剪切波弹性成像技术在诊断甲状腺疾病中的研究进展

骆 晨 周 军

甲状腺疾病是临床上的常见病，其发病率呈逐年上升趋势。超声检查作为甲状腺疾病的首选影像学检查方法，具有较高的准确率，但由于某些疾病在病程早期图像不典型或合并其他甲状腺疾病，超声检查易导致误诊、漏诊。近年来，美国弹性成像技术被提议作为触诊的一种延伸方式，它提供了对于组织硬度的补充信息[1]，比触诊更为客观。而剪切波弹性成像技术(shear wave elasticity imaging, SWE)是超声弹性成像的新领域，具有客观评价组织内部弹性信息、反映组织硬度的优势，故称为“电子触诊”。本文就 SWE 技术在诊断甲状腺疾病中的应用及研究进展进行综述。

1 SWE技术及其原理

1996年Sarvazyan等[2]提出了剪切波弹性成像概念，它利用声脉冲产生一种聚焦超声束在组织中诱导远距离辐射力, 通过捕捉剪切波传播产生的位移，传递有关目标组织弹性特性的信息。由于组织的弹性与剪切波传播速度(shear wave velocity, SWV)成正相关，即剪切波传播速度越快，测得的杨氏模量(Young，s modulus)越大，组织的硬度就越大。同时，SWE能将组织的弹性信息进行彩色编码整合在二维灰阶图像之上，借图像色彩反映组织软硬度，蓝色表示较软的区域，对应较低的弹性模量值；红色表示较硬的区域，对应较高的弹性模量值。

2 SWE技术在甲状腺疾病诊断中的应用

2.1 甲状腺弥漫性病变 甲状腺弥漫性病变包括甲状腺功能亢进症(graves disease, GD) 、亚急性甲状腺炎(subacute thyroiditis, SAT)、桥本氏甲状腺炎(hashimoto's thyroiditis, HT)，这三种疾病都可引起组织硬度发生不同程度的改变，因三者病程的多样性及可能处于不同进展时期，导致其二维超声声像图表现存在部分重叠[3]，增加了这三种疾病的误诊率。与二维超声相比，SWE不仅能获得组织内部的弹性信息，还能随着疾病的发展，实时监控组织硬度的变化来提示疾病的进程及转归。

2.1.1 SWE在GD中的应用 甲亢时，滤泡上皮细胞增生，胶质减少或消失，滤泡间出现不同程度的淋巴细胞浸润。Sporea等[4]用SWE技术测量GD组的SWV值，发现与正常组相比，试验组SWV值显著升高，表明甲亢患者的组织硬度较正常人高，并与剪切波速度呈正相关，速度越快，组织越硬。肖蓉等[5]进一步研究了GD患者SWV值与促甲状腺激素(thyroid stimulating hormone，TSH)的相关性，结果证实两者具有一定的正相关关系，即TSH越高，SWV也就越快，反映SWE在一定程度上能体现甲状腺的功能及状态，对GD的诊疗具有一定的指导意义。Li等[6]探讨了甲状腺硬度与GD相关影响因素之间的关系，结果表明GD患者的甲状腺硬度与性别、年龄、游离三碘甲状腺原氨酸(free three-triiodothyronine，FT3)、游离甲状腺素(free thyroxine，FT4)和TSH水平无关，这一结果与肖蓉等报道的不一致。相反，他们发现GD与甲状腺过氧化物酶抗体(thyroid peroxidase antibody，TPOAb)、促甲状腺素受体抗体(thyrotropin receptor antibody，TRAb)和甲状腺球蛋白抗体(thyroid globulin antibody, TGAb)水平具有一致性，这些指标可以激活自然杀伤细胞，攻击靶细胞，促进GD的炎症程度和纤维化，导致腺体组织硬度增加。

