超声弹性成像技术在甲状腺良恶性结节病变诊断中的应用进展

任恬恬综述江峰审校

（皖南医学院附属第一医院超声科，安徽芜湖241001）

超声弹性成像技术在甲状腺良恶性结节病变诊断中的应用进展

任恬恬综述江峰审校

（皖南医学院附属第一医院超声科，安徽芜湖241001）

超声检查凭借其实时、无创、重复性好、无放射性损伤等优点，已成为甲状腺疾病的首要检查方法，在甲状腺结节患者临床诊断的工作中广泛应用。随着超声检查技术的不断发展、完善，超声弹性成像技术的出现及应用，为甲状腺结节的良恶性鉴别诊断提供了新途径。本文将对超声弹性成像技术在甲状腺结节病变领域中的应用做出较为完备的阐述。

甲状腺结节；超声检查；超声弹性成像

甲状腺结节是临床常见病、多发病，女性多见，可分为良性结节与恶性结节，良性结节占多数。恶性结节主要是指甲状腺癌，甲状腺癌仅占甲状腺结节的5%～15%，但发病率以每年4%～6.2%的速度增加，得到了临床的密切关注[1-2]。

准确辨别结节的良恶性可有效指导临床治疗方案的实施，进而提高患者的生活质量。目前，甲状腺结节的影像检查包括：超声、计算机断层扫描成像(CT)、核磁共振成像(MRI)和核素扫描成像等。但是CT和核素扫描具有辐射，MRI检查虽然无辐射，但是价格较高，成像时间长，不适合常规甲状腺检查。超声是首选的甲状腺结节检查技术，其鉴别诊断的准确性可达74%～82%[3-4]。超声通过对结节形态和彩色多普勒血流分布进行综合判断来鉴别结节的良恶性，但超声诊断在甲状腺结节的特征描述中存在重叠。超声引导下甲状腺细针穿刺活检(FNA)是对超声上可疑恶性的甲状腺结节进行进一步诊断，由于其具有创性，并且穿刺的结果会受穿刺操作者和病理学医生的经验影响，因此临床上急需一种无创且重复性高的诊断方法来进行甲状腺结节良恶性的诊断超声弹性成像技术。自1991年Ophir等[5]首次提出以来，该技术得到了飞速发展。超声弹性成像类似于临床触诊来评估组织的软硬程度，但相较之下更为直观。目前广泛应用于肝脏、小器官、血管、前列腺等脏器疾病的诊断，因其安全、无创、无辐射、可重复性好、且可探测被检组织的硬度信息，其逐渐在临床中被广泛应用。

1 超声弹性成像的原理

超声弹性成像(elastosonography)：由于组织受到动态或静态压力的作用，依据弹性力学、生物力学等物理学原理，会发生响应，具体表现为位移、应变、速度等变量的改变。超声弹性成像遵循上述的物理原理，利用现代数字图像技术，定量估测组织内的应力改变，能反映组织内部的硬度信息。实时弹性技术是对常规超声检查的一项重要补充，在测量硬度特征的同时，进一步判断组织的性质。弹性成像有较高的敏感性、特异性及准确性，在二维的基础上提供更全面的诊断信息，进而有助于临床医生综合判断[6-7]。

2 超声弹性成像技术分类及演变

根据欧洲超声医学与生物联盟组织(European Federation for Ultrasound in Medicine and Biology)的标准，将超声弹性技术分成三类：第一类为位移或应变成像(displacement or strain imaging)，第二类为剪切波速度测量(shear-wave speed MEASUREMENT)，第三类为剪切波速度成像(shear-wave speed IMAGING)。

3 超声弹性成像对甲状腺结节诊断的应用

3.1 位移或应变成像(displacement or strain imaging)

3.1.1 应力弹性(strain elastography)最早由日立公司于2003年推出的实时组织弹性成像技术(real-time tissue elastography，RTE)，其原理是操作者利用探头进行不同的压力操作，根据受压前后组织的应变不同，进而转化为应力图像，以不同的颜色表示软硬度的不同。该技术评估甲状腺结节的方法有两种，分为弹性评分法与应变率比值法。

