8 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1674-4721（2017）04（a）-0008-04

Quantitative diagnostic value of real-time ultrasound elastography in rats with obstructive jaundice

MENG Ye1 XIAO Yang2 LIU Yong3 WANG Tao4 XI Ke-min4

1.Department of Ultrasound，the Second Affiliated Hospital of Mudanjiang Medical University，Heilongjiang Province，Mudanjiang 157009，China；2.Department of Hepatobiliary Surgery，the Second Affiliated Hospital of Mudanjiang Medical University，Heilongjiang Province，Mudanjiang 157009，China；3.Mudanjiang Medical University，Heilongjiang Province，Mudanjiang 157011，China；4.Department of Ultrasound，Hongqi Hospital of Mudanjiang Medical University，Heilongjiang Province，Mudanjiang 157011，China

[Abstract]Objective To explore the quantitative diagnostic value of RTE for quantitative analysis of the elasticity of the liver changes in rats with obstructive jaundice.Methods 30 male SD rats （2.5-3.0 months，280-330 g） were randomly divided into group A （experimental group） and group B （control group），15 rats in each group.Rats of the group A was operated to make refolding obstructive jaundice animal model，while group B was only given the sham operation.Ultrasound diagnostic imaging software was used to analyze the elasticity of the liver changes of the animal models preoperative，2 weeks after the modeling and 2 weeks after the removal of the obstruction；and the diffusion quantitative analysis of the elastic image，the percentage of blue areas （%AREA）and strain mean （MEAN） within the region of interest （ROI） of the rat liver were measured and recorded.The changes of %AREA and MEAN in the two groups were compared at preoperative，2 weeks after the modeling and 2 weeks after the removal of the obstruction.Results There was no significant difference in %AREA and MEAN between the two groups at preoperative and 2 weeks after obstruction relieving （P>0.05）.The AREA and MEAN of group A were 42.60±3.69，93.20±2.54，compared with the group B of 25.40±1.40，108.00±4.93，the difference was statistically significant （t=6.230，P=0.019；t=4.328，P=0.047）.The AREA and MEAN values at 2 weeks after modeling were compared with those at preoperative and 2 weeks after obstruction relieving，the differences were statistically significant （P<0.05）.Conclusion Diffusion quantitative analysis of RTE can reflect the liver changes caused by obstructive jaundice，the MEAN and %AREA in the ROI of the liver after obstructive jaundice may change significantly，which can be used as quantitative indicators of the degree of obstructive jaundice reference.

[Key words]RTE；Obstructive jaundice；MEAN value； %AREA

近半個世紀(jì)以來，醫(yī)用超聲影像學(xué)檢查技術(shù)因其具有用途廣、價格低、攜帶方便、準(zhǔn)確率高等優(yōu)勢，已逐漸成為醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中必不可少的輔助檢查方式，尤其對腹腔臟器疾病診治其目前已成為最常規(guī)的檢查手段之一。肝臟是人體組織最大的實(shí)性器官，將超聲技術(shù)用于某些肝臟疾病的檢查目前已經(jīng)發(fā)展得比較成熟，準(zhǔn)確率可以高達(dá)95%以上。近年來，伴隨超聲成像技術(shù)與多普勒技術(shù)的迅猛發(fā)展，醫(yī)用超聲成像技術(shù)在如肝纖維化等臨床疾病診治過程中的應(yīng)用價值正大幅提高[1-2]。1991年，Ophir等[3]提出了“彈性成像”技術(shù)理念，經(jīng)過20余載的發(fā)展，一種新興的、被稱之為實(shí)時超聲彈性成像（real-time tissue elastography，RTE）技術(shù)的彈性超聲診斷手段應(yīng)運(yùn)而生，并已經(jīng)逐漸成為了臨床疾病診斷的主要方法之一。RTE技術(shù)其原理主要是通過軟件分析將受壓前后組織的回聲信號的移動幅度變化轉(zhuǎn)換為實(shí)時的彩色圖像，從而可以直觀地顯示被檢測組織的彈性特征，已逐漸研究應(yīng)用全身各個組織器官的疾病診治。梗阻性黃疸時，肝臟的代償功能勢必出現(xiàn)損害進(jìn)而引起肝臟的彌漫性病變，RTE技術(shù)檢測也勢必會出現(xiàn)相應(yīng)變化，目前國內(nèi)相關(guān)研究報(bào)道甚少，針對動物模型的研究報(bào)道更處于空白。故本研究應(yīng)用RTE技術(shù)的彌散定量分析功能來分析大鼠梗阻性黃疸模型肝臟變化，初步探討其定量化的診斷價值，為其應(yīng)用于臨床提供基礎(chǔ)試驗(yàn)依據(jù)。

