剪切波彈性成像技術(shù)的臨床應(yīng)用研究進展

李祖昌，陳濤，田偉

(北京積水潭醫(yī)院，北京100035)

剪切波彈性成像(SWE)是一種基于超聲成像技術(shù)、能夠提供組織硬度信息的新型成像技術(shù)[1]，具有無創(chuàng)、簡便、實時測量等優(yōu)點[2]，在臨床上被用于測量組織的彈性模量，反映組織的硬度屬性，有助于疾病的早期診斷和病情評估。SWE技術(shù)自應(yīng)用于臨床以來，首先在肝臟疾病中被廣泛應(yīng)用，主要用于幫助診斷肝纖維化等相關(guān)疾病；隨后在乳腺、甲狀腺、腎臟、前列腺、淋巴結(jié)等疾病中也逐漸開始應(yīng)用。

目前已經(jīng)有多篇綜述總結(jié)了SWE技術(shù)在單種疾病中的應(yīng)用進展，但對于SWE技術(shù)在臨床疾病中的整體應(yīng)用情況報道較少?，F(xiàn)就SWE技術(shù)在臨床疾病中的整體應(yīng)用情況進行以下綜述，希望能對其他更多疾病中開展SWE技術(shù)起一定的借鑒作用。

1 SWE技術(shù)在肝臟疾病診斷中的應(yīng)用

SWE技術(shù)在肝臟方面應(yīng)用最多的是幫助臨床進行肝臟纖維化的診斷與分級。慢性肝病如病毒性肝炎、非酒精性脂肪肝、酒精性肝病、自身免疫性肝病均有可能出現(xiàn)肝纖維化、肝硬化表現(xiàn)，門靜脈高壓增加、肝功能異常，甚至發(fā)展成肝細(xì)胞性肝癌。如果從病因上加以干預(yù)和治療，肝纖維化可以得到逆轉(zhuǎn)、穩(wěn)定或者預(yù)防[3,4]。目前，對于肝纖維化的評估與分期，肝組織的活檢仍然是金標(biāo)準(zhǔn)。但是，肝組織活檢具有一定的局限性，作為一種有創(chuàng)檢查，它有常見的輕微并發(fā)癥(疼痛)和一些較重的少見并發(fā)癥(出血、膽汁性腹膜炎、菌血癥、氣胸、血胸等，嚴(yán)重時甚至可以導(dǎo)致死亡)[5]；并且活檢的體積有限，傳統(tǒng)的肝臟活檢，所取肝組織的體積約占肝臟總體積的1/50 000，有可能會出現(xiàn)假陰性結(jié)果，此外，活檢的結(jié)果也與病理科醫(yī)生的專業(yè)知識及經(jīng)驗相關(guān)。

SWE技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為一種很好的用于評估肝臟硬度的無創(chuàng)性技術(shù)，并且在歐洲醫(yī)學(xué)和生物學(xué)超聲學(xué)會聯(lián)合會以及世界超聲醫(yī)學(xué)和生物聯(lián)合會進行了詳細(xì)的方法學(xué)上描述與評價[6～8]。可靠的結(jié)果同樣依賴于操作者的經(jīng)驗，經(jīng)過培訓(xùn)的操作者能夠更好地幫助診斷。一項探究SWE技術(shù)可靠性的研究[9]通過比較3名操作者對79例患者的診斷結(jié)果，得出的診斷誤診率為1%～5%，3名操作者的組內(nèi)相關(guān)系數(shù)為0.829～0.915，結(jié)果較為可靠。

進一步研究指出，對于不同病因造成的肝硬化，診斷效能存在差異。一項針對慢性丙型肝炎感染患者的研究[10]指出，SWE技術(shù)用于評價慢性丙型肝炎肝硬化分期的AUC為0.91，而用于診斷的AUC為0.94；另一項針對慢性乙型肝炎感染的研究[11]則認(rèn)為，對于慢性乙型肝炎，應(yīng)用SWE技術(shù)評價肝硬化分期的AUC大于0.95；而相關(guān)的Meta分析[12]得出的結(jié)論中，用于評價分期的AUC為0.88(慢性乙型肝炎)和0.91(慢性丙型肝炎)。相關(guān)研究的結(jié)果提示SWE技術(shù)對于非酒精性脂肪性肝病和非酒精性脂肪性肝炎的診斷效能更好，一項有針對性的研究[13]指出，其用于評價該類疾病肝纖維化分期的AUC大于0.97，但也有研究得出不同的結(jié)論。在其他肝臟疾病，如自身免疫性肝病和酒精性肝病的診斷中，SWE技術(shù)則應(yīng)用較少[14]。

