剪切波弹性成像技术的临床应用研究进展

李祖昌，陈涛，田伟

(北京积水潭医院，北京100035)

剪切波弹性成像(SWE)是一种基于超声成像技术、能够提供组织硬度信息的新型成像技术[1]，具有无创、简便、实时测量等优点[2]，在临床上被用于测量组织的弹性模量，反映组织的硬度属性，有助于疾病的早期诊断和病情评估。SWE技术自应用于临床以来，首先在肝脏疾病中被广泛应用，主要用于帮助诊断肝纤维化等相关疾病；随后在乳腺、甲状腺、肾脏、前列腺、淋巴结等疾病中也逐渐开始应用。

目前已经有多篇综述总结了SWE技术在单种疾病中的应用进展，但对于SWE技术在临床疾病中的整体应用情况报道较少。现就SWE技术在临床疾病中的整体应用情况进行以下综述，希望能对其他更多疾病中开展SWE技术起一定的借鉴作用。

1 SWE技术在肝脏疾病诊断中的应用

SWE技术在肝脏方面应用最多的是帮助临床进行肝脏纤维化的诊断与分级。慢性肝病如病毒性肝炎、非酒精性脂肪肝、酒精性肝病、自身免疫性肝病均有可能出现肝纤维化、肝硬化表现，门静脉高压增加、肝功能异常，甚至发展成肝细胞性肝癌。如果从病因上加以干预和治疗，肝纤维化可以得到逆转、稳定或者预防[3,4]。目前，对于肝纤维化的评估与分期，肝组织的活检仍然是金标准。但是，肝组织活检具有一定的局限性，作为一种有创检查，它有常见的轻微并发症(疼痛)和一些较重的少见并发症(出血、胆汁性腹膜炎、菌血症、气胸、血胸等，严重时甚至可以导致死亡)[5]；并且活检的体积有限，传统的肝脏活检，所取肝组织的体积约占肝脏总体积的1/50 000，有可能会出现假阴性结果，此外，活检的结果也与病理科医生的专业知识及经验相关。

SWE技术已经发展成为一种很好的用于评估肝脏硬度的无创性技术，并且在欧洲医学和生物学超声学会联合会以及世界超声医学和生物联合会进行了详细的方法学上描述与评价[6～8]。可靠的结果同样依赖于操作者的经验，经过培训的操作者能够更好地帮助诊断。一项探究SWE技术可靠性的研究[9]通过比较3名操作者对79例患者的诊断结果，得出的诊断误诊率为1%～5%，3名操作者的组内相关系数为0.829～0.915，结果较为可靠。

进一步研究指出，对于不同病因造成的肝硬化，诊断效能存在差异。一项针对慢性丙型肝炎感染患者的研究[10]指出，SWE技术用于评价慢性丙型肝炎肝硬化分期的AUC为0.91，而用于诊断的AUC为0.94；另一项针对慢性乙型肝炎感染的研究[11]则认为，对于慢性乙型肝炎，应用SWE技术评价肝硬化分期的AUC大于0.95；而相关的Meta分析[12]得出的结论中，用于评价分期的AUC为0.88(慢性乙型肝炎)和0.91(慢性丙型肝炎)。相关研究的结果提示SWE技术对于非酒精性脂肪性肝病和非酒精性脂肪性肝炎的诊断效能更好，一项有针对性的研究[13]指出，其用于评价该类疾病肝纤维化分期的AUC大于0.97，但也有研究得出不同的结论。在其他肝脏疾病，如自身免疫性肝病和酒精性肝病的诊断中，SWE技术则应用较少[14]。

尽管SWE技术在肝脏疾病，尤其是在肝硬化方面能够很好地协助临床诊断，但其仍具有一定的局限性。比如，肝脏在进食后其硬度会增加，所以如果要使用SWE技术去协助诊断，需要至少在检查前禁食2 h[15]；呼吸同样会对结果产生影响，所以需要在检查时注意控制呼吸；因为不同病因会影响判断分期的阈值，所以需要结合临床上的病史信息进行判断；并且由于诊断阈值是基于已知研究中人群的结果而确定的，会受到这类人群疾病严重程度、发病率等的影响[16]。

