超聲支氣管鏡下彈性成像技術在縱隔淋巴結性質判定中的價值

方蘇榕 唐 云 常立功 谷 偉

肺癌的發病率和死亡率近半個世紀以來一直呈現出不斷增長的趨勢，其治療方式的選擇與分期密切相關。判斷淋巴結轉移是明確分期的關鍵因素之一[1]。在無遠處轉移的肺癌治療中，縱隔及肺門淋巴結的轉移狀態決定了手術指征及術后療效[2-3]。因此，多年來肺癌領域的學者對于縱隔及肺門淋巴結定性與定量診斷做出持續不懈的努力。選取適合的有創淋巴結獲取病理是縱隔淋巴結分期的金標準。既往的縱隔鏡檢查由于創傷較大、操作風險高等原因，在臨床上的實際使用率并不高。近年來，隨著支氣管鏡下超聲技術的發展，超聲引導下經支氣管鏡針吸活檢術(endobronchial ultrasound-guided transbronchial needle aspiration, EBUS-TBNA)由于在肺癌淋巴結分期中具有很高的敏感性(89%～99%)及特異性(100%)[4-5]，已逐漸取代了縱隔鏡成為明確肺門及縱隔淋巴結性質的重要檢測方法。

超聲彈性成像技術是一種新的測量組織壓縮性的超聲相關技術，它根據組織間的硬度差異，進行組織自身的彈性特性成像、測值，獲取組織的彈性信息，評價組織的硬度[6]。此項技術自1991年被提出后，首先應用在乳腺癌領域，后來也被用于甲狀腺和肝臟疾病中[7-9]。近20年，它已成為超聲領域的研究熱點。但是，由于支氣管鏡下超聲彈性成像技術應用于臨床時間較短，國內外相關文獻較少[10]，且多為單中心的回顧性分析，前瞻性研究較少，目前對于此項技術的認識尚處于初級階段。因此，本研究旨在運用新型EU-ME2 PREMIER PlUS超聲主機及BF-UC260FW超聲內鏡，根據經支氣管鏡下超聲彈性成像的分類，單獨及聯合胸部CT、常規超聲，預測縱隔及肺門淋巴結性質，為EBUS-TBNA提供引導作用，并探討其在鑒別肺癌縱隔及肺門淋巴結的臨床意義。

對象與方法

一、研究對象

本文納入2016年6月至2018年3月在南京醫科大學附屬南京醫院呼吸內鏡室擬行支氣管鏡檢查并需要行EBUS-TBNA的患者共計78例，其中男性53例，女性25例，年齡在27～80歲，平均(60.35±10.99)歲，中位年齡61歲。共穿刺117枚肺門或縱隔淋巴結，平均每例患者穿刺1.5枚淋巴結。淋巴結的性質通過EBUS-TBNA診斷的有106枚(90.60%)。入組標準：需同時滿足以下標準：①年齡大于18周歲并不超過80歲；②已簽署知情同意書；③經研究者評估確認能夠耐受EBUS-TBNA檢查；④胸部增強CT檢查后發現有可穿刺的肺門或縱隔淋巴結；⑤心、肺、腦、肝、腎功能基本正常；⑥生化、凝血功能正常。⑦無研究者認為不適合入選的其他情況。該研究通過南京醫科大學附屬南京醫院倫理委員會批準(倫理批號：YL20160713-020)。

二、超聲支氣管鏡下操作

患者禁食、禁水6 h后接受超聲支氣管鏡檢查。所有操作均在局部麻醉(利多卡因)聯合清醒鎮靜(咪達唑侖+力月西+丙泊酚)下進行[11]，均由氣管鏡室同一副主任醫師操作。使用搭配超聲主機實時彈性成像系統的超聲支氣管鏡(EUME2，日本奧林巴斯公司)檢查目標淋巴結。在B模式測量淋巴結大小，在彈性成像模式下測量應變率比值，并將B模式及彈性成像模式分別拍照及采集視頻至少30 s留存。隨后行EBUS-TBNA，使用21G穿刺針(日本奧林巴斯公司)在超聲的實時引導下進行抽吸。抽吸的第一滴穿刺液涂片后酒精固定，其余均推入細胞固定液中送病理科行石蠟包埋行常規病理及細胞學檢查。每組淋巴結穿刺三次。

