超声支气管镜下弹性成像技术在纵隔淋巴结性质判定中的价值

方苏榕 唐 云 常立功 谷 伟

肺癌的发病率和死亡率近半个世纪以来一直呈现出不断增长的趋势，其治疗方式的选择与分期密切相关。判断淋巴结转移是明确分期的关键因素之一[1]。在无远处转移的肺癌治疗中，纵隔及肺门淋巴结的转移状态决定了手术指征及术后疗效[2-3]。因此，多年来肺癌领域的学者对于纵隔及肺门淋巴结定性与定量诊断做出持续不懈的努力。选取适合的有创淋巴结获取病理是纵隔淋巴结分期的金标准。既往的纵隔镜检查由于创伤较大、操作风险高等原因，在临床上的实际使用率并不高。近年来，随着支气管镜下超声技术的发展，超声引导下经支气管镜针吸活检术(endobronchial ultrasound-guided transbronchial needle aspiration, EBUS-TBNA)由于在肺癌淋巴结分期中具有很高的敏感性(89%～99%)及特异性(100%)[4-5]，已逐渐取代了纵隔镜成为明确肺门及纵隔淋巴结性质的重要检测方法。

超声弹性成像技术是一种新的测量组织压缩性的超声相关技术，它根据组织间的硬度差异，进行组织自身的弹性特性成像、测值，获取组织的弹性信息，评价组织的硬度[6]。此项技术自1991年被提出后，首先应用在乳腺癌领域，后来也被用于甲状腺和肝脏疾病中[7-9]。近20年，它已成为超声领域的研究热点。但是，由于支气管镜下超声弹性成像技术应用于临床时间较短，国内外相关文献较少[10]，且多为单中心的回顾性分析，前瞻性研究较少，目前对于此项技术的认识尚处于初级阶段。因此，本研究旨在运用新型EU-ME2 PREMIER PlUS超声主机及BF-UC260FW超声内镜，根据经支气管镜下超声弹性成像的分类，单独及联合胸部CT、常规超声，预测纵隔及肺门淋巴结性质，为EBUS-TBNA提供引导作用，并探讨其在鉴别肺癌纵隔及肺门淋巴结的临床意义。

对象与方法

一、研究对象

本文纳入2016年6月至2018年3月在南京医科大学附属南京医院呼吸内镜室拟行支气管镜检查并需要行EBUS-TBNA的患者共计78例，其中男性53例，女性25例，年龄在27～80岁，平均(60.35±10.99)岁，中位年龄61岁。共穿刺117枚肺门或纵隔淋巴结，平均每例患者穿刺1.5枚淋巴结。淋巴结的性质通过EBUS-TBNA诊断的有106枚(90.60%)。入组标准：需同时满足以下标准：①年龄大于18周岁并不超过80岁；②已签署知情同意书；③经研究者评估确认能够耐受EBUS-TBNA检查；④胸部增强CT检查后发现有可穿刺的肺门或纵隔淋巴结；⑤心、肺、脑、肝、肾功能基本正常；⑥生化、凝血功能正常。⑦无研究者认为不适合入选的其他情况。该研究通过南京医科大学附属南京医院伦理委员会批准(伦理批号：YL20160713-020)。

二、超声支气管镜下操作

患者禁食、禁水6 h后接受超声支气管镜检查。所有操作均在局部麻醉(利多卡因)联合清醒镇静(咪达唑仑+力月西+丙泊酚)下进行[11]，均由气管镜室同一副主任医师操作。使用搭配超声主机实时弹性成像系统的超声支气管镜(EUME2，日本奥林巴斯公司)检查目标淋巴结。在B模式测量淋巴结大小，在弹性成像模式下测量应变率比值，并将B模式及弹性成像模式分别拍照及采集视频至少30 s留存。随后行EBUS-TBNA，使用21G穿刺针(日本奥林巴斯公司)在超声的实时引导下进行抽吸。抽吸的第一滴穿刺液涂片后酒精固定，其余均推入细胞固定液中送病理科行石蜡包埋行常规病理及细胞学检查。每组淋巴结穿刺三次。

