萬(wàn) 鑫 綜述,唐 纓 審校

(1.天津中醫(yī)藥大學(xué)研究生院 300193；2.天津市天津醫(yī)院 300211)

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·綜 述·

超聲彈性成像在肝臟疾病中的研究進(jìn)展

萬(wàn) 鑫1,2綜述,唐 纓1△審校

(1.天津中醫(yī)藥大學(xué)研究生院 300193；2.天津市天津醫(yī)院 300211)

彈性成像； 超聲； 肝臟

超聲彈性成像概念最初出現(xiàn)于1991年，發(fā)展至今已有20余年的歷史，近年來(lái)已發(fā)展成一種功能性超聲新技術(shù)，可用來(lái)定量及半定量評(píng)價(jià)組織軟硬程度，目前已廣泛應(yīng)用于乳腺及甲狀腺疾病的診斷，但在肝臟疾病方面的應(yīng)用還處于初步階段[1]。本文主要從彈性成像的原理及分類(lèi)、肝臟彈性成像檢查方法，以及超聲彈性成像技術(shù)在肝臟疾病診斷中的應(yīng)用現(xiàn)狀及進(jìn)展等方面進(jìn)行綜述。

1 超聲彈性成像基本原理、相關(guān)技術(shù)及分類(lèi)

1.1 基本原理 彈性成像的基本原理是對(duì)組織施加力(包括內(nèi)部自身或外部、動(dòng)態(tài)或靜態(tài)/準(zhǔn)靜態(tài))的激勵(lì)，由于組織自身的彈性力學(xué)等物理特性的存在，組織將產(chǎn)生響應(yīng)，包括位移、應(yīng)變、形變等，組織在沿著探頭的縱向壓縮，收集被測(cè)體在力作用前后的形態(tài)、位置等變化信息，估計(jì)組織內(nèi)部不同位置的位移，從而計(jì)算出變形程度并以灰階或彩色編碼形式成像[2]。彈性模量定義為彈性形變區(qū)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)的斜率，較硬的物體具有較高的彈性模量。超聲彈性成像中最為基本的成像方式是靜態(tài)/準(zhǔn)靜態(tài)法，除此之外其他超聲成像方式均是在靜態(tài)/準(zhǔn)靜態(tài)法的基礎(chǔ)上進(jìn)行的位移或者應(yīng)變估測(cè)。另外，彈性成像最早的來(lái)源也是靜態(tài)/準(zhǔn)靜態(tài)壓縮的超聲彈性成像，由此將靜態(tài)/準(zhǔn)靜態(tài)法作為一種狹義的彈性成像[3]。

1.2 相關(guān)技術(shù) 各種方法的彈性成像都包括3個(gè)基本步驟：(1)施加應(yīng)力引發(fā)組織運(yùn)動(dòng)或變形時(shí)，捕捉超聲信號(hào)數(shù)據(jù)；(2)評(píng)估組織反應(yīng)(應(yīng)變)；(3)根據(jù)彈性理論重建彈性模量[4]。根據(jù)Taylor等[5]的研究結(jié)果，所謂的超聲彈性成像技術(shù)主要包括的3種技術(shù)分別為壓迫性彈性成像、振動(dòng)性彈性成像和間歇性彈性成像。(1)壓迫性彈性成像是通過(guò)操作者手法施加一定的壓力，比較組織受壓后的變化，從而得到一幅相關(guān)壓力圖，但手法加壓法人為影響因素較多，產(chǎn)生的應(yīng)變與位移可因施加壓力的大小或壓放頻率快慢不同而不同；(2)振動(dòng)性彈性成像是對(duì)組織施加一個(gè)頻率小于1 KHz的振動(dòng)作用，振動(dòng)可在組織內(nèi)部進(jìn)行傳播，并形成可經(jīng)超聲圖像顯示出來(lái)的一個(gè)振動(dòng)圖像；(3)間歇性彈性成像是通過(guò)造成組織位移實(shí)現(xiàn)的，方法是將一個(gè)低頻率的間歇振動(dòng)作用于組織，通過(guò)接收由組織反射回來(lái)的超聲波去發(fā)現(xiàn)組織移動(dòng)位置，最終得到一個(gè)組織的相對(duì)硬度圖，這一硬度圖可反映出不同彈性系數(shù)的組織，由于這一成像技術(shù)無(wú)需操作人員手動(dòng)操作，具有良好的重復(fù)性[6]。

