剪切波弹性成像技术临床应用进展*

支 欣钱林学* 耿慧英△ 胡向东

剪切波弹性成像技术临床应用进展*

支 欣①钱林学①*耿慧英①△胡向东①

生物组织的弹性信息对于疾病判断具有重要价值，剪切波弹性成像(SWE)是一种全新的超声弹性成像技术，可以定量测量生物组织(病变)的硬度，获得弹性模量的绝对值，即杨氏模量。杨氏模量值越大表明剪切波速度越快，生物组织的硬度越大。由于SWE技术具有实时、动态、无创性及重复性好等优点，且剪切波在不同生物组织中的传播速度各不相同，因此被广泛应用于乳腺、甲状腺、肝脏、肾脏、前列腺及血管等疾病的评估及诊断，为此对SWE这一新技术运用于临床的现状及发展趋势做进一步阐述。

超声；剪切波；弹性成像；杨氏模量

[First-author’s address]Department of Ultrasound, Beijing Friendship Hospital, Capital Medical University, Beijing 100050, China.

超声弹性成像最初由Ophir等[1]于1991年提出，通过获得生物组织的弹性系数，评估组织的硬度。剪切波弹性成像(shear wave elastrography，SWE)最初由Sarvazyan等[2]于1998年提出，通过技术的不断改进，是目前应用最新的弹性成像技术，可以定量测量生物组织的杨氏模量。杨氏模量是弹性模量的一种，杨氏模量值越大表明物体越硬。剪切波传播速度在不同生物组织中的传播不同，因此可以测量不同生物组织的弹性。为此分别阐述SWE在不同器官中的应用。

1 SWE对甲状腺的弹性测量

雷国龙等[3]应用SWE技术对465名正常成人甲状腺进行弹性测量的结果显示，甲状腺的杨氏模量值与年龄成负相关性，与性别无明确相关性，左右叶的杨氏模量值无统计学差异。Kim等[4]应用SWE比较22例弥漫性甲状腺疾病(diffuse thyroid disease，DTD)患者和35名健康志愿者的甲状腺腺体杨氏模量，DTD组杨氏模量较正常对照组稍增高，差异无统计学意义，有待进一步研究。张茜茜等[5]应用SWE技术对41例DTD患者进行弹性测量，并与30名健康志愿者的甲状腺腺体弹性进行对比，其中41例患者中毒性弥漫性甲状腺肿(Graves)16例，桥本甲状腺炎16例、亚急性甲状腺炎9例，其结果显示，Graves病组及桥本甲状腺炎组杨氏模量值较健康志愿者增高，差异有统计学意义。亚急性甲状腺炎组杨氏模量值较正常组减低，此结果与Ruchala等[6]研究结果SAT组杨氏模量值较正常组增高有所不同，可能与SAT不同进展期有关，急性期内甲状腺腺体局部炎性细胞浸润，上皮细胞变性、坏死，使得病灶硬度增加，杨氏模量增加，而随着病情进展，炎性反应逐渐消退，病灶硬度逐渐下降，杨氏模量降低。Hekimoglu等[7]和Fukuhara等[8]研究表明，桥本甲状腺炎患者的杨氏模量较正常组增高，差异有统计学意义，故SWE测量桥本甲状腺炎具有较高的敏感性和特异性。桥本甲状腺炎患者甲状腺腺体内纤维组织增生及淋巴细胞、浆细胞大量浸润，使得甲状腺腺体组织硬度增加，杨氏模量增加。

付超等[9]应用SWE对113个甲状腺结节进行弹性测量，其中良性结节69个，恶性结节44个，结果所示，甲状腺恶性结节杨氏模量值为(43.73±19.82)kPa，显著高于甲状腺良性结节杨氏模量值(23.57±9.35) kPa。甲状腺恶性结节内含丰富血流和微钙化等，使得其硬度高于良性结节。此结果良性组、恶性组的杨氏模量平均值低于国外相关报道[10-11]。李建如等[12]在应用SWE评估甲状腺的微小癌中也发现此问题，可能与临近正常组织重叠、中西方人群组织构成差异有关，还有待进一步研究。Zhang等[13]研究证实，SWE在评估甲状腺良恶性结节方面的敏感性、特异性高达84%和90%。在二维超声的基础上，联合应用SWE技术对甲状腺结节进行弹性评估，可提高甲状腺结节良性的检测率，减少不必要的手术[14]。

