剪切波彈性成像技術(shù)在診斷甲狀腺疾病中的研究進展

駱 晨 周 軍

甲狀腺疾病是臨床上的常見病，其發(fā)病率呈逐年上升趨勢。超聲檢查作為甲狀腺疾病的首選影像學(xué)檢查方法，具有較高的準(zhǔn)確率，但由于某些疾病在病程早期圖像不典型或合并其他甲狀腺疾病，超聲檢查易導(dǎo)致誤診、漏診。近年來，美國彈性成像技術(shù)被提議作為觸診的一種延伸方式，它提供了對于組織硬度的補充信息[1]，比觸診更為客觀。而剪切波彈性成像技術(shù)(shear wave elasticity imaging, SWE)是超聲彈性成像的新領(lǐng)域，具有客觀評價組織內(nèi)部彈性信息、反映組織硬度的優(yōu)勢，故稱為“電子觸診”。本文就 SWE 技術(shù)在診斷甲狀腺疾病中的應(yīng)用及研究進展進行綜述。

1 SWE技術(shù)及其原理

1996年Sarvazyan等[2]提出了剪切波彈性成像概念，它利用聲脈沖產(chǎn)生一種聚焦超聲束在組織中誘導(dǎo)遠(yuǎn)距離輻射力, 通過捕捉剪切波傳播產(chǎn)生的位移，傳遞有關(guān)目標(biāo)組織彈性特性的信息。由于組織的彈性與剪切波傳播速度(shear wave velocity, SWV)成正相關(guān)，即剪切波傳播速度越快，測得的楊氏模量(Young，s modulus)越大，組織的硬度就越大。同時，SWE能將組織的彈性信息進行彩色編碼整合在二維灰階圖像之上，借圖像色彩反映組織軟硬度，藍(lán)色表示較軟的區(qū)域，對應(yīng)較低的彈性模量值；紅色表示較硬的區(qū)域，對應(yīng)較高的彈性模量值。

2 SWE技術(shù)在甲狀腺疾病診斷中的應(yīng)用

2.1 甲狀腺彌漫性病變 甲狀腺彌漫性病變包括甲狀腺功能亢進癥(graves disease, GD) 、亞急性甲狀腺炎(subacute thyroiditis, SAT)、橋本氏甲狀腺炎(hashimoto's thyroiditis, HT)，這三種疾病都可引起組織硬度發(fā)生不同程度的改變，因三者病程的多樣性及可能處于不同進展時期，導(dǎo)致其二維超聲聲像圖表現(xiàn)存在部分重疊[3]，增加了這三種疾病的誤診率。與二維超聲相比，SWE不僅能獲得組織內(nèi)部的彈性信息，還能隨著疾病的發(fā)展，實時監(jiān)控組織硬度的變化來提示疾病的進程及轉(zhuǎn)歸。

2.1.1 SWE在GD中的應(yīng)用 甲亢時，濾泡上皮細(xì)胞增生，膠質(zhì)減少或消失，濾泡間出現(xiàn)不同程度的淋巴細(xì)胞浸潤。Sporea等[4]用SWE技術(shù)測量GD組的SWV值，發(fā)現(xiàn)與正常組相比，試驗組SWV值顯著升高，表明甲亢患者的組織硬度較正常人高，并與剪切波速度呈正相關(guān)，速度越快，組織越硬。肖蓉等[5]進一步研究了GD患者SWV值與促甲狀腺激素(thyroid stimulating hormone，TSH)的相關(guān)性，結(jié)果證實兩者具有一定的正相關(guān)關(guān)系，即TSH越高，SWV也就越快，反映SWE在一定程度上能體現(xiàn)甲狀腺的功能及狀態(tài)，對GD的診療具有一定的指導(dǎo)意義。Li等[6]探討了甲狀腺硬度與GD相關(guān)影響因素之間的關(guān)系，結(jié)果表明GD患者的甲狀腺硬度與性別、年齡、游離三碘甲狀腺原氨酸(free three-triiodothyronine，F(xiàn)T3)、游離甲狀腺素(free thyroxine，F(xiàn)T4)和TSH水平無關(guān)，這一結(jié)果與肖蓉等報道的不一致。相反，他們發(fā)現(xiàn)GD與甲狀腺過氧化物酶抗體(thyroid peroxidase antibody，TPOAb)、促甲狀腺素受體抗體(thyrotropin receptor antibody，TRAb)和甲狀腺球蛋白抗體(thyroid globulin antibody, TGAb)水平具有一致性，這些指標(biāo)可以激活自然殺傷細(xì)胞，攻擊靶細(xì)胞，促進GD的炎癥程度和纖維化，導(dǎo)致腺體組織硬度增加。

