應用三維能量超聲及超聲造影對直腸癌術前分期的檢測價值

于英蛟，王學梅，楊志偉，

劉春鶴1，陶春梅2

1.大慶油田總醫院 超聲科，黑龍江 大慶163311；2.中國醫科大學附屬第一醫院超聲診斷科，遼寧 沈陽 110001

應用三維能量超聲及超聲造影對直腸癌術前分期的檢測價值

于英蛟1，王學梅2，楊志偉1，

劉春鶴1，陶春梅2

1.大慶油田總醫院 超聲科，黑龍江 大慶163311；2.中國醫科大學附屬第一醫院超聲診斷科，遼寧 沈陽 110001

目的探討三維超聲及超聲造影在直腸癌術前TNM分期中的應用價值。方法術前對39例直腸癌患者進行三維超聲檢查，8例直腸癌患者進行超聲造影檢查。術后采用TNM分期標準進行分期，并與超聲血流動力學數據進行對照。結果Ⅰ期、Ⅱ期以Ⅱ級血流為主，Ⅲ期、Ⅳ期直腸癌以Ⅲ級血流為主。Ⅰ期、Ⅱ期和Ⅲ期、Ⅳ期之間三維血管指數不同，有統計學差異（P＜0.05）。超聲造影所得時間-強度曲線，Ⅲ期、Ⅳ期直腸癌曲線圖顯示上升支陡直，下降支平緩。結論經直腸3D-CPA檢測直腸癌腫塊血流分級及VI指數可作為直腸癌病理分期超聲診斷的參考。應用超聲造影技術可以為直腸癌術前分期診斷提供更加豐富的信息。

超聲診斷儀；三維超聲；能量多普勒； 超聲造影； 直腸癌

0 前言

我國大腸癌中，直腸癌約占 60%～75%。發病率和死亡率近年來呈上升趨勢。目前對不同分期的直腸癌治療應用了一些新技術，如早期病例可行局部切除術[1]，直腸全系膜切除術可降低局部復發率[2]；一些晚期病例手術前常采取新輔助放化療，可降低局部復發率、提高生存率[3-6]。直腸癌術前準確分期對于臨床診治非常重要[7]。直腸腔內超聲雖然分期準確性較高，但仍然存在許多影響因素，如操作者依賴性、腫瘤周邊炎癥、腫瘤位置、腸腔狹窄、術前放化療等。

新生血管生成是腫瘤發生與進展的關鍵，它涉及到腫瘤的生長、浸潤、轉移等各個環節。實性腫瘤的生長依賴于新生血管的形成，血管再生是腫瘤生長和轉移的必要條件。血管生成在腫瘤的進化、發展中起重要作用。

研究表明，直腸癌患者的血管生成狀況與腫瘤細胞的增殖、浸潤和轉移相關。因此，通過觀察腫瘤內血管生成可預測直腸癌浸潤程度及淋巴結轉移情況。

三維能量造影（three-dimensional color power angiograph，3D-CPA）能形象、直觀地觀察腫物內血流灌注的狀態和立體結構的空間位置關系。作為在活體中無創檢測血流的一種方法，可以動態、連續地觀測腫瘤內的血流情況。

超聲造影技術是目前超聲界研究的熱點之一，它是利用超聲造影劑的散射和非線性特性的原理來增強組織間的對比分辨力。超聲造影劑也稱為回聲增強劑，是由空氣或其它氣體微泡組成，外包裹不同的膜物質作為外殼或吸附于微顆粒物質。近年來超聲造影技術的發展明顯提高了超聲對多種病變的診斷能力，并已廣泛應用于肝臟局灶性病變的定性診斷中[8]，而在直腸癌方面的研究目前未見報道。

本研究旨在探討應用經直腸 3D-CPA 和超聲造影對直腸癌血流進行檢測。初步探討這些方法在直腸癌術前分期診斷中的應用價值。

1 材料和方法

1.1 研究對象

2009 年 10月～2010 年 6 月，選取我院 39 例經病理確診的直腸癌患者進行了 3D-CPA 檢查，年齡 46～74 歲，平均年齡（49.8±8.7）歲。

入選標準 ：① 所有患者均無放療、化療病史 ；② 患者直腸無大量出血 ；③ 患者知情同意。

39 例患者中 8 例做了超聲造影檢查，年齡 39～56 歲，詳細記錄患者的術后臨床病理資料。39 例進行 3D-CPA 檢查的患者中Ⅰ期、Ⅱ期共 23 例，Ⅲ期、Ⅳ期共 16 例，8例進行超聲造影檢查的患者中Ⅱ期4例，Ⅲ期3例、Ⅳ期1例。