1.3 分類(lèi) 2013年歐洲超聲生物學(xué)與醫(yī)學(xué)委員會(huì)出版的《超聲彈性成像分類(lèi)及應(yīng)用指南》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“指南”)根據(jù)成像原理不同將目前的超聲彈性成像分為三類(lèi)：靜態(tài)型彈性成像、剪切波速度測(cè)量和剪切波速度成像[7]。(1)靜態(tài)型彈性成像是基于物質(zhì)受壓后產(chǎn)生形變大小不同的原理來(lái)評(píng)估受壓物質(zhì)的應(yīng)變及應(yīng)變率，主要包括應(yīng)變成像、應(yīng)變率成像和定性型聲輻射力脈沖成像(ARFI，指南中將其命名為一維瞬時(shí)剪切波成像)；(2)剪切波速度測(cè)量，主要包括瞬時(shí)彈性成像和定量型聲輻射力脈沖成像(ARFI，指南中將其命名為單點(diǎn)式剪切波彈性成像)；(3)剪切波彈性成像，是基于輻射力激勵(lì)來(lái)進(jìn)行剪切波速度成像，包括2D-剪切波成像和3D-剪切波成像。

2 肝臟超聲彈性成像檢查方法

Karlas等[8]和Horster等[9]應(yīng)用聲脈沖輻射力彈性成像對(duì)不同位置的肝臟彈性進(jìn)行研究，表明正常肝左葉硬度大于肝右葉，其原因可能與肝左葉缺乏肋骨遮擋，探頭易施加額外壓力、肝左葉容易受心血管搏動(dòng)及胃腸道蠕動(dòng)等多重因素影響，故認(rèn)為肝右葉的彈性測(cè)值更能代表肝臟的實(shí)際彈性。凌文武等[10]對(duì)健康志愿者進(jìn)行實(shí)時(shí)超聲彈性成像方法學(xué)研究，于吸氣末在右側(cè)肋間對(duì)右肝進(jìn)行彈性測(cè)量可能更能反映肝臟實(shí)際彈性，且基本不受操作者的影響。安文春等[11]采用凸陣探頭頻率為1～6 MHz的AixPlore型實(shí)時(shí)定量剪切波超聲彈性成像超聲診斷儀，對(duì)121 名健康男性志愿者在其呼吸時(shí)相的呼氣末及吸氣末2個(gè)不同時(shí)相測(cè)量其肝臟彈性模量值，結(jié)果顯示呼吸時(shí)相對(duì)肝臟彈性模量的測(cè)量無(wú)影響，該研究還發(fā)現(xiàn)隨著測(cè)量深度的增加，肝臟彈性模量值也有所增加。黃澤萍等[12]采用探頭頻率為4～15 MHz的Supersonic Imagine Aixplorer型實(shí)時(shí)剪切波彈性成像超聲診斷儀，通過(guò)對(duì)63名健康成人肝臟S1～S8段進(jìn)行實(shí)時(shí)剪切波彈性成像檢測(cè)，提示肝S5、S6段檢測(cè)的成功率最高，避免了肺氣干擾、檢測(cè)深度和心臟搏動(dòng)等影響。

3 超聲彈性成像技術(shù)在肝臟疾病中的應(yīng)用

3.1 超聲彈性成像在評(píng)價(jià)肝纖維化程度的應(yīng)用 肝纖維化(LF)是肝硬化的早期改變，當(dāng)肝組織出現(xiàn)纖維化等病理改變時(shí)，肝臟的彈性也隨之改變[13]。Kim等[14]研究發(fā)現(xiàn)瞬時(shí)彈性成像技術(shù)對(duì)進(jìn)展期肝纖維化及肝硬化的診斷具有高度準(zhǔn)確性，且與病因無(wú)關(guān)。孟繁坤等[15]選擇探頭型號(hào)為EUP L52的Hivision Preirus彩色多普勒超聲診斷儀和法國(guó)Echosens公司生產(chǎn)的Fibroscan瞬時(shí)彈性成像儀，對(duì)比實(shí)時(shí)組織彈性成像(RTE)的肝纖維化指數(shù)(LF Index)與瞬時(shí)彈性成像(FibroScan)的彈性硬度值(Stiffness)，分析了二者在肝纖維化程度中的應(yīng)用價(jià)值，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著S分期增加，LF Index和Stiffness值均逐漸增加，且兩種指標(biāo)與纖維化病理分期的相關(guān)系數(shù)分別為0.667和0.664；以S2期和S3期作為分界限，LF Index和Stiffness值ROC曲線(xiàn)下面積相近；因此RTE和FibroScan對(duì)判斷肝纖維化程度方面能力相近。聲脈沖輻射力成像技術(shù)也可應(yīng)用于評(píng)價(jià)肝纖維化，Yoneda等[16]采用聲脈沖輻射力成像技術(shù)對(duì)54例經(jīng)病理學(xué)證實(shí)肝纖維化患者進(jìn)行檢查，并與10例健康者進(jìn)行對(duì)照，結(jié)果顯示肝纖維化0級(jí)的剪切波速度的中位數(shù)為1.040 m/s，1級(jí)為1.120 m/s，2級(jí)為1.130 m/s，3級(jí)為1.780 m/s，4級(jí)為2.180 m/s。由此可見(jiàn)，隨著肝纖維化程度及肝臟硬度的增加，剪切波速度隨之增加。

