实时二维剪切波弹性成像诊断甲状腺疾病的研究进展

王 迪,周显礼

(哈尔滨医科大学附属第二医院住院处腹部超声科，哈尔滨150086)

近年来，甲状腺相关疾病已成为一种常见的高发性疾病，并引起了医学和社会各界的广泛关注[1]。常规超声图像显示的是软组织的声学特性差异，而超声弹性成像能揭示软组织弹性特性的差异。自1991年至今，超声弹性成像技术已被引入到临床工作中，并在世界范围内引起了越来越多的关注。实时剪切波弹性成像(real time shear wave elastography，SWE)是一种新型横波弹性成像，该技术无需探头加压,避免了操作者对结果的影响，与其他弹性成像(实时组织弹性成像技术、声辐射力脉冲成像技术等)相比更具客观性[2-4]。目前SWE技术在乳腺、肝脏、肾脏、前列腺等方面的应用已得到肯定[5-7]。SWE不仅广泛用于检测甲状腺结节性病变，其对于甲状腺弥漫性病变也有一定的价值。现就SWE基本原理及其在甲状腺疾病方面的应用予以综述。

1 SWE基本原理

SWE是在应变弹性成像的基础上发展起来的超声弹性成像技术，这一概念最早于2004年由Bercoff等[8]详细介绍，根据组织硬度的二维分布图和组织弹性模量(Kpa)以及剪切波速(m/s)对周围组织进行定性和定量评价。SWE已日趋发展成熟并在临床得到运用，其原理是声学辐射力脉冲对组织进行机械激励，产生微小的局部组织位移(1～10 mm)，根据特有的“马赫锥”理论，引起横波传播，通过超高速成像系统捕获并追踪其传播过程，然后采用彩色编码技术实时呈现组织弹性分布图，图像颜色变化从蓝色到红色，分别对应从最低硬度到最高硬度(0～180 kPa)。在此基础上利用定量分析系统(Q-BOXTM)还可以计算出杨氏模量值(E=3ρC2,E为杨氏模量，ρ为被检组织的密度，c为剪切波的传播速度)。杨氏模量包括最大值(Emax)、平均值(Emean)、最小值(Emin)和标准差(Esd)，其值与被检组织的硬度呈正相关[9-10]。

2 SWE在甲状腺疾病诊断中的应用

2.1在甲状腺结节诊断中的应用 目前临床较为常见的良性结节包括结节性甲状腺肿、甲状腺高功能腺瘤、甲状腺滤泡状腺瘤等；恶性结节包括乳头状癌、滤泡癌、髓样癌以及未分化癌等[11]。研究发现，虽然随着甲状腺癌诊断率的上升，但甲状腺癌的死亡率仍保持稳定[12]。这表明针对甲状腺结节存在广泛的过度诊断和治疗。故需要一种更加准确的诊断方法，减少不必要的细胞学检查及手术，为患者减轻负担。

实时二维剪切波弹性成像可客观地提供组织硬度信息，帮助进一步判断结节的良恶性。近年来，国内、外学者对SWE鉴别甲状腺良恶性结节的价值较为关注。Sebag等[13]通过对146个结节(其中29个为恶性)进行常规超声和SWE检查发现，恶性结节的杨氏模量值均高于良性结节，李小强等[14]的研究结果与此一致。目前SWE诊断甲状腺恶性肿瘤的弹性阈值尚未有统一的参考标准，不同病理类型的甲状腺癌，SWE的参考弹性阈值也不同。Kim等[15]研究甲状腺乳头状癌时发现，SWE诊断恶性结节的阈值为61 kPa，特异度为84%；在甲状腺滤泡癌中，SWE诊断恶性结节的阈值为22 kPa，特异度为88%[16]；Dobruch-Sobczak等[17]选取6例髓样癌患者进行SWE测值，并与结节周围正常的甲状腺组织进行比较发现，结节硬度远高于正常组织，Emean值为43 kPa。由此可见，甲状腺乳头状癌SWE的弹性阈值高于滤泡癌及髓样癌。这一现象主要与病理改变有关：甲状腺乳头状癌含有较丰富的以血管和纤维结缔组织为主的间质成分，40%～60%的甲状腺乳头状癌伴有砂粒体(主要是钙盐沉积所致)，因此乳头状癌较硬[15]；滤泡癌及髓样癌的发病率分别占甲状腺癌的第2和第3位，滤泡癌主要由不同分化程度的滤泡组成，内充填较多胶质；髓样癌主要由透明质或纤维血管包绕的增生细胞构成，80%～90%会发生淀粉样沉积。故髓样癌和滤泡癌的硬度相对于乳头状癌较软[15-17]。

