新型超声弹性成像技术在对甲状腺结节性质判断中的应用进展

李怡，张玉英

(青海省人民医院，西宁 810007)

新型超声弹性成像技术在对甲状腺结节性质判断中的应用进展

李怡，张玉英

(青海省人民医院，西宁 810007)

甲状腺结节是临床常见内分泌疾病，5%～10%的甲状腺结节属恶性结节。常规超声及超声弹性成像是诊断甲状腺结节良恶性的常用影像学方法，但漏诊及误诊率均相对较高。随着超声弹性成像技术的不断发展，新型弹性成像技术声脉冲辐射力成像、实时剪切波弹性成像和超高速剪切波弹性成像逐渐应用于甲状腺结节的定性诊断，并显示出较好效果。

甲状腺结节；超声弹性成像；声脉冲辐射力成像；实时剪切波弹性成像；超高速剪切波弹性成像

甲状腺结节是甲状腺内局部组织硬度或结构异常形成的一个或多个组织团块，是临床上常见的一种内分泌疾病。流行病学调查结果显示，经高分辨率超声检查19%～67%的随机人群存在甲状腺结节，5%～10%的结节属恶性结节[1,2]。良性及恶性甲状腺结节的治疗方法及预后截然不同，因此，对甲状腺结节进行早期定性诊断尤为重要。超声及超声弹性成像是判断甲状腺结节性质的常用影像学检查方法，但均存在较多漏诊及误诊病例[3,4]。随着超声弹性成像技术的不断发展，新型弹性成像技术声脉冲辐射力成像(ARFI)、实时剪切波弹性成像(SWE)和超高速剪切波弹性成像(SSWE)逐渐应用于甲状腺结节的定性诊断，并显示出较好效果。本文就上述三种技术对甲状腺结节性质判断的研究进展作一综述。

1 ARFI

ARFI技术以调制的聚焦超声波束作为激励源，组织受激励后产生纵向压缩位移和横向声剪切波，利用相应的电子系统收集组织内剪切波信号，获得感兴趣区(ROI)的低频剪切波传播速度。剪切波的速度依赖于组织弹性，组织硬度越大，剪切波速越高[5]。ARFI技术包括声触诊组织成像(VTI)技术和声触诊组织定量(VTQ)技术。①VTI技术：VTI技术以纵向压缩位移为成像基础，通过测量黑白灰阶反应组织的相对硬度，定性判断组织硬度。弹性图像上灰阶回声强度越强代表组织质地越软，灰阶回声强度越弱代表组织质地越硬。Zhang等[6]应用VTI技术将组织弹性硬度从软到硬分为1～6级，当以甲状腺结节硬度≥4级作为预测恶性结节临界值时，其诊断敏感性为87.0%、特异性为95.8%，观测者内、观测者间一致性k值分别为0.69、0.85；另有学者[7]根据甲状腺结节最长径(L)大小进行分级，认为上述VTI分级法诊断甲状腺结节良恶性的受试者工作特征(ROC)曲线下面积在L≤1 cm组为0.908、1 cm2 cm组为0.895。②VTQ技术：VTQ技术利用声脉冲辐射力激励局部组织产生的横向剪切波，根据声波传播原理可计算剪切波传播速度(SWV)。VTQ技术可对组织硬度进行定量评价，组织硬度越硬，SWV越高[8]。Calvete等[9]应用VTQ技术研究发现，正常甲状腺组织SWV值为(2.04±0.51)m/s，良性甲状腺结节组织为(1.70±0.55)m/s，恶性甲状腺结节组织为(3.39±1.15)m/s，当以SWV为2.50 m/s作为判断甲状腺恶性结节的临界值时，其诊断敏感性及特异性分别为85.7%、96.0%。80%以上的甲状腺癌为乳头状癌，因其间质富含新生血管及纤维组织，乳头表面存在较多坏死成分形成的砂砾体，因此甲状腺乳头状癌硬度较高。

ARFI技术首次实现了对组织硬度的定性、定量测量，具有实时定位引导能力，与以往探头压迫式超声弹性成像方法相比，其不受操作者施加压力大小及压放频率的影响；声脉冲辐射力稳定、可控，只作用于ROI组织，不产生整体位移，并可增加对比度转化系数。但ARFI技术也存在一定使用限制：在腹部脏器检查过程中，VTQ技术检测最大深度为6 cm，VTI 技术检测的最大深度为10 cm；ARFI测量值受运动影响较大，在检查过程中应尽量避开大血管搏动，要求患者屏气、避免呼吸运动影响[10]；所测ROI硬度存在上限，当超过测量上限时，显示为“X.XX”；进行VTQ 值测定时取样框大小(10 mm×6 mm)固定不可调节。

声触诊组织成像与定量剪切波弹性成像(VTIQ)是近两年推出的声脉冲辐射力成像技术中的一种，该技术针对VTQ存在的缺陷进行了改进。VTIQ 成像模式分为质量模式、时间模式、位移模式和速度模式，以质量及速度模式成像效果最佳。传统VTQ技术只能对局部组织硬度进行单点测量，而VTIQ 可直观显示病灶内部不同区域的组织硬度；且测量范围更宽，SWV范围为0.5～10.0 m/s。在同一帧 VTIQ 速度图上可同时进行多组SWV值测定，更能准确反映病变内部不同部位的硬度，对同一病灶内不同病变性质进行客观评价。国内学者应用VTIQ技术对82个甲状腺结节的SWV值进行定量测量，发现良、恶性甲状腺结节SWV最大值、最小值、中位数及平均值差异均具有统计学意义，依据ROC曲线下面积，SWV平均值诊断效能最佳，以SWV为2.9 m/s作为诊断甲状腺良恶性结节的临界值，其敏感性、特异性可达70.6%、88.5%[11]。随着ARFI成像技术的不断完善发展，其在临床的应用将得到进一步的推广，甚至可能成为一种常规检查手段。

