胶质瘤——超声新技术

　　1超声造影（contrast enhanced ultrasound）

　　1993年，Bogdahn U等一次将超声造影技术应用到颅脑手术中对颅内新生肿瘤的新生血管进行检测。目前，超声造影多利用靶向微泡技术，造影剂微泡随血液循环到达肿瘤附近区域后，可以更好的显示肿瘤血管的增生情况及血流灌注特点。在超声造影上，正常脑组织呈等增强，低级别胶质瘤多表现为边界更加清晰，内部均匀或不均匀的高增强区，高级别胶质瘤多表现为瘤体呈不均匀高增强，瘤周水肿带高增强，若出现坏死及囊变区呈无增强。超声造影能够对肿瘤准确定位，在明确肿瘤边界，对肿瘤切除后残余肿瘤及瘤周水肿带的判断上具诊断意义。超声造影在明确肿瘤边界方面较常规超声有优势，超声造影上显示的肿瘤边界大部分比常规超声显示的范围大，因此对于高级别的胶质瘤的成像更有临床意义。

　　造影剂在不同良恶性肿瘤中停留时间是不同的，因此目前研究主要是通过利用时间－强度曲线进行定量分析来鉴别胶质瘤的良恶性。有研究表明，超声造影参数开始时间（the time to start，TTS）和达峰时间（the time to peak，TTP），可以用来辨别肿瘤的分级，高级别胶质瘤的TTS和TTP均早于瘤周水肿及正常的脑组织；峰强度（the absolute peak intensity，API）被发现与肿瘤组织的微血管密度（microvessel density，MVD）和血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）有关，MVD能够反应肿瘤血管生成的情况，从而能反应肿瘤细胞的增殖情况，以便于客观评价肿瘤的恶性程度；VEGF是影响血管增殖的重要因素。

　　手术的部分切除与全切对患者的预后及生存期有较大的影响，而超声造影相比于常规超声在对残余肿瘤的鉴别上更具优势。贺焱等应用常规超声诊断术腔及周围组织有无肿瘤残余，诊断符合率为76.3%，应用超声造影诊断符合率为89.5%，残余的胶质瘤呈高增强区，因此超声造影能更准确合适地检出术腔及周围组织有无残余肿瘤。多数研究发现，恶性程度高的脑部肿瘤生长速度较快，周围血管丰富但其分化不成熟，侧支循环不完全，血管通透性较大，故水肿较为明显。

　　对于恶性程度较高的胶质瘤，瘤周水肿是胶质瘤预后复发的重要原因之一。术中超声造影能合适的鉴别高增强的肿瘤组织与等增强的瘤周水肿，为肿瘤切除提供依据，较大水平的保护正常的脑组织。

　　2三维超声（three－dimensional ultrasound，3DUS）

　　三维超声在保留二维成像的基础上增加冠状切面，可以立体成像，进行图像分割、图像旋转及高平面图像分析，重建后的图像清晰直观，立体感强，可以精确地测量病灶的大小及容积，清晰地显示病灶的三维形态及空间位置。三维超声在空间显像上可以弥补二维显像的不足，而且可以减少肿瘤切除后产生的伪影。目前多将三维超声与导航系统或超声造影联合应用于胶质瘤的手术中，为临床带来较大的诊断价值。三维超声与超声造影的联合应用在胶质瘤颅内手术中具有更大的优势，也是目前国内外研究的热点。三维超声造影对血流的方向、范围及脑室结构进行三维成像，用于判断血管的走行、与周围组织的关系及对肿瘤的血流灌注的评价，便于及时观察手术动态变化。

　　ArltF等研究发现90%的高级别胶质瘤对造影剂进行高摄取，并较大的提高了图像的质量。CampSJ等研究发现，三维超声的平均像素亮度（mean pixel brightness，MPB）和标准偏差（standard division，SD）与胶质瘤的病理组织分型具有较大的相关性：高级别的肿瘤通常具有较高的MPB，而在肿瘤中心的坏死部分及肿瘤边缘的浸润区域多具有较低的MPB，同一肿瘤中由于细胞的异质性或者是在肿瘤中心即将坏死区域，亦或者是肿瘤的边缘，SD数值常常会增加。这些客观化的数值均为医生判断胶质瘤的恶性程度带来可靠的证据。因此，3DUS的应用可以较大地提高了肿瘤的切除率。

　　3导航超声（navigated ultrasound）

　　导航超声是一种新兴的技术，通过跟踪2D或3D超声图像对肿瘤进行定位和导航。临床上以三维超声为基础在术中进行导航较为多见，常使用预校准的二维跟踪相控阵探头进行扫描，获得图像后三维重建。研究指出，3D图像的采集可以直接通过3D探头扫描获得，Müns A等将该探头装入神经导航系统中，探头在进入颅内后可以自动扫描，可在较短的时间内获得更精确的图像。

