超聲彈性成像技術(shù)及其臨床應(yīng)用

高慶梅綜述，張 玫審校

在疾病的鑒別診斷中，生物組織的彈性信息有著重要的參考價(jià)值。體格檢查中的觸診就是臨床醫(yī)師感知組織彈性、獲取病變信息的過程。但觸診受主觀因素的影響，難以準(zhǔn)確量化組織彈性。以往常規(guī)的影像檢查方法也只能提供病變的位置分布、解剖特點(diǎn)、血流特征等，無法提供彈性信息。超聲彈性成像技術(shù)由Ophir等［1］于1991年首次提出，作為一種全新的成像技術(shù)，近年來得到了臨床醫(yī)師的廣泛關(guān)注，發(fā)展迅速。通過該技術(shù)能夠獲得組織內(nèi)部彈性分布的信息，從而更加生動(dòng)地顯示病變，為疾病的鑒別診斷提供助力，進(jìn)一步完善了超聲診斷的內(nèi)涵。

1 超聲彈性成像技術(shù)

超聲彈性成像是根據(jù)各種組織的彈性系數(shù)不同，以二維超聲為基礎(chǔ)，將多種不同的影像技術(shù)相結(jié)合進(jìn)行成像的一種新技術(shù)，被稱為繼A型、B型、D型、M型之后的E型超聲模式［2］。其基本原理是:由于彈性系數(shù)的不同，受到外力后，不同組織產(chǎn)生的位移、應(yīng)變分布及速度的變化會(huì)有一定的差異，收集能反映被檢測組織硬度的組織變形和扭曲程度等參數(shù)［3，4］，從而反映被測組織的彈性信息。實(shí)時(shí)組織彈性成像將組織受壓前后回聲信號(hào)移動(dòng)幅度的變化轉(zhuǎn)化為實(shí)時(shí)彩色圖像，以色彩對不同的組織進(jìn)行彈性編碼［5］。在相同的外力作用下，彈性系數(shù)大的組織產(chǎn)生的應(yīng)變較小，顯示為藍(lán)色;彈性系數(shù)小的組織產(chǎn)生的應(yīng)變較大，顯示為紅色;彈性系數(shù)中等的組織顯示為綠色。

按照激勵(lì)方式Taylor等［6］將超聲彈性成像技術(shù)分為3類:壓迫性彈性成像、間歇性彈性成像和振動(dòng)性彈性成像。壓迫性彈性成像的技術(shù)方法由Kallel等首次提出，即通過操作者手法施加一定的壓力，比較被測組織受壓前后的變化，得到一幅相關(guān)的壓力圖。日本HITACHI公司研發(fā)的超聲彈性設(shè)備就是采用了這種技術(shù)方法。應(yīng)用該設(shè)備還可以比較病變組織與周圍正常組織之間的彈性差異［7］。手法加壓操作簡單，但受人為因素影響較多，產(chǎn)生的應(yīng)變和位移會(huì)隨施加壓力的大小、壓放頻率的不同而不同。Catheline等［8］提出了間歇性彈性成像技術(shù)，即給組織施加一個(gè)低頻的間歇振動(dòng)，從而造成組織位移，再利用組織反射回來的超聲波去觀察組織的移動(dòng)位置。通過該技術(shù)可以得到感興趣區(qū)域中不同彈性系數(shù)的組織的相對硬度圖。應(yīng)用該技術(shù)檢查時(shí)不受操作人員的影響，重復(fù)性好。目前，該技術(shù)主要被用于診斷肝纖維化，監(jiān)測肝臟疾病的發(fā)展。1998年Fatemi等［9］提出了超聲激發(fā)振動(dòng)聲譜成像，后被稱為振動(dòng)性成像。該技術(shù)是將一個(gè)低頻率的振動(dòng)作用于組織，并在組織內(nèi)部傳播，最終產(chǎn)生一個(gè)振動(dòng)圖像并通過實(shí)施多普勒超聲圖像的形式表現(xiàn)出來。目前，該技術(shù)僅對離體組織有實(shí)驗(yàn)研究，將來可能會(huì)應(yīng)用于腫瘤的早期檢測、腫瘤的熱療及腫瘤的高強(qiáng)度聚焦超聲治療等方面。