2 SWE对乳腺的弹性测量

李俊来等[15]应用SWE对女性正常乳腺组织及乳腺良恶性病变进行组织定性研究，发现乳腺腺体不同组织及不同性质的病变组织其杨氏模量不同，从大到小依次为浸润性导管癌＞腺病＞腺病伴纤维腺瘤形成或导管内乳头状瘤＞纤维腺瘤＞腺体＞脂肪。此后，姚萌等[16]将276例女志愿者按年龄分为青年组与中年组，青年组分为无哺乳史组及有哺乳史组，对其进行乳腺SWE检查，获得皮下脂肪、腺体及胸肌的弹性模量，结果与李俊来等[15]研究结果基本一致，并发现乳腺腺体的杨氏模量值受哺乳及年龄影响，与年龄呈正相关性。随着年龄增加，腺体组织萎缩、脂肪组织减少以及间质纤维化等使得乳腺腺体硬度增加。妊娠期及哺乳期乳腺腺体处于高分泌状态，其弹性呈动态变化。刘学等[17]对接受乳腺手术或乳腺肿物活检的63例女性患者的71个病灶进行SWE检查，经病理证实其中恶性病灶23例，良性48例，结果显示，恶性病灶的杨氏模量最大值、平均值及最小值均大于良性病灶，差异有明显统计学意义，SWE为评估乳腺良恶性病变提供了更客观的依据[18]。Kim等[19]对171例患者的177个病灶进行SWE检测，其中22个恶性病灶，155个良性病灶，恶性病灶的杨氏模量值明显高于良性病灶，SWE联合二维超声诊断乳腺病灶，对于降低BIRADS 4a级的假阳性率及减少不必要的穿刺有重要价值，与相关文献报道结果较为一致[20-21]。史宪全等[22]探讨了病变大小对SWE弹性最大值(Emax)评价乳腺病变良恶性诊断效能的影响。

韩秀梅等[23]对78例男性乳腺发育患者的97个良性病灶进行弹性测量，根据二维超声的不同表现将其分为结节型组、类女性乳腺型组及树根型组，结节型组的杨氏模量最大值为(22.3±8.1)kPa，类女性乳腺型组的杨氏模量最大值为(15.4±5.4)kPa，树根型组的杨氏模量最大值为(19.4±6.5)kPa，三组数据差异有统计学意义(F=17.996，P＜0.001)。SWE技术联合二维超声有助于提高男性乳腺发育症的诊断准确率，为评估不同发育类型男性乳腺提供了一定的依据，有待与男性乳腺癌、假性男性乳腺增生症进一步鉴别。

3 SWE对肝脏的弹性测量

黄泽萍等[24]对329名健康志愿者进行SWE检测，获得正常肝脏组织的杨氏模量平均值为(5.023±0.966)kPa，其与性别(t=1.218，P=0.271)及年龄(F=1.447，P=0.218)无明显相关性。杨道玲等[25]此后做了相关研究，发现年龄增加，肝脏的杨氏模量增加，此结果与黄泽萍等[24]所得结果有异，尚有待进一步研究。杨道玲等分别对肝脏的S3、S4、S5以及S6断进行弹性测量，发现S5和S6段取样成功率最高，可能与其位置受大血管搏动较少、深度适宜有关系。

曾婕等[26]应用SWE对176例经病理确诊具有慢性肝病患者的肝脏进行弹性测量，研究肝脏弹性与肝纤维化病理分期的相关性，结果发现二者具有正相关性，肝脏杨氏模量随着肝脏纤维化病理分期增高而增加，不同肝纤维化病理分期的肝脏杨氏模量值差异有统计学意义(F=61.816，P＜0.001)。Kim等[27]应用SWE对304例已行肝穿刺活检的慢性肝病患者肝脏进行弹性测量，结果显示其灵敏度为84.39%，特异度为97.92%，准确率为87.33%。郑剑等[28]应用SWE对慢性肝病肝纤维化进行评估，并与实时组织弹性成像评估效果进行对比分析，结果发现SWE技术诊断肝纤维化效能优于实时组织弹性成像，故SWE有望成为评估肝脏纤维化病理分期的有效及无创的新技术。

