声触诊组织量化技术的可重复性及影响因素的实验研究

许文胜 李涛 张彤迪 李凤 刘伟伟 魏红冬 赵晓东 马玉林 王一 冯钰瑾

·论著·

声触诊组织量化技术的可重复性及影响因素的实验研究

许文胜 李涛 张彤迪 李凤 刘伟伟 魏红冬 赵晓东 马玉林 王一 冯钰瑾

目的通过特殊设计的实验来验证VTQ技术的可重复性及其影响因素。方法选取新鲜猪肝，用手持探头法分别测量组织浅部和深部VTQ值各30次，观察2个部位测值的分布特点(包括均数、标准差、最大值、最小值、极差和变异系数)，分析并2个部位差值是否具有统计学意义,同时记录两个部位的成功率(若测值显示为X.XX m/s为不成功)。然后用固定探头法测量浸入0.9%氯化钠溶液中的肝组织浅部、中部和深部各30次，观察该三个部位测值的分布特点(包括均数、标准差、最大值、最小值、极差和变异系数)，分析3个部位差值是否具有统计学意义,同时记录3个部位的成功率(若测值显示为X.XX m/s为不成功)。结果手持探头法取样框在浅部(0.7 cm)时VTQ最大值1.86 m/s,最小值1.16 m/s,均值1.52 m/s，标准差0.20 m/s 极差0.70 m/s，变异系数13%。取样框在深部(3.2 cm)时VTQ最大值1.28 m/s，最小值0.91 m/s，均值1.14 m/s，标准差0.06 m/s，极差 0.37 m/s，变异系数5%。两个位置测量结果比较，差异有统计学意义(Plt;0.05)。固定探头法对浸入0.9%氯化钠溶液中的上述猪肝组织测值，浅部(0.8 cm)VTQ最大值0.98 m/s，最小值0.91 m/s，均值0.94 m/s，标准差0.02 m/s，极差0.07 m/s变异系数2%；中部(2.0 cm)VTQ最大值1.00 m/s，最小值0.92 m/s，均值0.95 m/s，标准差0.02 m/s，极差0.08 m/s，变异系数2%；深部(3.7 cm)VTQ最大值1.05 m/s，最小值0.89 m/s，均值0.94 m/s，标准差0.03 m/s，极差0.16 m/s，变异系数3%。3种深度测值比较，差异无统计学意义(Pgt;0.05)。3种深度组内相关系数ICC=0.86。手持探头法深部(3.2 cm)成功率为97%，固定探头法深部(3.7 cm)成功率为94%，其余位置成功率均为100%。结论若无干扰因素影响VTQ技术稳定性、可重复性较好；不同深度测值无统计学差异，但成功率不同；浅表器官检查时要重视压力等干扰因素对测值的影响。

声触诊组织量化技术；可重复性；影响因素；信度

声触诊组织量化技术(virtual touch tissue quantification VTQ)是众多超声弹性成像方式中较早应用于临床的一种简单方便的形式。其应用领域相当广泛，几乎遍及腹腔实质脏器及浅表器官，有关VTQ应用的研究也很多，甚至非常深入[1-4]。但检索发现对VTQ技术的可重复性及其影响因素的研究较之应用研究要少的多，且结论并完全不一致，如薛立云[5]认为，深度(相差1～2 cm)对VTQ测值的影响具有统计学意义，且介质对VTQ测值也存在影响；而沈文等[6]认为肝右叶及左叶不同深度(1 cm和3 cm)处VTQ相关系数(ICC)高达0.8～0.9。本研究拟采用一种最大限度消除各种外部影响因素的实验来验证VTQ技术的可重复性及其影响因素。

1 材料与方法

1.1 实验材料 选取新鲜猪肝，选择组织相对较厚离肝门稍远管道结构较少部位，切成大小约8 cm(长)×8 cm(宽)×6 cm(厚)块状备用。

1.2 仪器、设备 西门子Acuson S2000 彩色多普勒超声诊断仪，配备9L4线阵探头，具有声辐射力脉冲(acoustic radiation force impulse,ARFI)弹性成像软件，包括声触诊组织成像(virtual touch tissue imaging,VTI)和声触诊组织量化(virtual touch tissue quantification,VTQ)功能。容积约15 cm(长)×10 cm(宽)×15 cm(高)玻璃容器一只；0.9%氯化钠溶液1 500 ml备用；高度可调输液架一只；固定探头用金属杆一只；胶带、耦合剂备用。