2 超聲彈性成像的臨床應(yīng)用

目前，超聲彈性成像技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于乳腺、心臟、血管、甲狀腺、前列腺、肝臟等多個(gè)領(lǐng)域。其中，又以在乳腺疾病中的應(yīng)用最為常見。

2．1 超聲彈性成像在乳腺疾病診斷中的應(yīng)用 乳腺內(nèi)不同組織的彈性系數(shù)各不相同，彈性系數(shù)越大，表明該組織的硬度越大。Krouskop等［10］報(bào)道，乳腺內(nèi)各組織的彈性系數(shù)由大到小依次為浸潤性導(dǎo)管癌、非浸潤性導(dǎo)管癌、乳腺纖維化、乳腺腺體、脂肪組織。目前，超聲彈性成像技術(shù)在乳腺疾病診斷方面已漸趨成熟。2004年，Itoh等提出了彈性成像評(píng)分5分法。1分:受壓后腫塊整體發(fā)生變形，圖像顯示為均勻的綠色;2分:腫塊大部分發(fā)生變形，但仍有小部分未變形，圖像顯示為綠色和藍(lán)色的馬賽克狀;3分:腫塊邊緣發(fā)生變形，中心部分未變形，圖像中心為藍(lán)色，周邊為綠色;4分:腫塊整體未變形，病灶整體顯示為藍(lán)色;5分:腫塊整體及周邊組織均無變形，圖像顯示病灶和周邊組織均為藍(lán)色。彈性評(píng)分從1到5，代表了組織的彈性系數(shù)從小到大，也反映了組織硬度由軟到硬。Tan等發(fā)現(xiàn)彈性成像評(píng)分與乳腺組織學(xué)之間顯著相關(guān)，另有學(xué)者也獲得了一致的試驗(yàn)結(jié)果［11，12］。近年來，眾多學(xué)者對乳腺疾病彈性成像技術(shù)的研究提示:良性病變的彈性評(píng)分以1～3分多見，而惡性病變的彈性評(píng)分多在4～5分。在5分法的基礎(chǔ)上，研究人員不斷加以改進(jìn)，相繼提出改良5 分法［13］、7 分法［14］、8 分法［15］等評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。各種評(píng)分法均有助于乳腺腫塊良惡性的鑒別診斷，但由于評(píng)分的主觀性較強(qiáng)，可能會(huì)造成結(jié)果的偏差。為了彌補(bǔ)這一不足，有學(xué)者對良惡性病變在彈性成像和灰階超聲的面積比進(jìn)行了研究。Barr等應(yīng)用超聲彈性成像技術(shù)檢測乳腺局灶性病變，記錄彈性成像病灶大小/灰階超聲病灶大小，結(jié)果發(fā)現(xiàn)54例惡性病灶的該比值均≥1，197例良性病灶中有187例該比值＜1，從而提示彈性成像病灶大小與灰階超聲病灶大小的比值≥1者考慮惡性病變，＜1者考慮良性病變，即良性病灶的彈性成像顯示范圍較常規(guī)超聲小，惡性病灶的彈性成像顯示范圍較常規(guī)超聲大［16］。