三、术后分析

胸部CT淋巴结特点由两名有经验的影像科医师分析并确定淋巴结的大小，形状(类圆形和非类圆形)，边界(清楚和不清楚)，质地(均匀和不均匀)及CT值。常规超声下记录淋巴结的大小，边界(清楚和不清楚)，回声强弱及回声均匀程度。

超声弹性成像图像特点分析：①图像类别：根据超声弹性成像的图像颜色分布共分为3型[10]，1型(图像以非蓝色(绿色和红色)为主)，2型(图像部分蓝色，部分非蓝色)，3型(图像以蓝色为主)；②弹性评分：1分(切面≥80%区域为非蓝色(红色或绿色)，2分(切面≥50%，但<80%区域为非蓝色)，3分(切面≥50%，但<80%区域为蓝色)，4分(切面≥80%区域为蓝色)；③应变率比值：术中选取病变组织(蓝色最深的区域)为A，周边正常组织为B，应变率=-B/A，由机器直接测得；④蓝色区域占淋巴结区域的面积比例：通过Image J软件(版本号：1.6.0_24)，对照二维超声淋巴结图像，将淋巴结弹性成像图截取作为感兴趣区(region of interest, ROI)。将ROI转换为RGB编码模式，通过设定B分量与R、G分量的差值在Metlab软件上将蓝色部分提取出来，计算蓝色部分占ROI面积比，即蓝色区域占整个淋巴结区域的面积比例。

四、诊断标准

EBUS-TBNA穿刺的病理结果；若EBUS-TBNA穿刺的病理结果为阴性时，如手术则与手术病理比较；如未手术，随访至少1年复查胸部CT确认淋巴结的良恶性。不能最终判定性质者则剔除。

五、统计学方法

结 果

一、穿刺淋巴结基本资料

穿刺淋巴结的部位：117枚淋巴结中，2R组淋巴结4枚，4R组淋巴结38枚，4L组淋巴结15枚，第7组淋巴结42枚，第8组淋巴结1枚，10R组淋巴结7枚，10L组淋巴结2枚，11R组淋巴结4枚，11L组淋巴结3枚，12L组淋巴结1枚。

穿刺淋巴结的病理类型：117枚淋巴结中，恶性病变84枚(71.79%)，其中肺腺癌38例(32.48%)，肺小细胞癌21例(17.95%)，肺鳞癌11例(9.40%)，肺非小细胞癌5例(4.27%)，差分化癌3例(2.56%)，肺腺鳞癌3例(2.56%)，肺黏液表皮样癌1例(0.85%)，食管癌1例(0.85%)，肾透明细胞癌1例(0.85%)。良性病变33枚(28.20%)，其中淋巴结反应性增生23例(19.66%)，结节病6例(5.13%)，肺曲霉病3例(2.56%)，肺结核1例(0.85%)。

二、胸部CT对于纵隔及肺门淋巴结的图像特征及诊断价值比较

117枚淋巴结的胸部CT的图像特征结果显示，淋巴结的性质判定在短径≥10 mm、边界清楚、质地不均匀中显示统计学差异(P<0.05)，而形状是否规则无统计学差异(P≥0.05)，见表1。

以胸部CT上淋巴结短径≥10 mm、边界清楚、质地不均匀为特征构建ROC曲线，见图1。并测得各指标的准确率、灵敏度、特异性、阳性预测值、阴性预测值，见表2。根据ROC曲线，淋巴结质地不均匀的曲线下面积最大，为0.711。 其评价淋巴结性质的准确率、灵敏度、特异度、阳性预测值、阴性预测值分别是74.36%、78.57%、63.63%、84.61%、53.85%。

表2 胸部CT对淋巴结性质的诊断价值(%)

图1 胸部CT判断淋巴结性质的ROC曲线

三、常规超声B模式对于肺门及纵隔淋巴结的图像特征及诊断价值比较

117枚肺门或纵隔淋巴结的常规超声结果显示，淋巴结短径≥10 mm、边界清楚、低回声、类圆形这几个指标在判断淋巴结性质方面存在统计学差异(P<0.05)，而超声图像中回声不均匀在判断淋巴结性质方面无统计学差异(P≥0.05)，见表3。