尽管SWE技术存在局限性，同样也受到操作者的经验和技术影响，但其仍在不断发展，凭借其无创性以及不断的探索，应该会越来越符合临床需求。

2 SWE技术在乳腺良恶性疾病鉴别诊断中的应用

SWE技术应用于乳腺疾病，主要用于帮助临床区分乳腺的良恶性肿瘤。乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤之一，早期诊断有可能可以使患者得到完全治愈。目前，最常使用的乳腺癌检查手段是钼靶X线摄影和乳腺B型超声，但二者均具有一定的局限性：钼靶X线摄影对乳腺致密性病变表现出阴性结果，而B型超声结果的特异性差[17]。SWE技术可为以上无创性检查提供帮助。

乳腺良性疾病的发病率从20岁开始增加，在40～60岁达到高峰；而乳腺恶性疾病的发病率从绝经后开始缓慢增加。既往体外试验的结果表明，乳腺良性疾病在硬度上高于正常腺体组织、低于恶性病变，虽然存在某些良性病变，如硬化性腺病，可能在普通超声上与恶性病变相似，SWE技术赋予这类疾病更多可以参考的参数，从而能进行更准确的诊断。乳腺恶性病变比良性病变在组织硬度方面更硬[18]，虽然也有一些不常见的恶性疾病，如髓样改变、黏液性改变等在硬度上较软[19]，但是可以结合恶性病变的声影、锯齿状改变、钙化、血管扩张等特征进一步诊断。

恶性病变的组织硬度明显升高可能与细胞外基质胶原交联有关；也可能由于组织形态的不同，如肿瘤纤维玻璃样改变、导管形态改变等，造成弹性模量的改变[20]。然而在具体研究中，有关SWE技术用于鉴别乳腺良恶性肿瘤的诊断效能存在差异。诊断效能好的研究[21]中，报道的灵敏度为0.92，特异度为0.92；也有一些研究[22]结果显示，灵敏度很好(0.97)，但特异度较差(0.69)，或者灵敏度较差(0.53)，而特异度很好(0.83)。这些研究结果的诊断效能存在差异，可能与研究所选取的参考指标或操作者有关，提示SWE技术用于乳腺良恶性肿瘤诊断时的不稳定性。

与肝脏疾病类似，SWE技术应用于乳腺疾病时也存在局限性。在一项Meta分析[23]中指出，种族对这类疾病的诊断效能存在影响，白种人的相关诊断效能均高于亚洲人。与肝脏疾病相似，操作者的经验与技术同样会影响诊断结果。

3 SWE技术在良恶性甲状腺结节鉴别诊断中的应用

SWE技术在甲状腺疾病领域主要应用于鉴别良恶性甲状腺结节。甲状腺结节在人群中很常见，约有67%的成年人通过高分辨率的B超检查能够发现存在甲状腺结节[24]。由于甲状腺癌的死亡率随着分期的增加而增加，所以能早期鉴别甲状腺结节的分期及良恶性非常重要。甲状腺结节的发病率很高，但是细针抽吸所取的结节中恶性率只有4%～8%。通常情况下先使用普通B型超声检查甲状腺结节，对于毛刺状改变、微钙化等提示恶性可能的结节，再进行细针抽吸以明确诊断[24]。尽管细针抽吸活检是诊断甲状腺结节的金标准，但是仍有15%～30%的样本不能得到确定的诊断(包括非诊断性和非确定性)，一般来说可以通过重复活检进行再次诊断，但是这其中仍有9.9%～50%的样本得到非诊断性结果、38.5%～43%得到非确定性结果[24]。SWE技术可为普通B型超声和细针抽吸活检提供补充，通过联合诊断，可以减少活检的组织数量和活检次数，更好地做出诊断。

