超聲造影聯(lián)合聲輻射力脈沖成像在周圍型肺占位中的臨床應(yīng)用價值研究

韋虹 王曌曦 王一淳 周顯禮

作者單位：1.哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院住院處超聲科(哈爾濱 150086);2.哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第四醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科

肺癌現(xiàn)已成為全球第二常見癌癥,發(fā)病率逐年升高,5年相對生存率為21%[1]。超聲造影檢查(Contrast enhanced ultrasonography,CEUS)可以有效彌補(bǔ)常規(guī)超聲對肺部疾病診斷的不足。聲輻射力脈沖成像(Acoustic radiation force impulse,ARFI)可以定量測定組織彈性。因?yàn)橹車头握嘉痪o鄰胸膜,所以不受肺臟氣體的影響,從而能夠被超聲檢測出來[2]。因此本研究旨在探討CEUS聯(lián)合ARFI診斷周圍型肺占位的臨床應(yīng)用價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

本研究選取2019年1月—2021年6月于我院確診并擬行手術(shù)治療或活檢檢查的周圍型肺占位患者51例(病灶51例),其中男性30例,女性21例,年齡18～80歲,平均年齡(58±14)歲。于術(shù)前對入組患者分別行常規(guī)超聲、CEUS及ARFI檢查。排除標(biāo)準(zhǔn):(1)呼吸活動度大,不能配合屏氣者;(2)病灶被肋骨或胸骨等覆蓋遮擋;(3)伴有胸腔積液的患者;(4)急性心肌缺血患者。

1.2 研究方法

1.2.1 常規(guī)超聲 首先參考CT,然后常規(guī)超聲下對病變進(jìn)行定位,評估病變的基本信息,包括形態(tài)特點(diǎn)、回聲特點(diǎn)以及血流的分布。若同一患者存在多個病灶,則選取較大病灶進(jìn)行分析。

1.2.2 CEUS檢查 采用聲科Supersonic Aixplorer和飛利浦IU22超聲診斷儀,配有凸陣探頭(4C1),內(nèi)置CEUS模式。超聲造影劑選擇意大利Bracco公司的SonoVue造影劑,使用前溶解于5 mL生理鹽水中,震蕩搖勻。首先于常規(guī)超聲下定位病變位置。根據(jù)病變位置,囑患者采取合適體位便于檢查。待調(diào)整至最佳切面后,切換至CEUS模式,機(jī)械指數(shù)0.08。取1～2 mL微泡混懸液經(jīng)肘靜脈推注,隨后用5 mL生理鹽水沖洗,同時開啟計(jì)時器和動態(tài)圖像存儲功能,造影過程中注意觀察病灶內(nèi)造影劑的灌注情況,觀察病變位置的強(qiáng)化模式、增強(qiáng)均勻度以及是否有大片的無增強(qiáng)區(qū)域和特殊增強(qiáng)類型。造影結(jié)束后,記錄病變位置的始增時間(Rise time,RT),即開始注射造影劑到圖像中出現(xiàn)明顯增強(qiáng)的時間,單位為s。RT反映的是造影劑在血管中的傳播速度和灌注情況。同時記錄達(dá)峰時間(Time to peak,TTP),即從開始注射造影劑到圖像中達(dá)到最高增強(qiáng)的時間。TTP反映的是造影劑在血管中的滯留時間和血流灌注的持續(xù)性,單位為s。

1.2.3 ARFI檢查 使用儀器為SiemensAcuson S2000超聲診斷儀,4C1凸陣探頭,頻率1.5～4.0 MHz,調(diào)整圖像的焦距和增益以獲得最佳圖像。探頭垂直于肋間隙的皮膚表面,在整個檢查過程中與肋骨平行。囑患者盡量屏氣或平靜呼吸,首先用聲觸診組織成像(Virtual touch tissue imaging,VTI)模式綜合評估整個病灶的彈性,然后先啟動ARFI技術(shù)下的VTQ模式,將大小為6 mm×5 mm的ROI框置于無肺內(nèi)氣體遮擋的病變位置,并測量該處剪切波速度(Shear wave velocity,SWV)。SWV是超聲檢測中用于評估組織硬度的一個重要參數(shù),表示組織中剪切波在傳播過程中的速度,單位通常是 m/s。SWV值越高,表示組織的硬度越大。我們測量七次后取平均值記錄為最終數(shù)據(jù)。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

