超聲剪切波彈性及頻散成像技術(shù)檢測(cè)健康成人肝臟黏彈性的參考值范圍

朱宇莉， 包靜文， 王 坤， 徐慶玥， 董 怡， 王文平,2*

1. 復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院超聲科，上海 200032 2. 上海市影像醫(yī)學(xué)研究所，上海 200032

目前，相關(guān)指南[1]推薦將剪切波彈性成像技術(shù)(shear wave elastography，SWE)檢測(cè)肝臟硬度作為無創(chuàng)評(píng)估肝臟病變的首選手段，該技術(shù)在肝臟評(píng)估方面應(yīng)用已得到眾多研究[2-5]的肯定。但目前彈性技術(shù)多將肝臟假設(shè)為均勻的純彈性體的理想模型，進(jìn)而進(jìn)行肝臟彈性模量檢測(cè)，而忽略了其他物理量，如黏性等。

實(shí)際上，活體肝臟為同時(shí)具有彈性和黏性特征的非均勻復(fù)雜生物力學(xué)結(jié)構(gòu)。由于生物組織的黏性屬性，導(dǎo)致不同頻率的剪切波速度明顯不同，即頻散。剪切波頻散成像(shear wave dispersion，SWD)是一種用于定量識(shí)別組織黏滯性的超聲新技術(shù)，目前國(guó)內(nèi)研究中尚無關(guān)于SWD技術(shù)正常值的報(bào)道。本研究通過正常健康人的剪切波彈性及頻散成像測(cè)值反映正常肝組織彈性及黏性值的參考值范圍，旨在為建立基于SWE及SWD技術(shù)無創(chuàng)綜合評(píng)估肝臟彈性及黏性特征提供可靠基礎(chǔ)。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象 前瞻性選擇2020年5月至10月復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院50例健康體檢者，其中男性24例，女性26例。納入標(biāo)準(zhǔn)：年齡18歲以上；無慢性肝炎等肝病病史；血脂在正常范圍；肝臟常規(guī)超聲檢查無異常發(fā)現(xiàn)；體質(zhì)指數(shù)(body mass index, BMI)18～25 kg/m2。排除標(biāo)準(zhǔn)：實(shí)驗(yàn)室乙肝5項(xiàng)、血脂、肝功能等異常者；寄生蟲等感染性肝病及酒精性肝病者；高血壓、心臟病等慢性系統(tǒng)性疾病者；彈性測(cè)量不成功者。本研究通過復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)(B2020-406R)，所有患者均知情且簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用佳能Aplio i900彩色多普勒超聲儀，i8CX1凸陣探頭，探頭頻率1～8 MHz，檢查最大深度設(shè)置為10 cm。超聲檢查由1名具有5年以上肝臟彈性成像操作經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)師進(jìn)行操作。為獲得肝黏彈性成像的測(cè)量取值的最佳部位，本研究對(duì)所有受檢者檢測(cè)肝右葉S5/S6段切面及肝左葉最大切面2個(gè)切面。空腹條件下，受試者采用平臥位，檢測(cè)時(shí)右上肢上抬，充分暴露肋間隙，首先行常規(guī)超聲檢查，然后于右肋間選擇肝右葉S5/S6段切面/劍下，選擇肝左葉最大切面后切換到SWE/SWD模式，探頭垂直于肝包膜行彈性成像，取樣框大小統(tǒng)一設(shè)定為30 mm×30 mm，取樣框頂部位于肝包膜下方1～1.5 cm，以避免混響偽影。同時(shí)取樣框需要避開血管結(jié)構(gòu)、肝包膜及膽囊等結(jié)構(gòu)。囑患者屏住呼吸后靜置3～5 s成像，QuadView四幅模式可同時(shí)顯示剪切波楊氏模量圖(SWE圖)、剪切波等時(shí)到達(dá)曲線(傳播圖)、二維圖像(灰階圖)和剪切波頻散率(SWD圖)，見圖1。傳播圖顯示的等時(shí)到達(dá)曲線是顯示剪切波數(shù)據(jù)是否穩(wěn)定的質(zhì)控指標(biāo)，如果等時(shí)曲線規(guī)整且間隔恒定，則認(rèn)為是可信的，當(dāng)曲線雜亂也即剪切波傳播無序時(shí)，認(rèn)為此時(shí)測(cè)量不可靠，測(cè)量失敗。SWD測(cè)量圖像中，紅色表示黏性較高，藍(lán)色表示黏性較低。圓形測(cè)量感興趣區(qū)選取直徑10 mm及20 mm，測(cè)量框放置深度控制在6 cm以內(nèi)，選擇顏色填充均勻且與超聲聲速垂直的位置為佳。以kPa為單位顯示彈性結(jié)果，m/(s·MHz)顯示頻散結(jié)果，重復(fù)5次采集圖像及測(cè)量數(shù)據(jù)，記錄并計(jì)算均值及標(biāo)準(zhǔn)差。

