剪切波弹性成像技术在正常足月新生儿颅脑杨氏模量值检测中的应用

吴友海，吕国荣，2，何韶铮，陈建辉，魏玉婷，唐亚娟

(1.福建医科大学附属第二医院超声科，福建 泉州 362000；2.福建省泉州医学高等专科学校母婴健康服务协同创新中心，福建 泉州 362000)

剪切波弹性成像(shear wave elastography，SWE)是一种反映组织硬度的弹性成像技术。随着近几年研究的深入，超声弹性成像技术在临床上开始应用于新生儿颅脑疾病诊断。目前国内外对于新生儿正常颅脑杨氏模量值研究仍较少，本研究旨在探讨2018年2月～2018年12月我院158名正常新生儿不同部位颅脑之间的杨氏模量差异，并建立正常新生儿颅脑的杨氏模量值范围，为新生儿颅脑病变的诊断奠定基础，为临床新生儿颅脑疾病诊断提供参考。

1 资料与方法

1.1一般资料：2018年2月3日～2018年12月10日在我院接受SWE检查的健康足月新生儿158例，其中男81例，女77例，年龄2～7 d，平均(3.4±1.26)d。纳入标准：①所有足月新生儿监护人自愿接受检查，并签署知情同意书；②无神经系统疾病及其他系统病史；③出生时无窒息史、出生后Apgar评分在7～10分之间；④二维及多普勒超声检查无异常。本项研究已经过我院医学伦理委员会批准。

1.2仪器：采用法国声科Super Sonic Imagine AixPlore超声诊断仪。选择线阵探头SL15-4(测量额叶)，频率2～10 MHz及凸阵探头XC6-1(测量丘脑及小脑)，频率1～6 MHz。 应用仪器预设的相应器官检查条件，患儿处于安静状态，取仰卧位，先行常规超声检查，后经前囟，分别行横、纵切面检查，观察颅脑结构，获得相应部位稳定图像。然后启动弹性成像模式，移动探头，不施加压力，待图像稳定3～5 s后，冻结图像，启动Q-BOX功能在取样框内选择感兴趣区(ROI)，分别于左右侧额叶、丘脑、小脑实质测量其杨氏模量值平均值Emean，后取三次Emean的平均值。彩色图弹性模量范围为0～70 kPa(丘脑、小脑)，0～100 kPa(额叶)，测量区域统一设置为直径5mm圆形。所有病例均由一名15年以上超声工作经验的医师完成，且经过规范的SWE技术操作培训。

1.3图像质量有效率分析：以启动弹性模式区域内充满分布均质一致的颜色或SI值大于80%视为有效，如图1、图2、图3，以出现测量区域内颜色充填不足、无颜色、颜色分布不均为无效。

SWE检测示：上半图颜色均匀一致，检测成功；下半图为二维超声对照图图1 新生儿颅脑额叶杨氏模量平均值(Emean)测量为14.0kPa

图2 新生儿颅脑丘脑杨氏模量平均值(Emean)测量为12.5 kPa

图3 新生儿颅脑小脑杨氏模量平均值(Emean)测量为5.2 kPa

2 结果

2.1新生儿颅脑SWE检测的成功率：共有158例受检者纳入本研究。其中147例可获得满意图像，其中女性71例，男性76例。147例中有11例图像采集不成功，成功率达93%。11例检测失败原因均为采集图像不成功，其中额叶1例、丘脑5例、小脑7例图像采集不满意，其中2例新生儿丘脑及小脑同时采集不成功。

2.2正常足月新生儿颅脑不同性别、不同侧、不同部位杨氏模量值分布特点：①正常足月新生儿颅脑不同性别杨氏模量值的分布情况见表1。其不同性别同侧组间在同一部位测值比较差异均无统计学意义(P>0.05)。②正常足月新生儿颅脑不同侧同部位弹性模量值的分布情况见表2。不同侧组间测值比较差异均无统计学意义(P>0.05)。 ③正常足月新生儿颅脑不同部位同侧弹性模量值的分布情况见表3。其不同部位同侧组间比较差异均有统计学意义(P>0.05)。

表1 正常足月新生儿颅脑不同性别同侧杨氏模量值比较

表2 正常足月新生儿颅脑不同侧同部位杨氏模量值比较

表3 正常足月新生儿颅脑不同部位同侧杨氏模量值比较

3 讨论

随着医学新技术的发展，超声弹性成像已成为一种新型超声诊断技术。SWE技术是目前最新的超声弹性成像技术之一，它利用声学物理理论E=3ρC2(其中E为杨氏模量，ρ为组织密度，C为剪切波的传播速度)来获得组织的杨氏模量。组织杨氏模量值越大，表示其硬度越高。SWE技术弥补了传统应力式弹性成像受有效施压、周围组织情况影响、应用仅限浅表组织、缺乏定量指标的不足，具有实时、安全、重复性好、定位准确等特点。