1.2 儀器與方法

超聲儀器采用 PHILIPS iu22 超聲診斷儀，腔內三維探頭 3D9-3V。

1.2.1 三維超聲圖像的獲取及后處理方法

所有患者于當日檢查前排凈大便。檢查時，患者取左側臥位，屈膝，雙膝盡量向上，雙手抱膝，使肛門充分暴露。探頭表面放少許耦合劑，套橡膠套，在橡膠套表面涂以耦合劑起潤滑作用。囑患者深呼氣，探頭緩慢進入肛門，觀察腫瘤的位置，浸潤腸壁的層次及與周圍鄰近器官的關系。

在經直腸二維模式清晰顯示直腸矢狀面輪廓后，選擇三維模式，將容積框包繞直腸腫物，設定掃描角度為 85°，囑患者靜止并屏氣，固定探頭，進行自動三維成像，存儲圖像 ；回放圖像并進行后處理，在 ABC 視圖下調整X、Y、Z軸，使A視圖清晰顯示直腸正中矢狀面，此時三維圖像容易清晰顯示直腸癌腫物輪廓。

采用 Qlab 軟件 GI3DQ 工具測得腫物的體積。以腫物的上下限為界，均分成15層，每一個層面圖像上勾勒直腸腫物輪廓，全部完成后計算機將自動給出腫物的體積。重復測量3次，記錄其體積的平均值。

啟動 CPA 檢查模式，適當設置能量多普勒量程范圍（250Hz），適當降低壁濾波，使終末細小分支的低速血流顯示而又不出現背景噪聲，增益調至 75% 左右，觀察直腸腫物血流情況。啟動三維成像，囑患者靜止并屏氣，固定探頭，進行血管的三維成像，存儲圖像。在 ABC 視圖下調整 X、Y、Z軸并適當放大圖像，使三個視圖均清晰顯示腫物輪廓。選擇感興趣區（Region of interest， ROI）取框工具，在三個視圖中調整取樣框的大小使其均包含腫物及其緊鄰的部分，這樣在三維圖像中顯示的就僅僅是腫物的血流情況，觀察三維圖像，使腫物動態旋轉，在旋轉過程中，充分顯示血管的立體走行及分支，以便于計數血管條數。

1.2.2 3D-CPA血流的分析方法

（1）半定量分析。根據腫物血流的分布、走行、分支等特點，將腫物血管分為 4 級[9]：0 級 - 腫物內部及周邊未見血流信號；Ⅰ級-腫物周邊可見短條狀血管，腫物內部無血管分布；Ⅱ級-除周邊血管外，腫物內部可見稀疏的血管，分支簡單，走行較平直；Ⅲ級-腫物內部可見豐富的血管樹或血管網，分支復雜，血管走行迂曲不規則，腫物周邊可見血管包繞。

（2）定量分析。計數腫物內總的血管條數，選用如下標準[9]：如果 1 條血管走行無分支，則計為 1 支血管 ；如果1支血管有多個分支，則以末梢血管分支數為計數標準，計測出腫物內總的血管數。采用 Qlab 軟件 GI3DQ 工具測得腫物的體積，二者的比值為直腸癌腫物內單位體積內的血管條數，作為反映腫瘤血供豐富程度的血管指數（Vascularity index，VI）。血管條數計數 3 次，取其平均值作為血管條數。

1.2.3 超聲造影檢查

機器切換到雙幅造影模式，機械指數 0.08，并將病灶盡可能置于圖像中間。注射造影劑同時按下計時鍵，連續實時觀察病灶和周圍組織的增強及其動態變化過程，并存儲超聲造影檢查全過程的圖像資料，時間約 3min。

圖像分析 ：將其分為增強早期及增強晚期[10]。增強早期是指直腸動脈開始灌注至實質逐漸增強達峰值過程，增強晚期是指實質回聲開始減低至造影前水平的過程。增強水平以腸壁的回聲強度作為參照，觀察直腸癌組織的增強時間、增強水平、增強模式及變化情況。

開啟 QLAB 分析軟件，啟動感興趣區（ROI）定量程序，獲得感興趣區血流灌注的時間-強度曲線。并由曲線得到以下參數：峰值強度（peak intensity，PI）、曲線下面積（area under the curve，AUC）、達峰時間 (time to peak，TTP)，各取其均值。啟動微血管成像（microvascular imaging，MVI）程序，實時觀察造影劑微泡在微血管中的顯像軌跡。

