新型超聲彈性成像技術(shù)在對甲狀腺結(jié)節(jié)性質(zhì)判斷中的應(yīng)用進(jìn)展

李怡，張玉英

(青海省人民醫(yī)院，西寧 810007)

新型超聲彈性成像技術(shù)在對甲狀腺結(jié)節(jié)性質(zhì)判斷中的應(yīng)用進(jìn)展

李怡，張玉英

(青海省人民醫(yī)院，西寧 810007)

甲狀腺結(jié)節(jié)是臨床常見內(nèi)分泌疾病，5%～10%的甲狀腺結(jié)節(jié)屬惡性結(jié)節(jié)。常規(guī)超聲及超聲彈性成像是診斷甲狀腺結(jié)節(jié)良惡性的常用影像學(xué)方法，但漏診及誤診率均相對較高。隨著超聲彈性成像技術(shù)的不斷發(fā)展，新型彈性成像技術(shù)聲脈沖輻射力成像、實(shí)時(shí)剪切波彈性成像和超高速剪切波彈性成像逐漸應(yīng)用于甲狀腺結(jié)節(jié)的定性診斷，并顯示出較好效果。

甲狀腺結(jié)節(jié)；超聲彈性成像；聲脈沖輻射力成像；實(shí)時(shí)剪切波彈性成像；超高速剪切波彈性成像

甲狀腺結(jié)節(jié)是甲狀腺內(nèi)局部組織硬度或結(jié)構(gòu)異常形成的一個(gè)或多個(gè)組織團(tuán)塊，是臨床上常見的一種內(nèi)分泌疾病。流行病學(xué)調(diào)查結(jié)果顯示，經(jīng)高分辨率超聲檢查19%～67%的隨機(jī)人群存在甲狀腺結(jié)節(jié)，5%～10%的結(jié)節(jié)屬惡性結(jié)節(jié)[1,2]。良性及惡性甲狀腺結(jié)節(jié)的治療方法及預(yù)后截然不同，因此，對甲狀腺結(jié)節(jié)進(jìn)行早期定性診斷尤為重要。超聲及超聲彈性成像是判斷甲狀腺結(jié)節(jié)性質(zhì)的常用影像學(xué)檢查方法，但均存在較多漏診及誤診病例[3,4]。隨著超聲彈性成像技術(shù)的不斷發(fā)展，新型彈性成像技術(shù)聲脈沖輻射力成像(ARFI)、實(shí)時(shí)剪切波彈性成像(SWE)和超高速剪切波彈性成像(SSWE)逐漸應(yīng)用于甲狀腺結(jié)節(jié)的定性診斷，并顯示出較好效果。本文就上述三種技術(shù)對甲狀腺結(jié)節(jié)性質(zhì)判斷的研究進(jìn)展作一綜述。