甲状腺影像报告数据系统(thyroid imaging repor- tingand data system，TI-RADS)是由Horvath等[18]首次提出的规范化评估甲状腺结节的系统。随后不同学者在此基础上相继提出了各自的TI-RADS，以期更好地指导临床。目前临床应用较广泛的是Kwak TI-RADS，特异度为73%[19]。虽然TI-RADS的临床价值得到了肯定，但由于良、恶性结节的超声特征存在部分重叠，所以仍有一部分漏诊或误诊的病例[20]。Meta分析发现，单独应用SWE诊断甲状腺结节的灵敏度仅为84.3%[21]。由此可见，单独应用TI-RADS或SWE技术均有不足之处。将这两种技术联合应用可提高甲状腺结节的诊断效能。Liu等[22]采用Kwak TI-RADS分级标准对313个甲状腺结节(其中恶性结节194个)进行分类并行SWE检查，采用“或”和“且”联合诊断标准对恶性结节进行评估。研究表明，在诊断甲状腺恶性结节方面，两者联合可提高任一检查的灵敏度或特异性[22]。马笑等[23]针对Kwak TI-RADS 4类结节进行SWE检查，结果发现，SWE与常规超声相结合可提高4类结节的诊断率，减少不必要的医疗资源浪费。虽然以上研究证实了SWE技术与TI-RADS相结合诊断甲状腺结节的价值，但两者联合的具体方式以及该方法是否适用于所有病理类型的结节尚不可知，故下一步需要对不同病理类型的甲状腺癌进行更深入的研究。

国内大部分学者认为，SWE可对桥本甲状腺炎(Hashimoto thyroiditis，HT)合并甲状腺结节进行定量分析，并具有良好的诊断价值[24-25]。蔡文佳等[24]采用SWE研究甲状腺疾病时发现，甲状腺组织发生炎性改变时其硬度高于正常甲状腺组织，但显著低于甲状腺恶性结节。这一研究结果为甲状腺炎性病变，特别是HT合并甲状腺癌的诊断提供了参考。随后，刘丽莉等[25]对54例甲状腺结节合并HT患者进行研究发现，剪切波弹性成像技术可以对HT及其结节进行定量分析，与蔡文佳等[24]的观点一致。弥漫性甲状腺疾病是一种隐匿性疾病，其进展较缓慢，随发病时间的推移，甲状腺实质内会发生一系列的病理变化，如纤维化、钙化以及液化坏死等，故甲状腺实质的硬度值也会发生相应变化。目前研究弥漫性背景下的甲状腺恶性结节主要是甲状腺乳头状癌，而其他病理类型的甲状腺癌尚无相关研究，故针对甲状腺弥漫性疾病各个发病阶段及其伴发不同病理分型的甲状腺恶性结节需要更多样本以及更进一步的研究。

2.2在弥漫性甲状腺病变诊断中的应用 弥漫性甲状腺疾病主要有毒性弥漫性甲状腺肿(Graves′ disease，GD)、亚急性甲状腺炎(subacute thyroiditis,SAT)、HT等[26]。常规超声主要根据甲状腺的大小、内部回声、血流分布等征象对弥漫性甲状腺疾病进行评估，但不同病种之间的超声图像会存在重叠之处，导致鉴别诊断有一定的困难。

甲状腺组织发生弥漫性病变时，炎症刺激导致甲状腺淋巴细胞浸润和纤维组织增生，代替了正常甲状腺组织内的滤泡细胞，致使甲状腺组织硬度增加，此为弹性成像的基础。相对于甲状腺结节病变，剪切波弹性成像对弥漫性病变研究的较少。Liu等[27]选取154例甲状腺弥漫性病变患者(76例HT、40例GD以及38例SAT)和30例正常人进行常规超声和SWE检查，结果发现，弥漫性甲状腺炎的弹性值高于正常甲状腺组织，其诊断的灵敏度高达85%；将GD和SAT的弹性硬度值与游离三碘甲腺原氨酸/游离甲状腺素的比值做比较发现，SWE鉴别诊断GD与SAT的灵敏度高于游离三碘甲腺原氨酸/游离甲状腺素的比值，SWE可作为鉴别SAT与GD的优选检查。Liu等[28]研究SWE在HT诊断中的价值时发现，HT的弹性值较正常甲状腺组织显著增加， SWE结合甲状腺过氧化物酶和甲状腺激素对HT的诊断有帮助作用。弥漫性甲状腺疾病是一种慢性波动性疾病，随着病情的变化，甲状腺组织的弹性硬度也会发生改变，已往临床主要依据触诊评价甲状腺的硬度,缺乏可量化的特征性指标,不能满足临床对疾病诊疗的客观性。SWE可评估弥漫性甲状腺疾病的治疗效果。李贞颖等[29]利用SWE评估泼尼松治疗HT的效果发现，应用泼尼松治疗1个月后，杨氏模量值均有不同程度的降低(P<0.05)。目前关于SWE用于弥漫性甲状腺炎的研究有限，但不可否认，SWE为诊断弥漫性甲状腺疾病及判断临床预后提供了新的途径。