三、術后分析

胸部CT淋巴結特點由兩名有經驗的影像科醫師分析并確定淋巴結的大小，形狀(類圓形和非類圓形)，邊界(清楚和不清楚)，質地(均勻和不均勻)及CT值。常規超聲下記錄淋巴結的大小，邊界(清楚和不清楚)，回聲強弱及回聲均勻程度。

超聲彈性成像圖像特點分析：①圖像類別：根據超聲彈性成像的圖像顏色分布共分為3型[10]，1型(圖像以非藍色(綠色和紅色)為主)，2型(圖像部分藍色，部分非藍色)，3型(圖像以藍色為主)；②彈性評分：1分(切面≥80%區域為非藍色(紅色或綠色)，2分(切面≥50%，但<80%區域為非藍色)，3分(切面≥50%，但<80%區域為藍色)，4分(切面≥80%區域為藍色)；③應變率比值：術中選取病變組織(藍色最深的區域)為A，周邊正常組織為B，應變率=-B/A，由機器直接測得；④藍色區域占淋巴結區域的面積比例：通過Image J軟件(版本號：1.6.0_24)，對照二維超聲淋巴結圖像，將淋巴結彈性成像圖截取作為感興趣區(region of interest, ROI)。將ROI轉換為RGB編碼模式，通過設定B分量與R、G分量的差值在Metlab軟件上將藍色部分提取出來，計算藍色部分占ROI面積比，即藍色區域占整個淋巴結區域的面積比例。

四、診斷標準

EBUS-TBNA穿刺的病理結果；若EBUS-TBNA穿刺的病理結果為陰性時，如手術則與手術病理比較；如未手術，隨訪至少1年復查胸部CT確認淋巴結的良惡性。不能最終判定性質者則剔除。

五、統計學方法

結 果

一、穿刺淋巴結基本資料

穿刺淋巴結的部位：117枚淋巴結中，2R組淋巴結4枚，4R組淋巴結38枚，4L組淋巴結15枚，第7組淋巴結42枚，第8組淋巴結1枚，10R組淋巴結7枚，10L組淋巴結2枚，11R組淋巴結4枚，11L組淋巴結3枚，12L組淋巴結1枚。

穿刺淋巴結的病理類型：117枚淋巴結中，惡性病變84枚(71.79%)，其中肺腺癌38例(32.48%)，肺小細胞癌21例(17.95%)，肺鱗癌11例(9.40%)，肺非小細胞癌5例(4.27%)，差分化癌3例(2.56%)，肺腺鱗癌3例(2.56%)，肺黏液表皮樣癌1例(0.85%)，食管癌1例(0.85%)，腎透明細胞癌1例(0.85%)。良性病變33枚(28.20%)，其中淋巴結反應性增生23例(19.66%)，結節病6例(5.13%)，肺曲霉病3例(2.56%)，肺結核1例(0.85%)。

二、胸部CT對于縱隔及肺門淋巴結的圖像特征及診斷價值比較

117枚淋巴結的胸部CT的圖像特征結果顯示，淋巴結的性質判定在短徑≥10 mm、邊界清楚、質地不均勻中顯示統計學差異(P<0.05)，而形狀是否規則無統計學差異(P≥0.05)，見表1。

以胸部CT上淋巴結短徑≥10 mm、邊界清楚、質地不均勻為特征構建ROC曲線，見圖1。并測得各指標的準確率、靈敏度、特異性、陽性預測值、陰性預測值，見表2。根據ROC曲線，淋巴結質地不均勻的曲線下面積最大，為0.711。 其評價淋巴結性質的準確率、靈敏度、特異度、陽性預測值、陰性預測值分別是74.36%、78.57%、63.63%、84.61%、53.85%。

表2 胸部CT對淋巴結性質的診斷價值(%)

圖1 胸部CT判斷淋巴結性質的ROC曲線

三、常規超聲B模式對于肺門及縱隔淋巴結的圖像特征及診斷價值比較

117枚肺門或縱隔淋巴結的常規超聲結果顯示，淋巴結短徑≥10 mm、邊界清楚、低回聲、類圓形這幾個指標在判斷淋巴結性質方面存在統計學差異(P<0.05)，而超聲圖像中回聲不均勻在判斷淋巴結性質方面無統計學差異(P≥0.05)，見表3。

