超聲分子影像技術(shù)在血栓性疾病診治中的應(yīng)用和進(jìn)展

王洋綜述，吳偉春審校

血栓性疾病嚴(yán)重威脅著人類的健康，是急性心肌梗死、缺血性腦血管病、血管栓塞和肺栓塞等疾病的共同發(fā)病機(jī)制[1]。就血栓性疾病而言，常規(guī)超聲成像輔以彩色多普勒技術(shù)就可以達(dá)到診斷目的，不需要進(jìn)行超聲造影，因?yàn)槌Ｒ?guī)造影劑僅能使血栓邊界顯示清楚而已。然而，新近出現(xiàn)的血栓靶向造影劑可以與血栓特異結(jié)合并深達(dá)血栓內(nèi)部，在血栓性疾病的檢出和與諸多疾病的鑒別中發(fā)揮著巨大的潛能。譬如：新鮮血栓或急性期血栓的檢出、心臟某些特殊部位血栓的檢出、動(dòng)脈血栓和軟斑塊的鑒別、心臟血栓與心臟腫瘤以及贅生物的鑒別等方面。

1 超聲分子影像技術(shù)在血栓性疾病中的成像原理

超聲分子影像技術(shù)是通過將目的分子特異性抗體或配體連接到聲學(xué)造影劑表面構(gòu)筑靶向聲學(xué)造影劑，使聲學(xué)造影劑主動(dòng)結(jié)合到靶區(qū)進(jìn)行特異性的超聲分子成像。而靶向超聲造影劑應(yīng)該具備到達(dá)靶目標(biāo)的能力,并在此高濃度聚集且結(jié)合牢固，還要在超聲檢測期間保持一定的穩(wěn)定性。

就血栓性疾病而言，由于參與血栓形成的主要物質(zhì)是血小板和纖維蛋白，所以將能與這些物質(zhì)特異結(jié)合的配體連接到微泡表面構(gòu)建成靶向造影劑，靶向造影劑通過靜脈注射進(jìn)入血液最終到達(dá)血栓部位并與之結(jié)合從而使血栓顯像。研究表明血小板膜糖蛋白Ⅱb/Ⅲa（GPⅡb/Ⅲa）受體高度表達(dá)于活化的血小板表面，其可與纖維蛋白原等多種粘附蛋白的RGD序列（精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸，Arg-Gly-Asp）位點(diǎn)結(jié)合[2]，是各種因素致血小板聚集和血栓形成的最終共同通路，故GPⅡb/Ⅲa是血栓檢測及臨床抗凝治療中一種重要的靶向分子。而國外已有學(xué)者將此靶向超聲造影劑應(yīng)用于小鼠提睪肌的小動(dòng)脈和小靜脈血栓中，并證實(shí)靶向微泡造影劑可以選擇性的與血栓結(jié)合[3]；MRX-408A1是針對活化血小板的特異性靶向超聲造影劑，研究表明其可提高犬急性下腔靜脈血栓和狗急性左心耳血栓的顯示率，有區(qū)別急慢性血栓的能力[4]；國內(nèi)學(xué)者也成功制備了針對血栓的新型靶向超聲造影劑，其可提高血管內(nèi)血栓的顯示率[5]；線性RGD多肽已經(jīng)用于評估靜脈、心房和動(dòng)脈血栓，但是其在動(dòng)脈血栓的檢測中仍不理想，相比之下，環(huán)狀RGD多肽與GPⅡb/Ⅲa受體有更高的結(jié)合親和力，在動(dòng)脈血栓的顯示中有巨大的潛力[6]；由于血管性血友病因子（vWF）是通過特異的血小板蛋白受體GPⅠb-Ⅳ介導(dǎo)血小板與內(nèi)皮下層黏附，是血小板黏附聚集的起點(diǎn)，參與血栓形成，是血栓形成的關(guān)鍵[7]；已有研究表明vWF靶向微泡對血栓有較高的黏附率，而且其中80%都是在血栓處黏附，這說明血栓與vWF有很好的結(jié)合性，可以評估血栓狀態(tài)[8]；此外，也有學(xué)者制作了抗纖維蛋白單克隆抗體，這種靶向超聲造影劑對血栓有特異性的結(jié)合作用，在無創(chuàng)診斷血栓疾病方面有很大潛力[9]。

