剪切波弹性成像的影响因素分析
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剪切波(SWE)及声脉冲辐射力弹性成像(ARFI)在乳腺实性病灶中的诊断价值剪切波(SWE)及声脉冲辐射力弹性成像(ARFI)在乳腺实性病灶中的诊断价值引言:乳腺实性病灶是指乳房组织中的肿块或包块,包括乳腺增生、囊实性结节、腺病变和乳腺癌等疾病。
正确诊断乳腺实性病灶对于指导临床治疗和预后评估具有重要意义。
近年来,剪切波弹性成像(Shear Wave Elastography, SWE)和声脉冲辐射力弹性成像(Acoustic Radiation Force Impulse imaging, ARFI)成为乳腺实性病灶诊断的新方法。
本文将从两种成像技术的原理、诊断价值和应用前景等方面进行综述。
一、剪切波(SWE)成像技术的原理与特点剪切波弹性成像是一种利用超声波传播速度变化来评估组织硬度的技术。
其原理是利用超声波激起组织内深部的弹性波,通过超声线性阵列探头记录并分析传播速度,进而计算出组织的硬度。
相比传统B超成像,剪切波成像不仅可以提供肿块的大小、形状等信息,更能提供肿块的弹性特征。
剪切波成像具有以下特点:首先,无创性。
由于采用超声波作为激发源,不会给患者带来疼痛或不适;其次,实时性较好,成像速度快,能提供定量数据和图像;第三,空间分辨率高,能够清晰显示组织内部的结构;第四,可重复性好,适合长期观察疾病的变化。
二、声脉冲辐射力弹性成像(ARFI)的原理与特点ARFI是利用超声波对组织施加辐射力,并通过测量物体形变的特性来推断组织的硬度。
其原理是在超声成像中使用特定的束斑模式产生一个辐射力,产生的应变迅速蔓延,并被激发源所监测到,通过处理和分析声脉冲信号的时间幅度变化,可以得出组织的硬度信息。
ARFI成像的特点如下:第一,定量化程度高,能够提供组织硬度的具体数值;第二,成像速度快,可在几秒钟内完成;第三,对于深部组织也有较好的成像效果;第四,对于小肿块的检测敏感度较高。
三、剪切波(SWE)和声脉冲辐射力弹性成像(ARFI)在乳腺实性病灶中的应用1. 诊断乳腺增生乳腺增生是一种常见的乳腺疾病,可导致乳房肿胀、疼痛等不适症状。
实时剪切波弹性成像定量评价正常脾脏组织弹性张潇月;唐少珊【期刊名称】《中国医学影像技术》【年(卷),期】2016(032)010【摘要】目的探讨实时剪切波弹性成像(SWE)应用于正常脾脏组织的可行性及影响因素,并建立正常人脾脏组织的杨氏模量值参考范围.方法对280名健康人行肝脏、脾脏弹性模量值检测,记录相关定量分析数据,收集受检者基本信息,分析其性别、年龄、体质量指数(BMI)与肝、脾弹性模量值的相关性.结果 280名健康人正常肝脏杨氏模量均值为(5.54±1.08) kPa,95%CI为(5.41,5.67)kPa;正常脾脏杨氏模量均值为(11.67±2.90)kPa,95%CI(11.33,12.02)kPa.男性与女性间肝、脾弹性测量值差异均有统计学意义(P均<0.05).年龄、BMI与肝、脾弹性模量值均无明显相关性.男、女性中,肝与脾弹性模量值均无相关性(P均>0.05).结论 SWE可用以定量评价正常脾脏组织硬度.【总页数】4页(P1523-1526)【作者】张潇月;唐少珊【作者单位】中国医科大学盛京附属医院超声科,辽宁沈阳 110003;中国医科大学盛京附属医院超声科,辽宁沈阳 110003【正文语种】中文【中图分类】R445.1;R657.6【相关文献】1.实时剪切波弹性成像技术定量评价正常宫颈组织 [J], 金鑫;阙艳红;王学梅;张震2.96例慢性乙型肝炎患者实时剪切波弹性成像检测脾脏弹性模量值的临床意义 [J], 赵建学;刘熳天;吴意赟;陆玮婷;郭海燕;苏琪茗;万凌峰;车军勇;沈碧潇;陈广梅3.实时剪切波弹性成像定量评价正常胸锁乳突肌弹性 [J], 宋烨;张天杰;张淑珍;高源4.实时剪切波弹性成像测量正常人不同臂展角度上斜方肌的弹性 [J], 姜镔; 王学梅; 黄崑; 沈艳敏5.实时剪切波弹性成像技术对正常卵巢组织的定量研究 [J], 韩红;郝志华;申彩丽;王亚坤;王进华因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
实时剪切波弹性成像技术在脂肪肝临床诊断中的价值实时剪切波弹性成像技术是一种新兴的医学成像技术,它通过观察器官和组织对外部压力的反应来实现对组织弹性特性的定量评估。
这项技术在临床诊断中具有广泛的应用前景,特别是在脂肪肝的诊断和评估中,其价值更是不可估量。
脂肪肝是一种常见的慢性肝脏疾病,其诊断和治疗对于患者的健康至关重要。