3.1.2 超声弹性评分法目前，应用RTE对甲状腺良恶性结节进行评估，大多数文献采用国外Itoh等[8]的5分法和罗葆明等[9]的改良5分法。Itoh等[8]的5分法标准为：1分，绿色完全覆盖于结节及其周边：2分，结节内蓝绿混杂：3分，结节中部以蓝色为主，周边见绿色：4分，蓝色完全覆盖于结节：5分，蓝色完全覆盖于结节与其周边。罗葆明的改良5分法分级标准：1分，绿色覆盖结节大部或全部：2分，结节中心区域为蓝色，绿色分布于周边：3分，绿色和蓝色覆盖结节比例相近：4分，结节被蓝色覆盖，内部仅有少许绿色：5分，蓝色覆盖结节全部，内部伴或不伴有绿色。研究表明，甲状腺良性结节的评分分级多≤3分，甲状腺恶性结节则为4～5分。Rago等[10]以5分法对甲状腺结节进行评估，弹性评分大于4分，则恶性可能性较大(P＜0.001)。俞清等[11]认为，若弹性评分大于3分，其对甲状腺结节的良恶性诊断的灵敏度为100%。张硕等[12]使用日立HI Vision Preirus超声诊断仪，频率为5～12 MHz的超声弹性成像探头，术前对98例甲状腺结节进行弹性成像分析，超声弹性图像显示：评为3分的多为恶性结节，评为2分的多为良性结节；术后再对结节进行良恶性的病理诊断，得出甲状腺良恶性结节在2分、3分、4分之间比较差异均有统计学意义(P＜0.05)；超声弹性成像的灵敏度和特异度优于常规超声，可以从不同角度提供更多的诊断信息，可提高诊断准确性。李星云[13]对169例患者分别进行常规超声、5分评分法的弹性超声及病理检查，将常规超声和弹性超声结果与病理诊断结果比较，弹性超声相对于常规超声检查灵敏性更高，对于鉴别甲状腺结节良恶性病变，弹性超声成像具有较高的准确性，有重要临床价值。

3.1.3 超声弹性应变率比值(strain ratio，SR)RTE技术中的SR可对组织弹性进行半定量测定。SR测量方法：分别选取结节以及周围正常甲状腺组织作为感兴趣区，计算出两者的SR比值。SR比值越高，结节较周围正常甲状腺组织的相对硬度越硬。刘芳等[14]研究中最佳临界点为5.5；俞清等[15]研究中最佳临界点为3.3；宁春平等[16]研究最佳临界值为3.5；Giledag等[17]将结节与胸锁乳突肌做SR的测量，以2.3作为诊断界点，得到相似的结论，Ning等[18]确定的良恶性最佳诊断界点是3.5；李蔚等[19]以3.1作为临界点。综上所述，超声弹性应变率比值法及评分法为临床甲状腺良恶性结节的鉴别诊断提供了重要的参考信息。

3.1.4 ARFI技术中声触诊组织成像技术(virtual touch imaging，VTI)由探头发出声脉冲辐射力，组织产生纵向压缩，依据感兴趣区域内纵向压缩的位移变化，形成反映组织相对硬度的黑白色弹性图像。VTI弹性成像分级标准如下，Ⅰ级：结节全部显示为白色或夹杂少许点状黑色；Ⅱ级：结节区域大多显示为白色，见少部分黑色；Ⅲ级：结节内显示的黑、白色比例相仿；Ⅳ级：结节区域大多显示为黑色，见少部分白色；Ⅴ级：结节区域大部显示为黑色，见小部分白色；Ⅵ级：结节全部显示为黑色。结节越软，白色越多，结节越硬，黑色越多。目前Ⅲ级以下为良性，Ⅳ级以上级为恶性。李泉水等[20]认为甲状腺结节良恶性鉴别诊断的标准为VTI分级的Ⅳ级，以此为截断值具有较高的灵敏度、特异度及准确度。声触诊组织成像弹性面积比是通过勾画病灶在VTI成像中的面积以及在二维灰阶超声成像中的面积，计算两者的比值而得出的。陈洁等[21]研究甲状腺良性和恶性结节的弹性面积比的平均值分别为(0.92±0.07)和(1.21±0.17)(P＜0.001)，ROC曲线下面积为0.972，VTI面积比对良恶性结节诊断的截断值为0.975。VTI弹性面积比对甲状腺结节的良恶性鉴别具有较高的诊断效能。