采用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理。對計(jì)量資料行Shapiro-Wilk檢驗(yàn),若符合正態(tài)分布用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示,并用t檢驗(yàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。若數(shù)據(jù)不符合正態(tài)分布用M(Q1,Q3)表示,并用u檢驗(yàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。分類資料以頻數(shù)或百分比表示,并用χ2檢驗(yàn)。繪制受試者工作特征(Receiver operating characteristic,ROC)曲線,并根據(jù)約登指數(shù)計(jì)算出CEUS各定量參數(shù)及VTQ最佳截?cái)嘀?根據(jù)最佳截?cái)嘀涤?jì)算CEUS、ARFI及兩方法聯(lián)合的特異性、敏感性、陽性預(yù)測值、陰性預(yù)測值及準(zhǔn)確性,P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 一般資料

在入組的51例病例中,病灶最大直徑范圍為1.4～14 cm,平均(7.29±2.79)cm。根據(jù)術(shù)后病理提示良性20例(39.22%),惡性31例(60.78%),其中良性病灶中,14例病理結(jié)果提示為炎癥相關(guān),3例結(jié)核相關(guān),1例真菌感染,1例隱球菌感染,1例為縱隔胸腺瘤;惡性病灶中17例腺癌,8例鱗癌,4例考慮轉(zhuǎn)移癌,1例神經(jīng)內(nèi)分泌癌,1例肉瘤。

2.2 常規(guī)超聲檢查結(jié)果

根據(jù)常規(guī)超聲檢查結(jié)果,20例良性病灶中類圓形7例,邊緣不整19例,血流豐富6例,內(nèi)部回聲不均勻19例,內(nèi)部出現(xiàn)壞死11例;31例惡性病灶中類圓形25例,邊緣不整31例,血流豐富3例,內(nèi)部回聲不均勻31例,內(nèi)部出現(xiàn)壞死9例。腫塊是否為類圓形在良惡性病灶中有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.01),除腫塊外形特征以外,其余各超聲特征在良惡性區(qū)分中差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)(表1)。

2.3 CEUS檢查結(jié)果

在入組病灶中,惡性組RT和TTP分別為13.71±4.38 s及19.97±5.73 s,而良性組的RT和TTP分別為9.45±3.38 s及23.15±4.48 s,惡性組的RT較良性組更長,而TTP較短(P<0.05)(表2,圖1,圖2)。

圖1 肺良性病灶的灰階超聲、超聲造影及彈性圖像Figure 1 Gray-scale ultrasound,contrast-enhanced ultrasound,and elastography images of benign lung lesionsNote:A-D.A 50-year-old male patient presented with pathological findings of chronic inflammation with focal necrosis.A.A wedge of 6.8 cm×5.1 cm hypoechoic inhomogeneity lesions was found in his right lung on gray scale ultrasound.B.The lesion began to enhance at 13 s after the injection of contrast agent;C.The lesion enhancement reached the peak at 20 s;D.The shear wave velocity was 0.92 m/s.

圖2 肺惡性病灶的灰階超聲、超聲造影及彈性圖像Figure 2 Gray-scale ultrasound,contrast-enhanced ultrasound,and elastography images of malignant lung lesionsNote:A-D.A 60-year-old male patient presented with a pathological diagnosis of squamous cell carcinoma;A.On gray-scale ultrasound,an 8.7 cm×5.3 cm round hypoechoic heterogeneous lesion was found in the left lung;B.15 s after the injection of contrast agent,the lesions began to enhance;C.The enhancement of the lesion reached the peak at 19 s;D.The shear wave velocity was 4.32 m/s.

表2 CEUS檢查結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

2.4 ARFI檢查結(jié)果

對入組腫塊進(jìn)行ARFI檢查發(fā)現(xiàn)良惡性組間VTI評分無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.64);惡性組SWV高于良性組,兩組間SWV具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(2.84±0.99 m/svs.2.25±0.90 m/s,P=0.04)(表3,圖1,圖2)。

表3 ARFI檢查結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

2.5 診斷效能分析

首先利用Logistic回歸進(jìn)一步對具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異的指標(biāo)進(jìn)行分析,包括病灶是否為類圓形、病灶RT、TTP以及病灶SWV(表4)。結(jié)果顯示,肺占位良惡性組間,病灶的RT、TTP及SWV表現(xiàn)均有差異(P<0.05),分別繪制其ROC曲線(圖3-5),其中RT的曲線下面積(Area under the curve,AUC)為0.795,TTP為0.748,SWV為0.661。

