剪切波彈性成像技術在診斷甲狀腺疾病中的研究進展

駱 晨 周 軍

甲狀腺疾病是臨床上的常見病，其發病率呈逐年上升趨勢。超聲檢查作為甲狀腺疾病的首選影像學檢查方法，具有較高的準確率，但由于某些疾病在病程早期圖像不典型或合并其他甲狀腺疾病，超聲檢查易導致誤診、漏診。近年來，美國彈性成像技術被提議作為觸診的一種延伸方式，它提供了對于組織硬度的補充信息[1]，比觸診更為客觀。而剪切波彈性成像技術(shear wave elasticity imaging, SWE)是超聲彈性成像的新領域，具有客觀評價組織內部彈性信息、反映組織硬度的優勢，故稱為“電子觸診”。本文就 SWE 技術在診斷甲狀腺疾病中的應用及研究進展進行綜述。

1 SWE技術及其原理

1996年Sarvazyan等[2]提出了剪切波彈性成像概念，它利用聲脈沖產生一種聚焦超聲束在組織中誘導遠距離輻射力, 通過捕捉剪切波傳播產生的位移，傳遞有關目標組織彈性特性的信息。由于組織的彈性與剪切波傳播速度(shear wave velocity, SWV)成正相關，即剪切波傳播速度越快，測得的楊氏模量(Young，s modulus)越大，組織的硬度就越大。同時，SWE能將組織的彈性信息進行彩色編碼整合在二維灰階圖像之上，借圖像色彩反映組織軟硬度，藍色表示較軟的區域，對應較低的彈性模量值；紅色表示較硬的區域，對應較高的彈性模量值。

2 SWE技術在甲狀腺疾病診斷中的應用

2.1 甲狀腺彌漫性病變 甲狀腺彌漫性病變包括甲狀腺功能亢進癥(graves disease, GD) 、亞急性甲狀腺炎(subacute thyroiditis, SAT)、橋本氏甲狀腺炎(hashimoto's thyroiditis, HT)，這三種疾病都可引起組織硬度發生不同程度的改變，因三者病程的多樣性及可能處于不同進展時期，導致其二維超聲聲像圖表現存在部分重疊[3]，增加了這三種疾病的誤診率。與二維超聲相比，SWE不僅能獲得組織內部的彈性信息，還能隨著疾病的發展，實時監控組織硬度的變化來提示疾病的進程及轉歸。

2.1.1 SWE在GD中的應用 甲亢時，濾泡上皮細胞增生，膠質減少或消失，濾泡間出現不同程度的淋巴細胞浸潤。Sporea等[4]用SWE技術測量GD組的SWV值，發現與正常組相比，試驗組SWV值顯著升高，表明甲亢患者的組織硬度較正常人高，并與剪切波速度呈正相關，速度越快，組織越硬。肖蓉等[5]進一步研究了GD患者SWV值與促甲狀腺激素(thyroid stimulating hormone，TSH)的相關性，結果證實兩者具有一定的正相關關系，即TSH越高，SWV也就越快，反映SWE在一定程度上能體現甲狀腺的功能及狀態，對GD的診療具有一定的指導意義。Li等[6]探討了甲狀腺硬度與GD相關影響因素之間的關系，結果表明GD患者的甲狀腺硬度與性別、年齡、游離三碘甲狀腺原氨酸(free three-triiodothyronine，FT3)、游離甲狀腺素(free thyroxine，FT4)和TSH水平無關，這一結果與肖蓉等報道的不一致。相反，他們發現GD與甲狀腺過氧化物酶抗體(thyroid peroxidase antibody，TPOAb)、促甲狀腺素受體抗體(thyrotropin receptor antibody，TRAb)和甲狀腺球蛋白抗體(thyroid globulin antibody, TGAb)水平具有一致性，這些指標可以激活自然殺傷細胞，攻擊靶細胞，促進GD的炎癥程度和纖維化，導致腺體組織硬度增加。

