声脉冲辐射力弹性成像在周围型肺肿块中的诊断及研究

卢玉婵 韦虹 王显翔 李响 孙辉 纪巧

近几年，肺癌是危害人类健康和生命最突出的恶性肿瘤之一，其发病率和死亡率迅速上升[1]。早期准确的诊断肺癌对于临床选择治疗方案及患者预后至关重要,但目前只有10%～15%的病灶能在早期被发现[2-3]。因此，寻找能准确鉴别周围型肺肿块良恶性的无创方法显得非常重要。

胸部X线和CT检查是临床评估肺部肿块形态学特征的常用手段[4]，但其辐射性对年轻女性、孕妇等患者不适用。在国外，周围型肺肿块的超声弹性成像的研究已有报道[5]，但相关研究比较少。目前国内也仅有为数不多的相关文献[6-7]。本研究主要是针对肿块在超声造影的增强区域，评估应变力弹性成像(SE)和声脉冲辐射力弹性成像(ARFI)技术[包括声触诊组织成像(VTI)和声触诊组织定量(VTQ)]在良恶性鉴别诊断中的效能，为临床诊断提供新的无创且有效的检查方法。

资料与方法

一、研究对象

选择2016年1月至2017年12月在我院行胸部X线或者CT检查发现单发的周围型肺肿块的患者220例。本研究经我院伦理委员会审核批准(2013-56)。

二、排除标准

(1)呼吸不能配合者；(2)病灶被骨组织遮挡；(3)无病理结果者；(4)伴有胸腔积液者；(5)呼吸不配合伴胸腔积液者。最后，共计100例肿块被纳入本研究，并依次进行常规超声、超声造影及超声弹性成像检查。若研究期间不能获得手术病理结果，则按照活检病理结果进行评估。

三、检查方法

(1)采用Siemens Acuson S2000超声诊断仪，凸阵探头。频率1.5～4.0 MHz。

(2)嘱患者舒适体位，避开肋骨及气体遮挡，先进行病灶大小、部位、形态、边缘、内部回声、回声特性、支气管充气征等常规超声检查。选择超声造影模式，观察并记录肿块增强及内部坏死(若造影显示病灶内出现无造影剂进入的持续无增强区域，并且与周围增强区域分界明显，则诊断为坏死)等情况。启动SE技术，弹性图取样框应置于肿块高增强区，并包含一些周围的正常组织(尽量避开超声造影无增强区)，获得最佳的弹性图像。之后选择VTI模式，取样框放置的位置与SE类似。切换至VTQ模式，每个肿块在同一深度重复测量剪切波速度(SWV)7次，最后去掉最大值和最小值，取其平均值进行分析。

(3)图像判断标准

由另两名研究者在不知病理结果及临床资料的前提下，基于肿块在超声弹性图中不同颜色(即不同相对硬度)独立进行图像判定，若数据结果不一致，协商达成一致后记录。本研究参考相关文献[8-9]，周围型肺肿块超声弹性成像评分标准如下：

SE评分标准：

1分(软)：呈均匀的红绿相间；

2分(软为主)：以绿色为主，伴有少量点状蓝色；

3分(硬为主)：呈均匀的蓝绿相间；

4分(硬)：以蓝色为主，伴有或不伴有少量绿色；

VTI 评分标准：

1分(软)：灰黑或黑色区域<25%；

2分(软为主)：灰黑或黑色区域在25%～50%之间；

3分(硬为主)：灰黑或黑色区域在50%～75%之间；

4分(硬)：灰黑或黑色区域>75%；

四、统计学处理

采用R 4.0.3统计软件进行数据分析。组间比较采用t检验，使用频率和百分比描述计数资料，组间比较采用卡方检验或Fisher精确检验。建立受试者工作特征(ROC)曲线，分析各变量的准确性。观察者间一致性采用 Cohen′s Kappa 检验，κ值为 0～0.20一致性差; 0.21～0.40 一致性弱; 0.41～0.60 中度一致; 0.61～0.80 一致性好; 0.81～1.00 一致性极好。P<0.05 为差异有统计学意义。

结 果

入选患者年龄24～86岁 ，平均年龄(60.48±10.88)岁，56名男性，44名女性。按病灶大小分为<5 cm组和≥5 cm组，平均大小(6.85±2.51) cm。

本研究病理检查结果：有90例经超声引导下穿刺活检确诊，10例经手术确诊。最后证实共有38例良性肺肿块(33例慢性炎性病变，5例肺结核)和62例恶性肺肿块(38例肺腺癌，23例肺鳞癌，1例小细胞癌)。另外，女性 (P=0.01)和年纪大(P=0.001)是危险因素，而病灶部位和吸烟史(P>0.05)不是相关因素(表1)。

表1 患者的基本信息与病灶良恶性的关系[n(%)]

一、常规超声检查结果

在常规超声中，超声特点如病灶直径≥5 cm，有支气管充气征以及无血流(P<0.05)都具有统计学意义(表2)，其对应的预测良恶性的敏感性、特异性、PPV、NPV 如(图1)所示。

表2 患者的病灶二维图像特征与病灶良恶性的关系[n(%)]