2.1.2 SWE在SAT中的應(yīng)用 SAT為自限性疾病，臨床上分三期：急性期、中期、恢復(fù)期。隨著病程的推進，二維超聲在不同時期表現(xiàn)不盡相同[7]，無法提供病灶準(zhǔn)確穩(wěn)定的彈性信息，容易誤診。劉海芳等[8]通過觀察楊氏模量在SAT不同時期的變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)SAT患者楊氏模量顯著高于正常人群，并在急性期達(dá)到峰值，伴隨著病情的進展，楊氏模量逐漸降低，最后可恢復(fù)正常?？梢?，SWE不僅為SAT的診斷提供新的參考指標(biāo)，而且有助于監(jiān)測疾病在不同進展階段硬度的變化，聯(lián)合二維超聲還能獲取更多信息，大大提高診斷準(zhǔn)確率，為臨床制訂正確的治療方案提供參考依據(jù)。此外，有學(xué)者[9]認(rèn)為SAT楊氏模量與其他彌漫性病變相比有顯著差異，可作為SAT的特異性表現(xiàn)，目前對此并無一致結(jié)論，尚需深入研究。Ruchala等[10]利用實時雙副圖像比較了SAT在彈性圖像和二維圖像上的病灶大小，發(fā)現(xiàn)彈性圖上觀察到的病灶面實時雙副圖像積大于二維圖像，顯示出二維超聲未能識別的潛在病灶，表明SWE診斷SAT的準(zhǔn)確性優(yōu)于二維超聲，獲取的信息是對二維超聲的一個重要補充，在臨床實踐中具有特殊的應(yīng)用價值。

2.1.3 SWE在HT中的應(yīng)用 HT是一種自身免疫性疾病，甲狀腺功能可正常、低下或亢進。Liu等[11]研究發(fā)現(xiàn)，HT患者甲狀腺功能與組織彈性呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，甲狀腺功能降低，病灶硬度反而逐漸增大，在疾病發(fā)展的過程中楊氏模量無明顯界限，只有當(dāng)腺體破壞程度較重、纖維化過程不可逆轉(zhuǎn)時，SWE才出現(xiàn)顯著差異。可見，SWE對晚期HT患者具有一定的診斷價值，病變尚未破壞完全時仍需結(jié)合實驗室檢查、二維超聲圖像，才能為HT的診斷和治療提供依據(jù)。Magri等[12]討論了HT背景條件下合并良、惡性結(jié)節(jié)對病灶性質(zhì)的判斷有無影響，結(jié)果顯示SWE能夠正確定義甲狀腺結(jié)節(jié)的彈性，在所有患者中觀察到結(jié)節(jié)的楊氏模量總是大于HT，與合并HT情況下腺體較硬的存在無關(guān)，兩者共存時此值并無交叉，獨立性好，始終能夠區(qū)分結(jié)節(jié)與周圍組織，這是首次研究HT對甲狀腺結(jié)節(jié)彈性特征的影響，故認(rèn)為SWE對彌漫性病變合并甲狀腺結(jié)節(jié)的診斷也具有廣闊的應(yīng)用前景。

