超聲探頭壓力對甲狀腺實(shí)時(shí)剪切波彈性成像楊氏模量值的影響

崔智飛， 張波濤， 李蒙迪， 鄧仝彤， 楊月杰， 張澤明

實(shí)時(shí)剪切波彈性成像(shear wave elastography，SWE)通過瞬時(shí)脈沖在被檢查者體內(nèi)形成剪切波，可經(jīng)過測量其傳播速度直接計(jì)算組織的彈性值即楊氏模量[1]?，F(xiàn)已有國內(nèi)外研究指出SWE可判斷甲狀腺結(jié)節(jié)的良惡性[2,3]，但不同meta分析研究結(jié)果顯示SWE診斷甲狀腺結(jié)節(jié)良惡性的楊氏模量值差異較大[4-6]，這可能與目前SWE測量時(shí)超聲探頭預(yù)壓程度無明確統(tǒng)一規(guī)范有關(guān)，在操作過程中超聲探頭預(yù)壓程度可能會直接導(dǎo)致被測量目標(biāo)形成人為硬化而造成測量結(jié)果不同。本研究通過評估超聲探頭不同壓力對甲狀腺良惡性結(jié)節(jié)的SWE楊氏模量值的具體影響程度，探討超聲探頭預(yù)壓水平的合理區(qū)間，為提高SWE鑒別甲狀腺結(jié)節(jié)良惡性的準(zhǔn)確度提供依據(jù)。

材料與方法

1.病例資料

選擇2016年3月-2017年2月間，在我院接受甲狀腺SWE檢查，并知情同意參加本研究的患者共116例，其中甲狀腺正常者39例，良性增生性結(jié)節(jié)58例，甲狀腺乳頭狀癌19例。

2.檢查方法

患者取仰臥位，合理暴露頸部。采用Aixplorer超聲診斷儀(SuperSonic Imagine，F(xiàn)rance)線陣探頭(SuperLinearTM SL 15-4)行常規(guī)甲狀腺超聲檢查，并選取實(shí)性病變區(qū)域，避開鈣化區(qū)及囊性病灶區(qū)域，定位感興趣區(qū)(region of interest，ROI)行SWE檢查。超聲探頭縱切選擇最佳測量切面，調(diào)節(jié)選擇適當(dāng)取樣框并在其中選定ROI后穩(wěn)定圖像3～5 s，采集圖像時(shí)患者暫停呼吸，保存圖片，記錄ROI內(nèi)的平均楊氏模量值(Emean)。

3.探頭預(yù)壓程度設(shè)定

由于目前臨床尚無帶壓力傳感器的超聲探頭，本研究采用半定量方法通過反復(fù)嘗試，自定義四種患者可耐受的超聲探頭預(yù)壓水平。醫(yī)師測量前先手持超聲探頭在被檢者一側(cè)預(yù)壓電子秤(精度0.1 g)，記錄其數(shù)值并感受此壓力下手握探頭的感覺，此后立即將探頭以盡可能相同的感覺預(yù)壓到被檢查者頸部待檢區(qū)域進(jìn)行超聲檢查。

定義四種超聲探頭預(yù)壓程度如下：預(yù)壓1級，電子秤讀數(shù)約為10 g，此時(shí)超聲探頭和皮膚表面之間耦合劑清晰可見；預(yù)壓2級，電子秤讀數(shù)約為50 g，此時(shí)超聲探頭緊貼皮膚而未下壓皮膚，耦合劑幾乎不可見；預(yù)壓3級，電子秤讀數(shù)約為150 g，此時(shí)超聲探頭輕微壓縮甲狀腺皮膚；預(yù)壓4級，電子秤讀數(shù)約為300 g，此時(shí)甲狀腺上皮膚被大量壓縮。上述四種預(yù)壓水平均未對被檢查者造成任何不適。

4.圖像處理

在SWE圖像穩(wěn)定后，取Q-box時(shí)選擇盡可能多結(jié)節(jié)的部分(默認(rèn)直徑2 mm)，或者將1 cm直徑的Q-box定位于正常薄壁的中心。測量探頭不同預(yù)壓水平時(shí)，每次測量均將探頭移開患者皮膚，反復(fù)測量四次，取四次的平均值作為最終楊氏模量值。SWE楊氏模量值范圍為0～180 kPa，采用藍(lán)、綠/黃、紅色分別表示楊氏模量的低、中、高。記錄四種預(yù)壓水平時(shí)SWE測量甲狀腺的平均楊氏模量值，記錄患者甲狀腺結(jié)節(jié)的直徑和對不同預(yù)壓水平的軸向應(yīng)變程度，采集結(jié)節(jié)與皮膚的距離等臨床數(shù)據(jù)。同時(shí)依據(jù)Cochrane圖書館協(xié)作規(guī)定的系統(tǒng)檢索策略，檢索關(guān)于SWE鑒別診斷甲狀腺良惡性腫瘤的最近5年的相關(guān)文獻(xiàn)，分析相關(guān)報(bào)道中關(guān)于預(yù)壓水平描述、最佳診斷點(diǎn)選擇及其敏感性、特異性。