盡管SWE技術(shù)在肝臟疾病，尤其是在肝硬化方面能夠很好地協(xié)助臨床診斷，但其仍具有一定的局限性。比如，肝臟在進食后其硬度會增加，所以如果要使用SWE技術(shù)去協(xié)助診斷，需要至少在檢查前禁食2 h[15]；呼吸同樣會對結(jié)果產(chǎn)生影響，所以需要在檢查時注意控制呼吸；因為不同病因會影響判斷分期的閾值，所以需要結(jié)合臨床上的病史信息進行判斷；并且由于診斷閾值是基于已知研究中人群的結(jié)果而確定的，會受到這類人群疾病嚴(yán)重程度、發(fā)病率等的影響[16]。

盡管SWE技術(shù)存在局限性，同樣也受到操作者的經(jīng)驗和技術(shù)影響，但其仍在不斷發(fā)展，憑借其無創(chuàng)性以及不斷的探索，應(yīng)該會越來越符合臨床需求。

2 SWE技術(shù)在乳腺良惡性疾病鑒別診斷中的應(yīng)用

SWE技術(shù)應(yīng)用于乳腺疾病，主要用于幫助臨床區(qū)分乳腺的良惡性腫瘤。乳腺癌是女性最常見的惡性腫瘤之一，早期診斷有可能可以使患者得到完全治愈。目前，最常使用的乳腺癌檢查手段是鉬靶X線攝影和乳腺B型超聲，但二者均具有一定的局限性：鉬靶X線攝影對乳腺致密性病變表現(xiàn)出陰性結(jié)果，而B型超聲結(jié)果的特異性差[17]。SWE技術(shù)可為以上無創(chuàng)性檢查提供幫助。

乳腺良性疾病的發(fā)病率從20歲開始增加，在40～60歲達到高峰；而乳腺惡性疾病的發(fā)病率從絕經(jīng)后開始緩慢增加。既往體外試驗的結(jié)果表明，乳腺良性疾病在硬度上高于正常腺體組織、低于惡性病變，雖然存在某些良性病變，如硬化性腺病，可能在普通超聲上與惡性病變相似，SWE技術(shù)賦予這類疾病更多可以參考的參數(shù)，從而能進行更準(zhǔn)確的診斷。乳腺惡性病變比良性病變在組織硬度方面更硬[18]，雖然也有一些不常見的惡性疾病，如髓樣改變、黏液性改變等在硬度上較軟[19]，但是可以結(jié)合惡性病變的聲影、鋸齒狀改變、鈣化、血管擴張等特征進一步診斷。

惡性病變的組織硬度明顯升高可能與細(xì)胞外基質(zhì)膠原交聯(lián)有關(guān)；也可能由于組織形態(tài)的不同，如腫瘤纖維玻璃樣改變、導(dǎo)管形態(tài)改變等，造成彈性模量的改變[20]。然而在具體研究中，有關(guān)SWE技術(shù)用于鑒別乳腺良惡性腫瘤的診斷效能存在差異。診斷效能好的研究[21]中，報道的靈敏度為0.92，特異度為0.92；也有一些研究[22]結(jié)果顯示，靈敏度很好(0.97)，但特異度較差(0.69)，或者靈敏度較差(0.53)，而特異度很好(0.83)。這些研究結(jié)果的診斷效能存在差異，可能與研究所選取的參考指標(biāo)或操作者有關(guān)，提示SWE技術(shù)用于乳腺良惡性腫瘤診斷時的不穩(wěn)定性。

與肝臟疾病類似，SWE技術(shù)應(yīng)用于乳腺疾病時也存在局限性。在一項Meta分析[23]中指出，種族對這類疾病的診斷效能存在影響，白種人的相關(guān)診斷效能均高于亞洲人。與肝臟疾病相似，操作者的經(jīng)驗與技術(shù)同樣會影響診斷結(jié)果。