2.2 SWE在甲狀腺結(jié)節(jié)中的應(yīng)用 甲狀腺結(jié)節(jié)分良、惡性兩種，其中大部分是良性(如囊腫、腺瘤、膠質(zhì)結(jié)節(jié)等)，7%～15%為惡性[13]。SWE是通過定量彈性值來區(qū)分結(jié)節(jié)的良、惡性，惡性結(jié)節(jié)的硬度明顯大于良性結(jié)節(jié)，這與其內(nèi)部病理結(jié)構(gòu)相關(guān)[14]。良性結(jié)節(jié)由濾泡細(xì)胞組成，內(nèi)部充滿膠質(zhì)成分，組織硬度較??；惡性結(jié)節(jié)由于癌細(xì)胞生長迅速，腫瘤血管及纖維組織增生，造成硬度增加。此外，乳頭狀癌間質(zhì)內(nèi)砂粒體樣鈣化常見，鈣鹽沉積致彈性變形能力減低。有研究[15]表明，砂粒體鈣化使惡性腫瘤發(fā)生的風(fēng)險增加了一倍。Tranquart等[16]認(rèn)為評價惡性高風(fēng)險率及需隨訪的結(jié)節(jié)，彈性成像是對傳統(tǒng)超聲行之有效的補充。同時，不同結(jié)節(jié)的病理類型硬度具有較大的變化。Bojunga等[17]的meta分析中，44%的濾泡狀癌在彈性成像圖上表現(xiàn)為組織較軟，呈假陰性結(jié)果。其他研究[18]也表明髓樣癌、未分化癌、轉(zhuǎn)移癌常表現(xiàn)為硬度較軟。因此，SWE只反映結(jié)節(jié)內(nèi)部的硬度，對其性質(zhì)的判斷仍存在一定的誤差。據(jù)報道，SWE閾值是預(yù)測甲狀腺良、惡性結(jié)節(jié)最重要的參數(shù)，其彈性值與病灶的良、惡性顯著相關(guān)，且當(dāng)甲狀腺閾值為22.3～66 kPa時，鑒別良、惡性結(jié)節(jié)的敏感性為47.1%～96.8%，特異性為71%～100%[19]。Veyrieres等[20]對SWE閾值排除甲狀腺惡性結(jié)節(jié)是否現(xiàn)實的問題進行了研究，確認(rèn)高于閾值66 kPa是惡性甲狀腺結(jié)節(jié)的最佳超聲信號，因為此時它與結(jié)節(jié)形態(tài)學(xué)特征之間的關(guān)系顯示出更高的敏感性和非陰性預(yù)測值。Park等[21]對453例甲狀腺結(jié)節(jié)患者進行了一項大規(guī)模的研究，數(shù)據(jù)顯示SWE閾值為95.0 kPa，是迄今為止筆者觀察到的最大值。雖然國內(nèi)外學(xué)者報道惡性結(jié)節(jié)楊氏模量明顯高于良性結(jié)節(jié)，但迄今為止SWE準(zhǔn)確的閾值尚無公認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)，仍需進一步擴大樣本量及多中心的研究以分析。

3 SWE在體內(nèi)外及臨床應(yīng)用中的研究進展

SWE是一種很有前景的非侵入性評估組織硬度的新工具，已成為評估甲狀腺疾病的獨立預(yù)測因子[22]。

3.1 SWE對甲狀腺疾病的體外研究 Matsuda等[23]通過切除的109例不同甲狀腺疾病的標(biāo)本，闡明了SWV與感興趣區(qū)域的病理結(jié)構(gòu)關(guān)系：無論是在彌漫性疾病或甲狀腺良、惡性結(jié)節(jié)中，纖維化增加了SWV，在硬度方面起著不容忽視的作用，但是無法根據(jù)纖維化程度來直接區(qū)分病灶的類型。由于SWV的測量是在體外進行的，條件與體內(nèi)情況不一致，特別是沒有血液流動，是否影響了SWV還需進一步的討論。

