超声内镜弹性成像在消化系统疾病诊断中的研究进展

崔艾琳，李倩倩，丁新华，童明辉

(兰州大学第二医院超声三科，甘肃 兰州 730030)



超声内镜弹性成像在消化系统疾病诊断中的研究进展

崔艾琳，李倩倩，丁新华，童明辉*

(兰州大学第二医院超声三科，甘肃 兰州 730030)

超声内镜成像技术以的胃肠道气体干扰小、探查距离短以及组织分辨率高等优势，近年来在许多消化系统疾病诊断中发挥重要的作用。随着弹性成像技术的日趋成熟，超声内镜实时组织弹性成像技术作为一种可对组织弹性量化及可视化分析的新技术，在明确消化系统病变性质和鉴别良恶性病变等方面有望成为重要的辅助检查方法。本文对超声内镜成像实时组织弹性成像的技术原理和临床应用进行综述。

消化系统；内镜超声引导下细针穿刺；弹性成像技术

传统的经腹二维超声成像对位置较深的消化系统器官(如胰腺)及消化道黏膜下病灶的诊断存在很大的局限性，而超声内镜成像(endoscopic ultrasonograpy, EUS)技术因其探头紧贴消化道内壁，与检查目标接近，不仅可有效地避开胃肠道气体干扰还明显缩短了探测距离，打破了超声在消化系统某些疾病诊断中的局限性。EUS不但可清晰显示上消化道微小肿瘤，而且对胸腹腔淋巴结、纵隔、胰腺占位、黏膜下病变的病灶大小及局部浸润范围有更精准的判断[1]，但超声内镜二维灰阶成像在区分良、恶性病变的特异性方面仍存在一定的局限性。因EUS引导下细针穿刺抽吸(fine needle aspiration biopsy, FNA)可获取病变组织细胞学结果达到明确诊断的目的，已逐渐被临床开展应用。但EUS-FNA为有创性检查，且存在出血及恶性肿瘤细胞种植播散的风险，受病灶清晰度的影响阳性率较低[2-4]。而EUS实时组织弹性成像(EUS-real time elastograph imaging, EUS-RTEI)技术作为一种非侵入性辅助检查手段，可对组织硬度进行量化和可视化分析，有助于明确病变性质和鉴别病灶的良恶性，甚至可通过针对性的选择最佳可疑病变区提高EUS-FNA的穿刺准确率[1]。目前国内超声内镜弹性成像尚处于起步阶段，本文对EUS-RTEI的技术原理和初步临床应用进行综述。

1 技术原理

EUS-RTEI的原理是利用超声探头沿探查方向给组织施加微小的应变力(包括借助呼吸运动、胸腹腔大血管搏动及探头的压迫作用)，根据各组织的弹性系数不同，采用相关软件对挤压前后反射的回波信号进行分析，估测不同组织的位移，从而计算形变程度，以灰阶或彩色编码的形式成像。弹性成像是基于组织的不同病理过程而导致组织硬度的改变，包括炎症、纤维化和良恶性肿瘤[5-7]。两种主要的弹性成像技术为压迫式弹性成像(strain elastography, SE)和剪切波弹性成像(shear wave elasticity, SWE)，目前在部分组织器官已作为重要的辅助检查手段。目前，只有SE被用于超声内镜检查，SWE已应用于具备经直肠阴道探头超声的弹性成像(Aixplorer)[8-9]。

当前拥有EUS-RTEI技术的设备包括Hitachi 8500超声系统、Pentax EG 3830纵轴超声内镜或EG 3630环扫超声内镜等[10]。Hitachi 8500超声内镜采用导管式迷你探头，具有外径尺寸小(最大3 mm)，频率高 (12～30 MHz)等优点，可观察胃黏膜、胰腺、胆管壶腹部、尿道、食管等细微结构及器官；而Pentax EG 3630环扫式超声内镜以内镜前端为圆心，在垂直于镜身的方向做360°环行扫描，扫描频率3.0～7.5 MHz，可清晰显示消化道管壁的各层结构及深部病变，适用于扫查范围较大的检查；EG 3830纵轴超声内镜扫描平面与镜身平行，产生沿内镜长轴方向一致的图像，其扫描范围有限(90°～120°)，主要用于超声内镜引导下的FNA技术，以及肿瘤注射治疗、胰腺囊肿穿刺引流手术等。

EUS-RTEI包括定性和半定量两种方法。定性诊断：依赖于量化EUS，二维图像压缩靶组织引起其结构形变的程度作为评价组织硬度的指标。弹性成像的ROI因包含病变及周围正常软组织区，为使组织弹性程度可视化，弹性级别被显示为不同颜色，多数系统采用红、绿、蓝颜色区分组织的软硬度，其中蓝色代表坚硬的组织，红色表示柔软的组织，绿色和黄色介于两者之间。半定量诊断：为尽量减少硬度评价中的人为因素，提高弹性结果的准确率和可重复性，在EUS的基础上有两种定量弹性成像，即色度直方图(strain hue histogram， SH)和弹性应变率(strain ratio, SR)。SH是通过色度直方图来表示选定图像的颜色分布，直方图x轴的0～255代表组织从柔软到坚硬，y轴表示每一个ROI的像素数，直方图的平均值即为组织的整体硬度；而SR则是计算两个不同区域(病变区域和周边正常组织区域)之间的比值，结果以相对比呈现，通常病变区域以A表示，同时选取同水平周围组织(如胰腺占位可选取周边正常胰腺组织)作为对照，标记为B，B/A的结果即为SR[11]。