3.2 超聲彈性成像技術(shù)在肝臟良、惡性腫瘤鑒別診斷中的應(yīng)用 目前肝臟疾病的超聲檢查主要依賴(lài)二維和彩色多普勒常規(guī)超聲檢查，但在鑒別良、惡性腫瘤的診斷上存在明顯的局限性。因此，可借助超聲彈性成像技術(shù)來(lái)判斷肝臟腫塊的硬度，從而有助于肝臟腫塊良、惡性的鑒別。Masuzaki等[17]利用瞬時(shí)彈性成像技術(shù)研究了不同病理類(lèi)型的肝臟腫瘤，其研究結(jié)果顯示膽管細(xì)胞癌(ICC)的平均硬度約為75 KPa，轉(zhuǎn)移性肝癌的平均硬度約為66.5 KPa，肝細(xì)胞癌的平均硬度約為55 KPa；可見(jiàn)硬度由大到小依次為ICC、轉(zhuǎn)移性肝癌、肝細(xì)胞癌。Cho等[18]應(yīng)用聲輻射力脈沖成像技術(shù)對(duì)60個(gè)肝臟腫塊進(jìn)行超聲彈性成像，發(fā)現(xiàn)彈性圖像較常規(guī)灰階圖像更能清楚顯示腫塊邊界；研究還指出超聲彈性圖像上大部分的惡性腫瘤比其周?chē)螌?shí)質(zhì)組織的硬度大，以剪切波速度=2 m/s作為臨界值來(lái)判斷肝臟腫瘤良、惡性標(biāo)準(zhǔn)，則其敏感性、特異性、陽(yáng)性預(yù)測(cè)值、陰性預(yù)測(cè)值分別為74 %、82%、89%及 60%。方玲等[19]采用頻率為4～8 MHz的EUP-C532凸陣探頭，Hitachi HI-Vision900型彩色多普勒超聲診斷儀，對(duì)67例85個(gè)肝實(shí)性病灶進(jìn)行常規(guī)超聲及實(shí)時(shí)組織彈性成像檢查，為了深刻分析肝良、惡性腫瘤的超聲彈性成像的主要特征，對(duì)經(jīng)成像技術(shù)獲取的彈性圖像進(jìn)行評(píng)分的標(biāo)準(zhǔn)為a-e5級(jí)評(píng)分，并將手術(shù)或者超聲引導(dǎo)下穿刺的病理結(jié)果作為對(duì)照，分析結(jié)果顯示肝良性病變、惡性病變分別以a～b級(jí)、c～e級(jí)為主；依據(jù)常規(guī)超聲成像結(jié)果區(qū)分彈性成像區(qū)分肝良、惡性腫瘤的敏感性、特異性及準(zhǔn)確性分別為74.2%，73.4%及74.1%，而經(jīng)彈性超聲成像技術(shù)分析區(qū)分肝良、惡性腫瘤的敏感性、特異性及準(zhǔn)確性分別為93.5%，87.0%及91.8%。由此可見(jiàn)，超聲彈性成像技術(shù)無(wú)論在肝臟腫瘤邊界的顯示，良、惡性腫瘤鑒別，還是在肝臟腫瘤病理類(lèi)型的判定方面，均優(yōu)于常規(guī)超聲檢查，為肝臟腫瘤的診斷提供了新的方法。