表4 多因素邏輯回歸分析中各參數(shù)特征的相關(guān)性

根據(jù)ROC曲線計(jì)算出RT和TTP的最佳截?cái)嘀捣謩e為10.5 s及19.5 s,即當(dāng)RT和TTP均超過最佳截?cái)嘀禃r診斷為惡性。依據(jù)此診斷標(biāo)準(zhǔn)對CEUS的診斷效能進(jìn)行計(jì)算,敏感度為77.4%,特異度為85.0%,準(zhǔn)確性為72.5%。同樣根據(jù)ROC曲線計(jì)算出腫塊SWV的最佳截?cái)嘀禐?.02 m/s,由此計(jì)算出AFRI診斷惡性占位的敏感度為83.9%,特異度為50.0%,準(zhǔn)確性為70.6%。

圖3 始增時間的ROC曲線Figure 3 The ROC curve of onset time

本研究中CEUS和ARFI兩種檢查方法相聯(lián)合應(yīng)用時,即兩種檢查方法同時滿足或至少滿足其中之一的診斷標(biāo)準(zhǔn)時,被定義為惡性病變。CEUS和ARFI同時滿足時診斷惡性的敏感度為83.9%,特異度為80.0%,準(zhǔn)確性為68.6%。CEUS和ARFI至少滿足其中之一時診斷惡性的敏感度為96.8%,特異度為40.0%,準(zhǔn)確性為74.5%(表5)。

表5 各檢查方法的診斷效能(%)

圖4 達(dá)峰時間的ROC曲線Figure 4 The ROC curve of peak time

圖5 腫塊SWV的ROC曲線Figure 5 The ROC curve of mass SWV

3 討論

隨著肺癌發(fā)病率的持續(xù)增長以及靶向藥物的廣泛使用,對肺癌早期進(jìn)行準(zhǔn)確診斷對于提高患者的生存機(jī)會和改善預(yù)后具有重要意義。盡管CT一直作為診斷肺部疾病的首選檢查方法[3],但本研究中的周圍型肺占位可以有效避免氣體對超聲檢查的影響,因此超聲檢查也可以對周圍型肺占位進(jìn)行評估,且超聲檢查有著低價、便攜、無輻射等優(yōu)點(diǎn),更可以充分發(fā)揮輔助檢查的優(yōu)勢。

本研究首先對入組腫塊進(jìn)行了常規(guī)超聲檢查,根據(jù)檢查結(jié)果發(fā)現(xiàn)惡性腫塊更容易表現(xiàn)為類圓形外形特征,除此之外,良性腫塊及惡性腫塊的常規(guī)超聲檢查結(jié)果均無明顯差異。該結(jié)果與胡美娟等[4]的研究結(jié)果相符。良性病變不存在組織的異常增生,因此病變外形多與累及肺葉或肺段外形相符,而惡性病變存在異常增殖的生物學(xué)行為,因此病變常呈類圓形。腫塊的常規(guī)超聲診斷存在較大的人為誤差,且診斷效能較低,并不能準(zhǔn)確的區(qū)分良惡性病灶,提供給臨床和患者的可用信息有限,因此對于周圍型肺占位的超聲檢查需要更加準(zhǔn)確的方法。

肺的解剖特點(diǎn)與肝臟相似,具有雙重血液供應(yīng),肺動脈攜靜脈血參與氣體交換,支氣管動脈從胸主動脈發(fā)出,為肺組織提供血液和營養(yǎng)。超聲造影劑自肘靜脈注射后早期到達(dá)肺動脈及其供應(yīng)區(qū)域,然后到達(dá)支氣管動脈及其供應(yīng)區(qū)域,因此CEUS可提供病灶的血供來源信息。本研究利用CEUS對病灶的RT和TTP進(jìn)行評估,發(fā)現(xiàn)惡性病灶均需要較長的RT,該研究結(jié)果與先前研究結(jié)果相符[5-7]。肺惡性腫瘤的血供主要來源于支氣管動脈,在超聲造影上表現(xiàn)為延遲增強(qiáng)[8-9],肺炎等良性病變由于大部分為肺動脈血液灌注而表現(xiàn)出早期強(qiáng)化。與張琪等[10]和Tang等[6]認(rèn)為TTP在良惡性組間無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義不同的是,本研究顯示惡性病灶的TTP較良性病灶更短,我們認(rèn)為可能與惡性病灶多由支氣管動脈供血,造影劑在呼吸過程中通過支氣管動脈很快排出體外有關(guān)。此外,本研究根據(jù)造影結(jié)果的ROC曲線分析發(fā)現(xiàn)RT超過10.5 s且TTP超過19.5 s時診斷為惡性的敏感性和特異性分別為77%和85%。然而由于本實(shí)驗(yàn)并沒有應(yīng)用輔助軟件進(jìn)行對病灶CEUS結(jié)果進(jìn)行判斷,且相對RT而言TTP的判讀更會受到人為因素的影響,因此關(guān)于良惡性病變TTP的比較還需要擴(kuò)大樣本量以及優(yōu)化判讀方法來進(jìn)一步研究。