5.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

結(jié) 果

1.一般資料分析

本研究共納入116例患者，其中甲狀腺正常者39例(33.62%)，良性增生性結(jié)節(jié)患者58例(50.00%)，甲狀腺乳頭狀癌患者19例(16.38%)。良性增生性結(jié)節(jié)組軸向直徑為(15.64±6.71) mm，與乳頭狀癌組[(12.44±4.89) mm]差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=1.915,P=0.059)。良性增生性結(jié)節(jié)組結(jié)節(jié)與皮膚的垂直距離為(9.32±5.63) mm，與乳頭狀癌組[(7.04±4.19) mm]差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=1.621,P=0.109)。58例良性增生性結(jié)節(jié)患者中有23例(39.65%)出現(xiàn)部分囊性病灶，19例乳頭狀癌患者中有1例(5.26%)出現(xiàn)部分囊性病灶，兩組囊性病灶的比例差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(χ2=7.890，P=0.05)；58例良性增生性結(jié)節(jié)中有7例(12.07%)檢出鈣化灶，19例乳頭狀癌中有4例(21.05%)檢出鈣化灶，兩組差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(χ2=0.943，P=0.331)。本研究在采集圖片、測量楊氏模量值時(shí)均排除含有囊性病灶或鈣化灶的區(qū)域進(jìn)行分析，從而避免這些因素對SWE測量結(jié)果產(chǎn)生影響。

2.超聲探頭不同預(yù)壓水平對SWE楊氏模量值的影響

對比不同預(yù)壓程度下的甲狀腺SWE圖像，可以發(fā)現(xiàn)測量的SWE楊氏模量值均隨著預(yù)壓程度的增加而增高(圖1)。

同一預(yù)壓水平下，乳頭狀癌組的SWE楊氏模量值最高，正常甲狀腺實(shí)質(zhì)組最低。隨著超聲探頭預(yù)壓水平的增加，三種組織類型測量的SWE楊氏模量值也隨之增高，其中乳頭狀癌組的SWE楊氏模量值的增加值最大，正常甲狀腺實(shí)質(zhì)組最小。預(yù)壓1級與預(yù)壓4級之間，SWE楊氏模量值的差異分別為正常實(shí)質(zhì)組10.71 kPa(差異率203.28%)，良性結(jié)節(jié)組為25.67 kPa(差異率241.20%)，乳頭狀癌組為75.33 kPa(差異率438.12%)。在不同預(yù)壓水平下，乳頭狀癌較良性增生性結(jié)節(jié)具有更大的變異性(表1，圖2)。

圖1 四種超聲探頭預(yù)壓程度下甲狀腺實(shí)質(zhì)的SWE圖像。a) 預(yù)壓1級，平均SWE楊氏模量值為11.3kPa； b) 預(yù)壓2級，平均SWE楊氏模量值為12.6kPa； c) 預(yù)壓3級，平均SWE楊氏模量值為18.2kPa； d) 預(yù)壓4級，平均楊氏模量值為26.1kPa。

壓力水平正常實(shí)質(zhì)組(n=39)良性增生性結(jié)節(jié)組(n=58)乳頭狀癌組(n=19)預(yù)壓1級10.37±2.94(4.54～17.96)19.24±7.01(6.87～42.68)22.39±1.73(7.01～56.40)預(yù)壓2級12.77±3.10(6.82～21.65)26.25±7.87(9.32～57.44)38.57±17.86(15.65～97.88)預(yù)壓3級16.44±3.66(10.05～24.68)32.79±9.49(11.76～61.25)64.25±25.23(25.64～128.76)預(yù)壓4級21.28±2.93(14.46～29.37)43.53±12.02(15.14～85.91)97.74±37.61(30.26～184.29)

表2 不同病變類型在不同預(yù)壓水平下的楊氏模量值兩兩比較結(jié)果

注：*軸向應(yīng)變以預(yù)壓1級為基準(zhǔn)。

不同組織類型之間的SWE楊氏模量值兩兩比較，除良性增生性結(jié)節(jié)組與乳頭狀癌組在預(yù)壓1級水平時(shí)測得的楊氏模量值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.082)外，其它預(yù)壓水平下兩兩比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P值均<0.05，表2)。

討 論

隨著普通超聲及SWE技術(shù)的日漸成熟，甲狀腺結(jié)節(jié)的檢出率也越來越高[7]，因此準(zhǔn)確鑒別結(jié)節(jié)的良惡性至關(guān)重要。利用不同組織類型的SWE楊氏模量值的差異來鑒別甲狀腺良惡性結(jié)節(jié)已經(jīng)取得一定效果[8]，但不同文獻(xiàn)對于最佳診斷點(diǎn)的選擇及診斷的敏感性、特異性差異均較大，同時(shí)不同研究對于SWE操作時(shí)超聲探頭的預(yù)壓程度描述也存在一定差異，大多以輕壓、充分接觸皮膚等來描述探頭的預(yù)壓程度[9]。超聲探頭在操作過程中帶來的額外壓力會導(dǎo)致甲狀腺結(jié)節(jié)的人為硬化或組織變硬[10]，目前已有體外甲狀腺力學(xué)研究表明預(yù)壓程度會對其硬度及超聲測量結(jié)果產(chǎn)生影響[11]，但臨床上目前仍未明確。因此，本研究嘗試通過半定量的方式分析超聲探頭預(yù)壓水平對不同甲狀腺組織類型的SWE楊氏模量值的影響。