Grgurević等[29]研究发现，失代偿期肝硬化患者的肝脏杨氏模量为35.3 kPa高于代偿期肝硬化患者的18.3 kPa，肝硬化患者杨氏模量值每增加1 kPa，发生食管静脉曲张的概率增加13%。王金环等[30]应用SWE对256例慢性乙型肝炎重度及肝硬化患者进行弹性测量，根据胃镜下食管静脉曲张的不同程度将其分为轻度、中度及重度3组，分析食管静脉曲张程度与肝脏硬度、门静脉内径及脾静脉内径的相关性，结果显示三组所得杨氏模量值分别为(9.64±3.63)kPa、(12.96±5.22)kPa和(24.14±8.48)kPa，差异有统计学意义(F=137.96，F=44.770，F=73.880；P＜0.05)，表明SWE对评估食管静脉曲张程度有重要价值，而对于不同类型肝脏疾病所导致的食管静脉曲张有待进一步研究。

4 SWE对肾脏的弹性测量

慢性肾脏疾病是一慢性进展的过程，肾脏组织发生纤维化且逐渐变硬[31]。Samir等[32]应用SWE对25例慢性肾病患者和20名健康志愿者进行肾脏弹性测量，结果显示，慢性肾病患者肾脏杨氏模量平均值为9.40 kPa，高于健康志愿者肾脏杨氏模量平均值(4.40 kPa)。郭海燕等[33]应用SWE对58例慢性肾病患者双肾中部肾皮质、肾髓质和肾窦部位进行弹性测量，并与58名健康志愿者进行对比分析，发现正常对照组中，双肾中部肾皮质、肾髓质及肾窦的杨氏模量值分别为(3.92±0.56)kPa、(3.70±0.59)kPa和(2.67±0.54) kPa，肾皮质与肾髓质杨氏模量无明显统计学差异，而肾窦杨氏模量明显低于肾皮质及肾髓质，具有明显统计学差异，这可能与肾脏皮质、髓质及肾窦的组织构成不同有关[34]；慢性肾病组双肾中部肾皮质、肾髓质及肾窦部位的杨氏模量值分别为(9.92±2.35)kPa、(6.96±2.27)kPa和(3.14±2.05)kPa，均明显高于正常对照组，此结果与徐建红等[35]研究结果相一致。随着肾脏损害程度加重，肾脏纤维化程度加深，杨氏模量值增加。SWE可对肾脏弹性进行定量测量，对肾脏疾病的诊断提供更多的诊断信息。

5 SWE对前列腺的弹性测量

付帅等[36]应用经直肠SWE技术对221例前列腺增生患者进行前列腺组织移行区和周围区弹性测量，探讨其与年龄及前列腺增生程度的相关性。结果显示，随着年龄增加，前列腺组织移行区和周围区弹性模量增大，硬度增加。前列腺组织移行区与年龄和前列腺增生程度具有更显著的相关性，此结果与Correas等[37]报道结果相一致。

张明博等[38]应用经直肠SWE技术对34例良性前列腺增生患者进行弹性测量，评估不同程度膀胱出口梗阻的良性前列腺增生弹性是否有差异。经证实9例无梗阻，12例为轻中度梗阻，13例为重度梗阻，结果显示，三组杨氏模量值分别为(27.3±5.0)、(30.7±2.8)和(34.7±2.4)Kpa，差异有统计学意义(F=11.345，P＜0.05)。SWE为良性前列腺增生患者膀胱出口梗阻程度的评估提供了又一无创诊断方法。

张吉臻等[39]应用SWE技术对10例患者(包括正常前列腺、慢性前列腺炎以及前列腺癌等疾病)进行弹性测量，结果显示，前列腺周缘区组织弹性模量为正常前列腺＜慢性前列腺炎＜前列腺癌，此结果与Krouskop等[40]报道的结果相一致。

张墨等[41]应用SWE及经直肠超声(transrectal ultrasound，TRUS)两种超声成像技术并结合穿刺对489例前列腺疾病患者进行评估，其中病理确诊前列腺癌221例，良性病变268例，所得前列腺癌肿病灶平均杨氏模量值为(40.1±9.5)kPa，良性病灶平均杨氏模量值为(21.6±8.3)kPa，两者差异具有统计学意义。SWE技术为前列腺疾病的诊断提供了一种新的诊断方法，与TRUS相比具有更好的敏感性及特异性。

