實時超聲彈性成像技術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 探討實時超聲彈性成像技術（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，體質量280～330 g的雄性SD大鼠，隨機分為甲組（實驗組）與乙組（對照組），每組15只。甲組大鼠行手術制作可復性梗阻性黃疸動物模型，乙組大鼠僅行假手術。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行RTE檢查，并對彈性圖像進行彌散定量分析；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，差異均無統計學意義（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，差異有統計學意義（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，差異均有統計學意義（P<0.01）。結論 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。

[關鍵詞]超聲彈性成像技術；梗阻性黃疸；應變均值；藍色領域百分比

[中圖分類號] R655.8 [文獻標識碼] 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

近半個世紀以來，醫用超聲影像學檢查技術因其具有用途廣、價格低、攜帶方便、準確率高等優勢，已逐漸成為醫學領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的檢查手段之一。肝臟是人體組織最大的實性器官，將超聲技術用于某些肝臟疾病的檢查目前已經發展得比較成熟，準確率可以高達95%以上。近年來，伴隨超聲成像技術與多普勒技術的迅猛發展，醫用超聲成像技術在如肝纖維化等臨床疾病診治過程中的應用價值正大幅提高[1-2]。1991年，Ophir等[3]提出了“彈性成像”技術理念，經過20余載的發展，一種新興的、被稱之為實時超聲彈性成像（real-time tissue elastography，RTE）技術的彈性超聲診斷手段應運而生，并已經逐漸成為了臨床疾病診斷的主要方法之一。RTE技術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換為實時的彩色圖像，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損害進而引起肝臟的彌漫性病變，RTE技術檢測也勢必會出現相應變化，目前國內相關研究報道甚少，針對動物模型的研究報道更處于空白。故本研究應用RTE技術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，為其應用于臨床提供基礎試驗依據。

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、體質量280～330 g的雄性SD大鼠30只[由牡丹江醫學院醫藥研究中心SPF級動物房提供，使用許可證編號：SYXK（黑）2015-007]，隨機分為甲組（試驗組）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，溫度22～26℃、濕度40%～70%的標準環境中分籠飼養，自由進食、飲水。甲組大鼠行手術建立梗阻性黃疸模型，乙組大鼠僅行相同手術步驟單純暴露膽管不予以結扎等操作即可。本實驗過程中對動物的處理符合動物倫理學標準。

1.2手術方式

建立動物模型，可復性的梗阻性黃疸大鼠模型采用膽管結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行術區無菌處理3遍。③自大鼠右季肋部肋緣下斜行做1.5～2.0 cm的手術切口進入腹腔，分離找到膽管（十二指腸與膽管交匯處），進一步將肝門及門靜脈顯露，并仔細將膽管游離至肝門，采用3-0不可吸收聚丙烯縫線在距肝門約1.0 cm處的膽管遠端將膽管及4F外周穿刺中心靜脈導管（PICC）一同使用三疊結結扎，結扎力度適中即可（絲線結扎后的線圈正好將膽管閉合為宜）。④自手術切口下緣經腹部皮下隧道至左下腹部以復爾凱空腸造口穿刺套管針穿出，拔掉針芯，自近小腸端的PICC導管將套管針自切口下部導入，潛行至左下腹部，2-0慕絲線固定導管末端至皮下，導管肝門端游離于腹腔，逐層關閉手術切口完成包埋。⑤術中給予每只大鼠行5×104 U青霉素腹腔注射以預防感染，術后5 h開始進水，術后20 h開始喂食，每只大鼠術后均被置于標準環境中單籠飼養。⑥解除梗黃：術后第12～14天，首先以碘伏、酒精常規消毒大鼠的左下腹部皮膚，自左下腹部做手術切口打開皮下，將固定PICC導管末端的縫線拆除，輕柔拔出PICC導管使膽管再通，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步驟進行造模與解除梗阻。乙組小鼠僅行行同樣術式暴露膽管即可，不予以結扎（稱假手術），然后行關閉縫合手術切口放回鼠籠中飼養。大鼠造模成功判讀標準：大鼠梗黃造模若成功，大鼠約5 d后開始出現白色陶土樣變、尿液深黃，毛發雜亂，易激惹癥狀，并進行性加重。二維超聲檢查顯示肝內外膽管明顯擴張，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、肝細胞氣球樣變、小葉間膽管周圍炎細胞浸潤。