3.2 剪切波速度测量(shear-wave speed MEASUREMENT)主要是指点式剪切波弹性(point shear-wave elastography)、ARFI技术中声触诊组织定量(virtual touch tissue quantitfication，VTQ)技术，VTQ的原理是在弹性组织内产生垂直于超声波的横向剪切波，以剪切波传播速度(SWV)评估组织的软硬度，单位为m/s。SWV值与组织的硬度呈正相关，SWV值越大，其组织硬度越大、弹性则越差。通过计算剪切波速度，能定量反映组织的弹性特征。并且VTQ不需施加外力，是绝对的组织硬度量化指标，不仅可与邻近组织比较，且在不同患者间也可对比，弥补了位移或应变弹性成像技术的定性或半定量评估的缺陷。张一峰等[22]应用VTQ技术检测了120个甲状腺结节，记录结节的横向剪切波速度，并计算每个结节与其周围甲状腺组织的SWV比值。发现结节与周围组织的SWV比值在良恶性中差异有统计学意义。VTQ技术能定量测出甲状腺结节与周围组织的剪切波传播速度，对良恶性结节的鉴别诊断有一定的价值。邹霞等[23]用VTQ成像技术测量119例患者共144个结节，测量结节内剪切波速度并加以分析。结果显示恶性结节的VTQ值明显高于良性结节(t=8.245，P＜0.001)，根据ROC曲线分析，曲线下面积为0.856，以SWV值＞2.79 m/s为截断点，联合应用VTQ与常规超声，其诊断效能明显提高。王荣等[24]采用VTQ技术测量101例患者共129个甲状腺实性结节及周边甲状腺组织的剪切波速度(SWV)，以病理诊断为金标准，得出诊断良恶性结节的截点值为2.43 m/s。费正东等[25]应用VTQ技术分析95例甲状腺结节，SWV平均值为(3.65±0.81)m/s，良恶性结节间差异有统计学意义(P＜0.01)，分析得出良恶性结节的SWV值临界点为2.96，认为VTQ可为甲状腺良恶性结节的鉴别诊断依据，具有一定的临床应用价值。王时宏等[26]认为ARFI的取样框大小是固定的，对于小于取样框的结节，可能会受到周围甲状腺组织的干扰；对于较大的结节，可能会因为结节内部分布不均匀而不能准确的评估结节的硬度。于是研究人员开发了剪切波速度成像技术。

3.3 剪切波速度成像(shear-wave speed IMAGING)包括西门子的VTIQ技术和声科的SWE技术

3.3.1 声触诊组织成像定量技术(VTIQ)该技术在第二代声辐射力脉冲成像VTQ的基础上进行改进，VTQ只限于测量组织内的单点剪切波速度，而VTIQ能测量0.5～10 m/s范围内的多点剪切波速度，还可以呈现速度、传播时间、质量和组织位移图。李延芳等[27]通过对50例患者的62个甲状腺实性病灶的常规超声与VTIQ图像资料进行研究。认为VTIQ能对甲状腺结节的定量诊断尤其是在甲状腺微小癌方面的检出有较大的优势。唐力等[28]认为传统VTQ的感兴趣区较大，且只能单点测量，有时会出现无法测出SWV值(显示为X.XX m/s)的情况。而VTIQ测量范围广，并且可多点测量，能更全面真实地测出硬度值。并且得出甲状腺结节良恶性的截断值为2.9 m/s。毛锋等[29]认为VTIQ技术联合2015年ATA指南诊断甲状腺良恶性结节的灵敏度与单独应用2015年ATA指南相同，而特异度和准确率均升高(P＜0.01)。得出VTIQ技术对于鉴别甲状腺结节的良恶性具有重要的临床价值