本文将介绍实时剪切波弹性成像技术在脂肪肝临床诊断中的价值,并探讨其在临床实践中的应用前景。
一、实时剪切波弹性成像技术介绍实时剪切波弹性成像技术是一种利用超声波成像仪器对组织进行实时弹性成像的技术。
它通过在组织表面施加外部压力,观察组织对外部压力的反应,从而测量组织的弹性模量。
这项技术不需要使用任何对患者有害的辐射,具有非侵入性、实时性和定量性强的特点,因此受到了广泛的关注。
脂肪肝是一种由于脂质代谢异常而导致肝脏脂肪堆积过多的疾病,它是一种常见的慢性肝脏疾病,临床症状轻微,但危害却很大。
传统的诊断方法包括血清生化指标、肝脏B超和组织活检等,但这些方法具有一定的局限性,无法对脂肪肝的程度和肝脏弹性情况进行准确评估。
而实时剪切波弹性成像技术具有定量、可靠、实时的特点,可以帮助医生对脂肪肝进行准确的诊断和评估。
实时剪切波弹性成像技术通过测量肝脏的弹性模量,可以及时发现和评估肝脏组织的硬度和弹性情况,从而判断脂肪肝的程度和严重程度。
通过这项技术可以实现对脂肪肝的早期诊断和预防,为患者提供更加及时的治疗和干预。
实时剪切波弹性成像技术在临床诊断中已经得到了广泛的应用,特别是在脂肪肝的诊断和评估中。
通过这项技术可以快速、准确地评估患者的脂肪肝程度,帮助医生了解患者的病情并制定相应的治疗方案。
与传统的诊断方法相比,实时剪切波弹性成像技术具有明显的优势,能够减少患者的不必要痛苦,减少医疗资源浪费,提高诊断的准确性和可靠性。
实时剪切波弹性成像技术还可以帮助医生监测脂肪肝的病情变化,及时调整治疗方案,提高治疗效果。
腹部超声影像学检测深度对肝脏实时剪切波弹性成像的影响郑剑 曾婕 郑荣琴 黄泽萍 任杰 王丛知 郑海荣 【摘要】 目的 评价检测深度对肝脏实时剪切波弹性成像的影响,探讨实时剪切波弹性成像在肝脏的合适检测深度。
方法 选取2012年5月至2012年11月中山大学附属第三医院89名健康体检者。
在肝脏不同深度[贴近肝包膜(距肝包膜0cm),距肝包膜1、2、3、4、5、6、7cm]行实时剪切波弹性成像检测,每组重复检测3次。
比较不同检测深度的检测成功率及弹性模量,以及检测成功者与不成功者的体重指数、胸壁软组织厚度。
结果 距肝包膜0、1、2、3、4、5、6、7cm的检测成功率分别为0、98.9%(88/89)、98.9%(88/89)、98.9%(88/89)、71.9%(64/89)、24.7%(22/89)、3.4%(3/89)、0(0/89),距肝包膜1、2、3cm的检测成功率较高,距肝包膜4、5、6cm时,随着检测深度的增加,检测成功率逐渐下降,且组间两两比较差异均有统计学意义(3cm vs4cm,χ2=25.94,P<0.001;4cm vs5cm,χ2=39.68,P<0.001;5cm vs6cm,χ2=16.79,P<0.001)。
距肝包膜1、2、3、4、5cm的弹性模量分别为(4.77±0.99)、(4.68±0.99)、(4.76±0.95)、(5.19±1.10)、(5.41±0.95)kPa。
距肝包膜4、5cm的弹性模量较距肝包膜1、2、3cm的弹性模量均明显增大,且差异均有统计学意义(4cm vs1cm,t=-2.85,P=0.005;4cm v s2cm,t=-3.49,P=0.001;4cm vs3cm,t=-2.76,P=0.006;5cm v s1cm,t=-3.13,P=0.002;5cm v s2cm,t=-3.66,P<0.001;5cm vs3cm,t=-3.05,P=0.003)。
隆突性皮肤纤维肉瘤(dermatofibrosarcoma pro 鄄tuberans ,DFSP )是一种相对少见的恶性肿瘤,却是最常见的皮肤肉瘤[1],一般生长缓慢,有向深部组织侵袭及局部复发的倾向,远处转移少见。
以往由于超声探头分辨力的限制及超声医师对该病的认识不足,术前常不能准确诊断,若仅单纯切除肿块,反而易导致局部复发。
随着超声线阵探头频率的增加,超声对细微结构的分辨力也越来越高,皮肤肿物的术前高频超声检查可准确判断病灶的起源层次、浸润深度及性质等。
剪切波弹性成像(shear wave elastography ,SWE )是近年超声研究的热点,其不仅能通过对超声图像进行彩色编码,间接反映病变的硬度,还可以通过定量测量感兴趣区的组织杨氏模量,直接反映该区域的硬度。
该技术具有客观、可重复性好等优点,目前已被广泛应用到甲状腺、乳腺肿物的良恶性鉴别中。
本研究回顾性分析2014年1月至2019年12月在我院行超声检查并经手术病理证实的21例DFSP 患者的高频超声与SWE 表现,探讨高频超声与SWE 在该病诊断中的价值。
