超聲彈性成像在新生兒顱腦疾病的應(yīng)用進(jìn)展

韋琴春，王正平，王運(yùn)來(lái)，樓華妃

（東陽(yáng)市人民醫(yī)院 浙江 東陽(yáng) 322100）

通過評(píng)估組織硬度來(lái)診斷疾病的方法已經(jīng)在臨床應(yīng)用了很久[1]。B型超聲評(píng)價(jià)組織的聲學(xué)特性，多普勒超聲評(píng)估血流流動(dòng)。而超聲彈性成像提供了這兩種方法不能提供的額外臨床信息。超聲彈性成像是一種新型的超聲成像技術(shù)，基于組織硬度進(jìn)行成像[2]。目前超聲彈性成像多用于鑒別乳腺、甲狀腺和肝等結(jié)節(jié)及淋巴結(jié)的良惡性，應(yīng)用廣泛、具有重要臨床價(jià)值意義[3-4]，是繼A型、B型、D型、M型之后的E型超聲模式，對(duì)于疾病的診斷有重要的參考價(jià)值。超聲是新生兒顱腦檢查最常用的診斷方式，是首選的影像學(xué)方法，但是傳統(tǒng)顱腦超聲的主要缺點(diǎn)是早期某些病變的低靈敏度和特異度[3]。近年來(lái)超聲彈性成像在新生兒顱腦疾病的臨床研究日益增多，現(xiàn)就其在新生兒顱腦疾病的診治中的應(yīng)用進(jìn)行綜述。

1 超聲彈性成像的技術(shù)分類

雖然超聲評(píng)估組織彈性的工作可以追溯到20世紀(jì)70年代[5]，但彈性成像的研究都是在20世紀(jì)90年代初開始的[6]。超聲彈性成像的第一次商業(yè)使用是在2003年用于應(yīng)變彈性成像[7]。目前主要是以下幾類。

1.1 應(yīng)變彈性成像（strain elastography, SE）

對(duì)人工壓縮或心血管/呼吸搏動(dòng)等準(zhǔn)靜態(tài)方法引起的應(yīng)變進(jìn)行估計(jì)，并顯示在感興趣區(qū)域（region of interest, ROI）內(nèi)的應(yīng)變或應(yīng)變值的分布。是最早發(fā)展和應(yīng)用于臨床的彈性成像。質(zhì)硬組織不發(fā)生形變而質(zhì)軟組織反之。該技術(shù)無(wú)法定量計(jì)算組織硬度，故而為定性技術(shù)。目前逐步發(fā)展出半定量硬度的評(píng)估方法。表現(xiàn)為不同色彩或灰階的彈性圖。彈性圖分為1～5級(jí)，以紅綠藍(lán)色表示病變區(qū)組織軟硬的變化程度，對(duì)病變組織進(jìn)行評(píng)分，借其反應(yīng)組織的相對(duì)軟硬度。

1.2 瞬態(tài)彈性成像

采用可控振動(dòng)的外部“沖頭”產(chǎn)生橫波，測(cè)量ROI內(nèi)的平均橫波速度，將其轉(zhuǎn)換為楊氏模量。目前，該技術(shù)主要用于測(cè)量肝組織的硬度，只測(cè)量組織的速度，而不形成超聲圖像。

1.3 聲輻射力脈沖（acoustic radiation force impulse,ARFI）成像

聲輻射力脈沖是一種低頻超聲波脈沖，聚焦聲輻射力“推動(dòng)”脈沖用于使組織變形。在指定的ROI內(nèi)，測(cè)量每一次推的焦點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的組織位移，并顯示位移的分布或其歸一化值在ROI內(nèi)的分布?？梢匀〈颊唧w內(nèi)或探頭施壓產(chǎn)生的應(yīng)力。通過分析組織位移，可以產(chǎn)生應(yīng)變彈性的圖像或激發(fā)出的剪切波速度。屬于聲力式應(yīng)變成像，包括聲觸診組織成像和聲觸診組織量（virtual touch tissue quantification, VTQ），聲觸診組織成像以圖像形式，VTQ以數(shù)字形式（速度）表現(xiàn)，評(píng)估病變組織的軟硬度。

1.4 剪切波彈性成像（shear wave elastography,SWE）

利用短時(shí)間的ARFI在感興趣的器官內(nèi)產(chǎn)生橫波，并測(cè)量橫波從推動(dòng)位置向外傳播的速度。信息可以用ROI內(nèi)的平均值或圖像來(lái)報(bào)告，數(shù)值可以用橫波速度或用Eqn轉(zhuǎn)換成彈性模量（楊氏模量）來(lái)報(bào)告。較高的SWE表示更大的硬度，反之亦然。該方法是定量測(cè)量組織硬度的方法。目前主流的是2D-實(shí)時(shí)剪切波彈性成像。成像時(shí)，較大視野內(nèi)的硬度以彩色編碼的方式展示。ROI可以放置在感興趣區(qū)進(jìn)行測(cè)量，硬度以m/s或kPa值顯示。同時(shí)使用質(zhì)控圖來(lái)嚴(yán)格評(píng)估原始數(shù)據(jù)能否進(jìn)行準(zhǔn)確剪切波的速度測(cè)量。