3.2 SWE對甲狀腺結(jié)節(jié)周圍組織影響的研究 SWE已在乳腺病變中得到了積極的應(yīng)用，研究[24]表明，惡性病變中最大硬度區(qū)往往位于瘤周，而非病變本身。Hu等[25]對108例甲狀腺結(jié)節(jié)的患者應(yīng)用SWE測量甲狀腺結(jié)節(jié)及其周圍區(qū)域2 mm范圍內(nèi)的硬度，評價此區(qū)域硬度在甲狀腺結(jié)節(jié)鑒別診斷中的表現(xiàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，結(jié)節(jié)周圍2 mm內(nèi)的楊氏模量(Eshell值)對甲狀腺結(jié)節(jié)的診斷敏感性和特異性分別為86.5%和97.4%，而甲狀腺影像報告與數(shù)據(jù)系統(tǒng)(Thyroid imaging reporting and data system,TI-RADS)的結(jié)果分別為87.6%和84.6%。因此，與TI-RADS相比，Eshell值可能是診斷甲狀腺結(jié)節(jié)的更好指標(biāo)，此結(jié)果與Fukuhara 等[26]的研究一致。通過病理發(fā)現(xiàn)惡性結(jié)節(jié)2 mm以內(nèi)的周圍組織中纖維細(xì)胞的比例明顯高于良性結(jié)節(jié)，Eshell值的增加與纖維細(xì)胞紊亂的嚴(yán)重程度相對應(yīng)，這在之前的研究中尚未報道過。分析原因主要是因為惡性組織刺激周圍纖維細(xì)胞增殖且周圍組織不受結(jié)節(jié)內(nèi)異質(zhì)性回聲的影響或腫瘤細(xì)胞直接浸潤瘤周組織所引起?？偟膩碚f，Eshell值的測量不僅能夠利用病變與周圍組織的應(yīng)變比提高診斷的準(zhǔn)確性，還可以預(yù)測癌癥的浸潤程度。

3.3 SWE預(yù)測非診斷性或未確診的甲狀腺疾病的研究 目前，傳統(tǒng)二維超聲結(jié)合細(xì)針穿刺細(xì)胞學(xué)檢查(Fine needle puncture cytology，F(xiàn)NAC)是甲狀腺疾病診斷的金標(biāo)準(zhǔn)。但它是一種侵襲性的方法，存在采樣和分析不確定性，不能作為篩查甲狀腺疾病的首選[27]。臨床上也存在過多患者進行FNAC結(jié)果提示良性病變的境況。針對過度穿刺的現(xiàn)況，Samir等[28]研究稱，SWE是一個有用的參數(shù)，可以預(yù)測不確定的細(xì)胞學(xué)病灶或惡性結(jié)節(jié)風(fēng)險以減少不必要的穿刺。而Bardet等[29]認(rèn)為，SWE用于甲狀腺結(jié)節(jié)或細(xì)胞學(xué)不確定評估時，Eshell值未能區(qū)分其細(xì)胞學(xué)特征。這些不一致的結(jié)果可能是由于甲狀腺癌病理類型不同所，往后需進行大型前瞻性研究評估SWE參數(shù)，以幫助驗證這些結(jié)果。

4 結(jié)語

剪切波彈性成像是實時、定量、客觀的新彈性成像技術(shù)，其所獲取病變組織的楊氏模量與病理切片之間的一致性較常規(guī)超聲更高，為超聲評估甲狀腺疾病增加一個新的維度。它既拓寬了二維超聲的可視范圍，也彌補了常規(guī)超聲無法評估病灶硬度的缺陷，為甲狀腺疾病的鑒別診斷開辟了新途徑。相信經(jīng)過不斷的臨床實踐，深入探討更多行之有效的參數(shù)，SWE的應(yīng)用價值會越來越高，其應(yīng)用領(lǐng)域也將越來越廣闊。