3.3 超聲彈性成像在脂肪肝分度中的應(yīng)用 脂肪肝是過(guò)量脂肪尤其是三酰甘油在肝細(xì)胞內(nèi)過(guò)度沉積所致，當(dāng)肝細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)蓄積超過(guò)肝濕重的5%，或組織學(xué)上每單位面積有1/3以上肝細(xì)胞脂肪變時(shí)稱(chēng)為脂肪肝[20]。脂肪肝的常規(guī)二維超聲表現(xiàn)為肝臟形態(tài)飽滿(mǎn)，肝內(nèi)管道走形模糊，肝實(shí)質(zhì)回聲增強(qiáng)細(xì)膩，高于腎實(shí)質(zhì)回聲，但此種方法存在一定的主觀性，不能對(duì)脂肪肝程度作出明確的分級(jí)。目前公認(rèn)肝組織穿刺活檢仍為脂肪肝準(zhǔn)確分級(jí)的金指標(biāo)，但其具有創(chuàng)傷性，且易造成血管損傷，不能反映肝臟整體情況。因此，近年來(lái)有學(xué)者采用超聲彈性成像技術(shù)對(duì)脂肪肝進(jìn)行量化測(cè)定[21-23]。李銀燕等[24]采用線(xiàn)陣探頭頻率為4～9 MHz的日立的HV900型實(shí)時(shí)剪切波彈性成像超聲診斷儀，用超聲彈性成像技術(shù)將脂肪肝進(jìn)行評(píng)分。1分：肝臟彈性圖像綠色區(qū)域均勻分布，稍帶點(diǎn)紅色，肝包膜呈藍(lán)色；2分：肝臟彈性圖像主要以綠色為主，帶有少許的點(diǎn)狀藍(lán)色，包膜呈藍(lán)色；3分：肝臟彈性圖像藍(lán)色區(qū)域明顯，包膜呈綠色；4分：肝臟彈性圖像藍(lán)色區(qū)域非常明顯，包膜呈紅色。利用此評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，采用傳統(tǒng)超聲成像技術(shù)檢查的脂肪肝患者共有77例，經(jīng)超聲彈性成像技術(shù)檢查顯示，其中74例為脂肪肝，3例正常；經(jīng)傳統(tǒng)超聲檢查正常的30例患者中，2例經(jīng)超聲彈性技術(shù)檢查評(píng)分結(jié)果為脂肪肝，另28例正常，超聲彈性成像技術(shù)對(duì)脂肪肝的敏感性96.1%、特異性93.3%[25]。陳越峰等[26]采用線(xiàn)陣探頭,頻率為3～7 MHz的Hitachi HI Vision Preir us型彩色超聲診斷儀，彈性成像的ROI面積約為7.50 cm2。將75例脂肪肝患者分為輕度、中度、重度3亞組，另設(shè)30例健康肝臟作為對(duì)照組，對(duì)受檢者進(jìn)行常規(guī)超聲檢查后使用實(shí)時(shí)組織超聲彈性成像技術(shù)進(jìn)行掃查，并進(jìn)行組織彌散定量分析，測(cè)量感興趣區(qū)域內(nèi)應(yīng)變均值；結(jié)果所示各組間彈性成像圖各具特點(diǎn)，彈性成像ROI內(nèi)應(yīng)變均值在各組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，并且隨著脂肪肝程度加重，應(yīng)變均值逐漸變小。綜上所述，超聲彈性成像技術(shù)通過(guò)觀察肝組織的彈性模量變化，明確肝細(xì)胞脂肪變信息，在定性的基礎(chǔ)上進(jìn)一步得出量化數(shù)值，克服了以往超聲診斷脂肪肝的主觀性，具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)及發(fā)展前景。

3.4 超聲彈性成像在監(jiān)測(cè)肝臟射頻消融中的應(yīng)用 射頻消融理想的范圍是使腫瘤組織完全凝固，并獲得0.5～1.0 cm的安全邊緣，若消融范圍過(guò)小會(huì)造成腫瘤殘留，過(guò)大會(huì)損傷正常肝組織[27]。李佳等[28]采用日立EUB 8500型彩色多普勒超聲診斷儀，探頭中心頻率為7.5 MHz，內(nèi)置實(shí)時(shí)超聲彈性成像軟件。利用實(shí)時(shí)超聲彈性成像對(duì)離體牛肝組織進(jìn)行射頻消融，在消融結(jié)束后，通過(guò)常規(guī)二維超聲技術(shù)測(cè)量消融灶的體積，通過(guò)超聲彈性成像測(cè)計(jì)算消融灶的體積。最后結(jié)果顯示，消融后實(shí)時(shí)超聲彈性圖像顯示消融灶呈均勻藍(lán)色,清晰地與正常組織分開(kāi)；實(shí)時(shí)超聲彈性成像能很好地反應(yīng)出二維超聲無(wú)法準(zhǔn)確估計(jì)的消融灶的大小：深1 cm和深3 cm組消融灶的真實(shí)大小，其與大體標(biāo)本測(cè)量體積之間具有較好的相關(guān)性(r=0.6064,P<0.05)，但對(duì)于深約5 cm的消融灶難以獲取彈性圖像；因此實(shí)時(shí)超聲彈性成像有望成為評(píng)價(jià)肝組織內(nèi)射頻消融灶形態(tài)及大小的有效方法，但對(duì)消融灶深度有一定限制。彭金波等[29]使用美國(guó)GE公司生產(chǎn)的LOGE9型超聲診斷儀，線(xiàn)陣探頭，頻率為11～15 MHz。利用實(shí)時(shí)超聲彈性成像分別觀察離體及活體肝臟射頻消融術(shù)后消融灶的彈性變化，結(jié)果顯示離體及活體肝臟射頻消融后消融灶的實(shí)時(shí)超聲彈性測(cè)量結(jié)果與大體測(cè)量結(jié)果均有較好的相關(guān)性。