以淋巴結短徑≥10 mm、邊界清楚、低回聲、邊緣呈類圓形者為特征構建ROC曲線，見圖2。并測得各指標的準確率、靈敏度、特異性、陽性預測值、陰性預測值，見表4。結果顯示，超聲下淋巴結的邊界清楚的曲線下面積最大，為0.655，其評價淋巴結性質的準確率、靈敏度、特異度、陽性預測值、陰性預測值分別是74.36%、88.10%、39.39%、78.72%、56.52%。

表4 常規超聲對于肺門及縱隔淋巴結的診斷價值比較(%)

四、超聲彈性成像對于肺門及縱隔淋巴結的判定方法及診斷價值的比較

將117枚淋巴結根據超聲彈性成像圖像類型標準及超聲彈性成像彈性評分標準統計，見表5。結果顯示，這兩種方法對于淋巴結良惡性性質判定均有統計學意義，P<0.05。

圖2 常規超聲判斷肺門及縱隔淋巴結性質的ROC曲線

表5 超聲彈性成像圖像類型及彈性評分

將淋巴結的超聲彈性成像應變率比值及藍色面積比進行統計，良性：應變率比值(20.63±2.80)，藍色面積比(38.42±3.58)； 惡性：應變率比值(30.77±1.84)，藍色面積比(68.89±1.63)。結果顯示，這兩種方法對于淋巴結良惡性性質判定均有統計學意義，P<0.05。

表1 淋巴結的胸部CT圖像特征

注：a指標在淋巴結判定中有統計學差異(P<0.05)

表3 肺門或縱隔淋巴結的常規超聲特征

注：a指標在淋巴結判定中有統計學差異(P<0.05)

以上述四種超聲彈性成像參數構建ROC曲線，得到曲線下面積，見圖3。結果顯示，各指標曲線下面積均在0.7以上，提示超聲彈性成像各參數對于淋巴結性質的判定均有診斷價值。然后根據統計結果計算出各個參數的最佳截斷值。結果顯示，圖像類型以3型作為惡性診斷標準；彈性評分以2.5分為界定值，即3分、4分為惡性診斷標準；應變率為19.67為惡性診斷標準；藍色面積比為53.61為惡性診斷標準。然后與金標準比較，計算出各指標的準確率、靈敏度、特異性、陽性預測值、陰性預測值，見表6。

表6 超聲彈性成像各判定方法的診斷價值(%)

圖3 超聲彈性成像的各判定方法的ROC曲線

五、超聲彈性成像聯合常規超聲及胸部CT對于肺門及縱膈淋巴結的診斷價值

綜合上述各項指標的統計學結果，常規超聲中邊界清楚的AUC最大，胸部CT中質地不均的AUC最大。將以上兩指標與超聲彈性成像中最易獲得的圖像類型組合后作為聯合診斷指標構建ROC曲線，見圖4，并計算出各聯合指標的準確率、靈敏度、特異度、陽性預測值及陰性預測值，見表7。結果顯示，胸部CT質地不均勻、常規超聲下邊界清楚及超聲彈性成像的圖像類型三者聯合的AUC最大，為0.932。其判定淋巴結的準確率、靈敏度、特異性、陽性預測值、陰性預測值分別為85.50%、85.70%、87.90%、100%、100%。

圖4 聯合診斷指標的ROC曲線(%)

討 論

我國每年肺癌的發病人數達75萬，死亡人數達61萬，發病率和死亡率均已成為惡性腫瘤的第一位[11]。早期診斷和治療是決定肺癌預后的關鍵。對于臨床分期Ⅰ期、Ⅱ期及部分ⅢA期患者，外科手術可改善預后甚至獲得治愈，但外科治療不能使晚期肺癌患者的生存獲益。因此，判定肺門及縱隔淋巴結是否轉移對于確定手術切除的可行性及手術方式具有重要意義。