SWE技术在鉴别甲状腺良恶性结节方面具有较高的诊断准确性。一项Meta分析[25]的结果显示，诊断的敏感性为84.3%，特异性为88.4%，AUC为93%，但是每个具体研究的结果仍然存在差异性。对于使用SWE技术预测甲状腺结节的良恶性，一个最主要的问题是如何选择和确定诊断的阈值。虽然已有一些阈值被提出来用于诊断，但是这些现有的阈值仍存在一些问题，有的是基于小样本量提出的，可信度不强，有的阈值内包含高度可疑的结节，同样降低了可信度。此外，与肝脏和乳腺不同的是，甲状腺结节的大小会对诊断造成影响。有研究[26]表明，结节直径大于20 mm更有利于区分良恶性，但一些结节很难达到这一尺寸，尤其对一些很小的结节，诊断效能可能会降低。一些疾病或者治疗手段也会影响甲状腺的硬度，如肢端肥大症患者的甲状腺通常较硬，曾行射频消融治疗的甲状腺剩余腺体硬度也会增加，桥本甲状腺炎患者的甲状腺结节硬度也会因淋巴结浸润和纤维化而发生硬度的改变，这些都将为临床诊断带来干扰。

4 SWE技术在肾脏疾病诊断中的应用

SWE技术也能用于肾脏疾病的诊断。自体肾的慢性肾病和移植肾的间质纤维化是肾脏纤维化的两种主要病理改变,均有较高的发病率、死亡率以及较高的医疗费用。SWE技术可以帮助这两类疾病的诊断，相比于诊断金标准(病理活检)而言，其无创性和能不断监测的特性使得疾病获得诊断的同时，减少了病理活检所带来的创伤与不便。SWE技术也能用于帮助肾脏局灶性损害的诊断。过去单纯B型超声技术仅能分辨出组织的强弱回声，血管平滑肌脂肪瘤和部分肾细胞癌(约占10%)均表现为强回声，良性囊肿与部分肾细胞癌(同样约占10%)均表现为低回声，这使得诊断上需依赖增强CT或增强MRI等技术。而SWE技术很好地解决了这一问题，减少了患者相关检查的痛苦及花费。

在应用过程中，同样存在一些需要解决的问题。其中最重要的是对于正常肾脏弹性模量阈值的定义，现有的结果不能满足临床需求，需要更大的健康人群样本量；然后是肾脏自身结构的特点，使得肾脏髓质和皮质之间、皮质与肾盂之间的弹性模量存在差异[2]；受肾自身生理功能的影响，肾脏内尿液的压力、有无肾血管疾病以及是否有肾积水都将影响疾病的诊断；此外，患者的BMI也可能影响诊断结果的可靠性，尤其是一些严重的中央型肥胖患者。

5 SWE技术在前列腺癌诊断中的应用

SWE技术能够帮助前列腺癌更加准确地获取组织病理。前列腺癌在男性中有高发病率和高病死率，一般可通过前列腺特异性抗原(PSA)检测或直肠指诊进行筛查，对于筛查结果可疑的患者，可以通过经直肠超声引导下的前列腺活检进行下一步诊断。然而活检穿刺的结果通常不能定位病变，并且敏感性和特异性不高。由于癌变组织与正常组织在硬度上存在差别，所以通过SWE技术帮助活检能够提供定位参考，并且减少活检标本数量，提高癌症的检出率。相关的Meta分析[27]指出，不同相关研究的诊断效能存在较大差异，敏感性为43%～96%，特异性为69%～96%。Barr等[28]对于53例患者使用SWE技术和活检，对于前列腺癌诊断的敏感性和特异性均为96%；而Ahmad等[29]又根据患者PSA的不同将患者分组，其中PSA低于20 ng/mL的患者，使用SWE技术和活检的诊断敏感性为90%、特异性为88%，而对于PSA高于20 ng/mL的患者，敏感性和特异性则为93%和93%。这说明受检人群的不同和PSA浓度的不同，都将对诊断效能产生影响。此外，前列腺组织的硬度明显受肿物所在位置的影响，位于腹侧的肿物硬度高于背侧，位于内侧的肿物硬度高于外侧，并且当肿物位置较深时，不同操作者的结果差异明显，这提示相关研究开展及实际测量时需要注意控制测量深度。