1.3 实验方法

1.3.1 首先将准备好的块状猪肝组织置于检查台，表面涂布耦合剂，手持9L4探头置于肝组织表面，测量其剪切波速度(shear wave velocity,SWV)即VTQ值，要求图像清晰，但尽量不要对肝组织加压，于浅部(取样框位于0.7 cm处)及深部(取样框位于3.2 cm处)分别测量30次，记录VTQ 值，分析两种深度VTQ值的分布特点如均值、标准差(S)、最大值(max)、最小值(min)、极差(range)、变异系数(CV)及成功率(SR)(测量结果如显示为X.XX表示不成功)。

1.3.2 把前述肝组织块放入盛有0.9%氯化钠溶液的玻璃容器中，使0.9%氯化钠溶液没过肝组织约0.5 cm，将9L4线阵探头用胶带固定于与可改变高度的输液架牢固连接的金属杆上(图1、2)。精细调节输液架高度使与其相连的探头刚刚接触肝组织表面，但不对肝产生任何挤压力。设计此装置的目的为：(1)消除手持探头操作时操作者的不稳定使探头对肝组织产生的压力及其变化所造成的测量误差;(2)借助水的浮力消除肝组织块自身重量对其本身深、浅部形成的压力不同引起的测量误差。这样就最大限度消除了影响测值准确性的因素，从而正确反映声触诊组织量化技术的可重复性，并推测其影响因素。利用此装置分别测量前述肝组织块在浅部(取样框深度0.8 cm)中部(取样框深度2.0 cm)和深部(取样框深度3.7 cm)时VTQ测值，每个部位测量30次，并分析其分布特点，测量结果显示为X.XX m/s表示不成功，需加测1次。

图1 自制固定探头实验装置

图2 测量浸于0.9%氯化

2 结果

2.1 手持探头法所测猪肝组织浅部和深部VTQ值的比较 手持探头法进行VTQ测量，取样框在浅部时，测量结果max 1.86 m/s,min 1.16 m/s,mean 1.52 m/s，S 0.20 m/s,range 0.70 m/s。CV 13% SR 100%(30/30)；取样框在深部时max 1.28 m/s，min 0.91 m/s，mean 1.14 m/s，S 0.06 m/s，range 0.37 m/s。CV 5%SR 97%(30/31)。2个位置测量结果比较，差异有统计学意义(Plt;0.05)。见表1、图3。

表1 手持探头法所测猪肝组织浅部和深部VTQ值比较

注：浅部取样框深度为0.7 cm;深部取样框深度为3.2 cm

图3 手持探头法测量VTQ

2.2 固定探头法所测猪肝组织浅部、中部和深部VTQ值的比较 用固定探头法对浸入0.9%氯化钠溶液中的前述猪肝组织块进行VTQ测量，取样框深度在浅部(0.8 cm)时，测量结果：max 0.98 m/s,min 0.91 m/s,mean 0.94 m/s，S 0.02 m/s,range 0.07 m/s,CV 2%,SR 100%；取样框在中部(2.0 cm)时max 1.00 m/s，min 0.92 m/s，mean 0.95 m/s，S 0.02 m/s，range 0.08 m/s,CV 2%， SR 100%。取样框在深部(3.7 cm)时max 1.05 m/s，min 0.89 m/s，mean 0.94 m/s，S 0.03 m/s，range 0.16 m/s,CV3%，SR 94%。3个位置比较，差异无统计学意义(Pgt;0.538)。浅部、中部成功率均为100%(30/30)，深部成功率94%(30/32)。3个部位组内相关系数：0.86。见表2,图4。

表2 固定探头法所测猪肝组织浅部、中部和深部VTQ值比较

注：浅部：取样框深度0.8 cm;中部：取样框深度2.0 cm；深部：取样框深度3.7 cm

3 讨论

与传统的二维灰阶超声利用组织声阻抗差异来显示解剖结构不同，超声弹性成像技术则是反映组织或病变的硬度。欧超联(the european federation of society for utrasound medicine and biology,EFSUMB)关于超声弹性成像临床应用指南中明确认为病变病理组织结构的不同可引起其弹性的变化[7,8]。各种弹性成像成像技术均是利用外力作用下不同生物组织的响应而实现的。Nightingale等2001，2002年报道了ARFI[9,10]声脉冲辐射力成像技术，也称为细微触诊，该技术是利用较短周期脉冲波声压(时间lt;1.0 ms)使组织内部产生局部位移，该位移可以通过基于常规超声相关性的方法进行追踪。而VTQ技术是在ARFI技术的基础上定量测得的横向运动的剪切波，该剪切波速度是物体包括生物组织的基本特征，它等同于或代表组织的弹性。