2 超聲分子影像技術(shù)在血栓性疾病中的治療原理

超聲造影劑不只用于血栓性疾病的診斷，還可作為一種基因或藥物載體[10]，應(yīng)用于血栓性疾病的靶向治療，以減少全身藥物用量和不良反應(yīng)。微泡、超聲及溶栓藥物聯(lián)合應(yīng)用可獲得更好的溶栓效果，其在溶栓效果以及安全性方面都是單用其中一種或聯(lián)用任意兩種手段所不能比擬的。而超聲分子靶向治療的原理主要是聲孔效應(yīng)[11,12]，聲孔效應(yīng)可以增大細(xì)胞膜的通透性，促進(jìn)藥物彌散，提高細(xì)胞內(nèi)藥物濃度，從而達(dá)到治療的目的。早在1976年，Trubestein等[13]就首次使用血管內(nèi)高頻超聲溶解血栓并獲得成功。在這之后，眾多研究者在血栓性疾病方面作了相關(guān)嘗試并取得了可喜結(jié)果，已有研究表明持續(xù)較長時(shí)間的超聲輻照合并微泡溶栓治療，完全溶解血栓是可能的[14]；國內(nèi)已有學(xué)者制備了載尿激酶脂質(zhì)微泡制劑[15]；也有學(xué)者已經(jīng)研制出具有診斷和治療作用的新型超聲微泡造影劑，為血栓的早期診斷和治療提供很多信息[16]；此外，超聲介導(dǎo)的基因治療作為一種非侵入性的基因治療方法，在疾病的治療中也有很大的潛力[17]； Alonso等[18]研制了一種新的GPⅡb/Ⅲa受體抑制劑阿昔單抗，其可用于體外或體內(nèi)的人體血栓超聲分子成像，也可作為一種靶向治療劑溶解血栓。

3 超聲分子影像技術(shù)在血栓性疾病中的應(yīng)用

血栓性疾病的準(zhǔn)確診斷和快速溶栓治療可降低相關(guān)疾病的死亡率和致殘率，對患者有著積極的意義。臨床上針對血栓性疾病的診斷主要依賴超聲檢查，隨著造影劑尤其是靶向造影劑的加入使超聲觀察到更多的信息，提高了血栓性疾病的顯示率。例如左心室的血栓大多位于心尖[19]，而較小的血栓二維超聲難以顯示，有研究表明，在血栓高風(fēng)險(xiǎn)的患者中，對左心室血栓的檢測中，使用超聲造影劑與二維超聲相比敏感度提高約1倍（61% vs 33%），且其中75%處于心尖部位[20]，而靶向造影劑在血栓的顯示方面勢必具有更大的潛力。

另外就是血栓性疾病的治療，臨床上主要采取全身服用纖溶藥物的方法，華法林是臨床上常用的抗凝藥物[21]，但是出血并發(fā)癥也很常見，所以限制其在臨床上的廣泛使用。超聲分子成像作為一種無創(chuàng)的新技術(shù)在血栓性疾病的溶解方面展示出巨大的潛力，譬如：國內(nèi)有學(xué)者合成了一種新型GPⅡb/Ⅲa受體拮抗劑——Z4A5，其可明顯抑制血小板聚集和血栓形成[22]；另有研究表明靜脈注射血小板靶向超聲微泡造影劑同時(shí)聯(lián)合高機(jī)械指數(shù)（MI）脈沖在急性冠狀動(dòng)脈血栓閉塞血管的再通試驗(yàn)中有明顯改善作用[23]；此外，研究表明超聲分子成像技術(shù)可檢測血管內(nèi)皮的損傷，故可預(yù)測血栓的形成。

4 超聲分子影像技術(shù)的優(yōu)勢和局限性

超聲分子影像技術(shù)主要是從細(xì)胞和分子水平對異常改變進(jìn)行揭示，能夠顯示人體生理功能的改變，靶向超聲造影劑提供了額外的血流和組織灌注的功能信息[24]，在疾病尚未發(fā)生解剖結(jié)構(gòu)改變之前就能檢出異常，在疾病的診斷和治療方面顯示出巨大的潛力。