1對象與方法

1.1對象

選取無特定病原體的、月齡2.5～3.0個月、體質(zhì)量280～330 g的雄性SD大鼠30只[由牡丹江醫(yī)學(xué)院醫(yī)藥研究中心SPF級動物房提供，使用許可證編號：SYXK（黑）2015-007]，隨機(jī)分為甲組（試驗(yàn)組）和乙組（對照組），每組各15只鼠。將其置于12 h白-黑周期的安靜、通風(fēng)，溫度22～26℃、濕度40%～70%的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境中分籠飼養(yǎng)，自由進(jìn)食、飲水。甲組大鼠行手術(shù)建立梗阻性黃疸模型，乙組大鼠僅行相同手術(shù)步驟單純暴露膽管不予以結(jié)扎等操作即可。本實(shí)驗(yàn)過程中對動物的處理符合動物倫理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)。

1.2手術(shù)方式

建立動物模型，可復(fù)性的梗阻性黃疸大鼠模型采用膽管結(jié)扎支撐管拔除法建立：①于建模前12 h給大鼠禁食，4 h前禁飲水，術(shù)前稱重后，以10%水合氯醛，0.3 mL/100 g的劑量給予大鼠行腹腔注射麻醉。②麻醉滿意后，將大鼠固定在超凈工作臺上，上腹部常規(guī)備皮（自上腹部劍突以下），備皮完成后以稀碘伏及酒精棉球分別進(jìn)行術(shù)區(qū)無菌處理3遍。③自大鼠右季肋部肋緣下斜行做1.5～2.0 cm的手術(shù)切口進(jìn)入腹腔，分離找到膽管（十二指腸與膽管交匯處），進(jìn)一步將肝門及門靜脈顯露，并仔細(xì)將膽管游離至肝門，采用3-0不可吸收聚丙烯縫線在距肝門約1.0 cm處的膽管遠(yuǎn)端將膽管及4F外周穿刺中心靜脈導(dǎo)管（PICC）一同使用三疊結(jié)結(jié)扎，結(jié)扎力度適中即可（絲線結(jié)扎后的線圈正好將膽管閉合為宜）。④自手術(shù)切口下緣經(jīng)腹部皮下隧道至左下腹部以復(fù)爾凱空腸造口穿刺套管針穿出，拔掉針芯，自近小腸端的PICC導(dǎo)管將套管針自切口下部導(dǎo)入，潛行至左下腹部，2-0慕絲線固定導(dǎo)管末端至皮下，導(dǎo)管肝門端游離于腹腔，逐層關(guān)閉手術(shù)切口完成包埋。⑤術(shù)中給予每只大鼠行5×104 U青霉素腹腔注射以預(yù)防感染，術(shù)后5 h開始進(jìn)水，術(shù)后20 h開始喂食，每只大鼠術(shù)后均被置于標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境中單籠飼養(yǎng)。⑥解除梗黃：術(shù)后第12～14天，首先以碘伏、酒精常規(guī)消毒大鼠的左下腹部皮膚，自左下腹部做手術(shù)切口打開皮下，將固定PICC導(dǎo)管末端的縫線拆除，輕柔拔出PICC導(dǎo)管使膽管再通，再以無菌敷貼將拔管切口覆蓋，牢固固定。甲組大鼠均通過上述手術(shù)步驟進(jìn)行造模與解除梗阻。乙組小鼠僅行行同樣術(shù)式暴露膽管即可，不予以結(jié)扎（稱假手術(shù)），然后行關(guān)閉縫合手術(shù)切口放回鼠籠中飼養(yǎng)。大鼠造模成功判讀標(biāo)準(zhǔn)：大鼠梗黃造模若成功，大鼠約5 d后開始出現(xiàn)白色陶土樣變、尿液深黃，毛發(fā)雜亂，易激惹癥狀，并進(jìn)行性加重。二維超聲檢查顯示肝內(nèi)外膽管明顯擴(kuò)張，膽總管直徑為8.7～11.1 mm。梗黃后行超聲檢查后，取病理穿刺活檢，可見膽管炎、肝細(xì)胞氣球樣變、小葉間膽管周圍炎細(xì)胞浸潤。