由于目前臨床上使用的超聲探頭尚未應(yīng)用壓力傳感器裝置，因此本研究通過對116例患者嘗試在舒適、耐受的情況下，將預(yù)壓水平分為四級，研究不同預(yù)壓水平下對SWE楊氏模量值的影響程度。目前大多數(shù)文獻(xiàn)報(bào)道對甲狀腺進(jìn)行SWE測量時(shí)給予超聲探頭預(yù)壓程度的描述多為用最小的壓力或輕壓。對于操作者來說主觀性較強(qiáng)，因此容易造成研究、測量結(jié)果的不一致[9]。本研究結(jié)果顯示，同一組織類型中隨著預(yù)壓程度的增加，在預(yù)壓4級時(shí)結(jié)節(jié)的彈性應(yīng)變達(dá)到23%～30%，而不同組織類型的SWE楊氏模量值均有不同程度增高；其中乳頭狀癌的SWE楊氏模量值隨預(yù)壓程度的變化最大，這可能是不同研究對良惡性甲狀腺結(jié)節(jié)鑒別結(jié)果產(chǎn)生差異的一個(gè)原因。如Veyrieres等[12]和Szczepanek等[13]分別研究SWE對甲狀腺良惡性腫瘤的鑒別能力，這兩項(xiàng)研究都記錄了惡性和良性結(jié)節(jié)的SWE楊氏模量值(惡性：115 kPa，174 kPa;良性：41 kPa，55.6 kPa)。相比之下，在Bhatia等[14]和樂堅(jiān)等[15]的報(bào)道中，SWE測量良惡性結(jié)節(jié)的楊氏模量值(惡性：43.1 kPa，38.83 kPa;良性26.2 kPa,21.67 kPa)明顯低于上述兩項(xiàng)研究結(jié)果。

圖2 不同結(jié)節(jié)在預(yù)壓1～4級下的SWE彈性模量變化盒須圖。

本研究結(jié)果顯示甲狀腺良、惡性結(jié)節(jié)隨著超聲探頭預(yù)壓程度的增加，其SWE楊氏模量值差異愈發(fā)明顯(P<0.05)，在預(yù)壓1級時(shí)兩組差異無統(tǒng)計(jì)意義(P=0.088)，可見低水平預(yù)壓程度時(shí)良、惡性結(jié)節(jié)的SWE測量值差異較小。Syversveen等[16]報(bào)道通過增加超聲探頭的壓力可以改變腎臟SWE的測量結(jié)果；Barr等[17]通過SWE評估乳房組織良惡性情況時(shí)，被檢測結(jié)節(jié)的彈性應(yīng)變從最小預(yù)壓(0～10%)到最大預(yù)壓(> 40%應(yīng)變)改變明顯，其研究乳腺的良惡性組織在低水平預(yù)壓程度時(shí)SWE楊氏模量差異較大，而高預(yù)壓水平時(shí)良、惡性組織的SWE楊氏模量差異減小。

本研究中，經(jīng)過多次嘗試使用電子稱來半定量確定四種被檢測者可以耐受的壓力程度，顯然對于帶有壓力傳感器的超聲探頭開發(fā)也是一個(gè)新的研究方向。目前即使確定了甲狀腺SWE測量時(shí)的最佳預(yù)壓水平，因?yàn)槟壳俺曁筋^仍無法顯示被檢測者接受到的預(yù)壓程度，在實(shí)際操作中也會存在一定難度。

本研究存在以下不足：首先，本研究只針對甲狀腺一種組織進(jìn)行不同壓力下的SWE測量，對其他組織的測量結(jié)果是否具有普適性尚不明確；其次，對于預(yù)壓壓力的預(yù)定義只能盡量做到手感一致，而在實(shí)際操作中肯定會存在差異，從而導(dǎo)致結(jié)果不精確。

綜上所述，本研究結(jié)果顯示超聲探頭的預(yù)壓程度對甲狀腺正常組織、良性結(jié)節(jié)和乳頭狀癌的SWE測量結(jié)果具有顯著影響。在不同預(yù)壓水平的測量結(jié)果中，乳頭狀癌較良性增生性結(jié)節(jié)具有更大的變異性，但在低預(yù)壓水平時(shí)，良、惡性甲狀腺結(jié)節(jié)之間的楊氏模量值差異不大。在今后的研究中，仍需要采用完全定量的方法來進(jìn)一步分析超聲探頭不同預(yù)壓水平對SWE測量結(jié)果的影響，以找到最佳預(yù)壓程度，規(guī)范臨床操作，提高惡性結(jié)節(jié)的檢出準(zhǔn)確度。

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