譚妍迪， 周 軍， 劉朝奇， 趙 云△

1三峽大學(xué)醫(yī)學(xué)院，宜昌 443002 2宜昌市中心人民醫(yī)院超聲科，宜昌 443003

心腦血管疾病是人類健康的“第一殺手”，每年因此類疾病死亡的人數(shù)高達(dá)1200萬[1]。血管病變是其病理基礎(chǔ)，因此血管病變的及早診療顯得尤為重要。近年來，微泡介導(dǎo)的超聲造影(contrast-enhanced ultrasound，CEUS)在血管病變中的應(yīng)用呈指數(shù)級(jí)增長，尤其是在顱外頸動(dòng)脈、主動(dòng)脈和外周動(dòng)脈疾病領(lǐng)域[2]。另外微泡還可作為藥物、基因的載體用于靶向治療。本文就超聲微泡在血管疾病診療中的應(yīng)用進(jìn)行綜述。

1 超聲微泡的診療優(yōu)勢

1.1 超聲微泡的優(yōu)勢

微泡是一種由殼膜包裹氣核形成的微米或納米級(jí)氣泡，殼膜材料包括白蛋白、磷脂類化合物、糖類或可生物降解的高分子多聚物等，核心氣體可以是二氧化碳、氧氣、空氣或大分子惰性氣體等。其應(yīng)用優(yōu)勢如下：第一，微泡具有靶向性。超聲通過在靶組織區(qū)域定點(diǎn)輻照微泡使其破裂以達(dá)到靶向性，此外，通過在殼膜上結(jié)合不同種類的配體，微泡本身也可具有靶向性。第二，超聲擊破微泡會(huì)產(chǎn)生空化作用和聲孔效應(yīng)，該效應(yīng)在超聲溶栓、藥物遞送、基因治療等方面都有著重要作用[3]。第三，微泡可保護(hù)所載藥物或基因不被降解。第四，微泡安全性好，嚴(yán)重不良事件發(fā)生率小于萬分之一[4]。

1.2 超聲微泡的靶向性

靶向微泡用于顯影可改善圖像質(zhì)量，用于治療可提高療效、減少副作用。微泡靶向性的機(jī)制包括主動(dòng)和被動(dòng)靶向[5]。被動(dòng)靶向是指通過機(jī)體防御機(jī)制對微泡的清理，實(shí)現(xiàn)一定程度上的靶向性。而主動(dòng)靶向在靶向性中起主要作用，即通過將微泡外殼以共價(jià)或非共價(jià)的方式載糖類、多肽等配體，使其可特異性識(shí)別并結(jié)合靶組織上的受體[6]。在血管病變的研究中，血小板糖蛋白、細(xì)胞粘附分子、血管內(nèi)皮生長因子已被證明可作為配體使微泡具有靶向性[7]。

2 超聲微泡在血管疾病中的應(yīng)用

2.1 超聲微泡介導(dǎo)血管造影

微泡具有較好的回聲性，是一種高效的超聲能量血管內(nèi)反射器。較普通超聲，CEUS不僅能提高圖像質(zhì)量，使如腫瘤的新生血管等直徑較小的血管顯像，醫(yī)生還可利用超聲探頭對病變區(qū)域進(jìn)行多平面任意角度掃查，快速采集圖像數(shù)據(jù)用于后續(xù)高分辨率重建。另外還可用于評(píng)估解剖結(jié)構(gòu)和功能等，用于診斷尚未引起解剖形態(tài)改變的疾病[8]。相對于CT檢查，CEUS成本低、無電離輻射且造影劑相對安全。當(dāng)患者對CT造影劑過敏、存在腎功能受損時(shí)，CEUS是一種較好的替代方法。其主要臨床應(yīng)用包括疾病早期檢測和分類、術(shù)中術(shù)后的檢測等。以下就其在主動(dòng)脈瘤、動(dòng)脈粥樣硬化斑塊、急性主動(dòng)脈夾層、炎性血管疾病的應(yīng)用進(jìn)行綜述。