2.1.2 SWE在SAT中的应用 SAT为自限性疾病，临床上分三期：急性期、中期、恢复期。随着病程的推进，二维超声在不同时期表现不尽相同[7]，无法提供病灶准确稳定的弹性信息，容易误诊。刘海芳等[8]通过观察杨氏模量在SAT不同时期的变化规律，发现SAT患者杨氏模量显著高于正常人群，并在急性期达到峰值，伴随着病情的进展，杨氏模量逐渐降低，最后可恢复正常。可见，SWE不仅为SAT的诊断提供新的参考指标，而且有助于监测疾病在不同进展阶段硬度的变化，联合二维超声还能获取更多信息，大大提高诊断准确率，为临床制订正确的治疗方案提供参考依据。此外，有学者[9]认为SAT杨氏模量与其他弥漫性病变相比有显著差异，可作为SAT的特异性表现，目前对此并无一致结论，尚需深入研究。Ruchala等[10]利用实时双副图像比较了SAT在弹性图像和二维图像上的病灶大小，发现弹性图上观察到的病灶面实时双副图像积大于二维图像，显示出二维超声未能识别的潜在病灶，表明SWE诊断SAT的准确性优于二维超声，获取的信息是对二维超声的一个重要补充，在临床实践中具有特殊的应用价值。

2.1.3 SWE在HT中的应用 HT是一种自身免疫性疾病，甲状腺功能可正常、低下或亢进。Liu等[11]研究发现，HT患者甲状腺功能与组织弹性呈负相关关系，甲状腺功能降低，病灶硬度反而逐渐增大，在疾病发展的过程中杨氏模量无明显界限，只有当腺体破坏程度较重、纤维化过程不可逆转时，SWE才出现显著差异。可见，SWE对晚期HT患者具有一定的诊断价值，病变尚未破坏完全时仍需结合实验室检查、二维超声图像，才能为HT的诊断和治疗提供依据。Magri等[12]讨论了HT背景条件下合并良、恶性结节对病灶性质的判断有无影响，结果显示SWE能够正确定义甲状腺结节的弹性，在所有患者中观察到结节的杨氏模量总是大于HT，与合并HT情况下腺体较硬的存在无关，两者共存时此值并无交叉，独立性好，始终能够区分结节与周围组织，这是首次研究HT对甲状腺结节弹性特征的影响，故认为SWE对弥漫性病变合并甲状腺结节的诊断也具有广阔的应用前景。

2.2 SWE在甲状腺结节中的应用 甲状腺结节分良、恶性两种，其中大部分是良性(如囊肿、腺瘤、胶质结节等)，7%～15%为恶性[13]。SWE是通过定量弹性值来区分结节的良、恶性，恶性结节的硬度明显大于良性结节，这与其内部病理结构相关[14]。良性结节由滤泡细胞组成，内部充满胶质成分，组织硬度较小；恶性结节由于癌细胞生长迅速，肿瘤血管及纤维组织增生，造成硬度增加。此外，乳头状癌间质内砂粒体样钙化常见，钙盐沉积致弹性变形能力减低。有研究[15]表明，砂粒体钙化使恶性肿瘤发生的风险增加了一倍。Tranquart等[16]认为评价恶性高风险率及需随访的结节，弹性成像是对传统超声行之有效的补充。同时，不同结节的病理类型硬度具有较大的变化。Bojunga等[17]的meta分析中，44%的滤泡状癌在弹性成像图上表现为组织较软，呈假阴性结果。其他研究[18]也表明髓样癌、未分化癌、转移癌常表现为硬度较软。因此，SWE只反映结节内部的硬度，对其性质的判断仍存在一定的误差。据报道，SWE阈值是预测甲状腺良、恶性结节最重要的参数，其弹性值与病灶的良、恶性显著相关，且当甲状腺阈值为22.3～66 kPa时，鉴别良、恶性结节的敏感性为47.1%～96.8%，特异性为71%～100%[19]。Veyrieres等[20]对SWE阈值排除甲状腺恶性结节是否现实的问题进行了研究，确认高于阈值66 kPa是恶性甲状腺结节的最佳超声信号，因为此时它与结节形态学特征之间的关系显示出更高的敏感性和非阴性预测值。Park等[21]对453例甲状腺结节患者进行了一项大规模的研究，数据显示SWE阈值为95.0 kPa，是迄今为止笔者观察到的最大值。虽然国内外学者报道恶性结节杨氏模量明显高于良性结节，但迄今为止SWE准确的阈值尚无公认标准，仍需进一步扩大样本量及多中心的研究以分析。

