不同超聲彈性成像技術的原理及檢測健康成人肝臟硬度的影響因素

摘要：超聲彈性成像技術在臨床中應用廣泛，使用超聲彈性成像結合病理分析能提高疾病的確診率及鑒別診斷能力。目前臨床應用中的超聲彈性成像因不同模態、系統及設備檢測的肝臟硬度測量值存在差異，因而導致肝纖維化分級診斷界值可能不同。世界醫學超聲學聯合會和歐洲醫學和生物學超聲協會聯盟更新發布了肝臟超聲彈性成像的臨床應用指南。其認為在疾病診斷方面，超聲彈性成像輔助診斷肝纖維化目前部分證據尚不充分，所測的彈性值結果也受到諸多因素的影響。本文從彈性成像技術原理包括應變彈性成像技術及剪切波彈性成像技術的具體分類及相關原理、檢測健康成人肝臟硬度的影響因素包括受檢者自身的因素（性別、年齡、BMI/腹壁脂肪厚度、食物攝入、體位、測量深度、檢測節段、呼吸時相）、機器參數（測量次數及取樣框）及其他因素（不同彈性成像技術及操作者的經驗）等對健康成人肝臟彈性測值的影響作一綜述，旨在對彈性成像技術的具體分類和相關原理以及彈性成像技術在健康成人肝臟硬度測量的影響因素進行完善和補充。

關鍵詞：超聲彈性成像技術；肝臟；肝臟彈性測量

Principle of different ultrasound elastography and impact factors of liver stiffness in healthy adults

YANG Jiali， SONG Ling， LUO Yan

Department of Ultrasound Medicine， West China Hospital， Sichuan University， Chengdu 610041， China

Abstract： Ultrasound elastography is widely used in clinical practice. The use of ultrasound elastography combined with pathological analysis can improve the diagnosis rate and differential diagnosis ability of diseases. At present， the liver stiffness measurement values measured by ultrasound elastography in clinical application are different due to the differences in different modalities， systems and devices， which may lead to different diagnostic thresholds for liver fibrosis grading. The World Federation of Medical Sonography and the European Federation of Ultrasound Societies in Medicine and Biology have published updated guidelines for the clinical application of liver ultrasound elastography. It is believed that in terms of disease diagnosis， some evidence of ultrasound elastography in the diagnosis of liver fibrosis is not sufficient at present， and the results of measured stiffness values are also affected by many factors. This article reviews that the principles of elastography， including the specific classification and related principles of strain elastography and shear wave elastography， the influencing factors of liver stiffness in healthy adults， including the examined patient's own factors （gender， age， BMI/abdominal fat thickness， food intake， body position， measurement depth， detection segment， respiratory phase）， machine parameters （measurement times and sampling box） and other factors （different elastography techniques and operator's experience） on liver stiffness measurement in healthy adults， aiming to improve and complement the specific classification and related principles of elastography techniques and the influencing factors of elastography in liver stiffness measurement in healthy adults.

Keywords： ultrasound elastography; liver; liver stiffness measurement

超聲彈性成像技術在臨床廣泛應用于多種疾病相關領域中。不同的彈性檢測技術在肝臟彈性測量中逐步完善，通過二維超聲、肝臟彈性結合血清血液學指標來進行疾病的診斷有時可避免穿刺活檢以及減少穿刺活檢可能引發的并發癥［1］。但由于其因不同模態、系統及設備檢測的肝臟硬度測量（LSM）測值存在差異，因而導致肝纖維化分級診斷界值可能有所不同。世界醫學超聲學聯合會以及歐洲醫學和生物學超聲學會聯合會認為在疾病診斷方面，超聲彈性成像輔助診斷肝纖維化在目前的臨床應用中部分證據尚不充分，LSM測值也受到諸多因素的影響。目前國內對于彈性成像技術在健康成人LSM的影響因素尚無相關綜述。本文從超聲彈性成像技術的具體分類及相關原理、檢測健康成人肝臟硬度的影響因素包括受檢者自身的因素（性別、年齡、BMI/腹壁脂肪厚度、食物攝入、體位、測量深度、檢測階段、呼吸時相）、機器參數（測量次數及取樣框）及其他因素（不同彈性成像技術及操作者的經驗）等對肝臟彈性測值的影響進行歸納總結，旨在對超聲彈性成像技術的具體分類及相關原理進行歸納總結以及彈性成像技術對健康成人肝臟硬度測量的影響因素進行完善和補充。