2.1.1 主動(dòng)脈瘤 CEUS目前常用于動(dòng)脈瘤破裂前后的診斷、瘤腔內(nèi)修復(fù)后內(nèi)漏的檢測、分型、隨訪[9]等。CEUS可較好地顯示動(dòng)脈瘤壁、血管腔、血栓和腹膜后血腫，實(shí)時(shí)觀察血液向血管外滲漏等情況。另外，內(nèi)漏是動(dòng)脈瘤修復(fù)后最常見的并發(fā)癥，CEUS可檢測內(nèi)漏并判斷其類型。Mirza等[10]通過對285例主動(dòng)脈血管內(nèi)修復(fù)術(shù)后發(fā)生內(nèi)漏的患者進(jìn)行Meta分析，結(jié)果表明CEUS在檢測內(nèi)漏方面的敏感度為98%，特異度為88%。Chung等[11]同樣證明其敏感度和特異度分別為91.4%和78.2%。CTA是目前診斷內(nèi)漏的金標(biāo)準(zhǔn)，CEUS因成像的動(dòng)態(tài)和實(shí)時(shí)等特性，其應(yīng)用已被逐步證明可能超過CTA。研究表明，與CTA相比，CEUS利用時(shí)間-強(qiáng)度曲線定量分析動(dòng)脈瘤囊的強(qiáng)化情況，對內(nèi)漏的檢測靈敏度為99%，特異度為93%[12]。如果應(yīng)用四維技術(shù)，CEUS在評(píng)估患者術(shù)后動(dòng)脈瘤直徑、體積和在1型和3型內(nèi)漏的鑒別上與CTA相當(dāng)[13]，在遲發(fā)性2型內(nèi)漏方面優(yōu)于CTA[11]。

2.1.2 動(dòng)脈粥樣硬化斑塊 動(dòng)脈粥樣硬化斑塊是冠心病、腦卒中等疾病的基礎(chǔ)病變。在CEUS中，斑塊和內(nèi)中膜層呈低回聲，而動(dòng)脈管腔內(nèi)和外膜層呈增強(qiáng)，這使得常規(guī)超聲檢測不出的潰瘍、低回聲斑塊等病變顯示更清晰[14]，可更準(zhǔn)確地測量狹窄程度和血管內(nèi)中膜[15]；另外，與傳統(tǒng)的超聲評(píng)估血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)不同，CEUS可進(jìn)行斑塊生物學(xué)和成分的定性分析。斑塊新生血管與其易損性及缺血癥狀相關(guān)，臨床上可通過對血管內(nèi)中膜的測量和新生血管的觀察判斷斑塊發(fā)展進(jìn)程，對動(dòng)脈硬化病變進(jìn)行危險(xiǎn)分層，預(yù)測腦血管意外發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)[16]。例如Qin等[17]通過CEUS繪制頸動(dòng)脈斑塊內(nèi)新生血管的時(shí)間-強(qiáng)度定量曲線來預(yù)測急性冠脈綜合征的發(fā)生。將P-選擇素、血管粘附因子(vascular cell adhesion molecule,VCAM)、凝集素樣氧化低密度脂蛋白受體和血管性血友病因子等配體與微泡結(jié)合，可進(jìn)行粥樣斑塊的靶向顯像[18]。早期動(dòng)脈粥樣硬化病理表現(xiàn)為內(nèi)皮細(xì)胞的炎性反應(yīng)，其可表達(dá)血管細(xì)胞粘附因子-1和細(xì)胞間粘附因子。Demos等[19]在血管靶向成像的早期研究中即證明了細(xì)胞間粘附因子-1在頸動(dòng)脈血管粥樣硬化模型中可作為靶向受體。Sun等[20]還進(jìn)一步證實(shí)了通過靶向微泡對動(dòng)脈粥樣硬化內(nèi)皮細(xì)胞VCAM-1表達(dá)的檢測，可監(jiān)測動(dòng)脈粥樣硬化的炎癥和進(jìn)展，在一定程度上預(yù)測易損斑塊的形成。Metzger等[21]使用的載可溶性蛋白GP-VI的微泡可靶向動(dòng)脈粥樣病變，并且GP-VI在高頻超聲的引導(dǎo)下在病變組織中累積，延緩病情進(jìn)展，有望改善頸動(dòng)脈疾病患者發(fā)生腦血管事件的風(fēng)險(xiǎn)，限制腦梗死面積，改善預(yù)后。