3 SWE技術(shù)在良惡性甲狀腺結(jié)節(jié)鑒別診斷中的應(yīng)用

SWE技術(shù)在甲狀腺疾病領(lǐng)域主要應(yīng)用于鑒別良惡性甲狀腺結(jié)節(jié)。甲狀腺結(jié)節(jié)在人群中很常見，約有67%的成年人通過高分辨率的B超檢查能夠發(fā)現(xiàn)存在甲狀腺結(jié)節(jié)[24]。由于甲狀腺癌的死亡率隨著分期的增加而增加，所以能早期鑒別甲狀腺結(jié)節(jié)的分期及良惡性非常重要。甲狀腺結(jié)節(jié)的發(fā)病率很高，但是細(xì)針抽吸所取的結(jié)節(jié)中惡性率只有4%～8%。通常情況下先使用普通B型超聲檢查甲狀腺結(jié)節(jié)，對于毛刺狀改變、微鈣化等提示惡性可能的結(jié)節(jié)，再進行細(xì)針抽吸以明確診斷[24]。盡管細(xì)針抽吸活檢是診斷甲狀腺結(jié)節(jié)的金標(biāo)準(zhǔn)，但是仍有15%～30%的樣本不能得到確定的診斷(包括非診斷性和非確定性)，一般來說可以通過重復(fù)活檢進行再次診斷，但是這其中仍有9.9%～50%的樣本得到非診斷性結(jié)果、38.5%～43%得到非確定性結(jié)果[24]。SWE技術(shù)可為普通B型超聲和細(xì)針抽吸活檢提供補充，通過聯(lián)合診斷，可以減少活檢的組織數(shù)量和活檢次數(shù)，更好地做出診斷。

SWE技術(shù)在鑒別甲狀腺良惡性結(jié)節(jié)方面具有較高的診斷準(zhǔn)確性。一項Meta分析[25]的結(jié)果顯示，診斷的敏感性為84.3%，特異性為88.4%，AUC為93%，但是每個具體研究的結(jié)果仍然存在差異性。對于使用SWE技術(shù)預(yù)測甲狀腺結(jié)節(jié)的良惡性，一個最主要的問題是如何選擇和確定診斷的閾值。雖然已有一些閾值被提出來用于診斷，但是這些現(xiàn)有的閾值仍存在一些問題，有的是基于小樣本量提出的，可信度不強，有的閾值內(nèi)包含高度可疑的結(jié)節(jié)，同樣降低了可信度。此外，與肝臟和乳腺不同的是，甲狀腺結(jié)節(jié)的大小會對診斷造成影響。有研究[26]表明，結(jié)節(jié)直徑大于20 mm更有利于區(qū)分良惡性，但一些結(jié)節(jié)很難達到這一尺寸，尤其對一些很小的結(jié)節(jié)，診斷效能可能會降低。一些疾病或者治療手段也會影響甲狀腺的硬度，如肢端肥大癥患者的甲狀腺通常較硬，曾行射頻消融治療的甲狀腺剩余腺體硬度也會增加，橋本甲狀腺炎患者的甲狀腺結(jié)節(jié)硬度也會因淋巴結(jié)浸潤和纖維化而發(fā)生硬度的改變，這些都將為臨床診斷帶來干擾。

4 SWE技術(shù)在腎臟疾病診斷中的應(yīng)用

SWE技術(shù)也能用于腎臟疾病的診斷。自體腎的慢性腎病和移植腎的間質(zhì)纖維化是腎臟纖維化的兩種主要病理改變,均有較高的發(fā)病率、死亡率以及較高的醫(yī)療費用。SWE技術(shù)可以幫助這兩類疾病的診斷，相比于診斷金標(biāo)準(zhǔn)(病理活檢)而言，其無創(chuàng)性和能不斷監(jiān)測的特性使得疾病獲得診斷的同時，減少了病理活檢所帶來的創(chuàng)傷與不便。SWE技術(shù)也能用于幫助腎臟局灶性損害的診斷。過去單純B型超聲技術(shù)僅能分辨出組織的強弱回聲，血管平滑肌脂肪瘤和部分腎細(xì)胞癌(約占10%)均表現(xiàn)為強回聲，良性囊腫與部分腎細(xì)胞癌(同樣約占10%)均表現(xiàn)為低回聲，這使得診斷上需依賴增強CT或增強MRI等技術(shù)。而SWE技術(shù)很好地解決了這一問題，減少了患者相關(guān)檢查的痛苦及花費。

