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中华医学超声杂志（电子版）

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2023 , Vol. 20 >Issue 09: 911 - 915

DOI: https://doi.org/10.3877/cma.j.issn.1672-6488.2023.09.004

高帧频超声影像学

高帧频超声造影评价肝细胞癌血管形态与风险因素的研究

  • 李淼 ,
  • 朱连华 ,
  • 韩鹏 ,
  • 姜波 ,
  • 费翔 , †
展开
  • 100853　北京，解放军总医院第一医学中心超声诊断科
通信作者：费翔，Email：

Copy editor: 吴春凤

收稿日期: 2023-06-01

  网络出版日期: 2023-12-11

版权

未经授权，不得转载、摘编本刊文章，不得使用本刊的版式设计，除非特别声明，本刊刊出的所有文章不代表中华医学会和本刊编委会的观点。本刊为电子期刊，以网刊形式出版。
收起

Evaluation of relationsip between vascular morphology and risk factors for hepatocellular carcinoma by high-frame-rate contrast-enhanced ultrasound

  • Miao Li ,
  • Lianhua Zhu ,
  • Peng Han ,
  • Bo Jiang ,
  • Xiang Fei , †
Expand
  • Department of Ultrasound, the First Medical Centre, Chinese PLA General Hospital, Beijing 100853, China
Corresponding author: Fei Xiang, Email:

Received date: 2023-06-01

  Online published: 2023-12-11

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Fold

摘要

目的

探索高帧频超声造影（H-CEUS）检查肝细胞癌（HCC）动脉期血流灌注的不同形态特征及其与风险因素的关系。

方法

回顾2021年1月至2022年6月在解放军总医院第一医学中心行手术治疗的HCC患者78例，所有患者术前均行常规超声与H-CEUS检查。根据H-CEUS动脉早期灌注形成的血管形态进行分型，并采用χ2检验比较不同HCC分化程度、有无微血管侵犯（MVI）和不同肿瘤大小组间血管形态的差异。

结果

H-CEUS显示HCC动脉期血管形态可以分为4型，其中Ⅰ型31例（39.7%），Ⅱ型1例（1.3%），Ⅲ型14例（18.0%），Ⅳ型32例（41.0%）。78例HCC患者中，高-中高分化HCC有19例（24.3%），中分化HCC有46例（59.0%），中低-低分化HCC有13例（16.7%）；23例（29.5%）病灶存在MVI，55例（70.5%）无MVI；直径≤3 cm的病灶有41例（52.6%），>3 cm的病灶有37例（47.4%）。不同HCC分化程度、有无MVI、不同肿瘤大小组间血管形态分型分布差异具有统计学意义（χ2=13.04、11.92、19.25，P=0.023、=0.004、<0.001），Ⅳ型血管形态在中低-低分化组（84.6%）、MVI组（65.2%）及>3 cm HCC组（62.2%）占比更高。对于≤3 cm HCC，MVI组与无MVI组间的血管形态差异也具有统计学意义（χ2=9.00，P=0.015），Ⅳ型血管形态在MVI组占比（54.5%）更高。

结论

H-CEUS可以显示HCC动脉期的不同微血管形态，不同风险因素组间血管形态存在差异，H-CEUS可能为术前判断肿瘤分化程度及MVI风险提供可靠的影像学参考。

关键词： 肝细胞癌; 超声造影，高帧频; 微血管侵犯

本文引用格式

李淼 , 朱连华 , 韩鹏 , 姜波 , 费翔 . 高帧频超声造影评价肝细胞癌血管形态与风险因素的研究[J]. 中华医学超声杂志（电子版）, 2023 , 20(09) : 911 -915 . DOI: 10.3877/cma.j.issn.1672-6488.2023.09.004

Abstract

Objective

To explore the relationship between different vascular morphological characteristics and risk factors for hepatocellular carcinoma (HCC).

Methods

This retrospective study enrolled 78 patients with single hepatocellular carcinoma (HCC) who underwent surgery at the First Medical Centre, Chinese PLA General Hospital from January 2021 to June 2022. All patients underwent ultrasound and high-frame-rate contrast-enhanced ultrasound scanning before surgery. According to the differences of vascular morphology on high-frame-rate contrast-enhanced ultrasound in the arterial phase, the patients were divided into different groups to compare the relationship between vascular morphology and degree of differentiation, microvascular invasion (MVI), and tumor size in each group by the Chi-square test.