1.3檢查方法

于造模前、造模后2周、解除梗黃后2周，分別對實(shí)驗(yàn)組及假手術(shù)對照組大鼠進(jìn)行RTE檢查比較兩組大鼠的%AREA和MEAN值。被檢大鼠仍使用10%水合氯醛（0.3 ml/100 g）進(jìn)行腹腔注射麻醉，麻醉滿意后取仰臥位，選用牡丹江醫(yī)學(xué)院附屬紅旗醫(yī)院HI VISION Ascendus超聲儀（日本日立公司）先行常規(guī)二維超聲檢查，將探頭置于合適的位置，將成像參數(shù)調(diào)節(jié)至可得到最佳二維超聲圖像后即可進(jìn)行觀察并記錄。然后對大鼠肝臟的血流分布情況使用彩色多普勒血流成像（CDFI）系統(tǒng)進(jìn)行觀察與初步判斷。再將超聲儀調(diào)至超聲彈性成像模式，在保持探頭穩(wěn)定性的前提下，將探頭朝向心臟方向輕度加壓（壓力指數(shù)控制在2～3即可），將大鼠心臟搏動作為外力，在獲取3～5 s穩(wěn)定的動態(tài)彈性成像波形圖后凍結(jié)停止檢測，自已采集的回放圖像中挑選一張最滿意的靜態(tài)圖像，受壓曲線代表大鼠肝組織在心臟波動外力下有規(guī)律地收縮、舒張運(yùn)動所形成的拉伸壓縮模量，圖像中的波峰代即為壓縮模量，波谷則為拉伸模量，縱軸則表示大鼠肝臟感興趣區(qū)域（ROI）內(nèi)的平均組織應(yīng)變，橫軸為時間參數(shù)。每次檢查分析時均需下在至少持續(xù)5次以上平穩(wěn)心跳的動態(tài)彈性圖像中挑選1個波的波谷，然后啟動組織彌散定量分析軟件進(jìn)行分析，以保證所采集圖像中的受壓曲線均可呈現(xiàn)出規(guī)律的正弦波，以便能夠更準(zhǔn)確地反映大鼠肝組織的彈性分布。將RTE的ROI大小設(shè)置為2.0 cm×2.0 cm，調(diào)節(jié)內(nèi)置Strain Histogram Measurement數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，使得所選取分析的區(qū)域不少于設(shè)置ROI面積的1/2，開始測定并記錄ROI內(nèi)的藍(lán)色領(lǐng)域百分比（%AREA）及應(yīng)變均值（MEAN）。每個操作檢查需重復(fù)至少5次，然后取5次測量結(jié)果平均值。

1.4統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 18.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，計(jì)量資料數(shù)據(jù)用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（x±s）表示，兩組間比較采用t檢驗(yàn)，以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2結(jié)果

造模前及解除梗阻后2周時兩組大鼠的%AREA值及MEAN值比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）；甲組大鼠造模后2周%AREA值及MEAN與乙組比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。乙組大鼠造模前后及解除梗黃2周時%AREA和MEAN值均無明顯改變，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。甲組大鼠造模后2周時%AREA和MEAN值與造模前比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.01）；與解除梗黃后2周時比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.01）（表1）。

