超聲造影在眼科的應用研究進展

張紅玲，陶 海 綜述 姚 毅 審校

超聲造影在眼科的應用研究進展

張紅玲1，陶 海1綜述 姚 毅2審校

超聲造影；超聲造影劑；眼科；應用

超聲造影又稱聲學造影，是利用造影劑的強回聲散射，提高超聲圖像的對比分辨力、改善探測的敏感性和特異性的增強顯像技術[1]。研究表明，超聲造影對眼科疾病的診斷，特別是對眼部占位疾病的診斷及鑒別診斷具有重要的價值[2]。

1 超聲造影的原理和優勢

血液中雖然含有紅細胞、白細胞、血小板等有形物質，但其聲阻抗差很小，散射很微弱，是軟組織的1/10000～1/1000,所以，在普通灰階圖像上，心血管內的血液有形成分通常無法顯示。此外，由于組織混響和圖像分辨率的限制，組織內的微小血管通常也顯示不清。當聲波接觸到在血液中加入聲阻抗值與血液截然不同的介質(即造影劑)時，則會發生強背向散射，這就是超聲造影顯像的基本原理[3]。

超聲造影包括血管外造影和血管內造影，通常所指的超聲造影僅指血管內造影[4]。超聲造影檢查技術不僅可以經靜脈注射造影劑以了解臟器及病灶的微循環灌注狀態，還可以注入機體自然或病理性管腔，以觀察其大小、形態及有無破裂或狹窄等，主要應用于消化系統、泌尿系、輸卵管疾病等，但多數研究仍處于起步階段[5]。

2 超聲造影劑研發概況及安全性

2.1 研發概況 超聲造影劑的研究和應用可以追溯到1969年。Gramiak首先提出超聲對比顯影的概念，他發現使用吲哚菁綠染料心內注射后，在超聲心動圖上發現了云霧狀聲影[6]。1972年，Ziskin研究認為，出現該現象是由于液體包裹了氣體形成微泡所致，并認為造影效果取決于液體的物理化學性質[7]。1984年，美國Feinstein發明了能成功通過肺循環并可使左心顯影的人體清蛋白微球，使有關超聲造影的研究活躍起來[8]。

超聲造影劑由氣體和外殼組成微氣泡，根據氣體和外殼的成分不同超聲造影劑可分為三代。第一代超聲造影劑內充氣體為空氣，以德國先靈公司生產的Levovist為代表，諧波能力及穩定性較差，在血液中不穩定，易破裂，需較高機械指數；第二代超聲造影劑以意大利博萊科 (Bracco)公司生產的SonoVue為代表，內充氣體是膨脹性氣體，彌散性和飽和度較低，穩定性高，在血液中可以持續較長時間，可用于低機械指數實時超聲造影，是目前應用較多的超聲造影劑；第三代超聲造影劑，以脂質體為外殼成分，內含抗體、藥物或基因，具有靶向診斷和治療的作用。此外，目前正在研制的納米級超聲造影劑，是指直徑小于100 nm的液態氟碳造影劑，其表面可以連接某些特異性抗體，進而達到精確靶向造影和治療的目的[4]。

2.2 安全性 大量的臨床研究證實，Sono Vue是一種安全有效的超聲造影劑。Morel等[9]對SonoVue的血流動力學、安全性和機體耐受性進行了研究，通過靜脈團注兩種劑量(0.03 ml/kg和0.3 ml/kg，相當于最大臨床劑量的1倍和10倍)于人體內，發現SonoVue的血流動力學是非劑量依賴性的，進入體內后很快經肺排出。Bokor等[10]對66例健康志愿者及12例慢性阻塞性肺疾病患者注射SonoVue，劑量分別為0.003 ～0.12 ml/kg和4 ml/kg，未觀察到嚴重的不良反應，兩組無明顯差異。楊瓊等[11]對24只新西蘭白兔眼部注射SonoVue后行超聲造影檢查，觀察造影前后閃光視網膜電圖(flash-electroretinogram, F-ERG)及熒光素眼底血管造影、造影后組織光學顯微鏡及電子顯微鏡檢查，結果顯示，超聲造影檢查過程中實驗動物均未出現明顯的全身及眼局部不良反應，造影前后F-ERG各波形振幅前后比較無明顯差異，造影前后熒光素眼底血管造影顯影無異常改變，透射電鏡和光鏡檢查視網膜結構無明顯病理改變。曾有報道六氟化硫微泡致過敏性休克1例，給予對癥處理后癥狀緩解[12]。張秋娟等[13]對2089例患者行超聲造影檢查，造影后有3例發生輕度不良反應，主要表現為感覺遲鈍、頭痛、惡心、胸悶、寒戰、過敏、皮疹等，發生率為0.14%，無中度或嚴重不良反應，3例患者對癥處理后均恢復良好。總之，至今的研究結果表明，超聲造影檢查安全性好。