圖1 SWE、SWD測(cè)量示意圖

2 結(jié) 果

2.1 一般資料分析 50例健康志愿者中男性24例，女性26例，年齡19～73歲，平均(36.81±13.81)歲。根據(jù)年齡將受檢者分為3組，其中19～39歲者22例，40～49歲者14例，50歲及以上者14例。BMI的范圍為18.11～23.27 kg/m2，平均(20.11±2.53)kg/m2。K-S檢驗(yàn)顯示，SWE及SWD測(cè)值均近似正態(tài)分布。

2.2 不同部位肝黏彈性成像檢測(cè)成功率及穩(wěn)定性分析 肝右葉S5/S6段切面及肝左葉最大切面測(cè)量的成功率為100%(50/50)及76%(38/50)，肝右葉切面檢測(cè)成功率高于肝左葉切面。肝右葉和肝左葉SWE測(cè)值的內(nèi)部一致性系數(shù)分別為0.973和0.918，SWD測(cè)值的內(nèi)部一致性系數(shù)分別為0.949和0.855。肝右葉切面SWE均值為(6.34±1.23)kPa，肝左葉SWE均值為(7.29±2.37)kPa。肝右葉切面SWD均值為(11.19±1.94)m/(s·MHz)，肝左葉SWD均值為(14.75±2.35)m/(s·MHz)。箱式圖(圖2)顯示：綜合測(cè)值內(nèi)部一致性和離散程度，肝右葉SWE及SWD測(cè)值均較肝左葉測(cè)值穩(wěn)定。

圖2 肝左葉及肝右葉SWE、SWD測(cè)值

2.3 不同取樣面積對(duì)黏彈性測(cè)值的影響 50例正常健康人志愿者測(cè)量肝右葉SWE及SWD時(shí)，測(cè)量取樣框分別選取直徑10 mm及20 mm進(jìn)行比較。取樣框直徑10 mm時(shí)，肝右葉SWE均值為(5.90±1.27)kPa，SWD均值(11.08±3.18)m/(s·MHz)；取樣框直徑20 mm時(shí)，肝右葉SWE均值為(6.34±1.23)kPa，SWD均值為(11.19±1.94)m/(s·MHz)。比較不同取樣框面積下，SWE測(cè)值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=1.63，P=0.11)，SWD測(cè)值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=0.71，P=0.48)。

2.4 不同年齡組肝臟黏彈性測(cè)值分布特點(diǎn) 選擇肝右葉S5/S6段切面，取樣框面積為直徑20 mm的測(cè)值進(jìn)行分析。結(jié)果(表1)顯示：不同組間SWE、SWD測(cè)值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表1 不同年齡組肝彈性及黏性測(cè)值的比較

2.5 不同性別組肝臟黏彈性分布特點(diǎn) 選擇肝右葉S5/S6段切面，取樣框面積為直徑20 mm的測(cè)值進(jìn)行分析，結(jié)果(表2)顯示：肝臟SWE和SWD測(cè)值男性稍高于女性，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(SWE：t=1.52，P=0.14；SWD：t=1.99，P=0.05)。

表2 不同性別肝彈性及黏性測(cè)值的比較

2.6 SWE/SWD檢測(cè)正常成人肝臟黏彈性參考值范圍 肝臟SWE均值范圍為(6.34±1.23)kPa(95%CI 5.99～6.69)，中位數(shù)為6.32 kPa，參考值范圍為3.93～8.75 kPa；SWD均值為(11.19±1.94)m/(s·MHz)，95%CI 10.64～11.74，中位數(shù)為10.80 kPa，參考值范圍為8.80～14.99 m/(s·MHz)。