2 超聲彈性成像在新生兒顱腦疾病的診治應(yīng)用

2.1 在缺血缺氧性腦病、腦出血等腦損傷的診治應(yīng)用

在過去的幾年里，研究人員和臨床已經(jīng)應(yīng)用SWE來(lái)測(cè)定動(dòng)物和人類腦實(shí)質(zhì)的硬度。2012年，馬丁等[8]在小鼠大腦中動(dòng)脈閉塞后進(jìn)行了SWE實(shí)驗(yàn)，研究觀察到腦組織硬度在7天內(nèi)逐漸降低，這可能反映了缺氧損傷后腦組織液化性壞死相關(guān)的變化。2013年，國(guó)內(nèi)有學(xué)者研究[9]對(duì)小鼠進(jìn)行了誘導(dǎo)大腦中動(dòng)脈閉塞后的SWE實(shí)驗(yàn)，也發(fā)現(xiàn)了缺血性卒中后腦內(nèi)彈性的顯著差異，可能與腦血流變化、水腫和顱內(nèi)壓升高有關(guān)。具體地說，他們觀察到大腦中動(dòng)脈中風(fēng)同側(cè)半球的組織硬度下降，這再次反映了缺氧缺血和水腫引起的液化性壞死變化。2014年，國(guó)內(nèi)有學(xué)者研究[10]對(duì)創(chuàng)傷性腦損傷（traumatic brain injury,TBI）后的小鼠進(jìn)行SWE實(shí)驗(yàn)。再次證明了受傷的同側(cè)大腦半球的組織硬度相對(duì)降低，而對(duì)側(cè)大腦半球的組織硬度相對(duì)增加。這些變化歸于同側(cè)半球水腫和壞死的形成以及對(duì)側(cè)半球局部血流的減少。根據(jù)以前的研究，組織硬度顯然與組織內(nèi)流體的程度有關(guān)（即液性含量高導(dǎo)致組織硬度降低）。盧丹等[11]對(duì)159例早產(chǎn)兒和足月兒彈性成像檢查發(fā)現(xiàn)有腦損傷者腦組織比無(wú)腦損傷者軟，早產(chǎn)兒腦組織比足月兒軟。陳蓓蕾等[12]對(duì)965例早產(chǎn)兒異常病變區(qū)域進(jìn)行彈性成像，發(fā)現(xiàn)腦室周圍病變組織較周圍正常腦組織更軟。唐亞娟等[13]對(duì)134例早產(chǎn)兒及足月兒剪切波彈性成像SWE，發(fā)現(xiàn)無(wú)腦白質(zhì)損傷組頂葉及小腦的楊氏模量值均大于腦白質(zhì)損傷組。

2.2 在新生兒腦發(fā)育的評(píng)價(jià)應(yīng)用

有學(xué)者[14]應(yīng)用傳統(tǒng)二維灰度超聲、彩色多普勒血流顯像及頻譜超聲對(duì)41例新生兒腦組織進(jìn)行觀察。然后用ARFI定量評(píng)價(jià)不同胎齡新生兒不同腦組織的白質(zhì)和灰質(zhì)。他們還使用了新的技術(shù)指標(biāo)：虛擬觸摸組織定量（VTQ）來(lái)評(píng)估腦組織的彈性變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同的腦組織具有不同的彈性數(shù)值；不同胎齡新生兒彈性數(shù)值不同；胎齡越大，彈性數(shù)值越大；足月與早產(chǎn)兒彈性數(shù)值存在差異，足月嬰兒的彈性數(shù)值高于早產(chǎn)兒。ARFI為評(píng)價(jià)新生兒腦發(fā)育提供了一種新的定量指標(biāo)，它增加了臨床分析的客觀性和可靠性。超聲是一種無(wú)創(chuàng)傷的檢查方法，安全、簡(jiǎn)單、方便，ARFI在新生兒腦發(fā)育定量評(píng)價(jià)中更具實(shí)用性。

3 超聲彈性成像在新生兒顱腦疾病的診治安全性

超聲彈性成像具有良好的安全性，沒有立即或遲發(fā)不良影響的文獻(xiàn)報(bào)道[15]。有研究[16]表明，使用二維SWE評(píng)價(jià)新生小鼠的大腦沒有引起組織學(xué)改變，對(duì)新生小鼠的學(xué)習(xí)和記憶能力沒有長(zhǎng)期影響。而當(dāng)ARFI掃描時(shí)間超過30 min時(shí)，PI3K/AKT/mTOR通路受到干擾，同時(shí)p-PKCa的表達(dá)在10 min、20 min和30 min組下降。雖然這些損傷隨著小鼠的成長(zhǎng)而自我修復(fù)，但在應(yīng)用二維SWE評(píng)估新生兒大腦時(shí)，需要更多注意的是掃查時(shí)間。

4 總結(jié)與展望

超聲彈性成像運(yùn)用SE、SWE等技術(shù)評(píng)估新生兒顱腦組織的硬度，觀察到組織硬度的早期和細(xì)微變化，反映缺氧缺血和水腫引起的液化性壞死、腦出血、腦發(fā)育等情況。能夠在床邊快速執(zhí)行，而不需用電離輻射或腎毒性造影劑，這在對(duì)疑似神經(jīng)病理的新生兒進(jìn)行成像時(shí)尤為重要。彈性成像領(lǐng)域的新技術(shù)正在發(fā)展，可能會(huì)彌補(bǔ)目前彈性成像領(lǐng)域的不足?？赡苡兄谠u(píng)估新生兒顱腦的未來(lái)研究，同時(shí)可能成為將來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)和常規(guī)[3,7,15]。