Results

Vascular morphology of HCC in the arterial phase can be divided into four types by high-frame-rate contrast-enhanced ultrasound, including type Ⅰ in 31 (39.7%) cases, type Ⅱ in 1 (1.3%), type Ⅲ in 14 (18.0%), and type Ⅳ in 32 (41.0%). Among the 78 HCC patients included, 19 (24.3%) had well or well-to-moderately differentiated HCC, 46 (59.0%) had moderately differentiated HCC, and 13 had moderately-to-poorly or poorly differentiated HCC (16.7%); 23 (29.5%) had MVI and 55 (70.5%) had no MVI; 41 (52.6%) had a lesion ≤3 cm diameter and 37 (47.4%) had a lesion >3 cm diameter. There were statistical differences in vascular morphology according to HCC differentiation degree, MVI, and tumor size (χ2=13.04, P=0.023; χ2=11.92, P=0.004; χ2=19.25, P<0.001), and there was a significant higher proportion of type Ⅳ vascular morphology in the moderate-poor and poor differentiation group (84.6%), MVI group (65.2%), and >3 cm diameter group (62.2%). For HCC with a diameter≤3 cm, there was a statistical difference between the MVI group and the non-MVI group in vascular morphology (χ2=9.00, P=0.015), and type Ⅳ vascular morphology had a higher percentage in the MVI group (54.5%).

Conclusion

High-frame-rate contrast-enhanced ultrasound can display different vascular morphologies of HCC in the arterial phase, and there are differences in vascular morphology among different risk factor groups. High-frame-rate contrast-enhanced ultrasound may be a feasible imaging technique to determine the degree of tumor differentiation and MVI risk before surgery.

Key words： Hepatocellular carcinoma; Contrast-enhanced ultrasound, high-frame-rate; Microvascular invasion

肝细胞癌（hepatocellular carcinoma，HCC）是肝脏常见的恶性肿瘤，约占原发性肝癌的85%~90%，居于全球最常见恶性肿瘤的第6位［1-2］，也是国内癌症相关死亡的第二大原因［3］。HCC的不良预后与多种因素相关，据报道，微血管侵犯（microvascular invasion，MVI）是肿瘤复发的独立危险因素［4-5］。因此，准确预测或评估MVI对于在肝切除前制定适当的治疗策略至关重要。有研究表明，HCC的血管生成与其进展和预后相关［6］。超声造影（contrast-enhanced ultrasound，CEUS）是一种纯血池实时成像技术，能够显示肝脏局灶性病变的血流灌注特征及血管形态。而CEUS的成像帧频与成像速度有关［7］，提高造影帧频能够改善造影图像的时间分辨力，进而可更清楚、准确地显示动脉期的血流灌注过程及血管形态。因此，本研究利用高帧频超声造影（high-frame- rate contrast-enhanced ultrasound，H-CEUS）技术在动脉期显示HCC灌注特征与血管形态变化方面的优势，探讨HCC不同血管形态与风险因素的关系，明确该技术潜在的临床价值。

资料与方法

一、对象

收集2021年1月至2022年6月在解放军总医院第一医学中心行手术切除的HCC患者，所有患者在术前均行常规超声与H-CEUS检查。纳入标准：（1）灰阶超声能清晰显示病灶；（2）手术病理证实为原发性HCC；（3）单发肿瘤；（4）手术前2周内行H-CEUS检查。排除标准：（1）患者已接受过术前治疗，包括消融、化疗、经导管肝动脉化疗栓塞术等；（2）临床信息或H-CEUS图像不完整；（3）超声图像质量差；（4）超声未明确检测到肿瘤；（5）多发病变；（6）对超声造影剂过敏。最终纳入78例患者，其中男性69例（88.5%，69/78），女性9例（11.5%，9/78），年龄为（59.6±1.2）岁（范围32~79岁）。本研究经过医院伦理委员会批准并获得每位参与研究对象的知情同意（No.S2021-576-01）。

