剪切波彈性成像技術(shù)臨床應(yīng)用進(jìn)展*

支 欣錢林學(xué)* 耿慧英△ 胡向東

剪切波彈性成像技術(shù)臨床應(yīng)用進(jìn)展*

支 欣①錢林學(xué)①*耿慧英①△胡向東①

生物組織的彈性信息對(duì)于疾病判斷具有重要價(jià)值，剪切波彈性成像(SWE)是一種全新的超聲彈性成像技術(shù)，可以定量測(cè)量生物組織(病變)的硬度，獲得彈性模量的絕對(duì)值，即楊氏模量。楊氏模量值越大表明剪切波速度越快，生物組織的硬度越大。由于SWE技術(shù)具有實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、無創(chuàng)性及重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)，且剪切波在不同生物組織中的傳播速度各不相同，因此被廣泛應(yīng)用于乳腺、甲狀腺、肝臟、腎臟、前列腺及血管等疾病的評(píng)估及診斷，為此對(duì)SWE這一新技術(shù)運(yùn)用于臨床的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)做進(jìn)一步闡述。

超聲；剪切波；彈性成像；楊氏模量

[First-author’s address]Department of Ultrasound, Beijing Friendship Hospital, Capital Medical University, Beijing 100050, China.

超聲彈性成像最初由Ophir等[1]于1991年提出，通過獲得生物組織的彈性系數(shù)，評(píng)估組織的硬度。剪切波彈性成像(shear wave elastrography，SWE)最初由Sarvazyan等[2]于1998年提出，通過技術(shù)的不斷改進(jìn)，是目前應(yīng)用最新的彈性成像技術(shù)，可以定量測(cè)量生物組織的楊氏模量。楊氏模量是彈性模量的一種，楊氏模量值越大表明物體越硬。剪切波傳播速度在不同生物組織中的傳播不同，因此可以測(cè)量不同生物組織的彈性。為此分別闡述SWE在不同器官中的應(yīng)用。

1 SWE對(duì)甲狀腺的彈性測(cè)量

雷國(guó)龍等[3]應(yīng)用SWE技術(shù)對(duì)465名正常成人甲狀腺進(jìn)行彈性測(cè)量的結(jié)果顯示，甲狀腺的楊氏模量值與年齡成負(fù)相關(guān)性，與性別無明確相關(guān)性，左右葉的楊氏模量值無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。Kim等[4]應(yīng)用SWE比較22例彌漫性甲狀腺疾病(diffuse thyroid disease，DTD)患者和35名健康志愿者的甲狀腺腺體楊氏模量，DTD組楊氏模量較正常對(duì)照組稍增高，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，有待進(jìn)一步研究。張茜茜等[5]應(yīng)用SWE技術(shù)對(duì)41例DTD患者進(jìn)行彈性測(cè)量，并與30名健康志愿者的甲狀腺腺體彈性進(jìn)行對(duì)比，其中41例患者中毒性彌漫性甲狀腺腫(Graves)16例，橋本甲狀腺炎16例、亞急性甲狀腺炎9例，其結(jié)果顯示，Graves病組及橋本甲狀腺炎組楊氏模量值較健康志愿者增高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。亞急性甲狀腺炎組楊氏模量值較正常組減低，此結(jié)果與Ruchala等[6]研究結(jié)果SAT組楊氏模量值較正常組增高有所不同，可能與SAT不同進(jìn)展期有關(guān)，急性期內(nèi)甲狀腺腺體局部炎性細(xì)胞浸潤(rùn)，上皮細(xì)胞變性、壞死，使得病灶硬度增加，楊氏模量增加，而隨著病情進(jìn)展，炎性反應(yīng)逐漸消退，病灶硬度逐漸下降，楊氏模量降低。Hekimoglu等[7]和Fukuhara等[8]研究表明，橋本甲狀腺炎患者的楊氏模量較正常組增高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，故SWE測(cè)量橋本甲狀腺炎具有較高的敏感性和特異性。橋本甲狀腺炎患者甲狀腺腺體內(nèi)纖維組織增生及淋巴細(xì)胞、漿細(xì)胞大量浸潤(rùn)，使得甲狀腺腺體組織硬度增加，楊氏模量增加。