2.1.3 急性主動(dòng)脈夾層 CEUS可較好地觀察真、假腔和假腔中的延遲血流，更清晰地顯示內(nèi)膜瓣、夾層破裂入口、微小的剝離膜，以及夾層剝離延伸至頭臂干、腎動(dòng)脈等主動(dòng)脈分支情況。CEUS可在一定程度上消除常被誤認(rèn)為是剝離皮瓣的偽影。Clevert等[22]證明相對于CT，CEUS檢測急性主動(dòng)脈夾層的敏感度為97%。

2.1.4 炎性血管疾病 CEUS可以評(píng)估炎癥性充血和新生血管，通過血管壁增強(qiáng)情況評(píng)估大血管炎性疾病的活動(dòng)和治療情況。Partovi等[23]通過觀察慢性主動(dòng)脈周圍炎纖維化過程中的微血管情況以證實(shí)診斷，并通過觀察主動(dòng)脈周圍組織的血管狀態(tài)驗(yàn)證治療效果。Wang等[24]通過對小鼠腹主動(dòng)脈炎癥的研究，也證實(shí)P-選擇素和VCAM-1這兩種血管炎癥標(biāo)志物能作為受體用于超聲靶向分子造影成像中。

2.2 超聲微泡介導(dǎo)溶栓

血栓是急性腦卒中、心肌梗死、下肢深靜脈栓塞等常見高危心血管疾病的基礎(chǔ)病理。目前臨床上使用的介入治療所需技術(shù)及器械要求高，而藥物治療再通率較低，并且出血風(fēng)險(xiǎn)高[25]。超聲介導(dǎo)的載溶栓藥物微泡是治療急、慢性血栓[26]的新方法。1976年Trübestein等[27]首次將高頻超聲應(yīng)用于溶栓治療后，大量研究證明微泡可用于溶解冠狀動(dòng)脈[28]、頸動(dòng)脈[29]和外周動(dòng)脈[30]等部位的血栓。

微泡溶栓的具體機(jī)制如下：①超聲和微泡二者單獨(dú)或聯(lián)合使用均可破壞血栓，由于血栓缺乏正常的彈性纖維而易被超聲輻照能量擊碎[31]，另外微泡破裂的空化作用[32]進(jìn)一步導(dǎo)致血栓的機(jī)械損傷，使藥物更好進(jìn)入血栓的內(nèi)部。②微泡可以保護(hù)藥物且延長藥物的半衰期[33]。③空化效應(yīng)可促進(jìn)缺血區(qū)域的血管新生。④微泡的靶向性在血栓中也發(fā)揮了重要作用，血栓靶向的微泡可與血栓特異結(jié)合并直達(dá)血栓深部，常應(yīng)用于檢出急性血栓或特殊部位血栓，鑒別血栓和斑塊、贅生物等病變和攜帶藥物靶向溶栓，提高藥物濃度、減少副作用[34]。血小板膜糖蛋白Ⅱb/Ⅲa(GPⅡb/Ⅲa)、血管性血友病因子、抗纖維蛋白單克隆抗體等被證明可用于靶向微泡[35-36]。超聲微泡可發(fā)現(xiàn)常規(guī)超聲無法顯示的較小血栓，例如左心室常見的位于心尖處的血栓。Weinsaft等[37]的研究證實(shí)，超聲造影對左室血栓的檢出靈敏度由33%增至61%，增加了1倍，準(zhǔn)確度也由82%增至92%。Wang等[38]研究顯示，一種載有重組纖溶蛋白和靶向性的活化血小板特異性單鏈抗體的診療一體化微泡，可實(shí)現(xiàn)對血栓快速非侵入診斷、無出血的纖溶治療及治療效果的監(jiān)測。Lux等[39]使用了凝血酶活化穿膜肽與微泡結(jié)合，用于鑒別急慢性深靜脈血栓。