在應(yīng)用過程中，同樣存在一些需要解決的問題。其中最重要的是對于正常腎臟彈性模量閾值的定義，現(xiàn)有的結(jié)果不能滿足臨床需求，需要更大的健康人群樣本量；然后是腎臟自身結(jié)構(gòu)的特點，使得腎臟髓質(zhì)和皮質(zhì)之間、皮質(zhì)與腎盂之間的彈性模量存在差異[2]；受腎自身生理功能的影響，腎臟內(nèi)尿液的壓力、有無腎血管疾病以及是否有腎積水都將影響疾病的診斷；此外，患者的BMI也可能影響診斷結(jié)果的可靠性，尤其是一些嚴(yán)重的中央型肥胖患者。

5 SWE技術(shù)在前列腺癌診斷中的應(yīng)用

SWE技術(shù)能夠幫助前列腺癌更加準(zhǔn)確地獲取組織病理。前列腺癌在男性中有高發(fā)病率和高病死率，一般可通過前列腺特異性抗原(PSA)檢測或直腸指診進行篩查，對于篩查結(jié)果可疑的患者，可以通過經(jīng)直腸超聲引導(dǎo)下的前列腺活檢進行下一步診斷。然而活檢穿刺的結(jié)果通常不能定位病變，并且敏感性和特異性不高。由于癌變組織與正常組織在硬度上存在差別，所以通過SWE技術(shù)幫助活檢能夠提供定位參考，并且減少活檢標(biāo)本數(shù)量，提高癌癥的檢出率。相關(guān)的Meta分析[27]指出，不同相關(guān)研究的診斷效能存在較大差異，敏感性為43%～96%，特異性為69%～96%。Barr等[28]對于53例患者使用SWE技術(shù)和活檢，對于前列腺癌診斷的敏感性和特異性均為96%；而Ahmad等[29]又根據(jù)患者PSA的不同將患者分組，其中PSA低于20 ng/mL的患者，使用SWE技術(shù)和活檢的診斷敏感性為90%、特異性為88%，而對于PSA高于20 ng/mL的患者，敏感性和特異性則為93%和93%。這說明受檢人群的不同和PSA濃度的不同，都將對診斷效能產(chǎn)生影響。此外，前列腺組織的硬度明顯受腫物所在位置的影響，位于腹側(cè)的腫物硬度高于背側(cè)，位于內(nèi)側(cè)的腫物硬度高于外側(cè)，并且當(dāng)腫物位置較深時，不同操作者的結(jié)果差異明顯，這提示相關(guān)研究開展及實際測量時需要注意控制測量深度。

6 SWE技術(shù)在肌肉疾病診斷中的應(yīng)用

既往影像學(xué)對于肌肉系統(tǒng)的評價，尤其在肌肉方面，多是通過顯示水腫情況、肌肉橫斷面積、腫物或者脂肪浸潤等來評價其形態(tài)和代謝狀態(tài)；但是卻無法評價其收縮特性，而收縮恰恰是肌肉的主要功能。SWE技術(shù)對肌肉的彈性進行體內(nèi)評估有助于提高對于肌肉功能的認(rèn)識與評價。通過SWE技術(shù)，能夠清楚地看到肌肉收縮、拉伸、人工治療和肌肉操作相關(guān)的彈性模量的變化。在放松狀態(tài)下，肌肉的彈性模量最低，而自收縮開始，肌肉的彈性模量將隨著肌肉力量和電活動的增加而增加。因此，一些肌肉方面的疾病，如先天性肌萎縮癥、肌營養(yǎng)不良癥等能夠通過SWE技術(shù)來協(xié)助診斷[30]；而一些手術(shù)的修復(fù)效果，如肩部肌肉術(shù)后的生物力學(xué)效果，也能通過SWE技術(shù)進行評價[31]。此外，在肌肉系統(tǒng)中，SWE技術(shù)還可以應(yīng)用于肌腱組織，幫助評價肌腱損傷和恢復(fù)情況[32]。