以淋巴结短径≥10 mm、边界清楚、低回声、边缘呈类圆形者为特征构建ROC曲线，见图2。并测得各指标的准确率、灵敏度、特异性、阳性预测值、阴性预测值，见表4。结果显示，超声下淋巴结的边界清楚的曲线下面积最大，为0.655，其评价淋巴结性质的准确率、灵敏度、特异度、阳性预测值、阴性预测值分别是74.36%、88.10%、39.39%、78.72%、56.52%。

表4 常规超声对于肺门及纵隔淋巴结的诊断价值比较(%)

四、超声弹性成像对于肺门及纵隔淋巴结的判定方法及诊断价值的比较

将117枚淋巴结根据超声弹性成像图像类型标准及超声弹性成像弹性评分标准统计，见表5。结果显示，这两种方法对于淋巴结良恶性性质判定均有统计学意义，P<0.05。

图2 常规超声判断肺门及纵隔淋巴结性质的ROC曲线

表5 超声弹性成像图像类型及弹性评分

将淋巴结的超声弹性成像应变率比值及蓝色面积比进行统计，良性：应变率比值(20.63±2.80)，蓝色面积比(38.42±3.58)； 恶性：应变率比值(30.77±1.84)，蓝色面积比(68.89±1.63)。结果显示，这两种方法对于淋巴结良恶性性质判定均有统计学意义，P<0.05。

表1 淋巴结的胸部CT图像特征

注：a指标在淋巴结判定中有统计学差异(P<0.05)

表3 肺门或纵隔淋巴结的常规超声特征

注：a指标在淋巴结判定中有统计学差异(P<0.05)

以上述四种超声弹性成像参数构建ROC曲线，得到曲线下面积，见图3。结果显示，各指标曲线下面积均在0.7以上，提示超声弹性成像各参数对于淋巴结性质的判定均有诊断价值。然后根据统计结果计算出各个参数的最佳截断值。结果显示，图像类型以3型作为恶性诊断标准；弹性评分以2.5分为界定值，即3分、4分为恶性诊断标准；应变率为19.67为恶性诊断标准；蓝色面积比为53.61为恶性诊断标准。然后与金标准比较，计算出各指标的准确率、灵敏度、特异性、阳性预测值、阴性预测值，见表6。

表6 超声弹性成像各判定方法的诊断价值(%)

图3 超声弹性成像的各判定方法的ROC曲线

五、超声弹性成像联合常规超声及胸部CT对于肺门及纵膈淋巴结的诊断价值

综合上述各项指标的统计学结果，常规超声中边界清楚的AUC最大，胸部CT中质地不均的AUC最大。将以上两指标与超声弹性成像中最易获得的图像类型组合后作为联合诊断指标构建ROC曲线，见图4，并计算出各联合指标的准确率、灵敏度、特异度、阳性预测值及阴性预测值，见表7。结果显示，胸部CT质地不均匀、常规超声下边界清楚及超声弹性成像的图像类型三者联合的AUC最大，为0.932。其判定淋巴结的准确率、灵敏度、特异性、阳性预测值、阴性预测值分别为85.50%、85.70%、87.90%、100%、100%。

图4 联合诊断指标的ROC曲线(%)

讨 论

我国每年肺癌的发病人数达75万，死亡人数达61万，发病率和死亡率均已成为恶性肿瘤的第一位[11]。早期诊断和治疗是决定肺癌预后的关键。对于临床分期Ⅰ期、Ⅱ期及部分ⅢA期患者，外科手术可改善预后甚至获得治愈，但外科治疗不能使晚期肺癌患者的生存获益。因此，判定肺门及纵隔淋巴结是否转移对于确定手术切除的可行性及手术方式具有重要意义。