1.3檢查方法

于造模前、造模后2周、解除梗黃后2周，分別對實驗組及假手術對照組大鼠進行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）進行腹腔注射麻醉，麻醉滿意后取仰臥位，選用牡丹江醫學院附屬紅旗醫院HI VISION Ascendus超聲儀（日本日立公司）先行常規二維超聲檢查，將探頭置于合適的位置，將成像參數調節至可得到最佳二維超聲圖像后即可進行觀察并記錄。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）系統進行觀察與初步判斷。再將超聲儀調至超聲彈性成像模式，在保持探頭穩定性的前提下，將探頭朝向心臟方向輕度加壓（壓力指數控制在2～3即可），將大鼠心臟搏動作為外力，在獲取3～5 s穩定的動態彈性成像波形圖后凍結停止檢測，自已采集的回放圖像中挑選一張最滿意的靜態圖像，受壓曲線代表大鼠肝組織在心臟波動外力下有規律地收縮、舒張運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域（ROI）內的平均組織應變，橫軸為時間參數。每次檢查分析時均需下在至少持續5次以上平穩心跳的動態彈性圖像中挑選1個波的波谷，然后啟動組織彌散定量分析軟件進行分析，以保證所采集圖像中的受壓曲線均可呈現出規律的正弦波，以便能夠更準確地反映大鼠肝組織的彈性分布。將RTE的ROI大小設置為2.0 cm×2.0 cm，調節內置Strain Histogram Measurement數據處理系統，使得所選取分析的區域不少于設置ROI面積的1/2，開始測定并記錄ROI內的藍色領域百分比（%AREA）及應變均值（MEAN）。每個操作檢查需重復至少5次，然后取5次測量結果平均值。

1.4統計學方法

采用SPSS 18.0統計學軟件進行數據分析，計量資料數據用均數±標準差（x±s）表示，兩組間比較采用t檢驗，以P<0.05為差異有統計學意義。

2結果

造模前及解除梗阻后2周時兩組大鼠的%AREA值及MEAN值比較，差異均無統計學意義（P>0.05）；甲組大鼠造模后2周%AREA值及MEAN與乙組比較，差異有統計學意義（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，差異無統計學意義（P>0.05）。甲組大鼠造模后2周時%AREA和MEAN值與造模前比較，差異有統計學意義（P<0.01）；與解除梗黃后2周時比較，差異有統計學意義（P<0.01）（表1）。

3討論

3.1實時組織彈性成像技術的由來及發展

RTE是超聲彈性成像技術的方法之一。日本日立公司于2003年在全世界率先實現了超聲波的組織彈性信息圖像化處理技術。此后，依賴組織彈性圖像色彩分布劃分的應變率比值法及評分法已逐步普及，并應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，主要根據診斷者的經驗來劃分；而應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，日立公司為了更進一步提高RTE研究結果的客觀真實性和診斷效能，其在前期研究的基礎上又新開發了可提取的包括%AREA、MEAN、標準偏差、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，并進一步實現了直方圖顯示功能。該軟件可通過對組織彈性圖像進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手段[5-9]。

3.2 RTE技術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出病變肝臟硬度彌散進展的趨勢。經驗證，在肝臟領域時應用該軟件可確認提取的特征量和經多元回歸分析得出的肝纖維化指數與肝纖維化的病理診斷分級間存在一定的關聯[10-11]。當腫瘤等原因引起惡性梗阻性黃疸時，勢必會嚴重損傷肝臟代償功能[12]，使其微循環發生障礙[13]，從而導致肝臟的彌漫性病變。截止目前，國內外針對RTE對梗黃導致的肝臟彈性改變的相關研究報道甚少。有研究者[14]將瞬時超聲彈性成像技術運用于非梗黃與梗黃患者的肝臟硬度的比較，并證實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技術對不同程度梗黃患者肝臟ROI區的%AREA和MEAN值進行測定和統計學比較分析后認為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。

綜上所述，本次實驗應用SD大鼠動物制作梗黃模型進行RTE相關實驗檢測，填補了國內目前針對RTE技術研究的基礎試驗空白，通過對15只SD大鼠進行梗黃造模，再應用RTE技術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值進行測定、比較分析證實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。接下來筆者也將繼續加大樣本量，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確地驗證RTE技術對梗阻性黃疸肝臟改變的定量化診斷價值及其程度相關性，為臨床更好地應用RTE技術提供實驗依據。

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（收稿日期：2016-02-06 本文編輯：任 念）