1资料与方法1.1一般资料21例中,男9例,女12例;年龄22~80岁,平均(42.8±11.5)岁。
患者均因触及肿物就诊。
1.2仪器与方法21例均行高频超声检查,使用Canon Aplio 500及日立HI Vision Avius 超声诊断仪,选取线阵浅表探头,探头频率5~18MHz ,受检者体位以肿物部位暴露充分为宜。
在病变表面填充足够厚的耦合剂,探头置于耦合剂层表面进行探查(不直接接触病变),以获取肿物浅面表皮层及肿物近场部分的清晰图像[2]。
对肿物进行横断面、纵断面等多方位观察,并与邻近正常软组织比较,记录病灶DOI :10.3969/j.issn.1672-0512.2021.06.020[基金项目]2020年度中山市第一批社会公益与基础研究项目(医疗卫生)(2020B1078)。
剪切波弹性成像普及系列之三:声辐射力脉冲(航班又晚点了,在休息室待着无聊。
顺手写一小段。
路途上所写,手头没有太多参考资料,全凭记忆来写,如有差错,敬请谅解。
) 这部分内容本来应该略微靠后一点再写,正好上篇文章发出后周建桥博士有些不同意见,就顺势先写这一段。
(剪切波弹性成像系列普及之二:白马非马)上期文章主要讲目前的超声弹性成像的种类类。
文章认为“声辐射力脉冲成像(AcousticRadiation Force Impulse Imaging)”是通过测量声辐射力脉冲造成的组织在声束方向声的位移来成像的一种模式。
周建桥博士认为,目前市场上的几乎所有的剪切波成像也都使用的是“声辐射力脉冲”,因此这些使用声辐射力脉冲激励的剪切波成像都是属于“声辐射力脉冲成像”范畴,使用声辐射力脉冲激励的剪切波成像只是“声辐射力脉冲成像”下的一种。
我不反对周建桥博士的分类法。
可能我上篇文章中将“声辐射力脉冲成像”的英文缩写误为ARFI也对周建桥博士造成了误导。
ARFI是声辐射力脉冲(Acoustic Radiation Force Impulse)的缩写,是指激励方式;而声辐射力脉冲成像(Acoustic Radiation Force Impulse Imaging)应该简称为“ARFI成像”。
“声辐射力脉冲成像(Acoustic RadiationForce Impulse Imaging,ARFI 成像)”在指南中是有明确定义的,无论是WFUMB 的指南还是EFSUMB的指南中,都定义“声辐射力脉冲成像(Acoustic Radiation Force Impulse Imaging,ARFI imaging)”是特指通过测量声辐射力脉冲造成的组织在声束方向声的位移和相关参数来成像的一种模式。
采用ARFI激励但测量报告剪切波速度的方法也被称为定量ARFI法。
(WFUMB:*The term‘ARFI’ is often employed to refer tomethods that use ARFI excitationindependent of the physical quantity that is being measured (i.e., both formethods measuring strain/displacement and methods measuring shear wave speed),whereas the term ‘ARFI Imaging’ specifically refers to the use of an ARFI excitation and the subsequent measurement/display of tissue displacement orrelated physical quantity within the ARFI push region. Methods that employ anARFI excitation and report shear wave speed have also been referred to asquantitative ARFI methods.)【Ultrasound in Medicine & Biology,Volume 41, Issue 5, May 2015, 1126-1147】下面主要讲讲这个声辐射力脉冲(AcousticRadiation Force Impulse,ARFI)。
剪切波定量超声弹性成像技术对正常双肾弹性测定摘要目的进行剪切波技术下正常双肾弹性的测量,探讨其对临床诊疗的意义。