現(xiàn)在超聲分子影像技術(shù)的相關(guān)研究仍局限于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和體外細(xì)胞研究階段，由于人和動(dòng)物之間肯定存在生理和免疫學(xué)差異，所以要使其順利的走向臨床，需要克服諸多困難，譬如：如何增加特異性配體與造影劑微泡的結(jié)合率；如何提高攜帶藥物或基因微泡造影劑的轉(zhuǎn)染率；雖然有些研究已經(jīng)證實(shí)超聲造影劑的使用是安全的[25]，但是在臨床實(shí)際工作中就報(bào)道過使用GPⅡb/Ⅲa受體拮抗劑所導(dǎo)致的極重度血小板減少癥的案例[26]，所以對于靶向超聲造影劑而言，其應(yīng)用于臨床的安全性還有待更多的研究。這些都將是未來研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。除此之外，微泡檢測技術(shù)也需要進(jìn)一步提高，這樣才能實(shí)現(xiàn)分子超聲成像。超聲分子成像技術(shù)是利用靶向超聲微泡造影劑與一些目標(biāo)物質(zhì)結(jié)合，結(jié)合之后這些微泡通常采用低壓力和多脈沖序列成像。在這個(gè)過程中，超聲分子成像技術(shù)既表現(xiàn)其優(yōu)勢但也需要克服諸多問題。例如，對比諧波成像中的新型非線性成像方法——次諧波造影，因其更能突出組織和血液的對比度，所以在臨床應(yīng)用中有很好的可行性和有效性[27]，目前此技術(shù)已被用于乳腺腫瘤血管的顯示方面[28]，但其也有不足，即空間分辨率欠佳等問題；還有低頻發(fā)射高頻接收的雙頻率方法，雖然高分辨率分子成像在小動(dòng)物模型和研究中已經(jīng)發(fā)揮了重要的價(jià)值[29]，但是該技術(shù)在臨床上實(shí)施仍具有很多挑戰(zhàn)；在高頻下進(jìn)行超聲成像雖然犧牲了穿透深度，但是提高了圖像的分辨率，非常適合分子成像；除此之外，對成像系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置也極為關(guān)鍵，包括機(jī)械指數(shù)、增益、頻率范圍等等。

5 結(jié)語和展望

在血栓性疾病的診斷中，不同的醫(yī)學(xué)影像檢查手段各具優(yōu)勢，但又各有不足，比如核磁共振分子成像的敏感度差、核醫(yī)學(xué)技術(shù)的空間分辨率低、超聲圖像質(zhì)量受檢查部位和個(gè)體差異影響較大等等。所以早就有人提出“多模態(tài)成像”的概念，這也是未來醫(yī)學(xué)影像發(fā)展的新方向?，F(xiàn)在已經(jīng)有一些混合的成像模式，例如正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層顯像（PET）/計(jì)算機(jī)斷層掃描攝影術(shù)（CT）和PET/核磁共振成像（MRI）。同理，超聲成像也可與MRI、單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層顯像（SPECT）或其他影像學(xué)科互補(bǔ)不足，聯(lián)合發(fā)展。這樣既可以減少藥物的毒副作用，也可獲得疾病的綜合信息。譬如將MRI、CT對比劑載于超聲造影劑的微球內(nèi)[30]，在圖像融合和數(shù)據(jù)整合的基礎(chǔ)上，發(fā)揮不同影像技術(shù)的檢查優(yōu)勢，彌補(bǔ)彼此的缺陷，最終達(dá)到準(zhǔn)確診斷甚至治療疾病的目的。

超聲分子影像技術(shù)尚處于初級(jí)研究階段，要使其在血栓性疾病的診斷與治療中發(fā)揮預(yù)期的作用，成熟穩(wěn)定的靶向造影劑肯定是研究最重要的部分，然后就是最適合的成像條件參數(shù)和溶栓條件參數(shù)，很多研究表明低頻超聲的溶栓效果優(yōu)于高頻超聲，因?yàn)楦哳l超聲容易導(dǎo)致血管閉塞；此外，高強(qiáng)度超聲也易導(dǎo)致血管閉塞，所以最佳的溶栓超聲頻率、強(qiáng)度以及輻照模式都至關(guān)重要。本課題組目前就在這方面做了一些初步探索，并希望在未來的研究中能總結(jié)出更多有價(jià)值的信息?？傊覀兿嘈?，隨著基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、物理學(xué)、藥學(xué)、材料學(xué)、基因技術(shù)、納米技術(shù)等多學(xué)科的不斷進(jìn)步和發(fā)展，超聲分子影像技術(shù)在血栓性疾病診治中的應(yīng)用將不斷被拓展，勢必為臨床工作者提供更大的幫助。