付超等[9]應(yīng)用SWE對(duì)113個(gè)甲狀腺結(jié)節(jié)進(jìn)行彈性測(cè)量，其中良性結(jié)節(jié)69個(gè)，惡性結(jié)節(jié)44個(gè)，結(jié)果所示，甲狀腺惡性結(jié)節(jié)楊氏模量值為(43.73±19.82)kPa，顯著高于甲狀腺良性結(jié)節(jié)楊氏模量值(23.57±9.35) kPa。甲狀腺惡性結(jié)節(jié)內(nèi)含豐富血流和微鈣化等，使得其硬度高于良性結(jié)節(jié)。此結(jié)果良性組、惡性組的楊氏模量平均值低于國(guó)外相關(guān)報(bào)道[10-11]。李建如等[12]在應(yīng)用SWE評(píng)估甲狀腺的微小癌中也發(fā)現(xiàn)此問題，可能與臨近正常組織重疊、中西方人群組織構(gòu)成差異有關(guān)，還有待進(jìn)一步研究。Zhang等[13]研究證實(shí)，SWE在評(píng)估甲狀腺良惡性結(jié)節(jié)方面的敏感性、特異性高達(dá)84%和90%。在二維超聲的基礎(chǔ)上，聯(lián)合應(yīng)用SWE技術(shù)對(duì)甲狀腺結(jié)節(jié)進(jìn)行彈性評(píng)估，可提高甲狀腺結(jié)節(jié)良性的檢測(cè)率，減少不必要的手術(shù)[14]。

2 SWE對(duì)乳腺的彈性測(cè)量

李俊來等[15]應(yīng)用SWE對(duì)女性正常乳腺組織及乳腺良惡性病變進(jìn)行組織定性研究，發(fā)現(xiàn)乳腺腺體不同組織及不同性質(zhì)的病變組織其楊氏模量不同，從大到小依次為浸潤(rùn)性導(dǎo)管癌＞腺?。鞠俨“槔w維腺瘤形成或?qū)Ч軆?nèi)乳頭狀瘤＞纖維腺瘤＞腺體＞脂肪。此后，姚萌等[16]將276例女志愿者按年齡分為青年組與中年組，青年組分為無哺乳史組及有哺乳史組，對(duì)其進(jìn)行乳腺SWE檢查，獲得皮下脂肪、腺體及胸肌的彈性模量，結(jié)果與李俊來等[15]研究結(jié)果基本一致，并發(fā)現(xiàn)乳腺腺體的楊氏模量值受哺乳及年齡影響，與年齡呈正相關(guān)性。隨著年齡增加，腺體組織萎縮、脂肪組織減少以及間質(zhì)纖維化等使得乳腺腺體硬度增加。妊娠期及哺乳期乳腺腺體處于高分泌狀態(tài)，其彈性呈動(dòng)態(tài)變化。劉學(xué)等[17]對(duì)接受乳腺手術(shù)或乳腺腫物活檢的63例女性患者的71個(gè)病灶進(jìn)行SWE檢查，經(jīng)病理證實(shí)其中惡性病灶23例，良性48例，結(jié)果顯示，惡性病灶的楊氏模量最大值、平均值及最小值均大于良性病灶，差異有明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，SWE為評(píng)估乳腺良惡性病變提供了更客觀的依據(jù)[18]。Kim等[19]對(duì)171例患者的177個(gè)病灶進(jìn)行SWE檢測(cè)，其中22個(gè)惡性病灶，155個(gè)良性病灶，惡性病灶的楊氏模量值明顯高于良性病灶，SWE聯(lián)合二維超聲診斷乳腺病灶，對(duì)于降低BIRADS 4a級(jí)的假陽性率及減少不必要的穿刺有重要價(jià)值，與相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道結(jié)果較為一致[20-21]。史憲全等[22]探討了病變大小對(duì)SWE彈性最大值(Emax)評(píng)價(jià)乳腺病變良惡性診斷效能的影響。

韓秀梅等[23]對(duì)78例男性乳腺發(fā)育患者的97個(gè)良性病灶進(jìn)行彈性測(cè)量，根據(jù)二維超聲的不同表現(xiàn)將其分為結(jié)節(jié)型組、類女性乳腺型組及樹根型組，結(jié)節(jié)型組的楊氏模量最大值為(22.3±8.1)kPa，類女性乳腺型組的楊氏模量最大值為(15.4±5.4)kPa，樹根型組的楊氏模量最大值為(19.4±6.5)kPa，三組數(shù)據(jù)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=17.996，P＜0.001)。SWE技術(shù)聯(lián)合二維超聲有助于提高男性乳腺發(fā)育癥的診斷準(zhǔn)確率，為評(píng)估不同發(fā)育類型男性乳腺提供了一定的依據(jù)，有待與男性乳腺癌、假性男性乳腺增生癥進(jìn)一步鑒別。