方法68例体检志愿者,男32例,女36例,使用法国声科影像(Supersonic Imagine)公司Aixplorer?声威型彩色多普勒超声诊断仪对其进行双肾中上部弹性模量测量。
结果杨氏模量男性右肾(7.2±1.3)kPa,男性左肾(7.2±1.1)kPa;女性右肾(7.5±1.8)kPa,女性左肾(7.2±2.0)kPa;双肾杨氏模量比较,差异无统计学意义(P>0.05)。
结论剪切波可以得到双肾弹性模量,左右双肾弹性模量、性别比较,差异无统计学意义(P>0.05),杨氏模量为(7.3±1.5)kPa。
关键词剪切波;定量超声弹性成像技术;双肾弹性;杨氏模量人体不同组织器官具有不同的硬度或弹性,如何获得其客观数据一直是人们的追求。
1991年由Ophir等[1]提出通过超声波去获得这一物理属性,之后开发的弹性成像技术均无法定量测量这一物理属性。
目前法国声科影像(Supersonic Imagine)公司Aixplorer?声威型彩色多普勒超声诊断仪成功地实现了实时剪切波弹性成像(shear wave elastrography,SWE),通过它可以实时得到组织的杨氏模量,即组织弹性的客观数据。
组织杨氏模量的数值越大,说明剪切波在该组织中传播的速度越快,组织的硬度就越大即弹性越小。
由于剪切波在不同组织中的传播速度各不相同,本文通过分析实时剪切波在双肾之间的杨氏模量差异,以探讨剪切波定量超声弹性成像技术在肾脏超声诊断中的应用价值。
现报告如下。
1 资料与方法1. 1 一般资料选取本院2013年11月25~28日的体检志愿者68例,其中男32例,女36例,年龄18~73岁,平均年龄(45.7±14.0)岁,体质量指数(23.1±3.27)kg/m2。
磁共振弹性成像(MRE)FromDXY磁共振弹性成像(MRE)是⼀种新兴的影像学检查⼿段,通过外部激发装置使组织内部产⽣低频剪切波,并获得反应剪切波传播情况的 MR 图像,计算出组织的弹性量化值。
脑膜瘤的质地或软硬程度对神经外科医⽣决定能否⼿术、选择何种⼊路⽅法以及判断⼿术的成败都有重要影响。
由于颅⾻的封闭性,术前要想准确判断⼗分困难。
来⾃梅奥诊所的Joshua 博⼠通过对 15 例脑膜瘤的术前 MRE 与术中的评价⽐较,探讨MRE 在脑膜瘤术前评价其硬度的价值,研究发布在最新⼀期的neurosurgery 杂志。
肿瘤内部组织硬度不同则认为肿瘤异质性,其内伴有≥ 6 kPa 组织即为质硬。
⼿术中标本采⽤硬度半定量分析。
统计学分析包括χ2 检验,敏感度,特异度,阳性预测值,阴性预测值和 Spearman 相关性分析。
研究结果发现,MRE 对脑膜瘤异质性判断的敏感度,特异度,阳性预测值分别为75%,100%,100% 和87%;对肿瘤硬度的判断分别为60%,100%,100% 和56%;对肿瘤软度判断分别为100%,33%,86%,和100%。
总之,有10 例肿瘤MRE 结果与术中评价⼀致性较好,占 67%。
但对于直径 ≤ 3.5 cm 的肿瘤和⾎管丰富的肿瘤常出现偏差。
研究得出结论为 MRE 可以⽆创的评价脑膜瘤的弹性,在术前对肿瘤的异质性进⾏评价。
是⽬前唯⼀可以术前评估肿瘤的质地的影像学⽅法,随着技术的完善,MRE 在肿瘤术前规划中的应⽤前景⼴阔。
图 1. A. 图为颅脑 CT 平扫,所⽰在顶枕部⽮状窦旁脑膜瘤,左侧肿瘤向前延伸,呈类圆形结节状,左侧肿瘤可见⼤⽚状钙化影;B. 图为 MRI 强化 T1WI,所⽰可见脑膜瘤呈明显不均质强化;C. 图为 MRE 成像,所⽰可见脑膜瘤右侧部分质硬,呈红⾊,左侧部分及左前⽅肿瘤结节质软,多为蓝⾊和紫⾊;因此,肿瘤的质硬部分必须通过⼿术剪切,⽽质软部分可以通过超声吸引器处理" />图 1. A. 图为颅脑 CT 平扫,所⽰在顶枕部⽮状窦旁脑膜瘤,左侧肿瘤向前延伸,呈类圆形结节状,左侧肿瘤可见⼤⽚状钙化影;B. 图为 MRI 强化 T1WI,所⽰可见脑膜瘤呈明显不均质强化;C. 图为 MRE 成像,所⽰可见脑膜瘤右侧部分质硬,呈红⾊,左侧部分及左前⽅肿瘤结节质软,多为蓝⾊和紫⾊;因此,肿瘤的质硬部分必须通过⼿术剪切,⽽质软部分可以通过超声吸引器处理" />图 2. A. 图,颅脑 CT 平扫,所⽰右侧额叶见半圆形⾼密度灶;B. 图为 MRI 强化 T1WI,所⽰脑膜瘤呈均质性强化;C. 图为MRE 成像,提⽰肿瘤质地较软,术中肿瘤可以通过超声吸引器摘除,术中结果与 MRE 提⽰⼀致。
超声剪切波弹性成像关键技术及应用二、推荐单位意见医学超声既是临床疾病诊断旳重要手段,也是医疗影像设备产业中旳重要支柱。
该项目针对肝硬化和乳腺癌初期无创诊断旳重大需求和技术瓶颈,发明了基于超声波力学效应旳超声剪切波弹性成像技术,实现了剪切波弹性成像理论创新、技术突破和仪器研制。