3 討 論

SWE采用全新的黏彈性體生物力學(xué)理論模型[5]，通過SWE和SWD技術(shù)定量檢測(cè)肝臟彈性、黏性2個(gè)物理特征。既往SWE技術(shù)在測(cè)量肝臟彈性時(shí)將肝臟視為均一的理想化模型，該模型中剪切波的傳播速度在介質(zhì)中傳播時(shí)不會(huì)發(fā)生變化，但實(shí)際上肝臟并非線性彈性組織，而是存在各向異性的黏彈性組織，在具有黏彈性的介質(zhì)中傳播時(shí)，剪切波的速度會(huì)隨著頻率的升高而加快，即在傳播過程中發(fā)生頻散。單純測(cè)量肝臟彈性特征有一定的局限性，多項(xiàng)MRE和超聲彈性成像的研究[6-7]中都觀察到剪切波的頻散特性。SWE中的新定量參數(shù)頻散斜率是指在黏彈性體中，剪切波速度隨頻率的改變而改變，計(jì)算方法為通過評(píng)估每一頻率的剪切波速度，得到速度與頻率分布圖，計(jì)算其斜率，用以定量表征組織黏性。

既往研究對(duì)70只小鼠的肝臟進(jìn)行離體試驗(yàn)，表明剪切波的頻散系數(shù)可反映組織的黏彈性[8]，當(dāng)組織發(fā)生炎癥改變時(shí)，組織黏性增加[9]。一項(xiàng)關(guān)于大鼠NASH模型的黏彈性成像研究[5]表明，不同炎癥分期測(cè)得的剪切波速度及頻散系數(shù)存在差異，進(jìn)而得出剪切波速度主要與肝纖維化分級(jí)相關(guān)，頻散斜率(黏性參數(shù))主要與炎癥壞死分級(jí)相關(guān)。目前關(guān)于SWE無創(chuàng)評(píng)估肝臟狀況的相關(guān)研究較少，了解確定其操作規(guī)范及正常健康人參考值范圍是評(píng)估肝臟病變的基礎(chǔ)。

本研究采用SWE和SWD技術(shù)對(duì)50例正常健康人進(jìn)行檢測(cè)。對(duì)肝右葉S5/S6段切面及肝左葉最大切面測(cè)量的成功率為100%及76%，肝右葉切面檢測(cè)成功率高于肝左葉切面，這與既往SWE相關(guān)研究[2-4]結(jié)論相符，肝左葉成功率較低可能原因?yàn)樾呐K搏動(dòng)干擾、部分受檢者左葉體積較小、肝內(nèi)管道干擾等。肝右葉高操作成功率表明肝臟剪切波黏彈性成像技術(shù)有著SWE技術(shù)相同的二維超聲引導(dǎo)的優(yōu)勢(shì)，可有效避開肝內(nèi)管道結(jié)構(gòu)，提高操作成功率。測(cè)值內(nèi)部一致性系數(shù)及組內(nèi)均值離散程度分析表明，SWE及SWD技術(shù)具有較好穩(wěn)定性(均大于0.70)。綜合分析操作成功率、測(cè)值內(nèi)部一致性系數(shù)及組內(nèi)均值離散程度可以得出，肝右葉為肝臟剪切波黏彈性成像技術(shù)的最佳檢測(cè)部位。

本研究結(jié)果顯示，SWE及SWD測(cè)量時(shí)不同取樣框面積差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，后選擇包含更大取值面積的取樣框(直徑為20 mm)的測(cè)值進(jìn)行分析，通過對(duì)不同年齡及不同性別的測(cè)值進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，年齡和性別未對(duì)SWE及SWD測(cè)值造成影響，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

根據(jù)本研究所測(cè)得的50例健康成人的SWE及SWD值，得出肝臟剪切波黏彈性技術(shù)所得的肝SWE參考值范圍為3.93～8.75 kPa；SWD正常參考值范圍為8.80～14.99 m/(s·MHz)。張悅等[10]采用法國(guó)Supersonic公司Aixplorer超聲儀關(guān)于正常健康肝臟SWE技術(shù)測(cè)值的研究得出正常肝臟彈性模量值范圍為4.33～7.40 kPa，與本研究結(jié)果一致，但并未對(duì)正常肝臟黏性值進(jìn)行研究。目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用剪切波頻散成像技術(shù)關(guān)于肝臟黏性值的研究較少。Trout等[11]對(duì)32例無肝病史健康成人應(yīng)用SWD，測(cè)量均值為(10.24±1.65)m/(s·MHz)，與本研究均值相近。

綜上所述，本研究應(yīng)用肝剪切波黏彈性技術(shù)檢測(cè)成人肝彈性及黏性值成功率高，穩(wěn)定性好，肝右葉為最佳測(cè)量部位，不同取樣框面積、性別及年齡對(duì)肝彈性及黏性測(cè)值無明顯影響。本研究的不足之處在于研究樣本量太少，且為單中心研究，樣本代表性有限，今后將進(jìn)一步增加樣本量進(jìn)行多中心研究驗(yàn)證補(bǔ)充。

利益沖突：所有作者聲明不存在利益沖突。