2 SWE

SWE技术通过超声探头发射高强度聚焦声辐射脉冲激励局部组织，产生马赫锥效应，聚焦局部组织粒子高速震动产生横向剪切波，利用超高速计算机成像系统追踪剪切波传播速度，计算局部组织杨氏模量(kPa)。杨氏模量值与剪切波传播速度平方根呈正比。杨氏模量值越大代表局部组织硬度越大，反之越小。SWE弹性分布图以红蓝伪彩编码叠加于二维解剖图，形成实时剪切波速度成像图，蓝色代表局部组织较硬，红色代表局部组织较软。此外，SWE可测定组织剪切波传播速度，转化为杨氏模量值，以杨氏模量值定量反映局部组织硬度。

对甲状腺结节进行纵横切面SWE扫查时，同一结节不同切面SWE值一致性较好，不同扫查切面对结节性质判断结果近似，对整个结节进行杨氏模量测量的检测结果优于对甲状腺结节局部进行杨氏模量测量[12,13]。Veyrieres等[14]采用双盲法测量了148例患者297个甲状腺结节的弹性指数，当以66 kPa作为诊断甲状腺恶性结节临界值时，其敏感性、特异性为80%、90.5%。SWE技术对直径>3 cm的甲状腺结节具有更高的诊断效能，但其对甲状腺钙化结节及滤泡状甲状腺癌的诊断价值需进一步研究[15]。Ma等[16]应用SWE弹性分布图引导甲状腺结节抽吸活检，在同一结节弹性图显示较硬部分、较软部分分别抽取病理组织，弹性图较硬部分病理结果提示为甲状腺乳头状癌，说明SWE弹性图可作为常规超声引导甲状腺结节抽吸活检的有效补充。但国内外对甲状腺良、恶性结节杨氏模量研究结果存在一定偏差[14,17]，可能与研究样本容量、不同人种结构、取样框选择等因素有关。

SWE技术相较传统超声弹性成像技术能为甲状腺结节性质的鉴别诊断提供更准确、更客观的依据[18]，在判断甲状腺弥漫性病变性质及定位引导针吸活检等方面均具有广阔应用前景。相较于ARFI技术，SWE技术诊断效能有明显提高，可能与SWE技术采用单位为kPa有关[19]；取样框大小可调节，在选取稳定的测量区域方面较为灵活；对观测者主观依赖性小，观测者内、观测者间一致性较ARFI技术高；对甲状腺多发结节及同一甲状腺结节伴有不同性质成分的评估提供了可能。但是，SWE对甲状腺峡部及位于甲状腺被膜下的结节杨氏模量测量存在一定误差[20]，ROC取样框深度也会对测量结果产生影响，取样框深度越大，测量误差越大，因此，在进行杨氏模量测量时应选取合适的测量深度及ROC取样框大小[21]。

3 SSWE

随着计算机图形处理器及多核中央处理器运算速度的不断提高，SSWE成为超声医学领域一个新的研究热点，其帧频可达每秒数千帧至1万帧[22]。与常规超声成像方式不同，超高速超声成像同时激励探头内所有阵元，使超声波束在组织内以平面波传播，通过计算机图像后处理装置接受聚焦反射信号。SSWE利用超高速超声成像在局部组织内形成的平面波追踪剪切波传播速度及特性，对组织弹性模量分布进行模拟成像，其帧频能达到2万帧/s，成像速度及成像质量得到显著提高。SSWE同样以“红-蓝”伪彩二维灰阶定性反应组织弹性模量，蓝色代表局部组织较软，红色代表局部组织较硬；以杨氏模量定量反映局部组织硬度。

SSWE技术临床应用尚处于试验阶段，关于其对甲状腺结节性质鉴别的研究罕见。波兰科学家Slapa等[23]对比研究弹性应变率比值及SSWE对4例患者6个甲状腺结节性质的诊断效力，SSWE技术检出1例真阳性结节、5例真阴性结节，检出4例常规超声未能发现的导致甲状腺结节硬度增加的微小钙化灶；弹性应变率比值法检出5例假阳性结节及1例假阴性结节。SSWE技术对甲状腺恶性结节诊断效能及临床应用价值仍需进一步大样本研究佐证。

超高速超声成像将成为未来超声发展的方向，其成像速度的大幅度提高，给超声医学带来许多新的发展机遇。随着成像过程及数据处理技术的不断完善，尤其是平面波成像质量及成像速度的提高，其临床应用价值将得到极大提高与推广[24，25]。SSWE技术其独特的成像原理及弹性模量计量方式使成像质量及计算准确性、软的浓缩胶质与硬的微小钙化灶的鉴别诊断效力、常规超声无法检出的微小钙化灶的检出效力等方面均显著提升，相对于传统超声弹性成像技术，SSWE具有较高的空间分别率，对甲状腺大、小结节及多发结节硬度测量均具有较高的应用价值，为3D-弹性成像发展提供了可能。但是，SSWE弹性图位于甲状腺峡部的结节由于气管的影响可能导致其硬度较真实情况增加；由于平面波传播的影响，SSWE测量深度较低。

随着新型超声弹性成像技术的发展与应用，甲状腺恶性结节的检出率不断提升，假阳性及假阴性检出例数降低。甲状腺结节的“常规超声检查-超声弹性成像-超声造影-细针抽吸活检”四部诊断模式将成为未来甲状腺结节诊断发展模式。SSWE的出现给甲状腺结节良恶性的鉴别提供了新的发展方向，具有广阔的应用前景。

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