EBUS-TBNA是在支氣管鏡遠端搭載一個超聲探頭，能夠在實時超聲的引導下進行淋巴結針吸活檢獲取標本，取得的組織足夠用于病理診斷及進一步的行免疫組化及基因檢測[12]。近十余年來，EBUS-TBNA表現了在肺門及縱隔淋巴結良好的靈敏度和特異性，已逐漸取代縱隔鏡而成為診斷肺門及縱隔淋巴結的金標準[13]。EBUS-TBNA前一般通過胸部增強CT尋找需要穿刺的合適的淋巴結。既往的研究一般把淋巴結短徑≥10 mm考慮可能存在淋巴結的轉移，但是敏感性及特異性均不高。本文將淋巴結的胸部CT特征：短徑≥10 mm，邊界清楚，質地不均勻，形狀類圓形這四方面與最后的病理結果進行比較，發現短徑≥10 mm，邊界清楚，質地不均勻這三方面對于判定淋巴結的良惡性有意義，而淋巴結的形狀是類圓形或者不規則對于評價良惡性無意義。將有統計學差異的三個指標進一步做ROC曲線，得到三者的AUC。一般認為，AUC<0.5，無診斷價值；在0.5～0.7有較低診斷價值；在0.7～0.9有一般診斷價值；大于0.9診斷價值較高。根據統計結果顯示胸部CT有意義的三個指標的AUC在0.6～0.72之間，胸部CT對于判定肺門及縱隔淋巴結的性質有一定的意義，但是診斷價值較低。其中，質地不均勻較其他兩者診斷價值稍高。

表7 聯合指標的診斷價值

與縱隔鏡相比，EBUS具有微創、檢查所需時間短、檢查過程安全、并發癥少等特點[14]。它可以根據淋巴結的一些超聲特點，初步判斷淋巴結的性質，選擇合適的路徑，從而提高穿刺的準確性及安全性。日本Fujiwara等[15]對于1 061例肺門及縱隔淋巴結的回顧性分析顯示，類圓形、邊界清楚、回聲不均勻、存在凝固性壞死等可以作為預測轉移性惡性淋巴結的獨立危險因素。另外，超聲下淋巴結短徑大于10 mm提示惡性淋巴結可能。本研究結果顯示，超聲下淋巴結短徑≥10 mm，邊界清楚，低回聲，邊界呈類圓形在判斷肺門及縱隔淋巴結的良惡性方面有意義，這與之前的研究結果相一致。但是質地不均勻未做出統計學差異。將有意義的4個指標進一步行ROC曲線，得出曲線下面積，發現AUC均在0.58～0.66之間，其中邊界清楚診斷效能最高，但也未超過0.7。這表明，常規超聲鑒別良惡性淋巴結的具有一定診斷價值，但是診斷效能不高。

隨著醫療技術的發展，新一代的超聲主機實現了氣道內超聲彈性成像的功能。超聲彈性成像技術是目前超聲領域的研究熱點，它是對組織施加一個壓力，根據彈性力學及生物力學等原理，組織產生位移、速度及應變等分布差異，通過收集被測組織產生的不同信號，并根據這些信號編碼成像或者進行相應參數測量，最后以相應的參數數值或者圖像的形式進行分析，得到組織彈性的信息，從而客觀評價組織硬度的差異[16]。這一技術由于其具有便捷、無創、客觀及可重復性高等特點，已廣泛應用于乳腺結節、甲狀腺疾病、肝臟疾病、腎臟疾病及前列腺癌的診斷方面。

超聲彈性成像技術應用于肺門及縱隔淋巴結的時間較短，相關的報道不多。目前其判定有定性和定量兩種方法。最早的定性的方法是來自日本的Izumo等[10]2014年的報道，將75枚淋巴結的彈性成像圖像分為3型：1型，主要是非藍色圖像；2型，部分藍色，部分非藍色圖像；3型，主要是藍色圖像。并且將圖像類型與病理學結果進行比較發現，1型圖像100%為良性；2型圖像46.9%為惡性，57.1%為良性；3型圖像94.6%為惡性。這一結果表明，淋巴結的惡性程度越高，組織硬度越大，彈性成像的藍色部分越多。本研究中1型圖像100%為良性；2型圖像66%為惡性，34%為良性；3型圖像96.1%為惡性。1、3型圖像良惡性率與上述研究相似，2型圖像的判別有少許差異，可能是由于在結果判定標準中，部分非藍色與主要是藍色之間的界限，不同的作者會有不同的理解，故存在一定的主觀性。

為了減少主觀性，超聲彈性圖像的色彩面積被進一步量化[17]，根據非藍色及藍色圖像所占的比例將圖像進行彈性評分：1分切面≥80%的區域為非藍色，2分切面在50%～80%(包括50%，不包括80%)之間的區域為非藍色，3分切面在50%～80%(包括50%，不包括80%)之間的區域為藍色，4分切面≥80%的區域為藍色。本研究將彈性評分與病理結果進行比較，得出1分100%為良性，2分56%為良性，3分82.6%為惡性，4分96.2%為惡性。行ROC曲線，得到最佳截斷值為2.5，提示3、4分的惡性可能性大。與之前研究的結果基本相似。但是，這種半定量的評分方法仍是存在一定的主觀性，比如藍色面積占49%和51%評分不同，但是在研究者的目測下，可能沒有差別。