1 ARFI

ARFI技術(shù)以調(diào)制的聚焦超聲波束作為激勵(lì)源，組織受激勵(lì)后產(chǎn)生縱向壓縮位移和橫向聲剪切波，利用相應(yīng)的電子系統(tǒng)收集組織內(nèi)剪切波信號，獲得感興趣區(qū)(ROI)的低頻剪切波傳播速度。剪切波的速度依賴于組織彈性，組織硬度越大，剪切波速越高[5]。ARFI技術(shù)包括聲觸診組織成像(VTI)技術(shù)和聲觸診組織定量(VTQ)技術(shù)。①VTI技術(shù)：VTI技術(shù)以縱向壓縮位移為成像基礎(chǔ)，通過測量黑白灰階反應(yīng)組織的相對硬度，定性判斷組織硬度。彈性圖像上灰階回聲強(qiáng)度越強(qiáng)代表組織質(zhì)地越軟，灰階回聲強(qiáng)度越弱代表組織質(zhì)地越硬。Zhang等[6]應(yīng)用VTI技術(shù)將組織彈性硬度從軟到硬分為1～6級，當(dāng)以甲狀腺結(jié)節(jié)硬度≥4級作為預(yù)測惡性結(jié)節(jié)臨界值時(shí)，其診斷敏感性為87.0%、特異性為95.8%，觀測者內(nèi)、觀測者間一致性k值分別為0.69、0.85；另有學(xué)者[7]根據(jù)甲狀腺結(jié)節(jié)最長徑(L)大小進(jìn)行分級，認(rèn)為上述VTI分級法診斷甲狀腺結(jié)節(jié)良惡性的受試者工作特征(ROC)曲線下面積在L≤1 cm組為0.908、1 cm2 cm組為0.895。②VTQ技術(shù)：VTQ技術(shù)利用聲脈沖輻射力激勵(lì)局部組織產(chǎn)生的橫向剪切波，根據(jù)聲波傳播原理可計(jì)算剪切波傳播速度(SWV)。VTQ技術(shù)可對組織硬度進(jìn)行定量評價(jià)，組織硬度越硬，SWV越高[8]。Calvete等[9]應(yīng)用VTQ技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)，正常甲狀腺組織SWV值為(2.04±0.51)m/s，良性甲狀腺結(jié)節(jié)組織為(1.70±0.55)m/s，惡性甲狀腺結(jié)節(jié)組織為(3.39±1.15)m/s，當(dāng)以SWV為2.50 m/s作為判斷甲狀腺惡性結(jié)節(jié)的臨界值時(shí)，其診斷敏感性及特異性分別為85.7%、96.0%。80%以上的甲狀腺癌為乳頭狀癌，因其間質(zhì)富含新生血管及纖維組織，乳頭表面存在較多壞死成分形成的砂礫體，因此甲狀腺乳頭狀癌硬度較高。

ARFI技術(shù)首次實(shí)現(xiàn)了對組織硬度的定性、定量測量，具有實(shí)時(shí)定位引導(dǎo)能力，與以往探頭壓迫式超聲彈性成像方法相比，其不受操作者施加壓力大小及壓放頻率的影響；聲脈沖輻射力穩(wěn)定、可控，只作用于ROI組織，不產(chǎn)生整體位移，并可增加對比度轉(zhuǎn)化系數(shù)。但ARFI技術(shù)也存在一定使用限制：在腹部臟器檢查過程中，VTQ技術(shù)檢測最大深度為6 cm，VTI 技術(shù)檢測的最大深度為10 cm；ARFI測量值受運(yùn)動(dòng)影響較大，在檢查過程中應(yīng)盡量避開大血管搏動(dòng)，要求患者屏氣、避免呼吸運(yùn)動(dòng)影響[10]；所測ROI硬度存在上限，當(dāng)超過測量上限時(shí)，顯示為“X.XX”；進(jìn)行VTQ 值測定時(shí)取樣框大小(10 mm×6 mm)固定不可調(diào)節(jié)。

聲觸診組織成像與定量剪切波彈性成像(VTIQ)是近兩年推出的聲脈沖輻射力成像技術(shù)中的一種，該技術(shù)針對VTQ存在的缺陷進(jìn)行了改進(jìn)。VTIQ 成像模式分為質(zhì)量模式、時(shí)間模式、位移模式和速度模式，以質(zhì)量及速度模式成像效果最佳。傳統(tǒng)VTQ技術(shù)只能對局部組織硬度進(jìn)行單點(diǎn)測量，而VTIQ 可直觀顯示病灶內(nèi)部不同區(qū)域的組織硬度；且測量范圍更寬，SWV范圍為0.5～10.0 m/s。在同一幀 VTIQ 速度圖上可同時(shí)進(jìn)行多組SWV值測定，更能準(zhǔn)確反映病變內(nèi)部不同部位的硬度，對同一病灶內(nèi)不同病變性質(zhì)進(jìn)行客觀評價(jià)。國內(nèi)學(xué)者應(yīng)用VTIQ技術(shù)對82個(gè)甲狀腺結(jié)節(jié)的SWV值進(jìn)行定量測量，發(fā)現(xiàn)良、惡性甲狀腺結(jié)節(jié)SWV最大值、最小值、中位數(shù)及平均值差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，依據(jù)ROC曲線下面積，SWV平均值診斷效能最佳，以SWV為2.9 m/s作為診斷甲狀腺良惡性結(jié)節(jié)的臨界值，其敏感性、特異性可達(dá)70.6%、88.5%[11]。隨著ARFI成像技術(shù)的不斷完善發(fā)展，其在臨床的應(yīng)用將得到進(jìn)一步的推廣，甚至可能成為一種常規(guī)檢查手段。