2 临床应用

目前，EUS-RTEI主要应用于对胰腺病变、胃肠道黏膜下肿瘤、异常淋巴结、肝脏、胆道及左肾上腺病变等疾病的诊断。

2.1 胰腺疾病

2.1.1 定性弹性成像 EUS-RTEI定性5分弹性评分法最早由Giovannini等[12]提出：1分为均匀的软组织(即绿色)，代表正常组织；2分为绿色、黄色和红色均可能存在，表示存在纤维化和炎症；3分为兼有软硬组织的混合色弹性图像，表示不确定的可疑恶性病变；4分为中央分布有绿色软组织而周边是蓝色硬组织，代表恶性肿瘤和富血管病变；5分为明显占优势的坚硬蓝色组织周边散在分布红绿色区域。正常胰腺组织在内镜弹性成像中多显示为均匀的绿色柔软组织。有Meta分析[13-15]显示，EUS-RTEI在定性诊断胰腺占位性病变中的敏感度和特异度分别达到95%～97%、67%～76%。但肿瘤的坚硬程度与肿瘤分级的相关性还需探讨。Giovannini等[16]通过对121例胰腺占位性病变的患者行EUS-RTEI，以评分1～2分和3～5分作为良、恶性病变的弹性诊断标准，得出EUS-RTEI诊断胰腺恶性占位性病变的敏感度、特异度、阳性预测值及阴性预测值分别为92.3%、80.0%、93.3%和77.4%，准确率达89.2%。但Hirche等[17]采用定性EUS-RTEI鉴别胰腺良恶性肿瘤的敏感度、特异度及准确率仅为41%、53%和45%。Janssen等[18]研究表明基于慢性胰腺炎与胰腺恶性占位具有相似的纤维化结构，提出可能内镜弹性成像不能很好地鉴别两者。所以因存在分析者对弹性图像的主观解读差异等因素，可导致研究结果存在一定的可变性。

2.1.2 半定量弹性成像 Iglesias-Garcia等[19]首先对86例胰腺占位患者采用SR半定量EUS-RTEI，发现SR与定性弹性成像相比有更高的准确率(97.7%)和特异度(92.9%)，且半定量EUS-RTEI在鉴别胰腺癌与炎性病变及胰腺神经内分泌瘤的敏感度和特异度分别达100%、96%和100%、88%。另外，Itokawa等[20]对109例胰腺占位患者先采用定性弹性成像检查，结果发现胰腺炎性病变多表现为混合颜色(绿色、黄色和淡蓝色)，根据5分弹性评分法表示为不确定的可疑恶性病变，而采用半定量弹性成像，发现胰腺癌与炎性病变的SR平均值分别为39.08±20.54和23.66±12.65，差异有统计学意义。研究[21]表明SR与SH在诊断良恶性胰腺病变的准确率中差异无统计学意义。近年来，EUS-RTEI在诊断慢性胰腺炎和胰腺纤维化分级中同样有重要作用。半定量EUS-RTEI通过测量胰头、体及尾的SR平均值进行分析，其中B选取胰腺周围正常肠壁组织(显示为红色)，结果表明SR诊断慢性胰腺炎的准确率为91.1%(SR的截点值为2.25)[22]。

2.2 淋巴结 鉴别诊断良、恶性淋巴结对早期发现恶性肿瘤和选择合理的治疗方案至关重要，多数消化系统恶性肿瘤转移的前哨淋巴结位于肠壁周围，使EUS在诊断淋巴结转移性病变方面与其他传统影像学检查相比有明显的优势。但传统二维EUS的一些征象(如回声、形态、边缘和直径等)虽然在鉴别良恶性淋巴结中有一定的价值，但早期恶性淋巴结有时并不具备上述典型的征象。因此，EUS-RTEI作为一种无创的检查技术可能提高良恶性淋巴结的鉴别诊断准确率，并有助于EUS更有针对性地抽吸取样。有研究[23]采用定性EUS-RTEI观察后纵隔淋巴结的特征，发现良性淋巴结为以黄色或绿色占优势，而恶性淋巴结以蓝色为主，对良、恶性淋巴结的诊断准确率分别为81.8%～87.9%和84.6%～86.4%。Xu等[24]通过Meta分析对7个研究、368例患者、431个淋巴结病变的定性EUS-RTEI研究，发现EUS-RTEI对恶性淋巴结的诊断敏感度和特异度分别为88.0%和85.0%。Săftoiu等[25]通过对颈、纵隔及腹部淋巴结的半定量SH分析，发现当SH的平均截点值为166时，EUS-RTEI诊断恶性淋巴结的敏感度、特异度和准确率分别为85.4%、91.9%及88.5%。