1.2.4 術后TNM分期方法

所有病例均按國際抗癌聯盟 TNM 分期標準進行分期，收集術后病理分期資料。

1.2.5 統計方法

3D-CPA 血管計數與直腸癌術后病理分期的比較，Pearson Chi -Squareχ2檢驗。

3D-CPA 定量資料血管指數與術后病理分期比較用兩獨立樣本t檢驗。

P ＜0.05 為檢驗水準。

2 結果

2.1 3D-CPA血管分級在各期直腸癌中的結果

Ⅰ期、Ⅱ期直腸癌血流較豐富（如圖1所示），腫物周邊均可探及血管，多數內部可探及血管，以Ⅱ級血流為主；Ⅲ期、Ⅳ期直腸癌周邊及內部均可探及血管，以Ⅲ級為主（如圖2，表1、表2），呈豐富的血管樹，分支復雜，血管走行迂曲不規則。

圖1 Ⅱ期直腸癌3D-CPA顯示血管Ⅱ級

圖2 Ⅳ期直腸癌3D-CPA顯示血管Ⅲ級

表1 直腸癌的血管分級

表2 直腸癌的三維血管指數

2.2 超聲造影表現

注射造影劑后，各期直腸癌的增強表現為造影劑快速填充整個腫瘤，聲像圖顯示腫瘤在整個范圍內迅速彌漫性增強，與周圍正常組織的回聲差異明顯，可清晰顯示病灶的范圍、邊界。晚期部分病灶呈等增強，部分病灶內部呈低增強，周邊呈稍高增強，可進一步顯示病灶的浸潤范圍。

由 ROI（感興趣區域）定量分析軟件劃定感興趣區域后自動生成時間-強度曲線。Ⅲ期、Ⅳ期直腸癌曲線圖顯示上升支陡直（如圖3 所示），下降支平緩（如圖4 所示）。時間-強度曲線造影參數結果見表3。

表3 直腸癌造影參數結果（均值）

圖3 直腸癌超聲造影早期，腫瘤組織峰值強度較周圍正常組織高

圖4 直腸癌超聲造影晚期，腫瘤組織時間強度曲線下降支平緩

3 討論

直腸癌約占大腸癌的 60%～75%，是常見的消化道惡性腫瘤之一，近年來呈上升趨勢。提高直腸癌術后生存率，關鍵在于早期診斷和早期合理的治療。T1 期和部分 T2 期直腸癌可以行局部切除，而 T3、T4 期或有淋巴結轉移可考慮手術前放化療加手術等，因此直腸癌術前準確的分期對于臨床制定合理的治療方案、判斷預后尤為重要[11]。目前臨床多采用 CT、MRI或經直腸二維超聲等影像學檢查手段來對直腸癌進行術前分期。CT 在T分期的準確度僅達33%～77%，對 淋 巴 結 轉移 準 確 度為53%[12-13]。Laghi等 人[14]應用 MRI研究 35 例直腸癌患者，得出 T 分期總的準確性是86%，另外，涂小煌等人[15]研究磁共振（MRI）水成像（MRH）對直腸癌術前分期價值，得出MRI水成像檢查對 T分期的總準確性為 82.4%，淋巴結轉移的總準確性為 67.6%。經直腸二維超聲對 T 分期的總準確性為 65.8%[16]，但是超聲檢查與操作者的經驗有很大關系，Rafaelsen SR 等人[17]研究比較了有經驗和無經驗的醫生對 30例直腸癌術前分期診斷的特異性，分別為 83% 和 46%。二維超聲對淋巴結轉移診斷的準確性較低，有研究表明，N分期中準確性為57%～71.4%。因此，在以往的研究中，經直腸二維超聲判斷直腸癌分期較其他影像學方法未見明顯優勢。

研究表明[18-20]，血管生成在腫瘤的生長中發揮著重要的作用。血管生成為腫瘤細胞的增殖提供了營養和氧氣，同時也增加了腫瘤轉移的機率。腫瘤血管的結構和分布是不正常的，包括管徑粗細的變化、延長及旋轉、分枝結構的紊亂及血管壁的不完全等等。這些變化會增加毛細血管的通透性、血管橫斷層面的面積及動靜脈瘺的形成，從而使得腫瘤區域的血流動力學較正常組織發生了改變。

本研究所用的儀器為 Philips 公司產品，經直腸三維超聲探頭為容積探頭，啟動三維圖像采集程序自動成像，避免了采樣的不均勻性，所呈圖像空間位置準確、穩定可靠。三維多平面成像技術采用符合掃描線，增加了圖像的清晰度，且對病灶空間位置的確定也優于二維超聲。Kurjak A[21]在其研究中發現，與二維超聲檢查相比，三維超聲檢查可在 58% 的病例中產生更多的信息。本研究還應用了三維超聲的體積測量功能，國內劉廣建等人[22]對于三維超聲體積自動測量技術的準確性進行研究，發現較二維超聲下的容積測量更準確，重復性高。Raine-FenningN[23]的研究也表明旋轉步進小于 30°的旋轉式容積測量有很好的重復性和準確性。