4 超聲彈性成像的影響因素和發(fā)展前景

超聲彈性成像作為一種新技術(shù)，在肝臟疾病的應(yīng)用時(shí)間較短，存在一些影響因素。例如，當(dāng)肝臟腫瘤出現(xiàn)鈣化、玻璃樣變、出血壞死等情況時(shí)，會(huì)影響病變部位的彈性系數(shù)，在鑒別良、惡性腫瘤方面容易出現(xiàn)誤診。HITACHI新一代實(shí)時(shí)組織彈性成像技術(shù)具有組織彌散定量分析，提高了彈性成像信號(hào)采集的敏感性，單純依靠患者自身心血管搏動(dòng)能力形成組織壓縮進(jìn)行成像，減少了手動(dòng)施壓的人為因素，且不受肋間隙狹窄、腹水、脂肪變及肝萎縮等因素的影響；但不同人心臟搏動(dòng)的強(qiáng)度不同，對(duì)定量分析結(jié)果是否產(chǎn)生影響有待于進(jìn)一步研究，且嚴(yán)重心律失常及心力衰竭患者、非均勻性脂肪肝不適用于此方法[30]。當(dāng)患者不能良好的配合屏住呼吸的動(dòng)作時(shí)，彈性圖像會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定。一些位置較深的病灶難以獲得彈性圖像。有研究顯示，彈性成像失敗率隨體質(zhì)量指數(shù)的升高而升高，老年人測(cè)量失敗率高于年輕人，女性失敗率高于男性，肋間隙狹窄者失敗率高[31]。

彩色多普勒超聲可很好的現(xiàn)實(shí)病變內(nèi)部血流動(dòng)力學(xué)信息，可根據(jù)血管的分布、走行及血流指數(shù)等判斷腫瘤性質(zhì)，從而提高檢查的準(zhǔn)確率；但彩色多普勒超聲對(duì)微小和低速血流的顯示較差，對(duì)早期或微小病變的檢查有一定難度。超聲造影將比被檢組織臟器與病灶強(qiáng)或弱的回聲物質(zhì)引入體內(nèi)，將微血管及組織血流灌注的信息顯示出來(lái)，使圖像的分辨能力增強(qiáng)，提高了超聲檢查的敏感度和特異度。超聲彈性成像操作簡(jiǎn)單、無(wú)創(chuàng)、可重復(fù)操作，檢查過(guò)程快，能給超聲造影診斷困難的病癥提供組織硬度信息，在鑒別微小轉(zhuǎn)移癌和肝硬化增生結(jié)節(jié)方面具有優(yōu)勢(shì)，但超聲彈性成像技術(shù)對(duì)大病灶的敏感度較低,需要多部位多切面檢測(cè)，還要保證有足夠的參考組織，因此超聲造影與超聲彈性成像在肝腫瘤的診斷中各具特色，兩種檢查方法應(yīng)聯(lián)合使用，互相補(bǔ)充，再配合常規(guī)超聲檢查來(lái)提高肝腫瘤的診斷正確率。

總之，不同于以往的超聲成像模式，超聲彈性成像技術(shù)是對(duì)常規(guī)超聲檢查的補(bǔ)充，有利于提高診斷的準(zhǔn)確性，彌補(bǔ)常規(guī)超聲成像的不足，因其具有方便、快捷、重復(fù)性好及定量測(cè)定的優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的發(fā)展前景，結(jié)合常規(guī)超聲檢查可作為肝臟病變篩查及隨訪(fǎng)的首選檢查。

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10.3969/j.issn.1672-9455.2015.15.062

A

1672-9455(2015)15-2279-03

2015-03-25

2015-05-15)

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