聲觸診組織量化技術(shù)測量牛離體肝臟剪切波速度的影響因素

楊 龍 YANG Long

袁建軍 YUAN Jianjun

王 綺 WANG Qi

吳 剛 WU Gang

馬桂英 MA Guiying

郭文清 GUO Wenqing

聲觸診組織量化技術(shù)（virtual touch tissue quantification,VTQ）可以通過測量剪切波速度量化感興趣區(qū)組織質(zhì)地軟硬信息[1-3]。剪切波是組織受壓發(fā)生形變過程中產(chǎn)生的橫向運(yùn)動的機(jī)械波，剪切波速度則可以間接反映組織彈性，速度越快，硬度越大[4]，因此，可以通過測量剪切波速度來評價(jià)組織彈性，從而量化組織質(zhì)地軟硬情況。然而在臨床應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)測量結(jié)果重復(fù)性差。本研究利用牛離體肝臟測量不同深度、不同角度肝實(shí)質(zhì)剪切波速度，探討深度和角度對感興趣區(qū)剪切波速度的影響。

1 材料與方法

1.1 儀器與材料

1.1.1 實(shí)驗(yàn)動物 選擇成年魯西黃牛一頭（鞏儀綠源養(yǎng)殖基地），體重約350 kg，無肝臟相關(guān)疾病。取新鮮的牛肝臟一葉，厚約6 cm，超聲檢查肝實(shí)質(zhì)回聲均勻。

1.1.2 材料 為使取樣線在準(zhǔn)確的角度下取值，需制作一張刻度紙。取一張透明塑料紙，比照超聲儀顯示器工作界面描繪出扇形界面左右緣，并延長成角。使用量角器繪出角分線，再以角分線為中線（0°線）向左側(cè)每隔15°畫一分隔線，依次為左15°線、30°線、45°線，然后貼于超聲儀顯示屏上（圖1）。

圖1 自制刻度紙并粘貼在超聲儀顯示屏上，中線為0°線，向左依次是15°線、30°線、45°線

1.2 方法 采用Siemens Acuson S2000彩色多普勒超聲儀，4C1凸陣探頭，頻率1～4 MHz。將約1 cm厚的耦合劑涂抹于牛離體肝臟表面，探頭垂直置于肝臟表面，為保證肝臟不受探頭擠壓，調(diào)整探頭與肝包膜輕微接觸。為減少操作過程中的手抖動現(xiàn)象，操作者將前臂置于高約20 cm的支架上面，同時(shí)，每次采集完100個(gè)數(shù)據(jù)后，休息10 min，以減輕因疲勞引起的探頭抖動現(xiàn)象。另外，感興趣區(qū)要避開肝內(nèi)管系結(jié)構(gòu)及明顯的回聲不均區(qū)。

采集數(shù)據(jù)時(shí)，參照刻度紙上的角度線，先將取樣線置于0°～15°線間，感興趣區(qū)分別置于距肝包膜1 cm、2 cm、3 cm、4 cm、5 cm處，每一區(qū)域內(nèi)測值20次，然后將取樣線置于15°～30°線間以及30°～45°線間，并重復(fù)以上操作，共測值300次。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 16.0軟件，采用兩因素析因設(shè)計(jì)的方差分析探討角度與深度對剪切波速度的影響以及二者間是否存在交互作用；不同組間剪切波速度比較采用單因素方差分析，方差齊時(shí)采用LSD檢驗(yàn)，方差不齊時(shí)采用Dunnett T3檢驗(yàn)，P＜0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；計(jì)算變異系數(shù)比較各組間數(shù)據(jù)的重復(fù)性情況，變異系數(shù)越小，重復(fù)性越好。

2 結(jié)果

2.1 感興趣區(qū)深度和取樣線角度對剪切波速度的影響 對不同深度和角度下的剪切波速度行兩因素析因設(shè)計(jì)的方差分析，發(fā)現(xiàn)角度和深度對剪切波速度影響差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F=21.53、18.26, P＜0.01），并且二者對剪切波速度的影響具有交互作用（F=4.49,P＜0.01）。

2.2 不同取樣線角度各感興趣區(qū)深度組剪切波速度的差異 0°～15°間，各深度剪切波速度比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；15°～30°間，1 cm 與 2 cm、3 cm、4 cm、5 cm比較，3 cm與4 cm、5 cm比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）（表 1）；30°～45°間，1 cm 與4 cm、2 cm與4 cm、3 cm與4 cm、3 cm與5 cm比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）（表 1）。0°～15°間各深度組剪切波速度變異系數(shù)從淺至深依次為0.12、0.14、0.21、0.30、0.33（圖 2）。

表1 不同深度及角度下剪切波速度比較（m/s）

圖2 0°～15°間各深度剪切波速度測值變異系數(shù)，1～5 cm變異系數(shù)逐漸增大

3 討論

利用VTQ測量感興趣區(qū)剪切波速度，可以無創(chuàng)性地評估感興趣區(qū)的質(zhì)地軟硬情況[5-7]。目前，國內(nèi)外尚無規(guī)范化測量剪切波速度的標(biāo)準(zhǔn)，可能影響剪切波速度的因素包括感興趣區(qū)的位置、呼吸運(yùn)動、心臟大血管搏動、是否進(jìn)食等[8]，有關(guān)取樣線角度和感興趣區(qū)深度對剪切波速度影響的研究較少。本研究利用牛離體肝臟，在感興趣區(qū)靜止、探頭盡可能穩(wěn)定及探頭對感興趣區(qū)不構(gòu)成壓力的前提下，測量不同角度、不同深度剪切波速度，進(jìn)而探討取樣線角度和感興趣區(qū)深度對測量結(jié)果的影響。由于使用同一葉牛離體肝臟，并且選擇均質(zhì)的肝實(shí)質(zhì)作為感興趣區(qū)，因此各感興趣區(qū)剪切波速度測值重復(fù)性應(yīng)當(dāng)較好，組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。若組間剪切波速度差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，則說明角度或深度對剪切波速度測量影響明顯。