关键技术与器件通过临床测试和转化,形成了具有自主知识产权旳专用超声弹性成像以及融合弹性成像旳高端超声影像产品,广泛用于临床诊断,获得了突出旳经济效益和社会效益。
该项目受到专家和行业旳高度评价,是源于基础、技术创新开发和产业转化旳链条式重大创新成果。
该项目曾获得2023年度“广东省科学技术奖技术发明一等奖”和“中国科学院科技增进发展奖”。
中国科学院决定推荐该项目申报2023年度国家技术发明奖。
推荐该项目为国家技术发明奖二等奖。
项目属生物医学工程学领域。
肝脏和乳腺疾病是危害数以亿计国民健康旳重大公共卫生问题,尤其是肝硬化和乳腺癌会引起很高致死率,初期诊断是提高治愈率和改善预后旳关键。
医学超声是肝脏和乳腺重大疾病初期影像筛查旳首选措施,但老式B超成像存在肝硬化检测敏感性差、乳腺癌检测特异性差旳瓶颈。
超声弹性成像运用超声波力学效应实现对人体组织生物力学参数旳无创定量测量,是超声影像技术旳重大革新,可认为肝硬化和乳腺癌等疾病旳临床初期诊断提供关键根据。
研发符合我国国情旳新一代超声弹性成像技术和装备,推进新型医疗检测诊断技术旳广泛应用,对创制高端医疗设备和提高我国重大疾病防治水平均具有重大意义。
该项目在国家自然科学基金和科技支撑计划等支持下,历经八年攻关,率先在我国创立了具有完全自主知识产权旳“超声剪切波弹性成像关键技术及应用体系”,获得重要技术发明点如下:1.发明了声辐射力诱导剪切波及定量超声弹性成像理论和措施,为成像设备研发提供理论基础和关键技术支持。
首创基于时域有限差分法结合动量张量理论旳生物组织中声辐射力计算措施,实现了对声辐射力诱导剪切波旳精确控制;建立了基于剪切波传播速度旳生物力学参数测量模型;发明了运用尺度不变特性点和希尔伯特变换旳实时弹性成像措施,弹性模量测量精度可达±0.5kPa。
2021 年 02 月第 42 卷 第 1 期牡丹江医学院学报Journal of MuDanJiang Medical UniversityFeb. 2021Vol. 42 No. 1 2021-161 -剪切波弹性成像的临床应用前景孟加新「,向 橙1,马润瑶「,张胜男「,李彩娟2(1.牡丹江医学院;2.牡丹江医学院附属红旗医院,黑龙江牡丹江157011)摘要:弹性成像技术能够反映组织的应变特性,目前主要的弹性成像包括助力式弹性成像、瞬时弹性成像和剪切波弹性成像(Shear wave elastography,SWE)等。
本文就SWE 技术的临床应用现状进行综述,并对其临床应用与发展趋势作一展 望。
关键词:超声检查;剪切波弹性成像技术;甲状腺疾病;乳腺疾病;肝脏疾病;肌骨超声中图分类号:R445.1 文献标识码:A 文章编号:1001-7550( 2021) 01-0161-03SWE 技术在甲状腺、乳腺、肝脏等器官良恶性 结节的鉴别诊断中已经发挥着重要作用。
近年来,SWE 技术在肌骨系统中的应用越来越广泛和成熟,可用于肌骨系统损伤的诊断,在肌骨超声(Musculo skeletal ultrasound , MSKUS )的基础上联合SWE 技 术,可以通过组织的硬度变化更早期的发现损伤,杨氏模量和剪切波速度(Shear wave velocity , SWV )作为SWE 技术的定量指标,可更精准的判断组织硬度是否处于正常的范围内。
同MSKUS —样,SWE 技术亦是无创、简便、高效、可重复性的,因其能实时反映损伤处的硬度变化,故可用来判断患者的治疗效果以及预后情况。
1 SWE 技术在甲状腺疾病中的应用超声是诊断甲状腺疾病的首选影像学检查方法,准确率较高。
在某些疾病的早期,其声像图不典型或合并其他疾病时, 单独使用超声检查可能会出现漏诊、误诊,联合SWE 技术后补充了组织的硬度信息,完善了疾病的诊断[l ]o SWE 技术检查结果较 客观,可重复性高,避免了传统的剪切波弹性成像操作时需要人为加压、易受操纵者经验及手法影响等 不足。
•专题笔谈•三维剪切波弹性成像的临床应用及展望胡紫玥1,2 卢漫2DOI :10.3877/cma.j.issn.1672-6448.2019.08.003作者单位:637000 南充,川北医学院医学影像学院1;610000 成都,四川省肿瘤医院超声医学中心2通信作者:卢漫,Email :graceof@超声弹性成像是一种新型的成像技术,其根据组织的弹性成像特征评估组织的硬度,具有无创、客观、便捷等特点[1]。
弹性成像可以判断病变性质[2-4],现已被广泛应用于临床,如乳腺、甲状腺、肝脏、直肠等疾病的诊断,并成为目前超声医学领域的研究热点。