EBUS-TBNA是在支气管镜远端搭载一个超声探头，能够在实时超声的引导下进行淋巴结针吸活检获取标本，取得的组织足够用于病理诊断及进一步的行免疫组化及基因检测[12]。近十余年来，EBUS-TBNA表现了在肺门及纵隔淋巴结良好的灵敏度和特异性，已逐渐取代纵隔镜而成为诊断肺门及纵隔淋巴结的金标准[13]。EBUS-TBNA前一般通过胸部增强CT寻找需要穿刺的合适的淋巴结。既往的研究一般把淋巴结短径≥10 mm考虑可能存在淋巴结的转移，但是敏感性及特异性均不高。本文将淋巴结的胸部CT特征：短径≥10 mm，边界清楚，质地不均匀，形状类圆形这四方面与最后的病理结果进行比较，发现短径≥10 mm，边界清楚，质地不均匀这三方面对于判定淋巴结的良恶性有意义，而淋巴结的形状是类圆形或者不规则对于评价良恶性无意义。将有统计学差异的三个指标进一步做ROC曲线，得到三者的AUC。一般认为，AUC<0.5，无诊断价值；在0.5～0.7有较低诊断价值；在0.7～0.9有一般诊断价值；大于0.9诊断价值较高。根据统计结果显示胸部CT有意义的三个指标的AUC在0.6～0.72之间，胸部CT对于判定肺门及纵隔淋巴结的性质有一定的意义，但是诊断价值较低。其中，质地不均匀较其他两者诊断价值稍高。

表7 联合指标的诊断价值

与纵隔镜相比，EBUS具有微创、检查所需时间短、检查过程安全、并发症少等特点[14]。它可以根据淋巴结的一些超声特点，初步判断淋巴结的性质，选择合适的路径，从而提高穿刺的准确性及安全性。日本Fujiwara等[15]对于1 061例肺门及纵隔淋巴结的回顾性分析显示，类圆形、边界清楚、回声不均匀、存在凝固性坏死等可以作为预测转移性恶性淋巴结的独立危险因素。另外，超声下淋巴结短径大于10 mm提示恶性淋巴结可能。本研究结果显示，超声下淋巴结短径≥10 mm，边界清楚，低回声，边界呈类圆形在判断肺门及纵隔淋巴结的良恶性方面有意义，这与之前的研究结果相一致。但是质地不均匀未做出统计学差异。将有意义的4个指标进一步行ROC曲线，得出曲线下面积，发现AUC均在0.58～0.66之间，其中边界清楚诊断效能最高，但也未超过0.7。这表明，常规超声鉴别良恶性淋巴结的具有一定诊断价值，但是诊断效能不高。

随着医疗技术的发展，新一代的超声主机实现了气道内超声弹性成像的功能。超声弹性成像技术是目前超声领域的研究热点，它是对组织施加一个压力，根据弹性力学及生物力学等原理，组织产生位移、速度及应变等分布差异，通过收集被测组织产生的不同信号，并根据这些信号编码成像或者进行相应参数测量，最后以相应的参数数值或者图像的形式进行分析，得到组织弹性的信息，从而客观评价组织硬度的差异[16]。这一技术由于其具有便捷、无创、客观及可重复性高等特点，已广泛应用于乳腺结节、甲状腺疾病、肝脏疾病、肾脏疾病及前列腺癌的诊断方面。

超声弹性成像技术应用于肺门及纵隔淋巴结的时间较短，相关的报道不多。目前其判定有定性和定量两种方法。最早的定性的方法是来自日本的Izumo等[10]2014年的报道，将75枚淋巴结的弹性成像图像分为3型：1型，主要是非蓝色图像；2型，部分蓝色，部分非蓝色图像；3型，主要是蓝色图像。并且将图像类型与病理学结果进行比较发现，1型图像100%为良性；2型图像46.9%为恶性，57.1%为良性；3型图像94.6%为恶性。这一结果表明，淋巴结的恶性程度越高，组织硬度越大，弹性成像的蓝色部分越多。本研究中1型图像100%为良性；2型图像66%为恶性，34%为良性；3型图像96.1%为恶性。1、3型图像良恶性率与上述研究相似，2型图像的判别有少许差异，可能是由于在结果判定标准中，部分非蓝色与主要是蓝色之间的界限，不同的作者会有不同的理解，故存在一定的主观性。

为了减少主观性，超声弹性图像的色彩面积被进一步量化[17]，根据非蓝色及蓝色图像所占的比例将图像进行弹性评分：1分切面≥80%的区域为非蓝色，2分切面在50%～80%(包括50%，不包括80%)之间的区域为非蓝色，3分切面在50%～80%(包括50%，不包括80%)之间的区域为蓝色，4分切面≥80%的区域为蓝色。本研究将弹性评分与病理结果进行比较，得出1分100%为良性，2分56%为良性，3分82.6%为恶性，4分96.2%为恶性。行ROC曲线，得到最佳截断值为2.5，提示3、4分的恶性可能性大。与之前研究的结果基本相似。但是，这种半定量的评分方法仍是存在一定的主观性，比如蓝色面积占49%和51%评分不同，但是在研究者的目测下，可能没有差别。