1" 不同彈性成像技術的基本原理

彈性成像技術根據其產生原理主要分為應變成像和剪切波成像兩大類。剪切波成像是目前臨床上應用最廣泛的彈性成像技術，由于激發的方式及接收方式的差異，剪切波成像衍生出多種彈性方法。

1.1" 應變彈性成像技術

應變彈性成像技術通過向受檢者體表施加一定的壓力，利用受檢者本身的呼吸和心跳在人體組織中產生的壓力變化來進行彈性檢測，是一種半定量檢測和評估肝臟硬度的方法［2］。由于容易受到外力作用的影響［3］，且肝臟位于體內較深處使得外界傳達的壓力較少作用于肝組織，并且不能準確量化數據，只能做到定性判斷或半定量對比，因此目前在臨床中較少作為常規方法進行肝纖維化的檢測。

1.2" 剪切波成像技術

1.2.1" 瞬時彈性成像技術" "瞬時彈性成像技術是最早應用于臨床的超聲彈性成像技術，其原理是低頻率的振蕩作用在肝臟組織內產生剪切波，其在傳播的過程中產生形變，通過超聲轉換器來記錄不同時刻肝臟組織內的剪切波傳播導致的偏移，計算出剪切波的傳播速度，從而轉換成肝臟硬度值［4-5］。瞬時彈性成像技術在評估肝纖維化表現出良好的應用價值。

1.2.2" 聲輻射力脈沖彈性檢測技術" "聲輻射力脈沖彈性檢測技術是組織在受到輻射力推動時組織局部產生應力，從而引起的焦點附近的組織形變程度來判斷組織的硬度［6］。該技術的硬度成像也只局限于定性方面［7］。目前主要分為聲輻射力定量檢測技術、聲輻射力檢測技術 及第三代聲觸診組織定量檢測技術。前兩種技術由于只能對病灶內部一點彈性參數進行定量檢測，導致對于內部硬度分布不均的病灶測量比較困難，且重復性一般［8］。第三代聲觸診組織定量檢測技術能夠多次在單幀圖像上進行組織彈性測量且測值重復性更好，進行惡性病灶測量的硬度值更加可靠［8］。目前臨床上主要應用于乳腺、甲狀腺及睪丸等淺表組織的彈性檢測。

1.2.3" 一維剪切波彈性檢測技術" "一維剪切波彈性檢測技術主要包括點式剪切波彈性檢測技術和飛點式彈性定量檢測技術，是在脈沖聲輻射力檢測的基礎上，組織產生橫向振動進而產生剪切波，通過跟蹤剪切波波速得到檢測組織彈性的絕對值從而轉化為組織的硬度［7］。由于一次只能夠成像一小片組織區域且檢測深度有限、取樣框小及局部過大的聲輻射能量等使其在臨床應用中受到一定的限制［4］。

1.2.4" 二維剪切波彈性成像技術" "二維剪切波彈性成像技術是目前臨床上應用最多的彈性檢測技術，它們的基本原理是基于一維剪切波彈性檢測的基礎上在檢測組織內的不同深度，沿同一中線連續施加多個聚焦聲場從而產生剪切波的波源，當其運動速度大于剪切波波速時，就會產生二維剪切波而形成馬赫錐平面，同時結合快速的成像方法來得到較大區域的組織的彈性值［7］。由于不受腹水的限制且較少受到氣體的干擾，重復性高并且在現有文獻中其對肝纖維化分級的敏感度和特異度較高［9］，使其成為目前臨床上應用最廣泛的彈性成像技術。

1.2.5" 三維剪切波彈性成像" "三維剪切波彈性成像是實時剪切波彈性檢測技術與三維容積超聲的融合，從而重建出冠狀面的彈性圖像，以此來提供病灶的容積彈性情況，具有掃描及重建時間短、重復性高等優點［10］。主要應用于乳腺及甲狀腺良惡性腫瘤的鑒別及乳腺腫瘤的體積的評估［11-12］等。在肝臟上的應用主要是肝臟消融術后的評估，三維剪切波彈性成像能顯示消融區的面積和體積，同時還能在空間上顯示射頻產生的熱損害［13］。