　　Solheim O等将Sonowand三维超声导航系统应用于胶质瘤手术中，该系统会提供与病人相关的正交切面及与跟踪器相关的重建图像，通常会产生200～300个图像，从而为术者提供更精确的解剖定位，结果显示应用3D导航系统对高级别胶质瘤的切除率可高达到92%。单独应用导航系统较大的问题就是，肿瘤切除后会发生脑漂移，会使显示的图像不精确而且在之后残余肿瘤的清除过程中无法再使用导航系统。

　　超声图像是平面图像，由于缺少解剖标记，术者就很难分辨其方向，即时确定方位，仍然需要术者有较好的记忆力及将二维的超声图像转化成三维图像的空间转换能力，是在对残余的微小肿瘤区域进行清除时。导航超声优势在于：获得的图像为融合图像，更加直观，且经济实惠，仪器设备方便获得，适合推广，可以替代昂贵的MRI对肿瘤进行精确的定位，手术过程中可以多次反复重复，并进行实时更新以确保肿瘤的完整切除。

　　4功能性超声（functional ultrasound，FUS）

　　胶质瘤呈浸润性生长，常常会生长到脑高级功能区域，并改变皮层功能的解剖。大脑活动的功能映射对于胶质瘤的切除、减少术后损伤，提高患者的生存质量较为重要，但功能性神经成像（functional nuero－imaging）不能提供脑深部神经活动的图像，而二维超声对颅内血管的显示又具有较低的敏感性，因此将神经功能性成像与超声结合起来，功能超声在脑皮质功能区域精确定位上具有较大的优势，可以帮助临床医生较大水平的切除肿瘤并且保存功能区，减少患者的术后并发症并提高患者的生活质量。

　　FUS基于高帧率的平面波（1kHz）发射，采用一种新型的，超灵敏的能量多普勒成像序列，其灵敏度足以检测大多数脑血管中的血流（低至～1mm/s血流速度），以高时间及空间分辨率（250μm，1ms）测量脑血容量的瞬时变化，在神经血管耦合（neurovascular coupling）的基础上，通过观察脑部增加的血流量来判断脑部的活动区域，并区分相邻的功能区。成年人皮质神经元活化的典型血流动力学反应是增加血流，因此可以提供神经元活动的间接图像。Imbaultl M等将超声探头置于功能区时，FUS成功检测了43例病人（全切）脑内的相应功能区，根据病变位置，定位16个不同的功能区域，包括手部、食指、拇指、手腕、肘部和嘴部等运动和感觉功能。因此，FUS目前已被证实具有区分相邻不同脑功能区的能力。目前FUS仅仅局限于二维超声，而高分辨率的三维超声在脑部血管成像中会体现出更大的优势。

　　近年来已有学者通过使用多普勒层析方法（ultrafast doppler tomography，UFD－T）将四维超声应用到小鼠的脑部微血管成像中，这一技术将会成为研究人类脑部血液动力学的提供较大的价值。

　　5超声弹性成像（ultrasound elastography）

　　1991年OphirJ较早提出“弹性成像”的概念，通过对组织施加内部或者外部的激励使组织产生不同的响应，超声波可以通过监测组织的运动过程得到相应的超声信号，利用弹性成像算法得到组织的弹性力学参数，近年来超声弹性成像已被应用到颅内肿瘤手术中。2010年MacéE等一次利用弹性成像对活体大鼠脑的弹性模量值进行测量，并可以通过病理改变引起的弹性模量值变化来帮助术者进行术中定位和诊断。

　　随后2015年，ChauvetD等利用剪切波弹性成像技术对不同级别的胶质瘤进行评估，正常脑组织的弹性模量值为（7.3±1）kPa，而低级别胶质瘤与高级别胶质瘤的弹性模量值分别为：（33.1±5.9）kPa，（23.7±4.9）kPa，正常脑组织与低级别胶质瘤弹性模量值的差异及低级别胶质瘤与高级别胶质瘤弹性模量值的差异均有统计学意义（P＜0.01，P=0.01）。

　　李亮等将实时组织弹性成像技术应用于术中发现：正常脑组织呈绿色为主分布较为均匀的彩色信号，低级别的胶质瘤呈边界清楚，内部多为绿色信号，而高级别的肿瘤内部多呈蓝色信号为主并夹杂红色和绿色信号，瘤周伴有红色水肿带。研究发现超声弹性成像在对比度分辨率上相比于常规超声有较大的优势，能更好地识别胶质瘤与正常脑组织，提供肿瘤组织的硬度信息。因此，弹性超声可以提供更多肿瘤内部的组织信息，帮助术者对肿瘤的性质进行初步的判定，提高手术的切除率。