3 SWE對(duì)肝臟的彈性測(cè)量

黃澤萍等[24]對(duì)329名健康志愿者進(jìn)行SWE檢測(cè)，獲得正常肝臟組織的楊氏模量平均值為(5.023±0.966)kPa，其與性別(t=1.218，P=0.271)及年齡(F=1.447，P=0.218)無明顯相關(guān)性。楊道玲等[25]此后做了相關(guān)研究，發(fā)現(xiàn)年齡增加，肝臟的楊氏模量增加，此結(jié)果與黃澤萍等[24]所得結(jié)果有異，尚有待進(jìn)一步研究。楊道玲等分別對(duì)肝臟的S3、S4、S5以及S6斷進(jìn)行彈性測(cè)量，發(fā)現(xiàn)S5和S6段取樣成功率最高，可能與其位置受大血管搏動(dòng)較少、深度適宜有關(guān)系。

曾婕等[26]應(yīng)用SWE對(duì)176例經(jīng)病理確診具有慢性肝病患者的肝臟進(jìn)行彈性測(cè)量，研究肝臟彈性與肝纖維化病理分期的相關(guān)性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)二者具有正相關(guān)性，肝臟楊氏模量隨著肝臟纖維化病理分期增高而增加，不同肝纖維化病理分期的肝臟楊氏模量值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=61.816，P＜0.001)。Kim等[27]應(yīng)用SWE對(duì)304例已行肝穿刺活檢的慢性肝病患者肝臟進(jìn)行彈性測(cè)量，結(jié)果顯示其靈敏度為84.39%，特異度為97.92%，準(zhǔn)確率為87.33%。鄭劍等[28]應(yīng)用SWE對(duì)慢性肝病肝纖維化進(jìn)行評(píng)估，并與實(shí)時(shí)組織彈性成像評(píng)估效果進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)SWE技術(shù)診斷肝纖維化效能優(yōu)于實(shí)時(shí)組織彈性成像，故SWE有望成為評(píng)估肝臟纖維化病理分期的有效及無創(chuàng)的新技術(shù)。

Grgurevi?等[29]研究發(fā)現(xiàn)，失代償期肝硬化患者的肝臟楊氏模量為35.3 kPa高于代償期肝硬化患者的18.3 kPa，肝硬化患者楊氏模量值每增加1 kPa，發(fā)生食管靜脈曲張的概率增加13%。王金環(huán)等[30]應(yīng)用SWE對(duì)256例慢性乙型肝炎重度及肝硬化患者進(jìn)行彈性測(cè)量，根據(jù)胃鏡下食管靜脈曲張的不同程度將其分為輕度、中度及重度3組，分析食管靜脈曲張程度與肝臟硬度、門靜脈內(nèi)徑及脾靜脈內(nèi)徑的相關(guān)性，結(jié)果顯示三組所得楊氏模量值分別為(9.64±3.63)kPa、(12.96±5.22)kPa和(24.14±8.48)kPa，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=137.96，F(xiàn)=44.770，F(xiàn)=73.880；P＜0.05)，表明SWE對(duì)評(píng)估食管靜脈曲張程度有重要價(jià)值，而對(duì)于不同類型肝臟疾病所導(dǎo)致的食管靜脈曲張有待進(jìn)一步研究。