二、仪器与方法

1.仪器：本研究采用迈瑞Resona9（深圳迈瑞生物医疗电子有限公司）超声诊断仪，配置探头为C5-1（频率2~5 MHz）。超声造影技术为超宽带非线性成像技术（ultra-wide nonlinear，UWN），H-CEUS成像时图像频率范围为36~60 Hz，采用低机械指数：0.06~0.09。超声造影剂采用意大利Bracco公司生产的声诺维（SonoVue），主要成分为六氟化硫微泡。造影剂剂量为每次2.0 ml，经肘静脉团注，然后用5.0 ml生理盐水冲洗，以确保静脉导管中没有残留的造影剂。
2. 图像采集与分析：常规超声和H-CEUS检查由1名具有10年以上腹部CEUS经验的超声医师进行。常规超声检查记录病变灰阶图像特征及彩色多普勒血流图像。H-CEUS检查存储动脉期连续动态图像，门脉期及延迟期间断扫查并存储动态图像。
常规超声图像特征：（1）肿瘤最大径，以3 cm为界进行分组，直径≤3 cm的病灶为小HCC组，>3 cm的病灶为大HCC组；（2）灰阶回声水平（与邻近肝实质相比，高回声、等回声和低回声）；（3）彩色多普勒血流成像显示病灶内的血流特征（存在血流信号、无血流信号）。
H-CEUS图像特征：（1）动脉期增强程度：以病灶周围肝组织增强程度为参考，将病变增强程度分为高增强、非高增强；（2）动脉期血管形态类型：依据动脉早期造影灌注形成的血管形态分为4型，Ⅰ型，细小的不规则血管，在病灶内密集均匀分布；Ⅱ型，粗细不均的不规则血管，内部有粗大血管分布；Ⅲ型，粗细不均的不规则血管，在病灶周边局部密集分布；Ⅳ型，粗细不均的不规则血管，在病灶周边密集不均匀分布（图1）。
图1 肝细胞癌动脉期血管形态分型模式图
由2名具有15年以上腹部CEUS经验的超声医师在不知晓患者临床资料、病史以及超声造影技术参数的情况下采用盲法独立完成并记录图像特征判读结果。结果不一致时，2人讨论取得最终判读结果。在进行H-CEUS图像评估前，每位医师均接受标准图像特征的培训，并以此建立图像分析与评价的标准。

三、统计学分析

本研究采用SPSS 24.0统计软件进行统计学分析。年龄为符合正态分布的计量资料，采用表示；病灶最大直径为不符合正态分布的计量资料，以M（QR）表示。性别、病理结果、超声图像特征等为计数资料，采用频数（%）表示，采用χ2检验比较组间差异。以P<0.05为差异具有统计学意义。

结果

一、病理结果

78例HCC患者中，高-中高分化HCC有19例（24.3%），中分化HCC有46例（59.0%），中低-低分化HCC有13例（16.7%），其中有23例（29.5%）病灶存在MVI，55例（70.5%）无MVI。

二、常规超声图像特征

78例患者的病灶最大直径为3.2（2.0，4.8）cm（范围为1.0~15.0 cm），其中直径≤3 cm的病灶有41例（52.6%），>3 cm的病灶有37例（47.4%）。38例（48.7%）病灶表现为高回声，9例（11.5%）为等回声，31例（39.8%）表现为低回声；彩色多普勒血流成像显示71例（91.0%）病灶存在血流信号，7例（9.0%）无血流信号。

三、H-CEUS图像特征

75例（96.2%）患者的病灶在动脉期表现为高增强。根据动脉早期造影灌注形成的血管形态分型，其中Ⅰ型31例（39.7%），Ⅱ型1例（1.3%），Ⅲ型14例（18.0%），Ⅳ型32例（41.0%）。
不同HCC分化程度之间血管形态差异具有统计学意义（P<0.05），其中中低-低分化组以Ⅳ型多见（84.6%），而高-中高分化组以Ⅰ型为主（52.6%，表1）；小HCC组和大HCC组组间的血管形态差异也具有统计学意义（P<0.05），其中小HCC主要为Ⅰ型，大HCC主要为Ⅳ型（表1）；MVI组与无MVI组HCC的血管形态差异也具有统计学意义（P<0.05），MVI多见于Ⅳ型（表1，图2、3）。对于小HCC，MVI组与无MVI组之间的血管形态差异也具有统计学意义（P<0.05），Ⅳ型血管形态在MVI组占比更高（表2）。
表1 不同情况HCC患者动脉早期造影灌注形成的血管形态比较[例（%）]
项目 例数 Ⅰ型 Ⅱ型 Ⅲ型 Ⅳ型 χ2值 P值
微血管侵犯 11.92 0.004
有 23 8（34.8） 0（0） 0（0） 15（65.2）
无 55 23（41.8） 1（1.8） 14（25.5） 17（30.9）
肿瘤大小 19.25 <0.001
小HCC 41 25（61.0） 1（2.4） 6（14.6） 9（22.0）
大HCC 37 6（16.2） 0（0） 8（21.6） 23（62.2）
分化程度 13.04 0.023
高-中高分化 19 10（52.6） 0（0） 4（21.1） 5（26.3）
中分化 46 20（43.5） 1（2.2） 9（19.5） 16（34.8）
中低-低分化 13 1（7.7） 0（0） 1（7.7） 11（84.6）

注：HCC为肝细胞癌

图3 52岁男性患者高帧率超声造影显示动脉期血管形态为Ⅳ型，术后病理：中分化肝细胞癌，伴微血管侵犯
表2 不同微血管侵犯组小肝细胞癌患者动脉早期造影灌注形成的血管形态比较[例（%）]
组别 例数 Ⅰ型 Ⅱ型 Ⅲ型 Ⅳ型
有微血管侵犯组 11 5（45.5） 0（0） 0（0） 6（54.5）
无微血管侵犯组 30 20（66.7） 1（3.3%） 6（20.0） 3（10.0）
χ2值 9.00
P值 0.015