超聲彈性成像是一種新的影像學(xué)診斷方法,可定量評估組織的硬度信息。相比于應(yīng)變彈性成像,ARFI具有無需手動加壓和定量或半定量測量的優(yōu)點(diǎn),可以對病灶的硬度進(jìn)行更客觀地判斷。在研究中我們發(fā)現(xiàn)惡性腫塊的SWV值明顯高于良性腫塊(P=0.04),這是由于惡性病變細(xì)胞代謝紊亂引發(fā)的過度纖維膠原聚集和異常血管形成所導(dǎo)致的,而肺內(nèi)的良性病變主要以炎性病變?yōu)橹?炎癥的主要病理變化為水腫、滲出,因此硬度較惡性病變低[11-12]。此前Ozgokce等[13]在33個胸膜下病變的ARFI前瞻性研究中提出了2.47 m/s的臨界值來區(qū)分良惡性病變,敏感性和特異性為97.7%。之后我們團(tuán)隊(duì)在同樣利用ARFI檢測周圍肺占位彈性評估腫塊良惡性的實(shí)驗(yàn)中得出SWV截?cái)嘀禐?.951 m/s時靈敏度為70.9%,特異度為69.4%[14]。然而本研究中SWV值超過2.02 m/s診斷為惡性的敏感度和特異度分別為83.9%和50.0%,與先前實(shí)驗(yàn)的結(jié)論相比敏感度有所提高但特異度下降,我們分析是本實(shí)驗(yàn)良性病灶中纖維化重塑而導(dǎo)致硬化的慢性肺炎和肺結(jié)核病灶占比較高(9/20),由此對該類病灶需要進(jìn)一步評估?？梢姴≡顑?nèi)的纖維化或壞死是彈性檢查偏差的重要來源,一些良性的慢性肺病灶內(nèi)的纖維化硬化或某些特殊惡性腫瘤復(fù)雜的異質(zhì)性會影響診斷結(jié)果,因此我們需聯(lián)合其他檢查來提高彈性檢查的診斷效能。

本研究將CEUS與ARFI兩種方法進(jìn)行聯(lián)合應(yīng)用判斷病灶的良惡性。當(dāng)兩種診斷標(biāo)準(zhǔn)均滿足時其敏感度為83.9%,特異度為80.0%,陽性預(yù)測值為94.1%,陰性預(yù)測值為55.9%,準(zhǔn)確性為68.6%。該聯(lián)合方法陽性預(yù)測值較高,而陰性預(yù)測值和診斷準(zhǔn)確率較低,我們分析是由于某些腺癌等特殊惡性腫瘤具有肺動脈供血的情況,可在造影中表現(xiàn)為良性征象[15]。除此之外,我們收集的病灶中還有兩例黏液腺癌,在彈性成像上表現(xiàn)為低硬度,其SWV分別為1.57 cm/s和1.28 cm/s,這可能是因?yàn)椴≡顑?nèi)實(shí)性成分少而黏液成分多所致[16]。相比同時滿足二者標(biāo)準(zhǔn)定義為惡性或單獨(dú)應(yīng)用一種方法判斷惡性病灶,至少滿足一種診斷標(biāo)準(zhǔn)診斷惡性病灶的靈敏度(96.8%)和準(zhǔn)確性(74.5%)更高,然而特異度(40.0%)降低。如上文所述這可能與納入病灶中肺結(jié)核及機(jī)化性肺炎等慢性炎癥相關(guān)[17]。以上結(jié)果表明應(yīng)用CEUS聯(lián)合ARFI鑒別周圍型良惡性肺病變可有效降低漏診率,準(zhǔn)確性更高。

本研究的局限性在于本研究為回顧性研究且入組患者量較少,可能影響超聲造影和超聲彈性成像截?cái)嘀档拇_定。其次研究中沒有進(jìn)行操作者間一致性及操作者內(nèi)一致性的評價,后續(xù)還需要進(jìn)一步完善。最后,兩種方法聯(lián)合后的部分診斷效能指標(biāo)并沒有很明顯的提高甚至出現(xiàn)下降,因此對于周圍型肺占位的超聲診斷仍需要進(jìn)一步探究。