2.3 消化道黏膜下肿瘤 消化道黏膜下肿瘤通常包括胃肠道间质瘤、脂肪瘤、平滑肌瘤、脂肪肉瘤和神经鞘瘤，其中良性肿瘤为脂肪瘤、神经鞘瘤、平滑肌瘤和低度危险性胃肠道间质瘤，恶性肿瘤为脂肪肉瘤及中、高度危险性胃肠道间质瘤。目前对消化道黏膜下肿瘤的鉴别诊断仍存在诸多困难，传统胃镜取材少且表浅，常达不到诊断要求。B型超声内镜良性黏膜下肿瘤表现为回声均匀、边缘光滑、直径<3 cm、无周围浸润等特征，但特异度不高。Gheorghe等[26]报道称EUS-RTEI有助于消化道黏膜下肿瘤的良恶性鉴别诊断，但对平滑肌瘤和间质瘤的鉴别存在困难。邹传鑫等[27]对34例消化系黏膜下肿瘤患者采用EUS-RTEI 5分评分法，得出诊断恶性病灶的敏感度、特异度和准确率分别约92.86%、95.00%和94.12%，且平滑肌瘤和低度危险性间质瘤的弹性成像无明显差异。

2.4 EUS-FNA 近年来，EUS引导下细针穿刺技术的开展已成为国内外术前诊断消化系统病变的金标准，但其操作难度大，有出血及恶性细胞种植播散的风险，受病灶清晰度的影响阳性率较低等缺点，而EUS-RTEI可识别二维超声无法发现的微小淋巴结转移灶以及二维图像显示模糊或与周围正常组织分界不清的病灶。因此，弹性成像可针对性地选择最可疑病变区，从而提高穿刺的诊断准确率。当内镜穿刺结果为阴性或未定性时，EUS-RTEI还可指导进一步的临床干预措施[28]。但EUS-RTEI仍仅作为一种辅助检查手段，不能完全取代穿刺技术；当患者不能耐受EUS-FNA时，弹性成像不失为一种重要的补充检查方法。

3 展望与不足

目前基于传统二维超声内镜成像的可视范围较小，弹性成像还将应用于肝左、右叶、尾叶、胆道肿物、左肾上腺腺瘤与转移瘤的鉴别诊断以及协助穿刺活检病理学检查[29]，壶腹部周围良恶性病变，如十二指肠乳头癌、乳头瘤及胆管乳头状瘤病等的鉴别及肿瘤的分期等[30]。另外，EUS-RTEI组织弹性三维重建与传统二维模式相比，具有更高的精确度，可发现传统二维超声不能发现的病变；且超声内镜SWE同时也有望被开展，通过定量弹性成像使胰腺及淋巴结等病变的诊断更加精准。

尽管EUS-RTEI具有广泛的应用前景，但尚存在一定的局限性，如由于探头进入管腔内无法直视其对组织的压迫程度，当加压较重时，可能导致误诊；另外由于超声内镜采用高频换能器，只能探查消化道邻近的病变，对较远的组织可能无法成像，此外，还无法避免运动伪影等局限[1]。

综上所述，目前超声内镜弹性成像还缺少统一的测量标准，对操作者的技术水平要求较高，加之操作者本身的主观性。因此，EUS RTEI还需大量深入的研究及更精良的新技术支持。

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Progresses and clinical application of endobronchial ultrasound in pulmonary diseases

ZHANGLei1,2,YUWanjun2*

(1.MedicineSchoolofNingboUniversity,Ningbo315211,China； 2.DepartmentofRespiratoryMedicine,YinzhouHospitalAffiliatedtoMedicineSchoolofNingboUniversity,Ningbo315040,China)

Endobronchial ultrasound (EBUS) is an important diagnostic tool in various pulmonary diseases. EBUS provides a guidance system for transbronchial bispsy (TBB) of peripheral lesions as well as for transbronchial needle aspiration (TBNA) of hilar and mediastinal lymph nodes or masses. EBUS-guided TBB and EBUS-guided TBNA contribute significantly to the diagnosis of benign and malignant lung diseases. As EBUS-TBNA is a minimally invasive procedure, it is recommended as the first step in the mediastinal staging in lung cancer patients. Furthermore, EBUS enables the evaluation of tumor invasion of the tracheobronchial wall. The new advances and clinical application of EBUS in pulmonary diseases were reviewed in this article.

Endobronchial ultrasound; Bronchoscope; Endobronchial ultrasond transbronchial needle aspirations; Transbronchial lung biopsy; Lymph nodes

R57; R445.1

A

1672-8475(2016)11-0701-04

宁波市自然科学基金项目(201301A6110022)、宁波市医学科技计划项目(2014A34)。

张磊(1983—)，男，安徽阜阳人，在读硕士，主治医师。研究方向：呼吸和危重症病学，超声影像学。E-mail: miraclelei@126.com.

俞万钧，宁波大学医学院附属鄞州医院呼吸科，315040。

E-mail: nbywj2008@aliyun.com

2016-07-20

2016-09-14

10.13929/j.1672-8475.2016.11.014