3 眼科的應用

3.1 基礎研究進展

3.1.1 應用于脈絡膜血流和眼球后血管的評價 Hikokawa等[14]對6只健康、3只眼局部血液循環障礙的新西蘭白兔行低機械指數諧波造影，機械指數為0.2，造影劑為Definity。結果顯示，除了無血供的玻璃體，其余組織超聲信號都有不同程度增強。首先增強的為球后動脈，其次是葡萄膜、眼外肌和視神經。研究者認為，在美國食品和藥物管理局(FDA)規定的范圍內(即機械指數≤0.24)行眼部低機械指數超聲造影是可行的，造影后葡萄膜血流信號明顯增強，并且血流障礙眼的超聲信號較正常眼低，差異有統計學意義(P<0.05)，因此認為低機械指數諧波造影可以用來觀察葡萄膜的血流灌注情況。

Brabrand等[15]對10名健康志愿者注射Levovist后行超聲造影檢查，觀察眼球后血管顯影情況。觀察內容包括：眼球血管造影前后的收縮期峰值血流速度、舒張末期血流速度、搏動指數和阻力指數。結果顯示：造影劑的耐受性良好，所有受試者無任何不良反應或不適；造影前后眼動脈的收縮期峰值血流速度有顯著差異(P<0.05)，其他血管血流情況無明顯變化；造影前后所有球后動脈搏動指數和阻力指數均無顯著性差異。綜合造影前后，眼球后血管的檢測率升至91%,其中睫狀后短動脈檢出率提高最大,因此Brabrand等[15]認為，超聲造影能增加眼球后血管的顯示能力，尤其是造影前多普勒成像不佳者。

3.1.2 超聲造影證明了人眼虹膜閥效應的存在 1998年，Pavlin等[16]利用超聲微泡造影劑注入健康人眼庫的眼前房和后房，當造影劑注入前房時，后房未發現造影劑，而注入后房時很快就可以在前房觀察到造影劑,從而證明了人眼虹膜閥效應的存在，即虹膜晶狀體面的正常功能猶如一個活瓣，阻止液體從前房反流入后房。

3.1.3 應用于實驗動物眼內病變的檢查 動物實驗證實[17]，通過超聲造影檢查可以證明視網膜脫離中有持續的血管存在，所以超聲造影可以準確地檢測和鑒別視網膜脫離和玻璃體膜。Qing Zhang等[18]和Kang等[19]分別對小鼠和新西蘭白兔右眼接種人葡萄膜黑色素瘤細胞，對腫瘤生長眼行微泡造影劑高頻超聲造影檢查，在超聲圖像上可以看到黑色素瘤相對高回聲區域。結果表明，脈絡膜黑色素瘤模型中活體內超聲腫瘤大小和組織學腫瘤大小有正相關關系，高頻超聲造影與平均血管密度和血容量相關，是一種實時的非侵入性的評價實驗眼內黑色素瘤腫瘤面積和相對血容量的可靠方法。

3.1.4 離體眼脈絡膜上腔前間隙注射對比造影劑后的影響及其分布 通過顯微針進入脈絡膜上腔前間隙，可以使藥物分布于眼后段的大部分區域和黃斑區。本研究通過從脈絡膜上腔注射超聲造影輔助藥物從而提出了一個新的、靶向的、創傷小的治療眼后段疾病的方法[20]。但是需要更多的研究來確定特定藥物和劑型對視網膜和黃斑區脈絡膜血流量的分布及眼壓的影響。

