剪切波彈性成像技術在正常足月新生兒顱腦楊氏模量值檢測中的應用

吳友海，呂國榮，2，何韶錚，陳建輝，魏玉婷，唐亞娟

(1.福建醫科大學附屬第二醫院超聲科，福建 泉州 362000；2.福建省泉州醫學高等專科學校母嬰健康服務協同創新中心，福建 泉州 362000)

剪切波彈性成像(shear wave elastography，SWE)是一種反映組織硬度的彈性成像技術。隨著近幾年研究的深入，超聲彈性成像技術在臨床上開始應用于新生兒顱腦疾病診斷。目前國內外對于新生兒正常顱腦楊氏模量值研究仍較少，本研究旨在探討2018年2月～2018年12月我院158名正常新生兒不同部位顱腦之間的楊氏模量差異，并建立正常新生兒顱腦的楊氏模量值范圍，為新生兒顱腦病變的診斷奠定基礎，為臨床新生兒顱腦疾病診斷提供參考。

1 資料與方法

1.1一般資料：2018年2月3日～2018年12月10日在我院接受SWE檢查的健康足月新生兒158例，其中男81例，女77例，年齡2～7 d，平均(3.4±1.26)d。納入標準：①所有足月新生兒監護人自愿接受檢查，并簽署知情同意書；②無神經系統疾病及其他系統病史；③出生時無窒息史、出生后Apgar評分在7～10分之間；④二維及多普勒超聲檢查無異常。本項研究已經過我院醫學倫理委員會批準。

1.2儀器：采用法國聲科Super Sonic Imagine AixPlore超聲診斷儀。選擇線陣探頭SL15-4(測量額葉)，頻率2～10 MHz及凸陣探頭XC6-1(測量丘腦及小腦)，頻率1～6 MHz。 應用儀器預設的相應器官檢查條件，患兒處于安靜狀態，取仰臥位，先行常規超聲檢查，后經前囟，分別行橫、縱切面檢查，觀察顱腦結構，獲得相應部位穩定圖像。然后啟動彈性成像模式，移動探頭，不施加壓力，待圖像穩定3～5 s后，凍結圖像，啟動Q-BOX功能在取樣框內選擇感興趣區(ROI)，分別于左右側額葉、丘腦、小腦實質測量其楊氏模量值平均值Emean，后取三次Emean的平均值。彩色圖彈性模量范圍為0～70 kPa(丘腦、小腦)，0～100 kPa(額葉)，測量區域統一設置為直徑5mm圓形。所有病例均由一名15年以上超聲工作經驗的醫師完成，且經過規范的SWE技術操作培訓。

1.3圖像質量有效率分析：以啟動彈性模式區域內充滿分布均質一致的顏色或SI值大于80%視為有效，如圖1、圖2、圖3，以出現測量區域內顏色充填不足、無顏色、顏色分布不均為無效。

SWE檢測示：上半圖顏色均勻一致，檢測成功；下半圖為二維超聲對照圖圖1 新生兒顱腦額葉楊氏模量平均值(Emean)測量為14.0kPa

圖2 新生兒顱腦丘腦楊氏模量平均值(Emean)測量為12.5 kPa

圖3 新生兒顱腦小腦楊氏模量平均值(Emean)測量為5.2 kPa

2 結果

2.1新生兒顱腦SWE檢測的成功率：共有158例受檢者納入本研究。其中147例可獲得滿意圖像，其中女性71例，男性76例。147例中有11例圖像采集不成功，成功率達93%。11例檢測失敗原因均為采集圖像不成功，其中額葉1例、丘腦5例、小腦7例圖像采集不滿意，其中2例新生兒丘腦及小腦同時采集不成功。

2.2正常足月新生兒顱腦不同性別、不同側、不同部位楊氏模量值分布特點：①正常足月新生兒顱腦不同性別楊氏模量值的分布情況見表1。其不同性別同側組間在同一部位測值比較差異均無統計學意義(P>0.05)。②正常足月新生兒顱腦不同側同部位彈性模量值的分布情況見表2。不同側組間測值比較差異均無統計學意義(P>0.05)。 ③正常足月新生兒顱腦不同部位同側彈性模量值的分布情況見表3。其不同部位同側組間比較差異均有統計學意義(P>0.05)。

表1 正常足月新生兒顱腦不同性別同側楊氏模量值比較

表2 正常足月新生兒顱腦不同側同部位楊氏模量值比較

表3 正常足月新生兒顱腦不同部位同側楊氏模量值比較

3 討論

隨著醫學新技術的發展，超聲彈性成像已成為一種新型超聲診斷技術。SWE技術是目前最新的超聲彈性成像技術之一，它利用聲學物理理論E=3ρC2(其中E為楊氏模量，ρ為組織密度，C為剪切波的傳播速度)來獲得組織的楊氏模量。組織楊氏模量值越大，表示其硬度越高。SWE技術彌補了傳統應力式彈性成像受有效施壓、周圍組織情況影響、應用僅限淺表組織、缺乏定量指標的不足，具有實時、安全、重復性好、定位準確等特點。