2" 超聲彈性成像技術的影響因素

2.1" 受檢者自身情況對LSM測值的影響

2.1.1" 性別" "不同彈性成像技術檢測健康成人肝臟硬度受性別的影響就目前的研究結果尚未統一，有文獻表明在不同彈性成像技術中（瞬時彈性成像、聲輻射力脈沖彈性成像、剪切波彈性成像等）男性的肝臟硬度高于女性［14-16］，而部分文獻認為健康成人的LSM測值與性別無關［17-18］。在一項關于肝纖維化模型的動物研究中［19］，認為雌性大鼠的彈性值較低的原因是卵巢激素抑制肝衛星細胞產生細胞外團，會使肝臟變軟，進一步的體外和體內功能研究將豐富男性和女性肝臟硬度值的知識。但僅從現有的超聲彈性成像相關文獻還無法確定導致這種差異的原因。雖然一些文獻認為男性彈性測值高于女性，但總體的文獻表明性別對肝臟彈性的正常參考范圍影響不大。

2.1.2" 年齡" "多數文獻認為健康成人的彈性值不受年齡的顯著影響，即使認為有影響的文獻也表明年齡對肝臟彈性的正常參考值影響較小，認為有影響的原因也是由于隨著年齡的增長，BMI值增高而導致彈性值的增加［19-20］。總的來說，肝臟彈性值受年齡的影響甚微。

2.1.3" BMI或腹壁脂肪厚度" "BMI對LSM測值是否存在影響仍有爭論。有研究表明BMI越大，彈性值越高于正常BMI人群［21-22］；也有研究認為BMI對彈性值沒有影響。但認為BMI與彈性成像檢測成功率顯著相關［23-24］。在最近一項研究中，根據超聲檢查中有無脂肪肝進行分析，無脂肪變性的LSM測值明顯低于脂肪肝［25］。來自印度的最新數據的研究表明，在健康個體中，營養不足和消瘦以類似于肥胖的方式增加了LSM測值［26］。此外，腹壁脂肪厚度也需要考慮。腹壁厚度與BMI成高度正相關，有研究表明，當腹壁組織越厚，超聲衰減越明顯，彈性檢測的失敗率也會增加。當BMI值在40 kg/m2以上時，失敗率隨BMI值的增加而增加，達到88%［27］。現有文獻表明BMI及脂肪厚度對于LSM測值以及檢測成功率是有影響的，因此在進行彈性測量時，應考慮這一影響因素。

2.1.4" 食物攝入" "相關文獻表明，當進食后LSM測值比空腹時高，食物攝入顯著增加了肝臟硬度值［28-30］。與食物攝入相關的彈性測量值在餐后30 min和60 min時顯著升高。因此，在進行彈性測量前，應進行6 h以上空腹。

2.1.5" 體位" nbsp;既往有文獻研究了不同體位對健康成人彈性值的影響，表明仰臥位和左側臥位的檢測成功率差異無統計學意義，但左側臥位LSM值高于水平臥位［24， 31］。有學者認為空腹狀態下，直立位測得的剪切波速度明顯高于仰臥位，可知其他體位所測得的彈性值高于仰臥位所測彈性值，因此，在同一個研究中應保持仰臥位進行彈性值的測量，排除體位對彈性值造成的影響［28］。

2.1.6" 測量深度" "多篇文獻表明檢測深度對LSM測值及檢測成功率的影響不可忽略［24， 32， 33］。當取樣框距肝包膜的距離大于5 cm時，檢測成功率降低，且檢測彈性值的變異度增大。可能原因是隨著深度的增加聲波的衰減明顯，而剪切波只占聲波中的一小部分，更易受到聲衰減的影響。因此建議取樣框的位置應放置在距肝包膜1～2 cm處、且不超過5 cm處所測的LSM測值變異度最小且成功率最大。

2.1.7" 檢測節段" "在肝臟不同節段進行彈性值測量，研究表明在V節段測量［24， 32］時，肝臟硬度的變異系數最低，結果最可靠，因此，在檢測肝臟硬度時，盡量選擇肝V節段進行測量。

2.1.8" 呼吸時相" "目前關于呼吸時相對于肝臟硬度的影響尚未得到統一的研究結果。有文獻表明不同的呼吸時相對LSM測值有影響，認為呼氣末LSM值高于吸氣末［28， 34］；而也有文獻認為深吸氣、深呼氣和Valsalva操作的結果無差異［28］。多項研究表明肝內充血程度會影響肝臟的硬度值，在充血性心力衰竭患者中肝臟硬度會增加［35-36］。呼吸可影響肝靜脈血流，在吸氣時肝靜脈血流速度明顯高于呼氣時，回流右心時血流速度增加。目前關于呼吸時相對于肝臟硬度的影響的相關文獻結論尚不一致，還需要更大的樣本來得出更加可靠的結論。筆者認為在進行肝臟彈性測量時，應盡量在平靜呼吸時屏氣進行彈性測量，避免深吸氣或深呼氣造成的誤差。