2.3在甲状腺癌淋巴结转移方面的应用 淋巴结转移是甲状腺癌最常见的转移方式，也是判断甲状腺癌分期及选择手术方式的重要指标之一[30]。美国癌症联合委员会将颈部淋巴结分为7个区[31]，即：Ⅰ区，颏下和颌下淋巴结；Ⅱ区，颈内静脉淋巴结上区；Ⅲ区，颈内静脉淋巴结中区；Ⅳ区，颈内静脉淋巴结下区；Ⅴ区，颈后淋巴结群；Ⅵ区，气管旁、气管前淋巴结群。甲状腺癌的淋巴结转移主要分布在Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ区。欧洲甲状腺协会指南详细地描述了淋巴结转移的常规超声征象：微钙化、囊性变、形态变圆、纵横比<2、高回声、周围型血流信号增多紊乱、淋巴门结构偏心或消失等[32]。超声诊断具有较大的主观性，易造成误诊、漏诊。

SWE可更客观地评估淋巴结的硬度，有望在早期发现淋巴结转移。目前越来越多的学者开始关注弹性在甲状腺癌淋巴结转移方面的应用。You等[33]选取141枚淋巴结(35枚恶性，来源于甲状腺乳头状癌转移；106枚良性)进行常规超声检查和SWE测值，结果发现，恶性淋巴结的杨氏模量值高于良性淋巴结，其截断值为40 kPa，诊断的灵敏度为92%。Jung等[34]对甲状腺乳头状癌淋巴结转移患者的研究也发现，恶性淋巴结的杨氏模量值高于良性，并且发生淋巴结结外侵犯者的SWE值高于未侵犯者。Park等[35]对甲状腺乳头状癌患者的研究发现，Emean和Emax主要与中心淋巴结转移有关，Emin主要与外侧淋巴结转移有关，Emean>124 kPa或Emax>138 kPa表示中心淋巴结转移的可能性大；Emin>63 kPa表示周围淋巴结转移的可能性大。近年来，关于评估鉴别甲状腺癌转移性淋巴结方面的研究日益增多，期待着SWE能够为评估甲状腺癌转移性淋巴结带来新方法及参考标准。

3 SWE技术的不足

SWE作为一种新的弹性成像技术目前已经成为超声领域研究的焦点，但其也具有一定的局限性。研究表明，SWE杨氏模量值的准确度会受一些因素的影响。①结节的位置。Dighe等[36]指出，位于峡部及靠近颈动脉处的结节，SWE值会受到峡部硬度以及颈动脉血流搏动的影响。②结节的大小。根据取样框的大小，结节直径必须满足≤3 cm。Wang等[37]认为，SWE对直径≤10 mm的结节特异性更高。③结节钙化。弹性是否可以区分结节内部的粗大钙化(直径>2mm)及结节中的纤维或浓缩的胶质，目前尚未有统一标准。Sebag等[13]认为，超声波声束不能穿过巨大钙化，所以探头压力不会产生组织应变。但Bhatia等[38]认为，由于钙化与胶质硬度不同，超声弹性可以很好地区分两者，更利于分辨良恶性结节。故SWE值是否受钙化影响还需要进一步探讨。④囊性结节或以囊性为主的结节(囊性部分>75%)，囊液的流动会增加弹性值，导致不易测值。⑤操作者的操作手法。由于测量弹性值是通过探头加压得到的，过度施加压力难免会造成图像失真。超声医师在行SWE检查时应注意以上影响因素，以便获取更加准确的弹性测量值。

4 结 语

SWE作为目前较为创新的超声弹性技术之一，可以定量评估甲状腺组织的硬度信息，更加客观地诊断甲状腺恶性疾病，减少不必要的细胞学穿刺活检及手术；甚至可以分析甲状腺病变内部的弹性硬度分布，大大提高细胞学穿刺活检成功率。针对弥漫性甲状腺病变，SWE有助于指导临床用药及判断愈后。但目前关于该技术的操作细节及甲状腺恶性结节的诊断参考值标准选取及阈值区间仍无统一标准，未来还需要多中心、多样本验证SWE诊断甲状腺疾病方面的价值，并统一甲状腺疾病的弹性诊断标准。