4 SWE對(duì)腎臟的彈性測(cè)量

慢性腎臟疾病是一慢性進(jìn)展的過程，腎臟組織發(fā)生纖維化且逐漸變硬[31]。Samir等[32]應(yīng)用SWE對(duì)25例慢性腎病患者和20名健康志愿者進(jìn)行腎臟彈性測(cè)量，結(jié)果顯示，慢性腎病患者腎臟楊氏模量平均值為9.40 kPa，高于健康志愿者腎臟楊氏模量平均值(4.40 kPa)。郭海燕等[33]應(yīng)用SWE對(duì)58例慢性腎病患者雙腎中部腎皮質(zhì)、腎髓質(zhì)和腎竇部位進(jìn)行彈性測(cè)量，并與58名健康志愿者進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)正常對(duì)照組中，雙腎中部腎皮質(zhì)、腎髓質(zhì)及腎竇的楊氏模量值分別為(3.92±0.56)kPa、(3.70±0.59)kPa和(2.67±0.54) kPa，腎皮質(zhì)與腎髓質(zhì)楊氏模量無明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，而腎竇楊氏模量明顯低于腎皮質(zhì)及腎髓質(zhì)，具有明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，這可能與腎臟皮質(zhì)、髓質(zhì)及腎竇的組織構(gòu)成不同有關(guān)[34]；慢性腎病組雙腎中部腎皮質(zhì)、腎髓質(zhì)及腎竇部位的楊氏模量值分別為(9.92±2.35)kPa、(6.96±2.27)kPa和(3.14±2.05)kPa，均明顯高于正常對(duì)照組，此結(jié)果與徐建紅等[35]研究結(jié)果相一致。隨著腎臟損害程度加重，腎臟纖維化程度加深，楊氏模量值增加。SWE可對(duì)腎臟彈性進(jìn)行定量測(cè)量，對(duì)腎臟疾病的診斷提供更多的診斷信息。

5 SWE對(duì)前列腺的彈性測(cè)量

付帥等[36]應(yīng)用經(jīng)直腸SWE技術(shù)對(duì)221例前列腺增生患者進(jìn)行前列腺組織移行區(qū)和周圍區(qū)彈性測(cè)量，探討其與年齡及前列腺增生程度的相關(guān)性。結(jié)果顯示，隨著年齡增加，前列腺組織移行區(qū)和周圍區(qū)彈性模量增大，硬度增加。前列腺組織移行區(qū)與年齡和前列腺增生程度具有更顯著的相關(guān)性，此結(jié)果與Correas等[37]報(bào)道結(jié)果相一致。

張明博等[38]應(yīng)用經(jīng)直腸SWE技術(shù)對(duì)34例良性前列腺增生患者進(jìn)行彈性測(cè)量，評(píng)估不同程度膀胱出口梗阻的良性前列腺增生彈性是否有差異。經(jīng)證實(shí)9例無梗阻，12例為輕中度梗阻，13例為重度梗阻，結(jié)果顯示，三組楊氏模量值分別為(27.3±5.0)、(30.7±2.8)和(34.7±2.4)Kpa，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=11.345，P＜0.05)。SWE為良性前列腺增生患者膀胱出口梗阻程度的評(píng)估提供了又一無創(chuàng)診斷方法。

張吉臻等[39]應(yīng)用SWE技術(shù)對(duì)10例患者(包括正常前列腺、慢性前列腺炎以及前列腺癌等疾病)進(jìn)行彈性測(cè)量，結(jié)果顯示，前列腺周緣區(qū)組織彈性模量為正常前列腺＜慢性前列腺炎＜前列腺癌，此結(jié)果與Krouskop等[40]報(bào)道的結(jié)果相一致。

張墨等[41]應(yīng)用SWE及經(jīng)直腸超聲(transrectal ultrasound，TRUS)兩種超聲成像技術(shù)并結(jié)合穿刺對(duì)489例前列腺疾病患者進(jìn)行評(píng)估，其中病理確診前列腺癌221例，良性病變268例，所得前列腺癌腫病灶平均楊氏模量值為(40.1±9.5)kPa，良性病灶平均楊氏模量值為(21.6±8.3)kPa，兩者差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。SWE技術(shù)為前列腺疾病的診斷提供了一種新的診斷方法，與TRUS相比具有更好的敏感性及特異性。