如果能够将弹性成像的图像进行后期处理，用软件计算出蓝色面积的部分与整个淋巴结的比例，则能够进一步更精细地评价弹性成像与良恶性淋巴结之间的关系。目前图像色彩的统计方法有蓝色面积比、色散直方图及平均灰度值等[18-25]。本研究采用了Image J软件截取淋巴结，并将其转换成RGB编码模式，通过设定B分量与R、G分量的差值用Metlab软件将蓝色部分提取出来，计算蓝色面积占淋巴结面积的比值。通过行ROC曲线，发现弹性成像的蓝色面积比这一定量方法对于良恶性淋巴结的诊断效能为0.877，比半定量弹性评分及定性的方法图像类型均高。

另外，超声主机自带有测量弹性成像图像的应变率比值的功能，有些研究中提到应变率比值对于良恶性淋巴结的判定也有较高的诊断价值，敏感性为88%，特异性为85%，AUC为0.933[26-30]。本研究在操作中发现，这种A、B值的选取不具备客观性，选取面积的大小，选取的部位均存在不可复制性。在两篇对于应变率研究的文章中[17,20]，尽管敏感性和特异性差不多，但是最佳截断值差异较大，分别为32.07和8。本研究中应变率的最佳截断值是19.67，与之前的研究均不相同。此时，应变率对于评价淋巴结良恶性的敏感性为79.75%，特异性为57.59%，AUC是0.717，比之前的研究结果明显降低，可能是由于不同研究者选取的病变部位和正常部位不同有关。但是，在穿刺前，可以测同一淋巴结不同部位的应变率，选取应变率大的部位作为穿刺路径，有助于提高穿刺的阳性率。

本研究结果显示，胸部CT各指标对于评价淋巴结性质的AUC在0.6～0.72，常规超声各指标对于评价淋巴结性质的AUC在0.58～0.66，超声弹性成像的各种方法对于评价淋巴结性质的AUC在0.71～0.9之间。即单独使用超声弹性成像判断淋巴结性质的诊断效能最高。

AUC大于0.9 被认为诊断价值高，但是本研究中单独评价胸部CT、常规超声及超声弹性成像各指标的AUC均小于0.9。因此，本研究尝试使用联合指标提高诊断效能。研究选取胸部CT中诊断效能最高的质地不均匀和常规超声中诊断效能最高的边界清楚作为联合评价中的两项。在超声弹性成像中，蓝色面积比的诊断效能最高，但需要后期通过软件计算。故本研究选取图像类型这一容易及时获取且诊断效能较高的指标与前两项指标进行统计。统计结果显示，超声弹性成像无论联合CT还是超声或者三者联合对于诊断淋巴结良恶性的诊断效能均高于单独一项指标，但是胸部CT联合常规超声的诊断价值一般。另外，将CT所有特征、常规超声所有特征与弹性成像的图像类型联合构建ROC曲线，获得AUC为0.926，并不高于图像类型联合CT质地不均匀及常规超声边界清楚三者联合的诊断效能。因此，EBUS-TBNA时，如果目标淋巴结的胸部增强CT质地不均匀，超声边界清楚，图像类型为3型，则考虑淋巴结的恶性可能性大。

综上所述，超声弹性成像对于肺门及纵隔转移性淋巴结的判定具有临床意义，且价值高于胸部CT及常规超声，如果三者结合能够提高诊断效能。在行EBUS-TBNA时，可以结合胸部CT图像、常规超声图像及超声弹性成像图像，初步判定淋巴结的性质，选取合适的穿刺部位及路径，提高穿刺的有效性及安全性。目前，关于超声弹性成像的报道均属于单中心的报道，样本数均较少。我们期待能够有多中心大样本的研究，能够更准确地评价弹性成像的价值，制定出更加标准的评价体系，更大程度地发挥超声弹性成像的诊断价值。