2．2 超聲彈性成像在甲狀腺疾病診斷中的應(yīng)用 甲狀腺結(jié)節(jié)是臨床常見疾病，發(fā)病率約3%～8%。臨床診斷的首要目的就是確定結(jié)節(jié)的良惡性，從而制定合理的治療方案，減少不必要的手術(shù)，提高患者生活質(zhì)量。目前，甲狀腺結(jié)節(jié)的良惡性鑒別可以依賴多種技術(shù)手段，例如核素掃描、CT、MR、超聲、細(xì)針穿刺細(xì)胞學(xué)檢查等。其中，超聲因其無創(chuàng)、無輻射、操作簡單而得到了廣泛應(yīng)用。但是，甲狀腺結(jié)節(jié)病理結(jié)構(gòu)的多源性使得良、惡性病變的聲像圖表現(xiàn)出現(xiàn)交叉重疊，單從二維圖像上作出定性診斷有時(shí)存在困難。超聲彈性成像技術(shù)在甲狀腺良、惡性病變的鑒別診斷方面的應(yīng)用進(jìn)一步拓展了常規(guī)超聲的應(yīng)用空間，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像技術(shù)不能直接提供組織彈性信息的缺陷。2005年，Lyshchik等［17］首先將彈性成像技術(shù)應(yīng)用于甲狀腺組織，結(jié)果發(fā)現(xiàn)大部分甲狀腺乳頭狀癌的組織硬度要高于正常甲狀腺組織及良性甲狀腺結(jié)節(jié)。與乳腺彈性成像相同，甲狀腺彈性圖像也采用評(píng)分法，但其評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)并不統(tǒng)一。Hong等［18］采用6分法對145個(gè)甲狀腺結(jié)節(jié)的彈性圖像進(jìn)行分析，以病理結(jié)果為金標(biāo)準(zhǔn)并進(jìn)行對比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)良性結(jié)節(jié)的彈性評(píng)分多在1～3分，而惡性病變多在4～6分。俞清等［19］報(bào)道，通過計(jì)算病灶區(qū)與正常組織之間的應(yīng)變率比值，可以反映病灶與周圍組織的硬度差異，從而客觀地評(píng)價(jià)感興趣區(qū)域的硬度情況，彈性應(yīng)變率比值≥3．3可以診斷為惡性。任新平等［20］研究了縱、橫切面對鑒別診斷的影響，結(jié)果表明，縱切面彈性圖像和橫切面彈性圖像的診斷準(zhǔn)確度之間無明顯差異。目前，甲狀腺彈性成像的研究尚未成熟，需要大量的臨床研究來做進(jìn)一步的探討，并完善其診斷標(biāo)準(zhǔn)。

2．3 超聲彈性成像在肝纖維化診斷中的應(yīng)用 肝纖維化是肝臟的一種慢性損傷，由肝纖維化發(fā)展到肝硬化是一個(gè)連續(xù)的過程。研究表明，如果早期給予有效的治療，肝纖維化可以得到逆轉(zhuǎn)。因此，早期準(zhǔn)確判斷肝纖維化分期及肝硬化程度對疾病的診斷、治療時(shí)機(jī)的選擇及患者的預(yù)后都有重要的意義。診斷肝纖維化的金標(biāo)準(zhǔn)是肝穿刺活檢，但該方法有創(chuàng)、風(fēng)險(xiǎn)高，可重復(fù)性差?，F(xiàn)階段，多數(shù)臨床研究表明，超聲彈性成像技術(shù)是一種無創(chuàng)性評(píng)價(jià)肝纖維化的新方法，并且準(zhǔn)確性很高［21，22］。該方法是利用探頭以固定的壓力壓迫右肋間隙，同時(shí)實(shí)時(shí)接收肝組織位移信號(hào)，并將其進(jìn)行彩色編碼以彩色彈性圖像的形式顯示出來［23］。陳曦等［24］對88例慢性病毒性肝炎患者進(jìn)行了超聲彈性成像掃查，得出肝組織與肋間肌肉組織的應(yīng)變比，并與肝組織穿刺活檢的結(jié)果進(jìn)行對照，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，肝組織/肋間組織的應(yīng)變比與肝纖維化病理分期呈明顯的負(fù)相關(guān)，即隨著肝纖維化程度的加重，肝組織硬度越大，產(chǎn)生的彈性應(yīng)變越小，與相應(yīng)的肋間肌肉組織的彈性應(yīng)變比值越低。甘科紅等［25］對120例乙型肝炎患者的肝臟進(jìn)行了灰階超聲及彈性成像檢查，彈性圖像采用0～4分5分法，以1分作為診斷肝纖維化的臨界值，結(jié)果證明，超聲彈性成像診斷肝纖維化的敏感性、特異性和準(zhǔn)確性都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于常規(guī)灰階超聲。但是，受患者呼吸、肋間隙狹窄等因素的影響，超聲彈性成像在肝纖維化診斷中的應(yīng)用有其局限性，尚需大量的臨床研究來進(jìn)一步探討。