2 SWE

SWE技術(shù)通過超聲探頭發(fā)射高強(qiáng)度聚焦聲輻射脈沖激勵(lì)局部組織，產(chǎn)生馬赫錐效應(yīng)，聚焦局部組織粒子高速震動(dòng)產(chǎn)生橫向剪切波，利用超高速計(jì)算機(jī)成像系統(tǒng)追蹤剪切波傳播速度，計(jì)算局部組織楊氏模量(kPa)。楊氏模量值與剪切波傳播速度平方根呈正比。楊氏模量值越大代表局部組織硬度越大，反之越小。SWE彈性分布圖以紅藍(lán)偽彩編碼疊加于二維解剖圖，形成實(shí)時(shí)剪切波速度成像圖，藍(lán)色代表局部組織較硬，紅色代表局部組織較軟。此外，SWE可測定組織剪切波傳播速度，轉(zhuǎn)化為楊氏模量值，以楊氏模量值定量反映局部組織硬度。

對甲狀腺結(jié)節(jié)進(jìn)行縱橫切面SWE掃查時(shí)，同一結(jié)節(jié)不同切面SWE值一致性較好，不同掃查切面對結(jié)節(jié)性質(zhì)判斷結(jié)果近似，對整個(gè)結(jié)節(jié)進(jìn)行楊氏模量測量的檢測結(jié)果優(yōu)于對甲狀腺結(jié)節(jié)局部進(jìn)行楊氏模量測量[12,13]。Veyrieres等[14]采用雙盲法測量了148例患者297個(gè)甲狀腺結(jié)節(jié)的彈性指數(shù)，當(dāng)以66 kPa作為診斷甲狀腺惡性結(jié)節(jié)臨界值時(shí)，其敏感性、特異性為80%、90.5%。SWE技術(shù)對直徑>3 cm的甲狀腺結(jié)節(jié)具有更高的診斷效能，但其對甲狀腺鈣化結(jié)節(jié)及濾泡狀甲狀腺癌的診斷價(jià)值需進(jìn)一步研究[15]。Ma等[16]應(yīng)用SWE彈性分布圖引導(dǎo)甲狀腺結(jié)節(jié)抽吸活檢，在同一結(jié)節(jié)彈性圖顯示較硬部分、較軟部分分別抽取病理組織，彈性圖較硬部分病理結(jié)果提示為甲狀腺乳頭狀癌，說明SWE彈性圖可作為常規(guī)超聲引導(dǎo)甲狀腺結(jié)節(jié)抽吸活檢的有效補(bǔ)充。但國內(nèi)外對甲狀腺良、惡性結(jié)節(jié)楊氏模量研究結(jié)果存在一定偏差[14,17]，可能與研究樣本容量、不同人種結(jié)構(gòu)、取樣框選擇等因素有關(guān)。

SWE技術(shù)相較傳統(tǒng)超聲彈性成像技術(shù)能為甲狀腺結(jié)節(jié)性質(zhì)的鑒別診斷提供更準(zhǔn)確、更客觀的依據(jù)[18]，在判斷甲狀腺彌漫性病變性質(zhì)及定位引導(dǎo)針吸活檢等方面均具有廣闊應(yīng)用前景。相較于ARFI技術(shù)，SWE技術(shù)診斷效能有明顯提高，可能與SWE技術(shù)采用單位為kPa有關(guān)[19]；取樣框大小可調(diào)節(jié)，在選取穩(wěn)定的測量區(qū)域方面較為靈活；對觀測者主觀依賴性小，觀測者內(nèi)、觀測者間一致性較ARFI技術(shù)高；對甲狀腺多發(fā)結(jié)節(jié)及同一甲狀腺結(jié)節(jié)伴有不同性質(zhì)成分的評估提供了可能。但是，SWE對甲狀腺峽部及位于甲狀腺被膜下的結(jié)節(jié)楊氏模量測量存在一定誤差[20]，ROC取樣框深度也會(huì)對測量結(jié)果產(chǎn)生影響，取樣框深度越大，測量誤差越大，因此，在進(jìn)行楊氏模量測量時(shí)應(yīng)選取合適的測量深度及ROC取樣框大小[21]。