而三维剪切波弹性成像(three-dimensional shear wave elastography ,3D-SWE )是近几年涌现出来的新技术,其将三维超声与剪切波成像技术融合,不仅能够提供病变组织生物力学信息,还可提供组织之间的空间位置关系,是一种新兴检查技术,应用前景广阔。
一、超声弹性成像的发展概况及原理超声弹性成像的概念是1991年由Ophir 等[5]首次提出的,也是最早应用于临床的静态应变弹性成像方法,其利用手动加压等方法诱发组织形变,然后通过测量组织形变程度进行成像,显示感兴趣区内应变的分布。
随着技术的不断发展,目前认为根据外部施加机械激励的不同,可将弹性成像分为应变弹性成像与剪切波弹性成像[6]。
应变弹性成像存在操作者依赖性,并且只有组织硬度的定性评估[7]。
剪切波弹性成像是通过探头发射声辐射脉冲从而通过组织粒子的高效振动产生剪切波,通过精准控制剪切波的高效传播,快速捕获剪切波,实时呈现出反映组织弹性模量值的彩色编码图,通过获取剪切波传播速度得到组织的硬度情况分析,组织越硬,剪切波传播速度越快,其杨氏模量值越大[8]。
剪切波弹性成像是一项可重复性高[9],不依赖于外界压力稳定性的超声弹性成像技术[10]。
二、三维超声三维超声的概念起源于1956年Douglass 等[11]的研究,其通过立体镜来获取三维超声图像。
第8卷第4期2017年7月Vol. 8 No. 4Jul. 2017器官移植Organ Transplantation作者简介:郑荣琴,教授,主任医师,博士研究生导师。
现任中山大学附属第三医院超声科主任,中山大学超声诊断与介入超声研究所副所长。
兼任中国医学影像技术研究会腹部超声专业委员会主任委员、广东省医学会超声医学分会副主任委员、中国医学影像技术研究会超声分会副主任委员、中华超声医学分会委员、中国超声医师学会委员、中国超声医学工程学会介入超声专业委员会常务委员、中国医学装备协会超声装备分会常务委员、中华医学会超声医学分会介入诊疗超声组委员、中国医师协会超声医师分会介入超声专业委员会委员。
兼任《器官移植》、《Liver Research 》、《中华医学超声杂志(电子版)》、《中国医学影像技术》、《中国临床医学影像杂志》、《影像诊断与介入放射学杂志》、《临床超声医学杂志》编委,《中华超声影像学杂志》特邀编委。
主要从事超声诊断及介入性超声治疗工作,特别是在超声造影新技术的临床应用、肝移植超声、肝脏纤维化超声评价、肝胆肿瘤早期诊断、超声引导肝癌射频消融等腹部超声及介入超声领域进行了深入的研究,积累了丰富的经验。
近年来在国内外专业杂志上发表学术论文310余篇,其中SCI 论文60余篇。
先后主持国家自然科学基金课题、教育部及广东省科研课题14项。
主编学术专著2部,副主编及参与编写学术专著18部。
申请国家发明专利10项。
以第一完成人获得广东省科学技术奖二等奖、三等奖各1项,以主要参与者获得广东省科学技术奖一等奖3项、教育部科学技术进步推广类一、二等奖各1项、广州市科学技术奖三等奖1项。
【摘要】 超声剪切波弹性成像以其无创、简便、快捷、易于掌握、可定量评估肝脏硬度等优势,成为评估肝脏弥漫性疾病患者的肝纤维化程度、指导慢性肝病患者的治疗、预后以及随访监测的重要方法。
本文就超声剪切波弹性成像的技术原理及其在肝脏的临床应用进展进行介绍。
•专题笔谈•剪切波弹性成像的影响因素分析李健明1 胡向东1 张岩峰2 钱林学1DOI :10.3877/cma.j.issn.1672-6448.2019.08.002作者单位:100050 首都医科大学附属北京友谊医院超声科1;100029 北京中医药大学第三附属医院超声科2通信作者:钱林学,Email :qianlinxue2002@早在1991年,由Ophir 等[1]率先提出超声弹性成像这一技术,其基本原理是根据组织受力后形变程度的不同来显示组织的不同硬度,从而反映疾病发生、发展情况,为临床诊疗提供帮助。
随后在1998年,由Catheline 等[2] 和Sarvazyan 等[3]提出的剪切波弹性成像技术,其原理是声源振动产生声波,当声波在传播途径上被反射或吸收时,会产生声辐射力,该力会使组织粒子产生横向振动,从而产生剪切波,通过跟踪剪切波的传播速度得到组织弹性的绝 对值——杨氏模量(E =3ρc t 2),从而定量分析、比较各组织 间的弹性差异,辅助临床诊断。
超声弹性技术历经早期传统 的静态型弹性成像,如应变成像(strainelastography ,SE )、 应变率成像(strain-rate imaging ,SRI ),到剪切波速度测量法,如瞬时弹性成像(transient elastography ,TE )、声辐射力脉冲技术(acoustic radiation force impulse ,ARFI ),再发展到2D-实时剪切波弹性成像(shear wave elastography ,SWE )。