2.2" 機器參數對LSM測值的影響

2.2.1" 測量次數" "有文獻表明無論使用3次、5次還是10次有效測量來計算LSM測值，FibroScan診斷肝硬化的準確性都是相似的［22］。有學者利用STQ在118例健康成人測量次數為5次和10次的LSM測值差異無統計學意義[37]，世界醫學與生物學超聲聯合會大會和歐洲醫學和生物學超聲學會聯合會在對不同彈性成像技術的測量次數進行了明確的規定，同時也有多篇文獻表明測量次數對肝臟彈性值影響不大。

2.2.2" 取樣框" "有研究采用剪切波彈性成像在137例受檢者中感興趣區采用直徑10 mm和20 mm進行肝臟彈性測量，結果表明兩組感興趣區成功率相同且測值差異無統計學意義［24］。有學者認為不同取樣框測值雖然無統計學差異但取樣框太大或太小會導致測值的變異度偏大［38］。不同的彈性測量方式有不同的取樣框大小，在進行彈性值測量時，應選擇合適的取樣框，可避免取樣框過大或過小帶來的變異度偏大的影響。

2.3" 其他因素對LSM測值的影響

2.3.1" 不同彈性成像技術" "由于不同彈性檢測技術的成像原理有所不同，不同廠家的彈性成像技術也有差異，甚至同樣技術不同廠家的設備以及同一廠家不同設備的彈性診斷界值也不同，因此不同彈性成像技術對同一個受檢者的同一臟器的彈性測值不同，不同的廠家的設備應該有各自定義的正常肝臟硬度閾值及病變程度診斷閾值［39-40］。

2.3.2" 操作人員的經驗" "有文獻將初學者與經驗豐富的操作者前后50例肝臟彈性的一致性進行比較可知，測量前50例時，兩者的一致性較差，且初學者的檢測成功率低于經驗豐富者，而后50例的檢測成功率和一致性較高［22， 41］。前50例觀察者間的一致性會受到操作者經驗的影響，因此要求進行彈性測量的操作人員應該受過專業培訓并且有一定的二維超聲知識［42］。

3" 總結與展望

超聲彈性成像技術至今已發展20余年，作為臨床中診斷肝纖維化常用的輔助手段，為臨床提供更多的超聲參數且對疾病的鑒別診斷帶來便利。不同彈性成像需要規范化的操作以排除因人為因素造成的彈性值的差異。因此對于彈性成像技術的規范化操作提出幾點建議：第一，要規范操作人員的相關培訓：操作人員要具備相關的二維超聲知識，并且要按照統一操作步驟進行彈性測量，在進行彈性成像研究前，至少要進行50人次以上的彈性成像測量，減少操作者間因水平及經驗差異帶來的彈性測值影響。第二，要嚴格遵循有效測量標準要求：以IQR/Mlt;30%，檢測成功率≥60%作為有效檢測，并且在測量過程中避免取樣框測到血管、囊腫、包塊等影響LSM測值的地方。第三，每一種彈性成像設備應該設定統一的測量標準，包括取樣框大小、測量次數、測量深度、受檢者體位、呼吸狀態等，避免這些因素帶來的測量誤差。第四，不同的彈性成像技術之間的診斷界值不同，不同的彈性成像儀器診斷界值不能等同，不同的彈性成像儀器應該有各自的診斷界值，且應向受檢者說明這一情況。

總之，彈性成像技術是超聲技術發展的新革命，雖然目前在臨床上還沒有全面應用和推廣，但不可否認，超聲彈性成像技術能夠幫助醫生更加全面地認識和診斷疾病。不同超聲彈性成像技術檢查步驟規范化以及不斷促進超聲彈性成像技術的發展與應用是大家的共同努力的方向。

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（編輯：郎" 朗）

基金項目：國家自然科學基金面上項目（82071940）

Supported by General Program of National Natural Science Foundation of China （82071940）

作者簡介：楊家麗，碩士，技師，E-mail： 1339836062@qq.com

通信作者：羅" 燕，博士，主任醫師，E-mail： yanluo@scu.edu.cn