3.1.5 超聲造影在高強度聚焦超聲治療中的應用 Park[21]的實驗表明，聚焦超聲微泡可以提供一種無創的和有針對性的方法暫時破壞血-視網膜屏障，該技術提供了一種非侵入性的方法將藥物輸送至視網膜，有望替代具有侵入性的直接眼球內注射藥物的方法。McDannold[22]對29只大鼠使用525 kHz的聚焦換能器以消融位于視束或視交叉附近或中心的顱底組織結構，靜脈注射超聲造影劑后用低強度超聲處理5 min，通過組織學分析和視覺誘發電位測量，不論是立即進行超聲處理后，還是在超聲處理后4周，視神經和視網膜鏡下特征都未發現明顯的延遲效應。結果表明微泡增強聚集超聲非熱消融接近視束而不影響視神經功能。

3.2 臨床應用進展 超聲造影在視網膜脫離和玻璃體膜的鑒別中起重要作用，同時對評估眼部腫瘤、規劃脈絡膜黑色素瘤的治療和評估眼眶腫塊引起的新生血管方面有幫助[23]。

3.2.1 鑒別視網膜脫離與玻璃體膜 Han等[24]通過比較Levovist彩色多普勒超聲造影和其他傳統超聲模式在鑒別視網膜脫離與玻璃體膜中的應用，計算診斷準確率分別為B超78%、彩色多普勒81%、功率多普勒59%、彩色多普勒超聲造影97%。使用彩色多普勒超聲造影后，視網膜脫離的彩色信號的敏感性從57%提高到93%，因此認為，彩色多普勒超聲造影是鑒別視網膜脫離與玻璃體膜最準確的超聲模式，對檢測視網膜脫離患者的血管更顯著。

Bertolotto等[25]在探討超聲造影是否能幫助診斷視網膜/脈絡膜脫離和鑒別在傳統灰階模式和彩色多普勒模式下特征不清的眼內腫瘤的病例時，選取31例患者，所有患者因傳統超聲模式和彩色多普勒模式顯影不清時，行超聲造影檢查。結果表明，當常規超聲模式不能診斷為視網膜/脈絡膜脫離，當眼內腫塊在傳統模式下不能定性為腫瘤或非腫瘤時，超聲造影有助于鑒別診斷。然而，評價增殖性糖尿病視網膜病變患者時，超聲造影也可能存在一些不足：有新生血管形成的玻璃體增殖膜易被誤認為視網膜脫離，而出現假陽性。

3.2.2 眼部占位病變診斷 近年來，隨著超聲造影劑和成像技術的不斷完善，超聲造影技術可以顯著地提高眼占位病變診斷的陽性率，它不僅能顯著提高眼內病變的檢出率, 而且在不同性質的病變中顯影各有特點, 因而對占位性病變的診斷及鑒別診斷具有重要意義[3]。

3.2.2.1 脈絡膜黑色素瘤診斷 Lemke等[26]認為，Levovist多普勒超聲造影可輕度提高眼眶和葡萄膜黑色素瘤小血管的檢出率，但不能鑒別正常組織血管和腫瘤組織血管；并且發現多普勒超聲造影有助于眼眶實體腫瘤與視網膜下出血或積液的鑒別。Schlottmann等[27]發現SonoVue低機械指數諧波超聲造影可行，并且發現有些脈絡膜黑色素瘤，放療后行能量多普勒檢查已無異常信號，但使用微泡造影后仍能發現大量灌注影，目前該研究尚無證據表明會發生局部黑色素瘤復發；該研究在檢查中及檢查后隨訪未發現眼底出血及其他并發癥。Forte等[28]對21例脈絡膜惡性黑素瘤、4例脈絡膜盤狀缺損的患者行SonoVue超聲造影檢查，能有效地觀察瘤體內微循環模式，同時發現瘤體在玻璃體內種植，因此認為脈絡膜惡性黑色素瘤的微循環模式可以作為評價腫瘤預后的重要因素，環狀或網狀模式提示預后不佳，而帶狀模式預后較好。楊文利[29,30]在研究脈絡膜黑色素瘤的超聲造影診斷特征及參數特點時，發現超聲造影中脈絡膜黑色素瘤有以下特點：脈絡膜的病變完全被造影劑充盈，典型病例為向心性充盈，即造影劑首先充盈脈絡膜周邊病變，然后向中心充盈。脈絡膜黑色素瘤定量分析結果表明：造影劑的峰值強度顯著多于正常對照組織(眼球壁和眼眶內組織)，平均渡越時間明顯慢于正常對照組織，差異有統計學意義；達峰時間比正常對照組織慢，上升時間也慢于正常對照組織，達峰時間和上升時間之間的差異無統計學意義。因此認為，病變內造影劑的峰值強度和平均渡越時間可以為脈絡膜黑色素瘤的診斷及鑒別診斷提供幫助。