6 SWE对血管疾病的弹性测量

6.1 颈动脉斑块

王艳红等[42]应用SWE对116例颈动脉粥样硬化患者的174个硬化斑块进行弹性测量，根据斑块二维超声表现将其分为软斑块、混合回声斑块及钙化斑块，在弹性模式下，软斑块图像为蓝色，杨氏模量较小，混合斑块图像为红蓝相间，斑块内杨氏模量值相差较大，钙化斑块图像为红色，杨氏模量值较大。统计结果显示，钙化斑块组杨氏模量的平均值、最小值及最大值＞混合性斑块组＞软斑块组；将三组斑块的平均值、最大值及最小杨氏模量值进行组间两两比较，钙化斑块组的平均值、最小值和最大杨氏模量高于混合性斑块组，差异均有统计学意义(t=31.27，t=24.54，t=26.12；P＜0.01)；钙化斑块组的平均值、最小值和最大杨氏模量高于软斑块组，差异均有统计学意义(t=43.74，t=36.81，t=39.18；P＜0.01)；混合性斑块组的平均值、最小值和最大杨氏模量高于软斑块组，差异均有统计学意义(t=18.36，t=22.25，t=20.13；P＜0.05)。此结果与敬雷等[43]和高振洋等[44-45]研究结果相一致。斑块的硬度取决于其组成成分，有研究报道，低回声斑块富含脂质、易内出血，为不稳定斑块，强回声钙化斑块内含大量的纤维组织和钙化，为较稳定斑块，混合回声斑块处于两者之间[46]。评估斑块的硬度可以间接反映斑块的稳定性，SWE可以定量测量斑块的硬度，有望成为评估斑块稳定性的新方法。

6.2 深静脉血栓

张艳等[47]应用SWE对具有明确发病时间的86例下肢深静脉血栓患者的101条患肢进行弹性测量，根据病程长短将患者分为4组，结果显示，血栓的杨氏模量随病程增加而增加。血栓形成后，随着时间进展，血栓的组成成分不断发生机化，且逐渐变硬[48]。故SWE有望成为评估血栓时程的一种新的诊断技术，目前SWE对深静脉血栓的研究较少，尚有待进一步深入研究。

7 展望

临床上常用的触诊具有一定的主观性及限制性，X射线、X线计算机断层成像(X-ray computed tomography，CT)、磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)及二维超声无法对生物组织弹性进行测量，SWE作为一种评估生物组织弹性参数的新技术，操作简便，具有较高的敏感性和特异性，且准确率高，可重复性好，可对组织弹性的测量实现由最初的定性测量发展到定量测量。目前SWE已广泛应用于临床疾病的评估，为疾病的诊断提供更多有效信息，并有望成为协助临床诊断新的有效方法。

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Clinical application and progress of shear wave elastography technology/

ZHI Xin,QIAN Lin-xue, GENG Hui-ying, et al// China Medical Equipment,2016,13(12):66-70.

Shear wave elastography as a kind of brand-new ultrasound elastography technique can quantitatively measure the hardiness of the organization (lesions), to obtain the absolute value of modulus of elasticity, namely Young’s modulus. The greater the Young’s modulus value is, the greater the hardness is. Shear wave elastography technology has advantages of real time, dynamic, noninvasion and good repeatability. Nowadays this technique has been widely applied in the evaluation and diagnosis of mammary gland, thyroid gland, liver disease and other diseases. This paper reviews the progress of shear wave elastography in the clinical application.

Ultrasound; Shear wave; Elastography; Young’s modulus

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2016.12.019

1672-8270(2016)12-0066-05

R445.1

A

2016-10-25

北京市卫生系统高层次卫生技术人才培养项目(Z201503101210120051)“脾脏超声弹性成像的应用价值”

△共同第一作者：耿慧英

①首都医科大学附属北京友谊医院超声科 北京 100050

*通讯作者：qianlinxue2002@163.com

支欣，女，(1992- )，硕士研究生，医师。首都医科大学附属北京友谊医院超声科，从事超声诊断工作。