电子计算机断层扫描(CT)及磁共振成像(MRI)检查仍然是目前新生儿颅脑疾病常用的影像诊断学方法。CT具有高分辨率，检查速度快，对硬脑膜下和蛛网膜下腔出血敏感性高等优点，但具有放射性；MRI检查图像清晰，可多切面重建成像，但价格昂贵、噪声大,患儿需镇静状态，且检查耗时较长。超声检查具有独特的优势和无放射性，配合多普勒超声技术能早期做出诊断，可用于动态观察新生儿病情和脑损伤筛查，是高危儿颅内疾病不可或缺的诊断方法[1]，但是常规超声联合SWE技术是否有助于提高颅脑的诊断水平还有待探索。

近年来SWE技术广泛应用于肝脏、乳腺、甲状腺、血管肌肉等疾病的评估及诊断，国内外对于SWE技术在颅脑疾病诊断中的研究渐渐发展起来[2]。Xu等运用SWE技术测量小鼠脑创伤后大脑半球的杨氏模量，得出患侧大脑实质杨氏模量值相对于健侧大脑实质明显降低[3]。陈氏等运用超声弹性对早产儿脑损伤进行评估，结果表明常规颅脑超声结合弹性成像技术，可以提高超声对脑白质损伤的诊断灵敏度和准确率[4]。但是目前国内外对于新生儿颅脑弹性模量正常范围的研究尚较少，因此了解正常新生儿颅脑弹性模量值是评估新生儿颅脑疾病的基础，对于新生儿颅脑疾病的早期诊治具有重要的研究意义。

本研究通过对158例新生儿颅脑杨氏模量值测量数据分析得出，新生儿颅脑杨氏模量值不受性别因素的影响，左右侧同部位新生儿颅脑杨氏模量值近乎相等，而额叶、丘脑、小脑之间杨氏模量值存在差异。Albayrak等研究表明新生儿颅脑SWE弹性值不受性别及左右侧的影响且丘脑与脑室旁白质弹性值存在差异[5]，与本研究结果一致。笔者通过前囟测量弹性模量数据得出，额叶、丘脑、小脑的杨氏模量值递减，可能与测量部位距探头的深度不同有关,也可能与不同部位组织成分有关，据郑氏等对肝脏不同深度的杨氏模量进行研究，表明杨氏模量随着肝脏的深度增加而增加[6]，其深度对杨氏模量的影响与本研究结果相悖，故考虑其杨氏模量的差异主要是其组织结构成分不同所致的可能比较大。从本研究中得出丘脑左右侧杨氏模量值分别为(11.87±2.97) kPa、(11.72±2.96)kPa，而Albayrak等研究示丘脑杨氏模量值为(8.85±1.42) kPa[5]，与其研究存在一定差异，但考虑其所应有机器品牌、型号不同，应用的机器设置参数不同，研究对象地域分布不同，新生儿的年龄不同，引起差异的原因仍需进行多中心大样本的研究。Kim等应用超声弹性成像测量21名正常足月新生儿[7]，得颅脑出新生儿脑白质硬度大于灰质，也有学者提出脑白质弹性值小于灰质[5-8]，Su等使用VTQ技术定量分析了新生儿大脑组织不同部位，发现脑实质硬度：顶叶白质<丘脑、基底神经节<小脑[8]，而在本研究中额叶杨氏模量的测量中，从图像上并无法明确分辨出白质与灰质杨氏模量值的界线，即无法分辨出两者间的弹性差异。综上所述，①正常足月新生儿额叶、丘脑、小脑间杨氏模量值均有差异；②不同性别、不同侧的同一部位脑实质之间杨氏模量值没有差异；③正常足月新生儿颅脑杨氏模量值比较：额叶>丘脑>小脑。

本研究中尚存在一些局限性：①收集数据时间较短、样本量偏少，且不同地域、人种可能存在差异，建立正常值范围需要多中心大样本研究；②据我们所知，目前国内外尚无可靠文献报道健康足月新生儿颅脑不同部位的正常杨氏模量值范围，故难以与他人的研究结果进行对比；③在新生儿颅脑中应用SWE技术检查国内外尚未达成同一标准，且本研究仅由一名高年资医师完成，不同操作医师存在有一定差异，降低了不同研究间的可比性。

SWE成像技术逐渐应用于新生儿大脑的评估中,然而其安全性仍是我们不可忽略的方面。Li等通过对暴露在不同时长的SWE扫描下的新生小鼠进行研究，表明应用2D-SWE评估新生小鼠的大脑不会引起可检测的组织学变化，也不会对它们的学习和记忆能力产生长期影响[9]。目前国内外尚无SWE技术引起相关副作用的报道，且法国声科超声诊断仪的SWE技术经过美国食品和药物管理局认证，应用于新生儿颅脑是其临床适用范围，同时国内也有将SWE技术应用于新生儿颅脑[4]，因此可以认为SWE成像技术应用于新生儿颅脑具有安全性，可行性。然而在应用该技术检查新生儿大脑时，仍应尽量缩短扫描时间，以减少不必要的生物损伤效应。

综上所述，运用SWE技术测量正常足月新生儿颅脑的杨氏模量值，可获得正常足月新生儿颅脑的杨氏模量值范围，随着超声弹性技术的发展及实践经验的累积，可为评价新生儿颅脑病变提供参考依据。