图1 患者的病灶二维图像特征预测良恶性的能力指标计算

二、超声弹性成像检查结果

关于病灶超声应变力弹性成像特点方面(表3)，将评为1～2分的病灶归为良性组，评为3～4分的病灶归为恶性组，差异具有统计学意义(P=0.031)。而良恶性病灶的VTI和VTQ之间的差异都具有统计学意义(P<0.001)。在VTI评分方面，将1～2分病灶归为良性组，3～4分的病灶归为恶性组，发现SE相对应的特异性为0.76(0.63, 0.90)，VTI的敏感性为0.84(0.75, 0.93)。分别统计两位医师对SE、VTI评分的观察者间一致性，结果如表3，SE评分4分恶性组一致性好，VTI评分4分良性组及恶性组一致性好。

表3 SE、VTI、VTQ与病灶良恶性的关系及观察者间一致性检验[n(%)]

关于剪切波速度(shear wave velocity，SWV)，以1.944 m/s作为鉴别良恶性的截断点时，提示恶性病灶的敏感性、特异性、PPV和NPV分别为0.73(0.62, 0.84)、0.74(0.60, 0.88)、0.82(0.72, 0.92)、0.62(0.48, 0.86) ， 如(图2)所示。VTQ鉴别病灶良恶性对应的曲线下面积(area under the curve，ROC)是0.733。

图2 SE、VTI及VTQ预测病灶良恶性的能力指标计算

讨 论

据报道，肺癌仍然是全球癌症死亡的主要原因， 5年生存率仅为17%，在中国人群的发病率和死亡率都居首位[10-11]。如何早期准确诊断肺癌非常重要。超声凭借其无创、无辐射、便捷、价廉、可重复性强的优势，越来越受到临床医生重视。

超声弹性成像技术作为一种创新的超声技术，越来越多地应用于肝脏、甲状腺、乳腺等疾病的诊断，甚至宫颈肿块的诊断[12]。有研究指出，组织的硬度能反映出病灶的本质特征，而且恶性肿块的硬度要大于良性肿块[13-14],本研究结果也证实,恶性病灶的剪切波速度大于良性病灶(2.46±0.89) m/s VS(1.79±0.89) m/s,(P<0.001)，差异具有统计学意义。SE技术通过手动压迫组织来获取组织硬度，随之而来的问题是由于压力的不可控制性，不同操作者之间会存在差异，在本研究中，我们也发现了同样的问题。

ARFI技术应运而生，克服了手动施压的主观性，能够半定量或者定量测量组织硬度，使得诊断信息更加准确[15]。由于较大的肺癌病灶内容易出现坏死[16],本研究为了避免取样框置于坏死区而影响超声弹性结果，遂先进行超声造影检查，显示增强区，尽量避开坏死区。本研究首先采用SE技术检测100例周围型肺肿块，结果显示，SE在鉴别良恶性病灶上差异具有统计学意义(P=0.031)，这与我们先前的研究结果[17]有所不同，我们猜测可能与样本量的增加有关，所以期待更大样本数据进一步证实。

与SE相比，VTQ通过产生剪切波来评估组织刚度，具有操作者主观影响小、弹性图像质量独立、定量测量等优势。在我们的研究中，恶性病灶的平均SWV值高于良性病灶(2.46±0.89)m/s VS(1.79±0.89)m/s,(P<0.001)。以1.944 m/s作为VTQ鉴别良恶性的截断点时，提示恶性病灶的敏感性、特异性、PPV和NPV分别为0.73(0.62, 0.84)、0.74(0.60, 0.88)、0.82(0.72, 0.92)、0.62(0.48, 0.86) 。我们发现VTQ比高云刚[18]报道的x线诊断周围型肺癌的敏感度(54%)要高。另外，本研究VTI的假阳性率要低于解春廷[19]报道的CT诊断周围型肺癌的误诊率(43.75%)。ARFI超声弹性成像技术可以有效评估肿块的硬度，有助于周围型肺部肿块良恶性的鉴别，为评估肿块的硬度提供了一种新的方法(如图3)。不可避免的是，VTQ在检查中也存在假阳性和假阴性。本研究误诊的一例良性病变中， SWV均值为4.344 m/sec，其病理结果显示病灶伴有大量纤维，使得组织硬度偏高。而1例小细胞肺癌的SWV均值为1.202 m/sec, VTI评分为2分，我们猜测这可能与肿瘤细胞复杂的异质性有关。本研究病例的一致性程度以 Cohen′s Kappa 检验得到的 κ 值大小来表示。κ 值是观察一致率与机会一致率的差值与非机会一致率的比值，是阳性一致性和阴性一致性的综合结果，因此 κ 值很适用于同时关注阳性一致性和阴性一致性的研究。SE评分4分恶性组一致性好,VTI评分4分良性组及恶性组一致性好，说明不同医师对弹性评分的判读稳定性尚可，本研究的医师都是经验丰富的超声医师，所以观察者间一致性较好。本研究具有局限性，例如关于病灶在肺内的具体位置，没有纳入本次研究，只选择超声能探测到的病灶，这是否会影响结果的判定，还有待以后更进一步研究。

图3 64岁男性肺腺癌。(A、B)常规超声示右肺叶直径53mm病灶，形状不规则，边缘粗糙，不均质低回声 ；(C)VTI评分为4分；(D)SWV值为4.35 m/sec。

结 论

ARFI超声弹性成像技术可以有效评估肿块的硬度，有助于周围型肺部肿块良恶性的鉴别。