對測量結(jié)果行兩因素析因設(shè)計(jì)的方差分析，結(jié)果顯示角度和深度對剪切波速度的影響差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，且二者具有交互作用。為探討角度和深度影響的最小條件，將3個(gè)角度下各深度組剪切波速度分別行單因素方差分析。0°～15°間不同深度組的剪切波速度差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，說明此條件下剪切波測值重復(fù)性較好，Chang等[9]使用模型研究時(shí)，采用垂直取樣線，得出相同的結(jié)論。而在另外兩個(gè)角度下，不同深度組剪切波速度測值，部分組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，說明剪切波速度測值重復(fù)性較差。0°～15°間不同深度組的剪切波速度差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，此結(jié)果似乎與深度對剪切波速度有影響的結(jié)論相矛盾，其可能原因?yàn)榍罢吲c后者采用數(shù)據(jù)條件不同，前者探討角度和深度對剪切波速度測值的影響時(shí)，采用不同深度、不同角度下剪切波速度，此時(shí)影響結(jié)果的因素除深度外，還有角度因素以及二者的交互作用；后者探討深度對剪切波速度的影響時(shí)，采用0°～15°間各深度剪切波速度測值，此時(shí)已經(jīng)部分規(guī)避了角度對剪切波速度的影響以及二者的交互作用，在5 cm之內(nèi)，深度對剪切波速度的影響反而無顯著差異。

計(jì)算0°～15°間各深度組的變異系數(shù)，發(fā)現(xiàn)隨著深度增加，變異系數(shù)逐漸增大，說明測值隨深度增加重復(fù)性有變差的趨勢，與安力春等[10]的研究結(jié)論一致。Chang等[9]研究發(fā)現(xiàn)，在4 cm和5 cm深度時(shí)重復(fù)性較好，此結(jié)果與本研究結(jié)果不一致，這可能與取樣線角度有關(guān)，Chang等[9]采用垂直取樣線，而本研究中取樣線角度則采用0°～15°的范圍。

本研究中，每組數(shù)據(jù)會出現(xiàn)個(gè)別測值與均值差別較大，可能與操作者手持探頭不自主抖動有關(guān)，因此，建議在臨床應(yīng)用時(shí)，每個(gè)感興趣區(qū)重復(fù)測量5次，將差異最小的3個(gè)測值的均值作為該處的剪切波速度。

角度和深度均影響剪切波速度，且二者具有交互作用，取樣線角度小于15°、深度不超過5 cm時(shí)，剪切波測值受影響小，重復(fù)性較好，但隨深度增加重復(fù)性有變差的趨勢。本研究因受實(shí)驗(yàn)材料的限制，僅探討了5 cm內(nèi)剪切波速度的變化情況，而在臨床應(yīng)用中，感興趣區(qū)最深可置于8 cm處，5～8 cm間剪切波速度變化情況尚無實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支持，將在以后的研究中逐步完善。

[1] Fierbinteanu-Braticevici C, Andronescu D, Usvat R, et al.Acoustic radiation force imaging sonoelastography for noninvasive staging of liver fibrosis. World J Gastroenterol,2009, 15(44): 5525-5532.

[2] Gallotti A, D'Onofrio M, Romanini L, et al. Acoustic radiation force impulse (ARFI) ultrasound imaging of solid focal liver lesions. Eur J Radiol, 2012, 81(3): 451-455.

[3] Fahey BJ, Nightingale KR, Nelson RC, et al. Acoustic radiation force impulse imaging of the abdomen: demonstration of feasibility and utility. Ultrasound Med Biol, 2005, 31(9): 1185-1198.

[4] 張麗英, 李開艷. 聲脈沖輻射力成像技術(shù)在肝臟疾病中的應(yīng)用進(jìn)展. 中國醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志, 2012, 20(12): 958-960.

[5] Cho SH, Lee JY, Han JK, et al. Acoustic radiation force impulse elastography for the evaluation of focal solid hepatic lesions: preliminary findings. Ultrasound Med Biol, 2010,36(2): 202-208.

[6] Sporea I, Badea R, Sirli R, et al. How efficient is acoustic radiation force impulse elastography for the evaluation of liver stiffness? Hepat Mon, 2011, 11(7): 532-538.

[7] 張新力, 李猛, 馮卉, 等. 聲觸診組織成像量化技術(shù)無創(chuàng)評價(jià)慢性肝病肝纖維化程度的初步臨床研究. 中華超聲影像學(xué)雜志, 2010, 19(1): 12-15.

[8] Goertz RS, Egger C, Neurath MF, et al. Impact of food intake,ultrasound transducer, breathing maneuvers and body position on acoustic radiation force impulse (ARFI) elastometry of the liver. Ultraschall Med, 2012, 33(4): 380-385.

[9] Chang S, Kim MJ, Kim J, et al. Variability of shear wave velocity using different frequencies in acoustic radiation force impulse (ARFI) elastography: a phantom and normal liver study. Ultraschall Med, 2013, 34(3): 260-265.

[10] 安力春, 范春芝, 溫朝陽, 等. 呼吸時(shí)相及探測深度對肝彈性測量值的影響. 中國醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志, 2011, 19(10): 771-774.