2．4 超聲彈性成像在前列腺疾病診斷中的應(yīng)用 超聲彈性成像技術(shù)結(jié)合了直腸指診和經(jīng)直腸超聲的優(yōu)點(diǎn)，為前列腺癌的診斷提供了新的方法，同時(shí)也使前列腺穿刺的靶向性更強(qiáng)，減少了穿刺點(diǎn)，減輕了患者的痛苦。Konig等［26］研究表明，超聲彈性成像結(jié)合常規(guī)超聲對前列腺癌的檢出率為84．1%，而在Miyanaga等［27］的研究中，二者結(jié)合對前列腺癌的檢出率高達(dá)93%。隨著新技術(shù)的進(jìn)步及廣泛應(yīng)用，該方面的研究不斷細(xì)化?，F(xiàn)有研究表明，隨著前列腺體積的增大，彈性成像的敏感性降低，而血清PSA水平對彈性圖像檢測前列腺癌無明顯影響［27］。有研究顯示，彈性成像對前列腺前部腫瘤有很好的顯示效果，對中部和后部腫瘤的檢測率較低［28］，但也有學(xué)者認(rèn)為彈性成像對前部和后部腫瘤的檢出率接近［29］，腫瘤位置對檢出率的影響尚需進(jìn)一步研究。目前，國外關(guān)于超聲彈性成像應(yīng)用與前列腺癌的報(bào)道較多，而國內(nèi)鮮有此類報(bào)道。

2．5 超聲彈性成像在靜脈血栓診斷中的應(yīng)用 血液在深靜脈內(nèi)不正常的凝結(jié)稱為深靜脈血栓形成。深靜脈血栓可以引起嚴(yán)重的并發(fā)癥，影響人們的生活質(zhì)量，甚至威脅患者生命。不同時(shí)期的血栓其危害性及治療方法存在較大的差異。急性期的血栓與血管壁的粘附比較疏松，容易脫落，造成肺栓塞等致命性病變的危險(xiǎn)性較大，通常應(yīng)積極地進(jìn)行抗凝治療，部分進(jìn)行溶栓及置入濾器等。亞急性及慢性期的血栓開始機(jī)化，與血管壁粘附較緊密，不容易脫落，主要以維持抗凝治療為主。王真等［30］應(yīng)用超聲彈性成像評(píng)價(jià)不同時(shí)期的下肢深靜脈血栓，結(jié)果顯示，不同時(shí)期的血栓其超聲彈性成像的表現(xiàn)及血栓與周圍肌肉組織的應(yīng)變比值不盡相同，急性期的血栓彈性圖主要表現(xiàn)為紅色，亞急性期的血栓主要表現(xiàn)為綠色，慢性期則主要顯示為藍(lán)色。隨著血栓形成時(shí)間的延長，血栓與周圍肌肉組織的應(yīng)變比值逐漸升高。超聲彈性成像技術(shù)可以用來評(píng)價(jià)不同時(shí)期血栓的硬度變化，對血栓治療方案的選擇有一定的臨床指導(dǎo)意義。

3 超聲彈性成像的局限性和發(fā)展前景

超聲彈性成像作為一種新的技術(shù)手段，有其獨(dú)特的診斷價(jià)值，但受多種因素的影響，該技術(shù)尚有一定的缺陷。操作方面，檢查者施壓的力量大小，方向及頻率會(huì)對結(jié)果造成影響;評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)方面，沒有準(zhǔn)確的量化標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)果受檢查者主觀因素影響較大;良惡性病變之間的重疊表現(xiàn)、病變本身的復(fù)雜性，增加了假陽性及假陰性結(jié)果出現(xiàn)的概率;另外，頸動(dòng)脈的搏動(dòng)、機(jī)器噪音等外界因素的干擾，都會(huì)對結(jié)果的準(zhǔn)確性產(chǎn)生一定的影響。

超聲彈性成像彌補(bǔ)了常規(guī)超聲的不足，豐富了疾病的診斷信息和診斷思路，在越來越多的領(lǐng)域中得到了應(yīng)用，并顯示出了明顯的優(yōu)越性。相信隨著臨床技術(shù)的不斷進(jìn)步，診斷標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)一步規(guī)范，操作者技術(shù)的不斷熟練，超聲彈性成像技術(shù)將在臨床工作中發(fā)揮更加重要的輔助作用。

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