SWE 基于超声无创、便捷的优势,可快速、客观、定量地反映生物力学信息,即组织硬度(杨氏模量),其成为目前最为成熟的超声弹性成像技术,并已广泛应用于肝脏、甲状腺、乳腺等器官的检查[4]。
2017年4月,欧洲医学和生物学超声协会联盟(European Federation of Societies for Ultrasound in Medicine and Biology ,EFSUMB )更新发布了肝脏超声弹性成像的临床应用指南[5],提出了SWE 对评估慢性肝脏疾病纤维化程度、指导治疗及判断预后具有重要意义,并建立了肝纤维化分期的标准化共识。
Zhuang 等[6]已证实,SWE 预测肝纤维化效能(SWE 诊断轻度肝纤维化、重度肝纤维化、肝硬化的ROC 曲线下面积分别为0.97、0.97、0.98)优于血清学指标。
虽然SWE 作为新型超声影像技术,在诊断肝纤维化、肝脏肿瘤、甲状腺及乳腺结节方面展现出良好的应用前景,然而,从临床实际应用角度出发,无论是世界医学和生物学超声联合会(World Federation of Ultrasound in Medicine and Biology ,WFUMB )[4]还是EFSUMB [5]均认为SWE 在上述疾病诊断方面,部分证据尚不充分、不完整,所得出的结果受诸多因素的影响。
一、SWE 的影响因素分析1. 操作人员经验的影响:EFSUMB 要求操作人员必须掌握相应的知识并接受超声弹性训练,数据采集应由受过专业培训的人员完成,从事弹性超声工作需要有二维超声的操作经验[5]。
在健康人群的可重复性研究中已证实,观察者间一致性受操作者经验影响,组内相关系数(interclass correlation coefficient ,ICC )为0.63~0.84[7]。
2. 大血管、呼吸运动及声窗不佳等因素的影响:SWE 测量肝脏时,应避开大血管、肝被膜、韧带及胆囊。
运动会显著影响测量结果,因此测量时,受检者需暂时屏住呼吸。
有研究报道,测量失败的常见原因为缺乏良好的声窗、混响、脉搏跳动、屏气不佳、大量腹水及体质量指数过大等[5]。
3.病灶内钙化的影响:病灶内钙化的存在也会影响杨氏模量测值。
宋越等[8]研究报道,对于甲状腺结节良恶性的诊断,在最大径线大于10.0 mm 与小于10.0 mm 及有钙化与无钙化的不同情况下,SWE 诊断效能及最佳诊断界值是不同的。
研究结果证实,对于最大径线大于10.0 mm 及无钙化的甲状腺结节,SWE 具有更好的鉴别诊断价值。
4. 测量框大小、形状及位置等因素的影响:利用SWE 测量甲状腺良恶性结节,刘保娴等[9]研究报道,Q-Box TM 大小的变化直接导致杨氏模量测值变化,SWE 参数包括E whole-mean (调节Q-Box TM 使其包括尽量多的结节,Q-Box TM 内杨氏模量的均值)、E whole-min (调节Q-Box TM 使其包括尽量多的结节,Q-Box TM 内杨氏模量的最小值)、 E mean (调节Q-Box TM 为2 mm 使其置于结节的最硬处,Q-Box TM 内杨氏模量的均值)、E min (调节Q-Box TM 为 2 mm 使其置于结节的最硬处,Q-Box TM 内杨氏模量的最小值)、E max (调节Q-Box TM 为2 mm 使其置于结节的最硬处,Q-Box TM 内杨氏模量的最大值),研究者推荐使用E mean 鉴别甲状腺良恶性结节。
利用SWE 测量肝脏组织时,最常用圆形、直径不小于10 mm 的Q-Box TM (建设15 mm 以上),将其放置在回声均匀的肝组织,尽量置于弹性图中央,同时避免伪像等影响[5,10]。
5. 测量深度等因素的影响:已有研究表明测量深度对弹性评估的影响同样不可忽视[6,12]。
肝脏检查应用凸阵探头时,当感兴趣区域(region of interest ,ROI )垂直于探头时测量效果最佳[5,11]。
应用虚拟触诊定量技术(virtual touch quantification ,VTQ )时,使用凸阵探头(1~4 MHz ),测量深度为4~5 cm 时变异性最低;使用线阵探头(4~9 MHz ),测量深度为2~3 cm 时变异性低。
因此,由于声辐射和剪切波在组织中的衰减和畸变,以及不同探头探测病灶位置深浅不同,也会导致结果的不一致性。