3.2.2.2 眼部其他腫瘤診斷 陳力等[31]認為幾種眼眶內腫瘤在超聲造影中均有特征性顯像，與CT和MRI檢查比較，在診斷符合率上存在差異，因此認為超聲造影在眼眶腫瘤的術前診斷上更具有優越性。

柏剛等[32]在探討超聲造影在眼眶腫瘤良惡性病變鑒別診斷中的應用價值時發現，良惡性腫瘤的血流灌注特點各不同，時間-強度曲線參數中上升支斜率、半降斜率的絕對值、峰值強度、造影灌注指數、平均渡越時間、半洗出時間、上升時間良惡性間差異有統計學意義(P<0.05)，造影劑達到時間、曲線下面積、達峰時間差異無統計學意義。因此研究者認為，超聲造影在鑒別眼眶良惡性腫瘤方面具有一定的臨床應用價值，該研究應用SonoLiver分析軟件分析造影參數成像及時間-強度曲線，發現超聲造影通過觀察眼眶腫瘤微血管灌注模式，可以判斷腫瘤血供特點，對腫瘤良惡性的判斷具有一定的臨床診斷價值，對指導臨床手術方式的選擇及預后的判斷有重要意義。

3.2.3 頸動脈造影對眼缺血患者的應用價值 盧峻等[33]選取28例眼缺血患者，行超聲造影檢查，觀察動脈管腔內斑塊形成、動態觀察血流走向及管腔內血流狀態，結果顯示28 例頸動脈管壁呈不同程度增厚，并且均有動脈粥樣硬化斑塊形成，其中包括輕度狹窄 9 例，中-重度狹窄 14 例，頸動脈閉塞3 例，有2例未見明顯狹窄。研究表明，頸動脈超聲造影可以有效地觀察眼缺血患者血流動力學的變化及探查血流狹窄的程度。

3.2.4 對非動脈炎性前部缺血性視神經病變患者睫狀后動脈血流速度的研究 28例被確診為非動脈炎性前部缺血性視神經病變(nonarteritic anterior ischemic optic neuropathy,NAION)的患者和28例正常對照患者，分別行超聲造影檢查，結果顯示觀察組睫狀后動脈血流速度為(2.82±0.88)cm/s，正常組睫狀后動脈血流速度為(4.90±1.00) cm/s，差異具有統計學意義(P<0.01)。因此超聲造影為臨床診斷NAION和評價睫狀后動脈血流狀態提供了一種新技術手段[34]。

4 尚待解決的問題

在一些情況下，如眼部超聲，血管的破壞可能帶來潛在的安全問題，因此在臨床使用超聲造影劑前，需要權衡超聲造影的使用價值和其潛在的安全問題。因此超聲造影應用的安全性問題仍需要繼續關注和深入研究的。

雖然超聲造影在眼科的應用還處于起步階段，但由于造影劑獨特的顯像和結構特點，對眼部腫瘤和血管疾病的診斷具有明顯的優勢，可以客觀地反映正常組織和病變組織的血流灌注特點，且在介導基因轉染和靶向藥物治療方面具有重要作用[35,36]，馬大卉等[37]綜述了其在角膜方面和視網膜神經節細胞及視神經保護方面的研究，以及視網膜母細胞瘤和脈絡膜新生血管等方面的研究，并取得可喜的成績。表明其具有潛在的應用價值，雖然距臨床應用還有一段距離，但隨著病例的累積和檢查技術的改進，其將成為眼部疾病治療的重要方法之一。

目前，超聲造影的臨床研究主要涉及眼后段及眼眶周圍組織的檢查，對眼部血管外的應用,比如淚道的檢查等，還未見報道。可以推測，隨著超聲造影技術研究的深入發展和微泡造影劑的不斷完善，超聲結合分子生物學、材料學等的不斷創新，超聲造影檢查將在眼科疾病的診斷和治療中發揮更大作用。

[1] 陳立新. 造影劑在聲場中的表現形式與聲學造影新技術[J]. 國外醫學生物醫學工程分冊, 2004, 27(3): 188-192.