3 SSWE

隨著計(jì)算機(jī)圖形處理器及多核中央處理器運(yùn)算速度的不斷提高，SSWE成為超聲醫(yī)學(xué)領(lǐng)域一個(gè)新的研究熱點(diǎn)，其幀頻可達(dá)每秒數(shù)千幀至1萬幀[22]。與常規(guī)超聲成像方式不同，超高速超聲成像同時(shí)激勵(lì)探頭內(nèi)所有陣元，使超聲波束在組織內(nèi)以平面波傳播，通過計(jì)算機(jī)圖像后處理裝置接受聚焦反射信號。SSWE利用超高速超聲成像在局部組織內(nèi)形成的平面波追蹤剪切波傳播速度及特性，對組織彈性模量分布進(jìn)行模擬成像，其幀頻能達(dá)到2萬幀/s，成像速度及成像質(zhì)量得到顯著提高。SSWE同樣以“紅-藍(lán)”偽彩二維灰階定性反應(yīng)組織彈性模量，藍(lán)色代表局部組織較軟，紅色代表局部組織較硬；以楊氏模量定量反映局部組織硬度。

SSWE技術(shù)臨床應(yīng)用尚處于試驗(yàn)階段，關(guān)于其對甲狀腺結(jié)節(jié)性質(zhì)鑒別的研究罕見。波蘭科學(xué)家Slapa等[23]對比研究彈性應(yīng)變率比值及SSWE對4例患者6個(gè)甲狀腺結(jié)節(jié)性質(zhì)的診斷效力，SSWE技術(shù)檢出1例真陽性結(jié)節(jié)、5例真陰性結(jié)節(jié)，檢出4例常規(guī)超聲未能發(fā)現(xiàn)的導(dǎo)致甲狀腺結(jié)節(jié)硬度增加的微小鈣化灶；彈性應(yīng)變率比值法檢出5例假陽性結(jié)節(jié)及1例假陰性結(jié)節(jié)。SSWE技術(shù)對甲狀腺惡性結(jié)節(jié)診斷效能及臨床應(yīng)用價(jià)值仍需進(jìn)一步大樣本研究佐證。

超高速超聲成像將成為未來超聲發(fā)展的方向，其成像速度的大幅度提高，給超聲醫(yī)學(xué)帶來許多新的發(fā)展機(jī)遇。隨著成像過程及數(shù)據(jù)處理技術(shù)的不斷完善，尤其是平面波成像質(zhì)量及成像速度的提高，其臨床應(yīng)用價(jià)值將得到極大提高與推廣[24，25]。SSWE技術(shù)其獨(dú)特的成像原理及彈性模量計(jì)量方式使成像質(zhì)量及計(jì)算準(zhǔn)確性、軟的濃縮膠質(zhì)與硬的微小鈣化灶的鑒別診斷效力、常規(guī)超聲無法檢出的微小鈣化灶的檢出效力等方面均顯著提升，相對于傳統(tǒng)超聲彈性成像技術(shù)，SSWE具有較高的空間分別率，對甲狀腺大、小結(jié)節(jié)及多發(fā)結(jié)節(jié)硬度測量均具有較高的應(yīng)用價(jià)值，為3D-彈性成像發(fā)展提供了可能。但是，SSWE彈性圖位于甲狀腺峽部的結(jié)節(jié)由于氣管的影響可能導(dǎo)致其硬度較真實(shí)情況增加；由于平面波傳播的影響，SSWE測量深度較低。

隨著新型超聲彈性成像技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，甲狀腺惡性結(jié)節(jié)的檢出率不斷提升，假陽性及假陰性檢出例數(shù)降低。甲狀腺結(jié)節(jié)的“常規(guī)超聲檢查-超聲彈性成像-超聲造影-細(xì)針抽吸活檢”四部診斷模式將成為未來甲狀腺結(jié)節(jié)診斷發(fā)展模式。SSWE的出現(xiàn)給甲狀腺結(jié)節(jié)良惡性的鑒別提供了新的發(fā)展方向，具有廣闊的應(yīng)用前景。

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