6.不同成像设备测量的影响:不同制造商的设备测量结果也会具有一定差异性,甚至同一种技术系统的不同制造商使用的测量剪切波速度(shear wave speed ,SWS )的方法不同也会导致结果的不同。
有研究表明,不同成像系统的SWS 测量值差异具有统计学意义[12]。
因此,鉴于不同弹性成像技术对相同脏器的估测值不同,建议不同的仪器设备定义各自的病变程度诊断界值。
7. 病灶周围组织性质的影响:肝脏硬度不仅反映肝纤维化,甲状腺硬度同样不仅反映弥漫性病变,其还可反映很多肝脏、甲状腺的其他病理及生理状态,如肝脏炎症、梗阻性胆汁淤积、肝淤血,淋巴细胞性甲状腺炎及结节性甲状腺肿等,不同性质的病灶及其与周围组织器官实质比例的差异,会对SWE 测量产生影响[13-14]。
8. 肿瘤异型性的影响:早在2009~2011年,有研究证实TE 测量肝硬度值与肝细胞癌(hepatocellular carcinoma ,HCC )发病率密切相关(P <0.001)[11]。
相较于TE ,SWE 具有操作简便、可重复性好等优势[12]。
诸多研究证实,应用SWE 检测肝脏结节的力学性质,能够对肿瘤性质做出初步判断。
如Ronot 等[15]应用SWE 对局灶性结节增生(focal nodule hyperplasia ,FNH )与肝腺瘤(hepatocellular adenoma ,HCA )进行鉴别诊断,发现FNH 明显硬于HCA ,且不同亚型HCAs 间硬度也各不相同。
在此基础上,Gerber 等[12]证实2D-SWE 可提供不同性质肝局灶性病变(focal liver lesions ,FLLs )的杨氏模量值,如肝癌 (44.8 kPa )、肝转移瘤(29.5 kPa )、胆管细胞癌(29.0 kPa )、血管瘤(16.5 kPa )及肝腺瘤(8.9 kPa )等。
不可否认原发性肝癌(primary hepatocarcinoma ,PHC )组织学分型的复杂性及肿瘤异型性,对SWE 测量杨氏模量有一定程度的影响[16-17]。
9. 尺寸效应的影响:近年来,SWE 广泛应用于评估实体肿瘤的力学性能[18]。
据报道,良性肿瘤明显比恶性肿瘤软[19-22]。
例如,良、恶性乳腺实性肿瘤的平均弹性模量值分别为(46.1±42.9)kPa 、(153.3±58.1)kPa [22]。
北京友谊医院的钱林学团队通过仿体研究发现随着肿瘤结节尺寸的变化,杨氏模量也随之发生变化(图 1),即尺寸效应,也就是实体肿瘤的尺寸影响SWE 对固有弹性的评估,这也是目前力学数据与临床分析中尚未解决的问题。
根据软组织的几何和物理参数,SWE 通过声辐射力产生剪切波的中心频率为400~800 Hz ,并且SWE 的波长约为毫米级[22]。
事实上,当肿瘤尺寸小于或相当于横波的波长时,在SWE 中实体肿瘤的尺寸效应可能非常显著。
钱林学团队应用SWE (法国声科,Aix-en-Provence )和SE (中国Mindray , Resona 8),在体内测量一个甲状腺小肿瘤(直径约为 5 mm ),SE 显示肿瘤明显比周围软组织硬,实体肿瘤与周围软组织的轴向应变力比值为2.66,而SWE 显示,肿瘤与周围软组织的硬度比值为1.55,明显小于SE ,在其他SWE 仪器的测量中,也观察到类似的实验现象。
上述研究表明,实体肿瘤的SWE 成像可能存在显著的尺寸效应,有必要对其进行定量校正,以有效鉴别恶性肿瘤和良性肿瘤。
二、SWE 的其他影响因素分析早期有学者应用仿体实验探究厚度与组织弹性间的关系,研究证明随着仿体厚度变薄,剪切波速度随之降低;剪切波速度<5 m/s 时,心肌剪切波速度测量与超声心动图有较好的一致性[16]。
有学者通过仿体及体内实验证实,图1 尺寸效应对剪切波弹性成像测值的影响。
图示随着仿体肿瘤结节尺寸的变化,杨氏模量也随之发生变化,相同质地、硬度的球体,在直径17 mm 、14 mm 、12 mm 时杨氏模量测值随尺寸减小而减小,但差异不显著;在直径9 mm 、6 mm 、5 mm 时杨氏模量测值随尺寸减小而显著减小肿瘤不同时期的生长尺寸、不同的组织病理学成分(纤维化、坏死、细胞成分)与弹性测值密切相关,随着肿瘤尺寸增加,硬度值增大,肿瘤组织内纤维化成分与硬度值呈正相关,坏死成分与硬度值呈负相关[17]。
因此,探讨如何理解、避免或矫正上述因素,将有助于提高超声弹性成像定量测量的准确性和可靠性。
三、总结与展望虽然SWE在临床应用与科研探索中存在诸多问题,并受较多因素影响,但是作为常规超声检查的一种重要补充力量,SWE不仅可提供更多的超声参数,还可为疾病的鉴别诊断提供参考依据。