图4 固定探头法测量VTQ

自VTQ技术应用以来，其可重复性及影响因素的研究较之临床应用研究要少的多而结论并不完全一致[5,6]，新的弹性成像技术(如real-time Shear Wave Elastography 即 SWE、Virtual touch Tissue Imaging Quantification，即 VTIQ 和Supersonic Shear Wave imaging 即SSI)不断出现，并且有报道认为VTQ在某些情况下的可靠性有待提高[11,12]。但我国的现实情况是很多医院拥有具备VTQ功能的S2000超声诊断仪，那么其VTQ功能是否不再实用呢？其信度即测量结果的一致性、稳定性、可靠性究竟如何？影响因素又是什么？本实验研究的结果有助于回答这些问题。

第一次实验结果显示，徒手持探头的情况下，虽然尽量减少探头对猪肝组织的压力，但同一块肝组织浅部和深部的VTQ测值比较，差异有统计学意义(Plt;0.05)。浅部所测数据离散程度较明显，测值与深部不同，大于深部(表现为标准差、极差及变异系数)，但成功率较高(100%，30/30)；深部所测数据离散程度较小，测值与浅部不同，小于浅部(表现为标准差、极差及变异系数)，但成功率小于浅部(97%，30/31)。出现这种现象可能与以下因素有关：(1)虽然尽量不对猪肝组织产生压力以免引起其硬度变化从而影响测值，但本实验实际操作中探头本身重量和手持耐力的影响会或多或少对组织产生压力且压力是变化的。(2)而压力对浅表部位组织产生的影响比深部大，所以表现为浅部测值离散程度大且与深部比较差异有统计学意义(Plt;0.05)，至于成功率的不同，考虑与机器本身性能有关，该探头模式下取样框最大测量深度为4.0 cm，故在深部(3.2 cm)测量时会出现不成功(测值表现为X.XX m/s)。

第二次实验设计把各种影响因素如探头本身重量压力、手持耐力包括试验组织块本身重量的压力都最大程度减低，可以发现各种深度(浅部、中部、深部)时离散程度相差很少(表现为标准差、极差及变异系数)，且组内相关系数较高(ICC：0.86)。

该结果与沈文等[6]及Andrej等[13]的结果一致；但与Chang等[14]及薛立云等[5]的结果不同。

组内相关系数最先由Bartko于1966年提出，是用于衡量和评价观察者间信度(inter-observer reliability)和复测信度(test-retest reliability)的信度系数(reliability coefficient)指标之一，信度是指测验结果的一致性、稳定性及可靠性，一般多以内部一致性来加以表示该测验信度的高低。信度系数愈高即表示该测验的结果愈一致、稳定与可靠，gt;0.75表示信度良好。这说明VTQ技术本身的稳定性、可重复性很好，三种深度测值比较差值无统计学意义，说明理想条件下深度对测值影响不大，但深部时(取样框3.7 cm)由于接近机器可测深度极限(4.0 cm)，成功率(94%,30/32)较中部及浅部(100%,30/30)低。

该简单实验可以得出如下提示:(1)排除影响因素时VTQ 技术稳定性、可重复性较好;(2)VTQ 不同深度测值无统计学差异，但成功率不同;(3)浅表器官应用时应重视压力及其变化对VTQ测值的影响，腹部脏器如肝、脾等要注意呼吸、心跳、大血管搏动的影响。关于这一点部分学者也有共识[15-17];(4)测值出现X.XX m/s代表测量不成功，需重复测量，并非全部表示测值gt;9 m/s[18]。

本研究的不足之处为实验对象单一，需多种生物组织的测量结果对照；并且所得结果尚有争论，期待更多学者进一步探讨。

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10.3969/j.issn.1002-7386.2017.24.017

项目来源：河北省科学技术研究与发展计划项目(编号:132077124D)

050000 石家庄市，河北医科大学第二医院超声科(许文胜、李涛、张彤迪、李凤、 刘伟伟、 马玉林 、王一、 冯钰瑾)，肿瘤外科(赵晓东)；河北医科大学研究生学院2017级硕士研究生(魏红冬)

R 445.1

A

1002-7386(2017)24-3743-04

2017-09-10)