本研究經直腸三維血管能量顯像能直觀清晰的顯示直腸癌血管分布，Ⅰ期、Ⅱ期與Ⅲ期、Ⅳ期相比，血流的分級有顯著不同（P ＜ 0.05），3D-CPA 能完整的顯示直腸癌血管樹或血管網。三維能量多普勒定量分析的方法可計算和分析直腸癌內血流分布，所得 VI值是一個很好的在體評估腫瘤血管生成的有效指標。直腸癌的異常血流改變可以通過測量直腸癌內三維能量多普勒血管參數 VI值反映出來，這為直腸癌超聲診斷提供了一個新的定量分析血流的方法。

經直腸三維能量多普勒超聲能更客觀地顯示直腸癌局部病變及鄰近組織器官的浸潤情況，直觀反映直腸癌腫瘤內的血流情況。又因其無創、可重復、無副作用等特點，有較大的臨床應用價值。

超聲造影劑和特異性超聲技術的發展，使我們對腫瘤血管生成的研究進入一個嶄新階段[24]。目前應用的靜脈超聲造影劑在體內的平均直徑多在 2～5μm，小于紅細胞直徑，可以進入人體的微循環，從而是真正意義上的血池造影劑，與 CT、MRI相比由于造影劑不經過腎臟代謝，沒有腎臟毒性，因此更適合用于評價微循環灌注的研究。注射造影劑后，各期直腸癌的增強表現為造影劑快速填充整個腫瘤，聲像圖顯示腫瘤在整個范圍內迅速彌漫性增強，與周圍正常組織的回聲差異明顯，可清晰顯示病灶的范圍、邊界。晚期部分病灶呈等增強，部分病灶內部呈低增強，周邊呈稍高增強，可進一步顯示病灶的浸潤范圍。由ROI定量分析軟件劃定感興趣區域后自動生成時間-強度曲線，Ⅲ期、Ⅳ期直腸癌曲線圖顯示上升支陡直，下降支平緩，說明直腸癌超聲造影表現典型，能為臨床診斷及分期提供有用的信息。但因本研究例數較少，客觀評價超聲造影對直腸癌的診斷及分期的價值尚需積累更多資料，其確切價值有待進一步證實。

4 結論

（1）經直腸 3D-CPA 檢測直腸癌腫塊血流分級及 VI指數在Ⅲ期、Ⅳ期顯著高于Ⅰ期、Ⅱ期，可作為直腸癌病理分期超聲診斷的參考。

（2）應用超聲造影技術可以清晰顯示直腸癌毛細血管水平的血流灌注，直觀反映病灶局部微循環狀況，直腸癌超聲造影具有典型的聲像圖表現，為直腸癌術前分期診斷提供更加豐富的信息。

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The Diagnosis Value of Three-dimensional Color Power Angiography and Contrast-enhanced Untrasonographic in the Preoperative Staging of Rectal Carcinoma

YU Ying-jiao1, WANG Xue-mei2, YANG Zhi-wei1, LIU Chun-he1, TAO Chun-mei2
1. Ultrasound Department, Daqing Oilfield General Hospital, Daqing Heilongjiang 163311, China; 2. Ultrasound Diagnosis Department, The First Affiliated Hospital of China Medical University, Shenyang Liaoning 110001, China

ObjectiveTo explore the value of three-dimensional color power angiography and contrastenhanced untrasonographic in preoperative staging in rectal carcinoma.MethodsTotally 39 patients with rectal carcinoma were examined preoperatively with three-dimensional color power angiography（3D-CPA） and 8 of them also were examined with contrast-enhanced untrasonographic. The rectal carcinoma used the TNM staging system after surgery. The ultrasound hemodynamic changes were analyzed and compared with those of postoperative pathologic staging.ResultsStageⅠand Ⅱare predominent with blood flow of grade Ⅱ.Stage Ⅲ and Ⅳ of rectal carcinoma are predominent with blood flow of grade Ⅲ. GradeⅠ,Ⅱ, Ⅲand Ⅳ are of different blood vessels index(P＜0.05). After the use of contrast agents, the shape of the curve in stage Ⅲand Ⅳrectal carcinoma was characterized as ascend rapidly and drop slowly than that of stageⅠand Ⅱ.ConclusionTransrectal 3D-CPA classification and detection of colorectal tumor blood vessels per unit volume within the article number that can be used as preoperative staging of rectal ultrasound for the diagnosis. Contrast enhanced ultrasonography and provided more extensive information for the preoperative staging of rectal carcinoma diagnosis.

ultrasound diagnostic apparatus; three-dimensional ultrasonography; color power doppler; contrast enhanced ultrasonography; rectal carcinoma

R445.1；R735.3+7

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2011.06.062

1674-1633(2011)06-0142-05

2011-03-12

2011-04-14

遼寧省科學技術項目（2009225041）。

作者郵箱：yuyingjiao@gmail．com