在測量結(jié)果的影響因素方面，由于肌肉的纖維有特定的方向，在測量時應(yīng)沿著肌纖維的方向進行測量[33]，這使得一些復(fù)雜的大肌群對測量的要求很高。此外，肌肉的間室壓力對肌肉彈性的影響以及周圍骨組織的偽影等，也會影響測量結(jié)果的可靠性[34]。

7 SWE技術(shù)在其他疾病診斷中的應(yīng)用

在神經(jīng)系統(tǒng)方面，SWE技術(shù)的應(yīng)用并不多。已有的研究主要集中在周圍神經(jīng)僵硬與相關(guān)疾病的關(guān)系，例如通過正中神經(jīng)的彈性模量診斷碗管綜合征以及判斷其嚴(yán)重程度[35]，通過坐骨神經(jīng)的彈性模量評估慢性下腰痛患者坐骨神經(jīng)的僵硬情況及與癥狀的關(guān)系[36]，或者通過脛神經(jīng)的彈性模量評估糖尿病患者糖尿病周圍神經(jīng)病變情況[37]，等等。缺少直接通過神經(jīng)的彈性模量評估神經(jīng)功能的研究，并且研究的神經(jīng)均為外周神經(jīng)，缺少中樞神經(jīng)系統(tǒng)方面的研究。神經(jīng)方面的相關(guān)研究，有著與肝臟、乳腺、甲狀腺等明顯不同的一點，診斷結(jié)果無法通過病理結(jié)果去驗證，只能通過研究去發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象(硬度改變)與功能之間的關(guān)系，再對結(jié)果進行解釋。這是研究人體神經(jīng)的一個局限性。

SWE技術(shù)還被應(yīng)用于淋巴結(jié)、胃腸道、胰腺、腮腺、宮頸等組織或器官的疾病診斷，這其中最常使用的是將SWE技術(shù)應(yīng)用于淋巴結(jié)疾病的診斷中，主要用于幫助獲取活檢組織，從而鑒別淋巴結(jié)的良惡性。在臨床上鑒別淋巴結(jié)的良惡性很重要。既往可以通過CT、MRI等技術(shù)對淋巴結(jié)進行非侵入性檢查，但檢查的結(jié)果多基于淋巴結(jié)的大小去判斷良惡性；在肺癌、食管癌、胃癌、直腸癌中約有30%的淋巴結(jié)小于5 mm，使得檢查結(jié)果不準(zhǔn)確。普通B型超聲除了針對大小外，還能參照淋巴結(jié)的邊界、形狀、密度等信息，但診斷的靈敏度和特異度也僅超過80%[38]。雖然細(xì)針抽吸活檢是診斷的金標(biāo)準(zhǔn)，并且可以在超聲引導(dǎo)下進行，但仍有取樣不足、感染、出血、擴散等風(fēng)險。SWE技術(shù)能結(jié)合組織的硬度分布，更好地幫助活檢選擇取樣位置，減少不必要的并發(fā)癥發(fā)生。

綜上所述，SWE技術(shù)廣泛應(yīng)用于肝臟疾病，并且相關(guān)學(xué)會制定了測量方法和診斷方法等方面的指南，便于SWE技術(shù)在這些疾病中的規(guī)范使用；可對乳腺良惡性腫瘤和甲狀腺良惡性結(jié)節(jié)進行鑒別診斷，幫助惡性疾病早診斷、早治療；可用于腎臟纖維化疾病以及腎臟局灶性損害的診斷；幫助前列腺癌更加精準(zhǔn)地進行活檢，減少活檢標(biāo)本數(shù)量，提高癌癥的檢出率；幫助評價肌肉收縮功能，判斷神經(jīng)僵硬情況，以及協(xié)助淋巴結(jié)活檢等。SWE技術(shù)能夠幫助臨床中與組織硬度變化相關(guān)的疾病進行診斷與鑒別,隨著SWE技術(shù)的發(fā)展及臨床相關(guān)研究的增多, SWE技術(shù)將在更多疾病中應(yīng)用。