3 SWE在体内外及临床应用中的研究进展

SWE是一种很有前景的非侵入性评估组织硬度的新工具，已成为评估甲状腺疾病的独立预测因子[22]。

3.1 SWE对甲状腺疾病的体外研究 Matsuda等[23]通过切除的109例不同甲状腺疾病的标本，阐明了SWV与感兴趣区域的病理结构关系：无论是在弥漫性疾病或甲状腺良、恶性结节中，纤维化增加了SWV，在硬度方面起着不容忽视的作用，但是无法根据纤维化程度来直接区分病灶的类型。由于SWV的测量是在体外进行的，条件与体内情况不一致，特别是没有血液流动，是否影响了SWV还需进一步的讨论。

3.2 SWE对甲状腺结节周围组织影响的研究 SWE已在乳腺病变中得到了积极的应用，研究[24]表明，恶性病变中最大硬度区往往位于瘤周，而非病变本身。Hu等[25]对108例甲状腺结节的患者应用SWE测量甲状腺结节及其周围区域2 mm范围内的硬度，评价此区域硬度在甲状腺结节鉴别诊断中的表现，结果发现，结节周围2 mm内的杨氏模量(Eshell值)对甲状腺结节的诊断敏感性和特异性分别为86.5%和97.4%，而甲状腺影像报告与数据系统(Thyroid imaging reporting and data system,TI-RADS)的结果分别为87.6%和84.6%。因此，与TI-RADS相比，Eshell值可能是诊断甲状腺结节的更好指标，此结果与Fukuhara 等[26]的研究一致。通过病理发现恶性结节2 mm以内的周围组织中纤维细胞的比例明显高于良性结节，Eshell值的增加与纤维细胞紊乱的严重程度相对应，这在之前的研究中尚未报道过。分析原因主要是因为恶性组织刺激周围纤维细胞增殖且周围组织不受结节内异质性回声的影响或肿瘤细胞直接浸润瘤周组织所引起。总的来说，Eshell值的测量不仅能够利用病变与周围组织的应变比提高诊断的准确性，还可以预测癌症的浸润程度。

3.3 SWE预测非诊断性或未确诊的甲状腺疾病的研究 目前，传统二维超声结合细针穿刺细胞学检查(Fine needle puncture cytology，FNAC)是甲状腺疾病诊断的金标准。但它是一种侵袭性的方法，存在采样和分析不确定性，不能作为筛查甲状腺疾病的首选[27]。临床上也存在过多患者进行FNAC结果提示良性病变的境况。针对过度穿刺的现况，Samir等[28]研究称，SWE是一个有用的参数，可以预测不确定的细胞学病灶或恶性结节风险以减少不必要的穿刺。而Bardet等[29]认为，SWE用于甲状腺结节或细胞学不确定评估时，Eshell值未能区分其细胞学特征。这些不一致的结果可能是由于甲状腺癌病理类型不同所，往后需进行大型前瞻性研究评估SWE参数，以帮助验证这些结果。

4 结语

剪切波弹性成像是实时、定量、客观的新弹性成像技术，其所获取病变组织的杨氏模量与病理切片之间的一致性较常规超声更高，为超声评估甲状腺疾病增加一个新的维度。它既拓宽了二维超声的可视范围，也弥补了常规超声无法评估病灶硬度的缺陷，为甲状腺疾病的鉴别诊断开辟了新途径。相信经过不断的临床实践，深入探讨更多行之有效的参数，SWE的应用价值会越来越高，其应用领域也将越来越广阔。