6 SWE對(duì)血管疾病的彈性測(cè)量

6.1 頸動(dòng)脈斑塊

王艷紅等[42]應(yīng)用SWE對(duì)116例頸動(dòng)脈粥樣硬化患者的174個(gè)硬化斑塊進(jìn)行彈性測(cè)量，根據(jù)斑塊二維超聲表現(xiàn)將其分為軟斑塊、混合回聲斑塊及鈣化斑塊，在彈性模式下，軟斑塊圖像為藍(lán)色，楊氏模量較小，混合斑塊圖像為紅藍(lán)相間，斑塊內(nèi)楊氏模量值相差較大，鈣化斑塊圖像為紅色，楊氏模量值較大。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，鈣化斑塊組楊氏模量的平均值、最小值及最大值＞混合性斑塊組＞軟斑塊組；將三組斑塊的平均值、最大值及最小楊氏模量值進(jìn)行組間兩兩比較，鈣化斑塊組的平均值、最小值和最大楊氏模量高于混合性斑塊組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=31.27，t=24.54，t=26.12；P＜0.01)；鈣化斑塊組的平均值、最小值和最大楊氏模量高于軟斑塊組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=43.74，t=36.81，t=39.18；P＜0.01)；混合性斑塊組的平均值、最小值和最大楊氏模量高于軟斑塊組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=18.36，t=22.25，t=20.13；P＜0.05)。此結(jié)果與敬雷等[43]和高振洋等[44-45]研究結(jié)果相一致。斑塊的硬度取決于其組成成分，有研究報(bào)道，低回聲斑塊富含脂質(zhì)、易內(nèi)出血，為不穩(wěn)定斑塊，強(qiáng)回聲鈣化斑塊內(nèi)含大量的纖維組織和鈣化，為較穩(wěn)定斑塊，混合回聲斑塊處于兩者之間[46]。評(píng)估斑塊的硬度可以間接反映斑塊的穩(wěn)定性，SWE可以定量測(cè)量斑塊的硬度，有望成為評(píng)估斑塊穩(wěn)定性的新方法。

6.2 深靜脈血栓

張艷等[47]應(yīng)用SWE對(duì)具有明確發(fā)病時(shí)間的86例下肢深靜脈血栓患者的101條患肢進(jìn)行彈性測(cè)量，根據(jù)病程長(zhǎng)短將患者分為4組，結(jié)果顯示，血栓的楊氏模量隨病程增加而增加。血栓形成后，隨著時(shí)間進(jìn)展，血栓的組成成分不斷發(fā)生機(jī)化，且逐漸變硬[48]。故SWE有望成為評(píng)估血栓時(shí)程的一種新的診斷技術(shù)，目前SWE對(duì)深靜脈血栓的研究較少，尚有待進(jìn)一步深入研究。

7 展望

臨床上常用的觸診具有一定的主觀性及限制性，X射線、X線計(jì)算機(jī)斷層成像(X-ray computed tomography，CT)、磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)及二維超聲無法對(duì)生物組織彈性進(jìn)行測(cè)量，SWE作為一種評(píng)估生物組織彈性參數(shù)的新技術(shù)，操作簡(jiǎn)便，具有較高的敏感性和特異性，且準(zhǔn)確率高，可重復(fù)性好，可對(duì)組織彈性的測(cè)量實(shí)現(xiàn)由最初的定性測(cè)量發(fā)展到定量測(cè)量。目前SWE已廣泛應(yīng)用于臨床疾病的評(píng)估，為疾病的診斷提供更多有效信息，并有望成為協(xié)助臨床診斷新的有效方法。

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Clinical application and progress of shear wave elastography technology/

ZHI Xin,QIAN Lin-xue, GENG Hui-ying, et al// China Medical Equipment,2016,13(12):66-70.

Shear wave elastography as a kind of brand-new ultrasound elastography technique can quantitatively measure the hardiness of the organization (lesions), to obtain the absolute value of modulus of elasticity, namely Young’s modulus. The greater the Young’s modulus value is, the greater the hardness is. Shear wave elastography technology has advantages of real time, dynamic, noninvasion and good repeatability. Nowadays this technique has been widely applied in the evaluation and diagnosis of mammary gland, thyroid gland, liver disease and other diseases. This paper reviews the progress of shear wave elastography in the clinical application.

Ultrasound; Shear wave; Elastography; Young’s modulus

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2016.12.019

1672-8270(2016)12-0066-05

R445.1

A

2016-10-25

北京市衛(wèi)生系統(tǒng)高層次衛(wèi)生技術(shù)人才培養(yǎng)項(xiàng)目(Z201503101210120051)“脾臟超聲彈性成像的應(yīng)用價(jià)值”

△共同第一作者：耿慧英

①首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京友誼醫(yī)院超聲科 北京 100050

*通訊作者：qianlinxue2002@163.com

支欣，女，(1992- )，碩士研究生，醫(yī)師。首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京友誼醫(yī)院超聲科，從事超聲診斷工作。