2.1.2 SWE在SAT中的應用 SAT為自限性疾病，臨床上分三期：急性期、中期、恢復期。隨著病程的推進，二維超聲在不同時期表現不盡相同[7]，無法提供病灶準確穩定的彈性信息，容易誤診。劉海芳等[8]通過觀察楊氏模量在SAT不同時期的變化規律，發現SAT患者楊氏模量顯著高于正常人群，并在急性期達到峰值，伴隨著病情的進展，楊氏模量逐漸降低，最后可恢復正常。可見，SWE不僅為SAT的診斷提供新的參考指標，而且有助于監測疾病在不同進展階段硬度的變化，聯合二維超聲還能獲取更多信息，大大提高診斷準確率，為臨床制訂正確的治療方案提供參考依據。此外，有學者[9]認為SAT楊氏模量與其他彌漫性病變相比有顯著差異，可作為SAT的特異性表現，目前對此并無一致結論，尚需深入研究。Ruchala等[10]利用實時雙副圖像比較了SAT在彈性圖像和二維圖像上的病灶大小，發現彈性圖上觀察到的病灶面實時雙副圖像積大于二維圖像，顯示出二維超聲未能識別的潛在病灶，表明SWE診斷SAT的準確性優于二維超聲，獲取的信息是對二維超聲的一個重要補充，在臨床實踐中具有特殊的應用價值。

2.1.3 SWE在HT中的應用 HT是一種自身免疫性疾病，甲狀腺功能可正常、低下或亢進。Liu等[11]研究發現，HT患者甲狀腺功能與組織彈性呈負相關關系，甲狀腺功能降低，病灶硬度反而逐漸增大，在疾病發展的過程中楊氏模量無明顯界限，只有當腺體破壞程度較重、纖維化過程不可逆轉時，SWE才出現顯著差異。可見，SWE對晚期HT患者具有一定的診斷價值，病變尚未破壞完全時仍需結合實驗室檢查、二維超聲圖像，才能為HT的診斷和治療提供依據。Magri等[12]討論了HT背景條件下合并良、惡性結節對病灶性質的判斷有無影響，結果顯示SWE能夠正確定義甲狀腺結節的彈性，在所有患者中觀察到結節的楊氏模量總是大于HT，與合并HT情況下腺體較硬的存在無關，兩者共存時此值并無交叉，獨立性好，始終能夠區分結節與周圍組織，這是首次研究HT對甲狀腺結節彈性特征的影響，故認為SWE對彌漫性病變合并甲狀腺結節的診斷也具有廣闊的應用前景。

2.2 SWE在甲狀腺結節中的應用 甲狀腺結節分良、惡性兩種，其中大部分是良性(如囊腫、腺瘤、膠質結節等)，7%～15%為惡性[13]。SWE是通過定量彈性值來區分結節的良、惡性，惡性結節的硬度明顯大于良性結節，這與其內部病理結構相關[14]。良性結節由濾泡細胞組成，內部充滿膠質成分，組織硬度較小；惡性結節由于癌細胞生長迅速，腫瘤血管及纖維組織增生，造成硬度增加。此外，乳頭狀癌間質內砂粒體樣鈣化常見，鈣鹽沉積致彈性變形能力減低。有研究[15]表明，砂粒體鈣化使惡性腫瘤發生的風險增加了一倍。Tranquart等[16]認為評價惡性高風險率及需隨訪的結節，彈性成像是對傳統超聲行之有效的補充。同時，不同結節的病理類型硬度具有較大的變化。Bojunga等[17]的meta分析中，44%的濾泡狀癌在彈性成像圖上表現為組織較軟，呈假陰性結果。其他研究[18]也表明髓樣癌、未分化癌、轉移癌常表現為硬度較軟。因此，SWE只反映結節內部的硬度，對其性質的判斷仍存在一定的誤差。據報道，SWE閾值是預測甲狀腺良、惡性結節最重要的參數，其彈性值與病灶的良、惡性顯著相關，且當甲狀腺閾值為22.3～66 kPa時，鑒別良、惡性結節的敏感性為47.1%～96.8%，特異性為71%～100%[19]。Veyrieres等[20]對SWE閾值排除甲狀腺惡性結節是否現實的問題進行了研究，確認高于閾值66 kPa是惡性甲狀腺結節的最佳超聲信號，因為此時它與結節形態學特征之間的關系顯示出更高的敏感性和非陰性預測值。Park等[21]對453例甲狀腺結節患者進行了一項大規模的研究，數據顯示SWE閾值為95.0 kPa，是迄今為止筆者觀察到的最大值。雖然國內外學者報道惡性結節楊氏模量明顯高于良性結節，但迄今為止SWE準確的閾值尚無公認標準，仍需進一步擴大樣本量及多中心的研究以分析。