3討論

3.1實(shí)時組織彈性成像技術(shù)的由來及發(fā)展

RTE是超聲彈性成像技術(shù)的方法之一。日本日立公司于2003年在全世界率先實(shí)現(xiàn)了超聲波的組織彈性信息圖像化處理技術(shù)。此后，依賴組織彈性圖像色彩分布劃分的應(yīng)變率比值法及評分法已逐步普及，并應(yīng)用于各個組織器官的臨床研究。但是，由于評分法主觀性較強(qiáng)，主要根據(jù)診斷者的經(jīng)驗(yàn)來劃分；而應(yīng)變率比值法則為半定量化的研究方法，其主要通過獲得病變組織與周圍組織的相對比值，來間接反映病變區(qū)域的硬度的相對改變。故此兩種方法均各具利弊。近年來，日立公司為了更進(jìn)一步提高RTE研究結(jié)果的客觀真實(shí)性和診斷效能，其在前期研究的基礎(chǔ)上又新開發(fā)了可提取的包括%AREA、MEAN、標(biāo)準(zhǔn)偏差、峰度、均等性等11種[4]特征量的組織彌散定量分析功能軟件，并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了直方圖顯示功能。該軟件可通過對組織彈性圖像進(jìn)行量化分析為組織彌散病變提供了一種新的定量化評價超聲技術(shù)手段[5-9]。

3.2 RTE技術(shù)對惡性梗阻性黃疸疾病的診治研究

慢性肝病隨著后期的纖維化加劇，組織彈性成像可呈現(xiàn)出病變肝臟硬度彌散進(jìn)展的趨勢。經(jīng)驗(yàn)證，在肝臟領(lǐng)域時應(yīng)用該軟件可確認(rèn)提取的特征量和經(jīng)多元回歸分析得出的肝纖維化指數(shù)與肝纖維化的病理診斷分級間存在一定的關(guān)聯(lián)[10-11]。當(dāng)腫瘤等原因引起惡性梗阻性黃疸時，勢必會嚴(yán)重?fù)p傷肝臟代償功能[12]，使其微循環(huán)發(fā)生障礙[13]，從而導(dǎo)致肝臟的彌漫性病變。截止目前，國內(nèi)外針對RTE對梗黃導(dǎo)致的肝臟彈性改變的相關(guān)研究報(bào)道甚少。有研究者[14]將瞬時超聲彈性成像技術(shù)運(yùn)用于非梗黃與梗黃患者的肝臟硬度的比較，并證實(shí)前后二者肝臟的瞬時超聲彈性成像有明顯差異。目前也有研究表明，RTE的定量化參數(shù)可在一定程度上反映了惡性梗阻性黃疸的黃疸輕重程度[15-16]。李銀俠等[17]研究者亦采用RTE技術(shù)對不同程度梗黃患者肝臟ROI區(qū)的%AREA和MEAN值進(jìn)行測定和統(tǒng)計(jì)學(xué)比較分析后認(rèn)為RTE的彌散定量分析功能可反映梗黃的程度，%AREA及MEAN值可作為評估梗阻性黃疸程度的定量化參考指標(biāo)。

綜上所述，本次實(shí)驗(yàn)應(yīng)用SD大鼠動物制作梗黃模型進(jìn)行RTE相關(guān)實(shí)驗(yàn)檢測，填補(bǔ)了國內(nèi)目前針對RTE技術(shù)研究的基礎(chǔ)試驗(yàn)空白，通過對15只SD大鼠進(jìn)行梗黃造模，再應(yīng)用RTE技術(shù)的彌散定量分析功能對大鼠造模前、造模后2周及解除梗黃后2周的%AREA和MEAN值進(jìn)行測定、比較分析證實(shí)RTE的彌散定量分析功能可反映梗黃引起的肝臟改變，梗黃后肝臟ROI區(qū)MEAN及%AREA可有顯著改變，其可作為梗阻性黃疸程度的定量化評定參考指標(biāo)。接下來筆者也將繼續(xù)加大樣本量，并通過建立不同程度梗黃模型采用更多的特征量去更直觀更準(zhǔn)確地驗(yàn)證RTE技術(shù)對梗阻性黃疸肝臟改變的定量化診斷價值及其程度相關(guān)性，為臨床更好地應(yīng)用RTE技術(shù)提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

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（收稿日期：2016-02-06 本文編輯：任 念）