電子計算機斷層掃描(CT)及磁共振成像(MRI)檢查仍然是目前新生兒顱腦疾病常用的影像診斷學方法。CT具有高分辨率，檢查速度快，對硬腦膜下和蛛網膜下腔出血敏感性高等優點，但具有放射性；MRI檢查圖像清晰，可多切面重建成像，但價格昂貴、噪聲大,患兒需鎮靜狀態，且檢查耗時較長。超聲檢查具有獨特的優勢和無放射性，配合多普勒超聲技術能早期做出診斷，可用于動態觀察新生兒病情和腦損傷篩查，是高危兒顱內疾病不可或缺的診斷方法[1]，但是常規超聲聯合SWE技術是否有助于提高顱腦的診斷水平還有待探索。

近年來SWE技術廣泛應用于肝臟、乳腺、甲狀腺、血管肌肉等疾病的評估及診斷，國內外對于SWE技術在顱腦疾病診斷中的研究漸漸發展起來[2]。Xu等運用SWE技術測量小鼠腦創傷后大腦半球的楊氏模量，得出患側大腦實質楊氏模量值相對于健側大腦實質明顯降低[3]。陳氏等運用超聲彈性對早產兒腦損傷進行評估，結果表明常規顱腦超聲結合彈性成像技術，可以提高超聲對腦白質損傷的診斷靈敏度和準確率[4]。但是目前國內外對于新生兒顱腦彈性模量正常范圍的研究尚較少，因此了解正常新生兒顱腦彈性模量值是評估新生兒顱腦疾病的基礎，對于新生兒顱腦疾病的早期診治具有重要的研究意義。

本研究通過對158例新生兒顱腦楊氏模量值測量數據分析得出，新生兒顱腦楊氏模量值不受性別因素的影響，左右側同部位新生兒顱腦楊氏模量值近乎相等，而額葉、丘腦、小腦之間楊氏模量值存在差異。Albayrak等研究表明新生兒顱腦SWE彈性值不受性別及左右側的影響且丘腦與腦室旁白質彈性值存在差異[5]，與本研究結果一致。筆者通過前囟測量彈性模量數據得出，額葉、丘腦、小腦的楊氏模量值遞減，可能與測量部位距探頭的深度不同有關,也可能與不同部位組織成分有關，據鄭氏等對肝臟不同深度的楊氏模量進行研究，表明楊氏模量隨著肝臟的深度增加而增加[6]，其深度對楊氏模量的影響與本研究結果相悖，故考慮其楊氏模量的差異主要是其組織結構成分不同所致的可能比較大。從本研究中得出丘腦左右側楊氏模量值分別為(11.87±2.97) kPa、(11.72±2.96)kPa，而Albayrak等研究示丘腦楊氏模量值為(8.85±1.42) kPa[5]，與其研究存在一定差異，但考慮其所應有機器品牌、型號不同，應用的機器設置參數不同，研究對象地域分布不同，新生兒的年齡不同，引起差異的原因仍需進行多中心大樣本的研究。Kim等應用超聲彈性成像測量21名正常足月新生兒[7]，得顱腦出新生兒腦白質硬度大于灰質，也有學者提出腦白質彈性值小于灰質[5-8]，Su等使用VTQ技術定量分析了新生兒大腦組織不同部位，發現腦實質硬度：頂葉白質<丘腦、基底神經節<小腦[8]，而在本研究中額葉楊氏模量的測量中，從圖像上并無法明確分辨出白質與灰質楊氏模量值的界線，即無法分辨出兩者間的彈性差異。綜上所述，①正常足月新生兒額葉、丘腦、小腦間楊氏模量值均有差異；②不同性別、不同側的同一部位腦實質之間楊氏模量值沒有差異；③正常足月新生兒顱腦楊氏模量值比較：額葉>丘腦>小腦。

本研究中尚存在一些局限性：①收集數據時間較短、樣本量偏少，且不同地域、人種可能存在差異，建立正常值范圍需要多中心大樣本研究；②據我們所知，目前國內外尚無可靠文獻報道健康足月新生兒顱腦不同部位的正常楊氏模量值范圍，故難以與他人的研究結果進行對比；③在新生兒顱腦中應用SWE技術檢查國內外尚未達成同一標準，且本研究僅由一名高年資醫師完成，不同操作醫師存在有一定差異，降低了不同研究間的可比性。

SWE成像技術逐漸應用于新生兒大腦的評估中,然而其安全性仍是我們不可忽略的方面。Li等通過對暴露在不同時長的SWE掃描下的新生小鼠進行研究，表明應用2D-SWE評估新生小鼠的大腦不會引起可檢測的組織學變化，也不會對它們的學習和記憶能力產生長期影響[9]。目前國內外尚無SWE技術引起相關副作用的報道，且法國聲科超聲診斷儀的SWE技術經過美國食品和藥物管理局認證，應用于新生兒顱腦是其臨床適用范圍，同時國內也有將SWE技術應用于新生兒顱腦[4]，因此可以認為SWE成像技術應用于新生兒顱腦具有安全性，可行性。然而在應用該技術檢查新生兒大腦時，仍應盡量縮短掃描時間，以減少不必要的生物損傷效應。

綜上所述，運用SWE技術測量正常足月新生兒顱腦的楊氏模量值，可獲得正常足月新生兒顱腦的楊氏模量值范圍，隨著超聲彈性技術的發展及實踐經驗的累積，可為評價新生兒顱腦病變提供參考依據。