[2] Yuan J Y, Zhang J H, Tang C,etal. Application of ultrasound contrast in identification and diagnosis of ocular spaceoccupying lesions[J]. Int J Ophthalmol, 2011,4(4):337-342.

[3] 劉吉斌, 王金銳. 超聲造影顯像[M]. 北京: 科學技術文獻出版社, 2010: 5.

[4] 李海東,傅 培. 超聲造影在眼科研究中的應用[J]. 國際眼科縱覽, 2010, 34(2): 94-97.

[5] 李春伶. 超聲造影技術臨床應用進展[J]. 武警醫學, 2012, 23(5): 369-372.

[6] Gramiak R, Shah P M, Kramer D H. Ultrasound cardiography: contrast studies in anatomy and function[J]. Radiology, 1969, 92(5): 939-948.

[7] Ziskin M C, Bonakdarpour A, Weinstein D P,etal. Contrast agents for diagnostic ultrasound[J]. Invest Radiol, 1972, 7(6): 500-505.

[8] Feinstein S B, Ten Cate F J, Zwehl W,etal. Two-dimensional contrast echocardiography. I. In vitro development and quantitative analysis of echo contrast agents[J]. J Am Coll Cardiol, 1984, 3(1): 14-20.

[9] Morel D R, Schwieger I, Hohn L,etal. Human pharmacokinetics and safety evaluation of SonoVue, a new contrast agent for ultrasound imaging[ J]. Invest Radiol, 2000, 35( 1): 80- 85.

[10] Bokor D, Chambers J B, Rees P J,etal. Clinical safety of SonoVue, a new contrast agent for ultrasound imaging, in healthy volunteers and in patients with chronic obstructive pulmonary disease[ J]. Invest Radiol, 2001, 36( 1): 104- 109.

[11] 楊 瓊,魏文斌,楊文利, 等. SonoVue實時超聲造影對脈絡膜視網膜結構及功能影響的實驗研究[J]. 眼科, 2008, 17(3): 193-197.

[12] 李 卉,王梅康,韓 盈,等. 六氟化硫微泡靜脈注射致過敏性休克[J]. 藥物不良反應雜志, 2009, 11(2): 113-113.

[13] 張秋娟,屠 芳,周鋒盛, 等. 超聲造影劑 SonoVue 不良反應[J]. 齊齊哈爾醫學院學報, 2013, 34(11): 1705-1706.

[14] Hirokawa T, Nishikage T, Moroe T,etal. Visualization of uveal perfusion by contrast- enhanced harmonic ultrasonography at a low mechanical index: a pilot animal study[J]. J Ultrasound Med, 2002, 21(3): 299-307.

[15] Brabrand K, Kerty E, Jakobsen J A. Contrast-enhanced ultrasound Doppler examination of the retrobulbar arteries[J]. Acta Radiol, 2001, 42(2): 135-139.

[16] Pavlin C J, Burns P N, Foster F S. Use of microbubble ultrasound contrast agent to demonstrate the iris valve effect in human eye bank eyes[J]. Am J Ophthalmol,1998, 126(5): 719-720.

[17] Labruyere J J, Hartley C, Holloway A. Contrast-enhanced ultrasonography in the differentiation of retinal detachment and vitreous membrane in dogs and cats[J]. J Small Anim Pract, 2011, 52(10): 522-530.

[18] Zhang Q, Yang H, Kang S J,etal. In vivo high-frequency, contrast-enhanced ultrasonography of uveal melanoma in mice: imaging features and histopathologic correlations[J]. Invest Ophthalmol Vis Sci, 2011, 52(5): 2662-2668.

[19] Kang S J, Zhang Q, Patel S R,etal. In vivo high-frequency contrast-enhanced ultrasonography of choroidal melanoma in rabbits: imaging features and histopathologic correlations[J]. Br J Ophthalmol, 2013, 97(7): 929-933.

[20] Seiler G S, Salmon J H, Mantuo R,etal. Effect and distribution of contrast medium after injection into the anterior suprachoroidal space in ex vivo eyes[J]. Invest Ophthalmol Vis Sci, 2011, 52(8): 5730-5736.