3.3.2 SWE技术是近几年由法国声科公司推出，对组织发射声辐射力，根据“马赫锥原理”，通过超高速成像系统捕获、追踪组织中产生的横向剪切波，以彩色编码技术实时显示出组织弹性图，局部组织较硬显示为红色，局部组织较软显示为蓝色，并可计算局部组织的杨氏模量(kPa)，局部组织越硬，杨氏模量越高，局部组织越软，杨氏模量越低。Veyrieres等[30]测出诊断甲状腺良恶性结节的临界值为66 kPa时，其敏感性、特异性分别为80%、90.5%。尤其对直径＞3 cm的甲状腺结节有更大的诊断价值。SWE技术可以随意调节取样框大小，观测值能更加客观的评估结节的硬度。王玲玲等[31]对186例患者行实时剪切波弹性成像检查，最大值及平均值的最佳诊断界值分别为80.5 kPa和63.5 kPa，以其为诊断界值其诊断敏感度、特异度分别为75.4%、73.3%和80.8%、85.6%。刘保娴等[32]应用SWE对接受手术或活检的221例甲状腺结节患者(265个结节)术前进行检查，测量结节的绝对弹性值。以病理结果为金标准，绘制ROC曲线，得到最优的诊断界点，并以此进行良恶性诊断。根据ROC曲线下面积评价各个SWE参数的诊断价值。同时，分析可能存在的影响因素。结果265个甲状腺结节中，良性177个，恶性88个。恶性结节的杨氏模量均高于良性结节，差异有统计学意义(P均＜0.05)。以最优的诊断界点为39.2 kPa进行良恶性诊断，诊断的敏感度和特异度分别为67.05%和83.62%。SWE与常规超声联合应用的诊断敏感度为86.36%。蔡文佳等[33]采用SWE技术对63例可疑甲状腺疾病患者进行检查，分别测量剪切波速度(SWV)及杨氏模量值(EI)，分析不同病变弹性参数的差异。恶性结节的SWV及EI较炎性病变、良性结节及正常腺体均明显增大(P＜0.05)，且炎性病变的SWV及EI较正常腺体也明显增大，差异均有统计学意义(P＜0.05)。SWE技术可重复性好，对甲状腺疾病的诊断、鉴别诊断有重要参考价值。

4 超声弹性成像存在的局限性

超声弹性成像现已成为超声成像技术领域的研究热点，虽然能提供组织的硬度信息，但在临床应用中仍有一定的局限性，具体表现在以下几个方面：(1)组织的硬度与良恶性有密切的相关性，但二者之间往往常存在一定的交叉重叠现象，即使是同样病理性质的结节也会因其结构成分复杂多变而存在差异；(2)结节的面积大小以及深度对弹性成像评分也有一定影响，相同性质的结节位于不同深度的受压形变移位存在一定不同，弹性分级可能出现假阳性，良性结节较大者(＞3 cm)，由于无周围正常组织作对比，弹性图像分级偏高；(3)超声弹性成像与操作者经验、加压频率等因素密切相关；(4)病灶的位置对超声弹性成像的质量也存在一定的影响，对位于上极、下极及峡部的结节，因人体解剖结构的不平整性，造成结节受压不均匀，弹性图像稳定性差，较难产生满意的弹性图像；(5)颈动脉的搏动、呼吸、咳嗽和吞咽等动作均可使结节产生纵向、侧向移动，产生一些干扰因素和伪像，进而会影响结果的准确性。

5 超声弹性的应用前景

综上所述，作为一种新的影像技术，超声弹性成像与传统超声、彩色多普勒等技术的原理不同，相互补充，提高诊断效能。虽然超声弹性成像技术仍存在一些局限性，但是其从结节内部特性角度上为传统影像学提供了有别于以往的有价值的临床诊断信息。随着弹性技术的不断改进，可以实现快速有效进行数据采集，减少伪像和提高分辨能力，采用合适的方法最大限度的降低人为因素干扰，建立统一的标准和最佳诊断参数，对临床提高甲状腺结节术前定性诊断的水平，减少误诊、漏诊方面起到更大的帮助。除此之外，超声弹性成像技术还具备操作简便、迅速、无放射性、无痛苦等优点，可作为临床应用中的首要检查项目。相信随着多中心多学科联合的临床研究，医学技术上的改进，操作者技能上的提升，甲状腺弹性超声成像技术能够进一步提高医生的诊断信心，为临床诊断提供更全面的信息。

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R581

A

1003—6350（2017）14—2337—04

10.3969/j.issn.1003-6350.2017.14.031

2016-12-12)

安徽省马鞍山市科技计划项目（编号：YL-2016-06）

江峰。E-mail：yjsjf@126.com