讨论

本研究发现HCC动脉期不同血管形态与肿瘤分化程度、肿瘤大小以及微血管侵犯之间存在一定的联系。已有研究证明，与常规超声造影相比，H-CEUS在检测和显示动脉期微血管形态特征方面具有优势［8］，通过H-CEUS技术能够有效反映HCC血管形态差异。
本研究应用H-CEUS将HCC的微血管形态分为4种不同类型。微血管Ⅰ型为细小不规则血管，致密且均匀分布在病灶内。本研究证明，Ⅰ型微血管表明MVI的风险较低。MVI是指在显微镜下于内皮细胞衬附的脉管腔内见到癌细胞巢团，以癌旁门静脉分支为主（含包膜内血管）。目前研究发现MVI在HCC的发生率为34.6%~70.4%，是肝切除及肝移植术后早期复发的危险因素［9］。但是MVI的确切机制是复杂的，肿瘤缺氧在MVI的形成中也起着重要作用［10］。Ⅰ型微血管的特点使肿瘤血管化良好，瘤内血流均匀，肿瘤可能无缺氧和坏死，因此MVI的风险较低。然而，微血管Ⅳ型的特征是病灶周边密集不均匀分布的粗细不均的不规则血管，并且MVI的风险很高。既往研究报道，在MRI或CT上观察到的一些图像特征是MVI的潜在预测因子，例如肿瘤边缘不光滑和肿瘤周围增强［11,12,13,14］。肿瘤边缘存在MVI可导致门静脉微小分支阻塞，使门静脉血流量下降，肝动脉代偿性增加，影像学表现为肿瘤周边增强，这与本研究中Ⅳ型血管形态一致。
不同分化程度的HCC具有不同血供，导致肿瘤的生长和浸润方式、转移途径有所不同。本研究发现不同分化程度的HCC在动脉期微血管形态也存在差异，中低-低分化组HCC微血管形态多为Ⅳ型，而高-中高分化组血管形态多为Ⅰ型。既往有研究表明，肿瘤分化程度与MVI高度相关：低分化肿瘤更易发生MVI，肿瘤分化程度是MVI的强预测指标［15］。同时HCC的病理分化程度是影响患者术后复发及生存的重要因素之一，低分化肿瘤更易发生复发，术后复发又是预后不良的主要影响因素［16,17,18,19］。早期诊断HCC分化程度对提高临床疗效和改善生存结局有重要意义。
肿瘤的生物学特征之一就是肿瘤大小，肿瘤大小可以反映肿瘤的负荷和生长速度。本研究发现小HCC血管形态以Ⅰ型为主，大HCC多表现为Ⅳ型。既往研究发现，MVI的发生与肝癌瘤体大小呈正相关，在>3 cm的肝癌中MVI发生率>40%［20］。≤3 cm的HCC多表现出分化好、膨胀性生长、MVI发生率低等相对温和的生物学行为，但是小HCC是一个肿瘤体积概念，并不完全等同于生物学意义上的早期肝癌，也会存在MVI等恶性生物学行为，而这类小HCC已较早进入恶性演进阶段，既往研究发现其MVI发生率为18%~25%［20,21,22］。本研究中小HCC的MVI发生率为26.8%，与既往研究结果一致。本研究发现对于小HCC，与无MVI组相比，Ⅳ型血管形态在有MVI组占比更高。通常利用大小作为评价风险的指标，一般情况下是正确的，但是，笔者认为血管形态可能也是一个重要的指标，尤其对于Ⅳ型血管形态的HCC，可能提示肿瘤存在分化程度低、MVI发生率高的不良风险，对于早期进行危险分层具有重要价值。
本研究是回顾性研究，仍需前瞻性多中心研究的可靠数据来进一步证明微血管形态与HCC特征的关系，特别是在HCC的MVI方面。
MVI依靠术后病理的确诊方式限制了其临床意义［23］，具有滞后性，因此，术前进行MVI预测对患者治疗方式的选择及预后具有重要临床意义。本研究表明，H-CEUS可以清楚地显示动脉期HCC的不同微血管形态，不同的血管形态与肿瘤大小、分化程度有关，同时HCC不同的微血管形态可以表明发生MVI的风险不同，可为临床医师在术前判断肿瘤分化程度及MVI风险提供一定的影像学支持，有助于选择适当的治疗方法。

参考文献

原文顺序 | 文献年度倒序 | 文中引用次数倒序
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