在動(dòng)物模型的研究中，Max等[40]利用重組組織型纖溶酶原激活劑(recombinant tissue plasminogen activator,rtPA)聯(lián)合超聲微泡完全恢復(fù)了大鼠閉塞大腦中動(dòng)脈的血流量，而僅使用rtPA治療的對照組只改善了部分灌注。Nederhoed等[41]使用載尿激酶的靶向微泡治療豬髂外動(dòng)脈血栓，其治療效果較單純尿激酶或超聲好。在臨床運(yùn)用中，介導(dǎo)尿激酶等溶栓藥物的微泡已被運(yùn)用于臨床治療下肢深靜脈血栓、急性冠脈綜合征、急性動(dòng)脈缺血等[42]。rtPA微泡治療的腦中動(dòng)脈閉塞患者血管的再通率明顯高于只接受rtPA或超聲治療的患者[43]。Molina等[44]的實(shí)驗(yàn)中使rtPA全氟丙烷脂質(zhì)微泡的患者獲得了67%的再通率，而只接受rtPA的患者只有46%的再通率。Ebben等[45]進(jìn)行了第2期單臂實(shí)驗(yàn)，對20例急性外周動(dòng)脈閉塞的患者使用超聲微泡加速外周動(dòng)脈閉塞溶解，結(jié)果降低了出血等并發(fā)癥的發(fā)生。

經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入治療常用于恢復(fù)急性心肌梗死冠狀動(dòng)脈的通暢，在此過程中，動(dòng)脈粥樣硬化血栓碎片可栓塞遠(yuǎn)端微血管而導(dǎo)致灌注不足，出現(xiàn)左心室功能障礙及死亡等后果。對于微血管栓塞，經(jīng)皮介入技術(shù)無法治療，而藥物無法穿透至微血栓，因此藥物治療效果較差，微泡可有效解決這個(gè)問題[46]。Roos等[47]提出Sonoreperfusion療法(SRP)，即利用微泡空化作用引起的微射流和溫度增加等生物效應(yīng)恢復(fù)微血管灌注，其研究表明，內(nèi)源性和外源性tPA在微泡的幫助下均能夠誘導(dǎo)SRP效應(yīng)，且治療效果與超聲脈沖呈正相關(guān)。

2.3 超聲微泡介導(dǎo)基因治療

基因治療被認(rèn)為是一種很有前途的血管病變治療手段。早在1989年，Nabel團(tuán)隊(duì)便在心血管系統(tǒng)中開展基因治療的研究[48]。近年大量研究都證實(shí)微泡可提高基因轉(zhuǎn)染效率[49]。Mannell等[50]證明，磁性微泡不僅在靶組織實(shí)現(xiàn)特異性沉積，與單獨(dú)應(yīng)用裸病毒載基因相比，MMB攜帶基因的轉(zhuǎn)染效率提高了約30倍。促血管再生改善循環(huán)是基因治療中的熱點(diǎn)。Cao等[51]證實(shí)載miR-126基因微泡可通過VEGF和Ang-1信號(hào)通路使血管內(nèi)皮生長因子和血管生成素表達(dá)增加，從而提高血管密度，改善灌注。Cui等[52]使用載Ang-1基因微泡提高犬心肌梗死組織中Ang-1基因表達(dá)而提高微血管密度。Kuliszewski等[53]在大鼠后肢慢性缺血模型中證實(shí)了載SDF-1基因與骨髓來源內(nèi)皮祖細(xì)胞微泡可協(xié)同改善缺血后肢的灌注。Wang等[54]在小鼠短暫性大腦中動(dòng)脈缺血性卒中的模型中證明微泡不僅可開放血腦屏障，其所載VEGF基因還可增加血管密度從而減少梗死面積，減輕缺血后損傷。

3 問題與展望

超聲微泡為血管病變提供了新的診療手段，應(yīng)用前景廣闊。但目前超聲分子影像技術(shù)大多數(shù)還停留在實(shí)驗(yàn)研究階段，正式進(jìn)入臨床應(yīng)用之前仍有許多問題有待解決：①微泡材料、微泡所載藥物、基因量需要進(jìn)一步探索研發(fā)，仍需要開展大量的安全性分析[46]；②超聲最佳參數(shù)組合仍需探索；③超聲微泡的基因轉(zhuǎn)染效率，靶向微泡與特異性配體的結(jié)合率需要進(jìn)一步提高。

如今，多模態(tài)成像、人工智能等新技術(shù)已進(jìn)入人們的視野，現(xiàn)有的醫(yī)療模式被不斷更新。人們需要探索如何將超聲微泡與最先進(jìn)的技術(shù)融合，做到取長補(bǔ)短。隨著各學(xué)科的發(fā)展，超聲微泡在血管疾病中的應(yīng)用有望取得突破性進(jìn)展。期待未來超聲微泡技術(shù)高效安全地應(yīng)用于臨床診療。