[21] Park J, Zhang Y, Vykhodtseva N,etal. Targeted and reversible blood-retinal barrier disruption via focused ultrasound and microbubbles[J]. PLoS One, 2012, 7(8): e42754.

[22] McDannold N, Zhang Y Z, Power C,etal. Nonthermal ablation with microbubble-enhanced focused ultrasound close to the optic tract without affecting nerve function[J]. J Neurosurg, 2013, 119(5): 1208-1220.

[23] Sconfienza L M, Lacelli F, Ardemagni A,etal. High-resolution, three-dimensional, and contrast-enhanced ultrasonographic findings in diseases of the eye[J]. J Ultrasound, 2010, 13(4): 143-149.

[24] Han S S, Chang S K, Yoon J H,etal. The use of contrast-enhanced color Doppler ultrasound in the differentiation of retinal detachment from vitreous membrane[J]. Korean J Radiol, 2001, 2(4): 197-203.

[25] Bertolotto M, Serafini G, Sconfienza L M,etal. The Use of CEUS in the Diagnosis of Retinal/Choroidal Detachment and Associated Intraocular Masses-Preliminary Investigation in Patients with Equivocal Findings at Conventional Ultrasound[J]. Ultraschall Med, 2014，35(2)：173-180.

[26] Lemke A J, Hosten N, Richter M,etal. Contrast-enhanced color Doppler sonography of uveal melanomas[J]. J Clin Ultrasound, 2001, 29(4): 205-211.

[27] Schlottmann K, Fuchs-Koelwel B, Demmler-Hackenberg M,etal. High-frequency contrast harmonic imaging of ophthalmic tumor perfusion[J]. Am J Roentgenol, 2005, 184(2): 574-578.

[28] Forte R, Cennamo G, Staibano S,etal. Echographic examination with new generation contrast agent of choroidal malignant melanomas[J]. Acta Ophthalmol Scand, 2005, 83(3): 347-354.

[29] Yang W L, Wei W B, Li D J. Quantitative parameter character of choroidal melanoma in contrast-enhanced ultrasound[J]. Chin Med J (Engl), 2012, 125(24): 4440-4444.

[30] 楊文利, 魏文斌, 李棟軍. 脈絡膜黑色素瘤的超聲造影診斷特征[J]. 中華眼科雜志, 2013, 49(5): 428-432.

[31] 陳 力,陳 琴,樊映川, 等. 眼眶腫瘤術前超聲造影的影像學研究[J]. 中華眼外傷職業眼病雜志, 2012, 34(9): 644-647.

[32] 柏 剛,陳文衛,孫 彬,等. 超聲造影劑時間-強度曲線在眼眶良惡性腫瘤鑒別診斷的應用價值[J]. 中華超聲影像學雜志, 2013, 22(1): 63-66.

[33] 盧 峻,魏章洪, 彭啟慧, 等. 頸動脈造影對眼缺血患者的應用價值[J]. 廣州醫藥, 2011, 42(4): 24-26.

[34] 陳婷茹, 周希瑗, 鄭元義, 等. 超聲造影對非動脈炎性前部缺血性視神經病變患者睫狀后動脈血流速度的研究[J]. 中國超聲醫學雜志, 2013, 29(7): 581-583.

[35] Zhou XY, Liao Q, Pu Y M,etal. Ultrasound-mediated microbubble delivery of pigment epithelium-derived factor gene into retina inhibits choroidal neovascularization[J]. Chin Med J (Engl), 2009, 122(22): 2711-2717.

[36] Yuan J Y, Zhang J H, Tang C,etal. Application of ultrasound microbubble contrast technology in ophthalmic targeted therapy: literature analysis[J]. Int J Ophthalmol, 2011, 4(5): 537-542.

[37] 馬大卉, 黃麗娜, 申曉麗. 超聲微泡造影劑攜基因或藥物治療眼科疾病的研究進展[J].國際眼科雜志, 2012, 12(10): 1904-1906.

(2014-02-14收稿 2014-03-20修回)

(責任編輯 梁秋野)

首都醫學發展基金項目(編號：2010024)

張紅玲，碩士研究生，醫師，E-mail：beautifly123@163.com

1.100039北京，武警總醫院眼科淚器病中心；2.100853北京，解放軍總醫院眼科

陶 海， E-mail：taohaiwj@sina.com

R770.4