如果能夠將彈性成像的圖像進行后期處理，用軟件計算出藍色面積的部分與整個淋巴結的比例，則能夠進一步更精細地評價彈性成像與良惡性淋巴結之間的關系。目前圖像色彩的統計方法有藍色面積比、色散直方圖及平均灰度值等[18-25]。本研究采用了Image J軟件截取淋巴結，并將其轉換成RGB編碼模式，通過設定B分量與R、G分量的差值用Metlab軟件將藍色部分提取出來，計算藍色面積占淋巴結面積的比值。通過行ROC曲線，發現彈性成像的藍色面積比這一定量方法對于良惡性淋巴結的診斷效能為0.877，比半定量彈性評分及定性的方法圖像類型均高。

另外，超聲主機自帶有測量彈性成像圖像的應變率比值的功能，有些研究中提到應變率比值對于良惡性淋巴結的判定也有較高的診斷價值，敏感性為88%，特異性為85%，AUC為0.933[26-30]。本研究在操作中發現，這種A、B值的選取不具備客觀性，選取面積的大小，選取的部位均存在不可復制性。在兩篇對于應變率研究的文章中[17,20]，盡管敏感性和特異性差不多，但是最佳截斷值差異較大，分別為32.07和8。本研究中應變率的最佳截斷值是19.67，與之前的研究均不相同。此時，應變率對于評價淋巴結良惡性的敏感性為79.75%，特異性為57.59%，AUC是0.717，比之前的研究結果明顯降低，可能是由于不同研究者選取的病變部位和正常部位不同有關。但是，在穿刺前，可以測同一淋巴結不同部位的應變率，選取應變率大的部位作為穿刺路徑，有助于提高穿刺的陽性率。

本研究結果顯示，胸部CT各指標對于評價淋巴結性質的AUC在0.6～0.72，常規超聲各指標對于評價淋巴結性質的AUC在0.58～0.66，超聲彈性成像的各種方法對于評價淋巴結性質的AUC在0.71～0.9之間。即單獨使用超聲彈性成像判斷淋巴結性質的診斷效能最高。

AUC大于0.9 被認為診斷價值高，但是本研究中單獨評價胸部CT、常規超聲及超聲彈性成像各指標的AUC均小于0.9。因此，本研究嘗試使用聯合指標提高診斷效能。研究選取胸部CT中診斷效能最高的質地不均勻和常規超聲中診斷效能最高的邊界清楚作為聯合評價中的兩項。在超聲彈性成像中，藍色面積比的診斷效能最高，但需要后期通過軟件計算。故本研究選取圖像類型這一容易及時獲取且診斷效能較高的指標與前兩項指標進行統計。統計結果顯示，超聲彈性成像無論聯合CT還是超聲或者三者聯合對于診斷淋巴結良惡性的診斷效能均高于單獨一項指標，但是胸部CT聯合常規超聲的診斷價值一般。另外，將CT所有特征、常規超聲所有特征與彈性成像的圖像類型聯合構建ROC曲線，獲得AUC為0.926，并不高于圖像類型聯合CT質地不均勻及常規超聲邊界清楚三者聯合的診斷效能。因此，EBUS-TBNA時，如果目標淋巴結的胸部增強CT質地不均勻，超聲邊界清楚，圖像類型為3型，則考慮淋巴結的惡性可能性大。

綜上所述，超聲彈性成像對于肺門及縱隔轉移性淋巴結的判定具有臨床意義，且價值高于胸部CT及常規超聲，如果三者結合能夠提高診斷效能。在行EBUS-TBNA時，可以結合胸部CT圖像、常規超聲圖像及超聲彈性成像圖像，初步判定淋巴結的性質，選取合適的穿刺部位及路徑，提高穿刺的有效性及安全性。目前，關于超聲彈性成像的報道均屬于單中心的報道，樣本數均較少。我們期待能夠有多中心大樣本的研究，能夠更準確地評價彈性成像的價值，制定出更加標準的評價體系，更大程度地發揮超聲彈性成像的診斷價值。