3 SWE在體內外及臨床應用中的研究進展

SWE是一種很有前景的非侵入性評估組織硬度的新工具，已成為評估甲狀腺疾病的獨立預測因子[22]。

3.1 SWE對甲狀腺疾病的體外研究 Matsuda等[23]通過切除的109例不同甲狀腺疾病的標本，闡明了SWV與感興趣區域的病理結構關系：無論是在彌漫性疾病或甲狀腺良、惡性結節中，纖維化增加了SWV，在硬度方面起著不容忽視的作用，但是無法根據纖維化程度來直接區分病灶的類型。由于SWV的測量是在體外進行的，條件與體內情況不一致，特別是沒有血液流動，是否影響了SWV還需進一步的討論。

3.2 SWE對甲狀腺結節周圍組織影響的研究 SWE已在乳腺病變中得到了積極的應用，研究[24]表明，惡性病變中最大硬度區往往位于瘤周，而非病變本身。Hu等[25]對108例甲狀腺結節的患者應用SWE測量甲狀腺結節及其周圍區域2 mm范圍內的硬度，評價此區域硬度在甲狀腺結節鑒別診斷中的表現，結果發現，結節周圍2 mm內的楊氏模量(Eshell值)對甲狀腺結節的診斷敏感性和特異性分別為86.5%和97.4%，而甲狀腺影像報告與數據系統(Thyroid imaging reporting and data system,TI-RADS)的結果分別為87.6%和84.6%。因此，與TI-RADS相比，Eshell值可能是診斷甲狀腺結節的更好指標，此結果與Fukuhara 等[26]的研究一致。通過病理發現惡性結節2 mm以內的周圍組織中纖維細胞的比例明顯高于良性結節，Eshell值的增加與纖維細胞紊亂的嚴重程度相對應，這在之前的研究中尚未報道過。分析原因主要是因為惡性組織刺激周圍纖維細胞增殖且周圍組織不受結節內異質性回聲的影響或腫瘤細胞直接浸潤瘤周組織所引起。總的來說，Eshell值的測量不僅能夠利用病變與周圍組織的應變比提高診斷的準確性，還可以預測癌癥的浸潤程度。

3.3 SWE預測非診斷性或未確診的甲狀腺疾病的研究 目前，傳統二維超聲結合細針穿刺細胞學檢查(Fine needle puncture cytology，FNAC)是甲狀腺疾病診斷的金標準。但它是一種侵襲性的方法，存在采樣和分析不確定性，不能作為篩查甲狀腺疾病的首選[27]。臨床上也存在過多患者進行FNAC結果提示良性病變的境況。針對過度穿刺的現況，Samir等[28]研究稱，SWE是一個有用的參數，可以預測不確定的細胞學病灶或惡性結節風險以減少不必要的穿刺。而Bardet等[29]認為，SWE用于甲狀腺結節或細胞學不確定評估時，Eshell值未能區分其細胞學特征。這些不一致的結果可能是由于甲狀腺癌病理類型不同所，往后需進行大型前瞻性研究評估SWE參數，以幫助驗證這些結果。

4 結語

剪切波彈性成像是實時、定量、客觀的新彈性成像技術，其所獲取病變組織的楊氏模量與病理切片之間的一致性較常規超聲更高，為超聲評估甲狀腺疾病增加一個新的維度。它既拓寬了二維超聲的可視范圍，也彌補了常規超聲無法評估病灶硬度的缺陷，為甲狀腺疾病的鑒別診斷開辟了新途徑。相信經過不斷的臨床實踐，深入探討更多行之有效的參數，SWE的應用價值會越來越高，其應用領域也將越來越廣闊。