6 SWE技术在肌肉疾病诊断中的应用

既往影像学对于肌肉系统的评价，尤其在肌肉方面，多是通过显示水肿情况、肌肉横断面积、肿物或者脂肪浸润等来评价其形态和代谢状态；但是却无法评价其收缩特性，而收缩恰恰是肌肉的主要功能。SWE技术对肌肉的弹性进行体内评估有助于提高对于肌肉功能的认识与评价。通过SWE技术，能够清楚地看到肌肉收缩、拉伸、人工治疗和肌肉操作相关的弹性模量的变化。在放松状态下，肌肉的弹性模量最低，而自收缩开始，肌肉的弹性模量将随着肌肉力量和电活动的增加而增加。因此，一些肌肉方面的疾病，如先天性肌萎缩症、肌营养不良症等能够通过SWE技术来协助诊断[30]；而一些手术的修复效果，如肩部肌肉术后的生物力学效果，也能通过SWE技术进行评价[31]。此外，在肌肉系统中，SWE技术还可以应用于肌腱组织，帮助评价肌腱损伤和恢复情况[32]。

在测量结果的影响因素方面，由于肌肉的纤维有特定的方向，在测量时应沿着肌纤维的方向进行测量[33]，这使得一些复杂的大肌群对测量的要求很高。此外，肌肉的间室压力对肌肉弹性的影响以及周围骨组织的伪影等，也会影响测量结果的可靠性[34]。

7 SWE技术在其他疾病诊断中的应用

在神经系统方面，SWE技术的应用并不多。已有的研究主要集中在周围神经僵硬与相关疾病的关系，例如通过正中神经的弹性模量诊断碗管综合征以及判断其严重程度[35]，通过坐骨神经的弹性模量评估慢性下腰痛患者坐骨神经的僵硬情况及与症状的关系[36]，或者通过胫神经的弹性模量评估糖尿病患者糖尿病周围神经病变情况[37]，等等。缺少直接通过神经的弹性模量评估神经功能的研究，并且研究的神经均为外周神经，缺少中枢神经系统方面的研究。神经方面的相关研究，有着与肝脏、乳腺、甲状腺等明显不同的一点，诊断结果无法通过病理结果去验证，只能通过研究去发现现象(硬度改变)与功能之间的关系，再对结果进行解释。这是研究人体神经的一个局限性。

SWE技术还被应用于淋巴结、胃肠道、胰腺、腮腺、宫颈等组织或器官的疾病诊断，这其中最常使用的是将SWE技术应用于淋巴结疾病的诊断中，主要用于帮助获取活检组织，从而鉴别淋巴结的良恶性。在临床上鉴别淋巴结的良恶性很重要。既往可以通过CT、MRI等技术对淋巴结进行非侵入性检查，但检查的结果多基于淋巴结的大小去判断良恶性；在肺癌、食管癌、胃癌、直肠癌中约有30%的淋巴结小于5 mm，使得检查结果不准确。普通B型超声除了针对大小外，还能参照淋巴结的边界、形状、密度等信息，但诊断的灵敏度和特异度也仅超过80%[38]。虽然细针抽吸活检是诊断的金标准，并且可以在超声引导下进行，但仍有取样不足、感染、出血、扩散等风险。SWE技术能结合组织的硬度分布，更好地帮助活检选择取样位置，减少不必要的并发症发生。

综上所述，SWE技术广泛应用于肝脏疾病，并且相关学会制定了测量方法和诊断方法等方面的指南，便于SWE技术在这些疾病中的规范使用；可对乳腺良恶性肿瘤和甲状腺良恶性结节进行鉴别诊断，帮助恶性疾病早诊断、早治疗；可用于肾脏纤维化疾病以及肾脏局灶性损害的诊断；帮助前列腺癌更加精准地进行活检，减少活检标本数量，提高癌症的检出率；帮助评价肌肉收缩功能，判断神经僵硬情况，以及协助淋巴结活检等。SWE技术能够帮助临床中与组织硬度变化相关的疾病进行诊断与鉴别,随着SWE技术的发展及临床相关研究的增多, SWE技术将在更多疾病中应用。