剪切波弹性成像基础普及系列之一
实时剪切波弹性成像技术对成年人肝脏杨氏模量正常值的研究(1)

声根据部位,囊形态大小,囊壁情况诊断并不困难。
但对巨大囊性包快占满全腹,或腹部l/2—1/3以上者,其来源病因不易诊断,还易误诊为腹水,盆腔包裹性积液等。
因此全面细致多脏器多切面扫查,详细询问病史,并根据临床症状,体征及超声特殊图像改变,鉴别诊断尤为重要。
囊性变有些特点较明确,如胆总管囊肿,典型者在胆总管部位囊性包快,圆型或椭圆形,壁薄囊壁近端与肝管相通,非典型表现巨大囊肿,注意肝胆囊门脉的位置关系并排除右侧腹的其它囊性占位,如右肾积水囊性畸胎瘤肠系膜囊肿。
肠重复畸形可发生在食管与消化道的任何部位,回肠多见,囊肿呈球形或管型,壁较厚,囊壁有蠕动为其特点,其结构与肠管壁相同,囊壁有血流信号,十二指肠重复畸形应注意与胆总管囊肿相鉴别。
反复肠套患儿应注意有无此畸形,对临床提示很重要,可避免充气引起副损伤。
大网膜及肠系膜囊肿囊肿多游离状可被推移或随体位移动? 前者囊肿相对较大圆形或不规则形,巨大可填充满腹,肠管被推移到后方,大量暗区内有多分隔及多管状腔。
肠系膜囊肿囊肿体积相对小,r圆形或椭圆形,壁薄分隔纤细,常由右上腹向左下腹方向移动,本病例非常典型。
肾重度积水重者可占满全腹,一般伴发输尿管扩张。
超声对小儿腹部囊性变具有重要参考价值,是临床首选诊断方法,但有一定局限性,超声医生应根据病史临床症状体征及超声特殊图像特点全面综合分析,做出提示性诊断。
实时剪切波弹性成像技术对成年人肝脏杨氏模量正常值的研究刘畅王学梅姜镔王云忠翟齐西中国医科大学附属第一医院(110001)目的探讨应用实时剪切波弹性成像技术评价正常人肝脏杨氏模量值的临床应用价值。
方法研究对象为553例健康志愿者,其中男性213例,女性340例,年龄2l岁~80岁。
依据年龄不同,将研究对象分为青年组(183例,20~39岁)、中年组(250例,40"---59岁)、老年组(120例,60"~80岁)3组。
入选标准:无肝炎或其他肝病史,肝功能、血生化检查均为正常,常规超声检查时肝脏声像图正常。
超声弹性成像技术及其应用进展

㊃综述㊃通信作者:房勤茂,E m a i l :185********@163.c o m超声弹性成像技术及其应用进展李 凤,关义满,张巍巍,房勤茂,郭 鹏(河北医科大学第三医院超声科,河北石家庄050000) 摘 要:超声弹性成像技术是近年来新兴的检查方法,通过获取有关组织弹性信息进行成像㊂弹性成像技术能提供占位病变的良恶性㊁肝脏纤维化程度㊁慢性疼痛性肌肉神经损伤程度等组织硬度信息㊂目前应用于临床的弹性成像检查方法主要有:实时组织弹性成像技术㊁瞬时弹性成像技术㊁实时剪切波弹性成像技术(剪切波弹性成像技术)㊁超高速剪切波成像技术及声辐射力弹性成像技术㊂随着越来越多的弹性成像技术被大家认识,超声诊断的准确性会更高,超声检查对病变组织硬度的测量已经进入定量诊断的新阶段㊂关键词:弹性成像技术;超声检查;诊断中图分类号:R 445.1 文献标识码:A 文章编号:1004-583X (2016)07-0800-05d o i :10.3969/j.i s s n .1004-583X.2016.07.028 弹性成像技术由O ph i r 于1991年提出,20多年来此方法得到广泛关注并迅猛发展成为临床检查中的一种新兴技术㊂弹性成像技术通过获取有关组织弹性信息进行成像㊂弹性即可压缩性,指外力作用下组织发生变形的难易程度㊂组织的弹性值反映组织硬度,与其分子组成及病理组织结构有关[1-2]㊂弹性与组织的硬度呈反比,组织越硬,可压缩性越小,弹性越小;组织越软,可压缩性越大,弹性越大㊂超声弹性成像的基本原理为:外力对组织施加一定压力,依组织内部发生变形程度的不同,导致收集回波信号分布产生一定差异,回波信号经计算机处理在示波屏上以黑白/彩色的形式表示,得到组织弹性分布图㊂本文将对目前主要的超声弹性成像检查方法进行回顾,并对其主要应用价值进行介绍㊂1 实时组织弹性成像(r e a l -t i m e t i s s u e e l a s t o g r a p h y,R T E )R T E 为典型的助力式弹性成像方法㊂检查者需手动施加一定压力并保持一定振动频率,比较感兴趣区病变组织与周围正常组织在加压过程中的弹性差异[3-4]㊂根据组织弹性应力不同估计其内部不同位置的位移变化,计算出组织变形率,再通过灰阶或彩色编码成像㊂蓝色到红色表示感兴趣区组织从硬 到 软 的变化㊂R T E 主要应用于可压缩的表浅器官,如乳腺㊁甲状腺等,见图1㊁2㊂R T E 能有效地分辨不同硬度的物体,但反映的是与周围组织的相对硬度值而非其绝对硬度[5-6]㊂近些年,R T E 在评价慢性肌肉神经疼痛性病变中应用,R T E 能够评价冈上肌较小的撕裂伤,并对之后旋转套修复术有预后监测作用[7]㊂但是,R T E 技术无法从体外对深部组织有效施压,因此不适合深部脏器病变的检测㊂由于弹性成像图色彩的多样性及复杂性,难以对病灶及观察部位进行定量测量;操作者施加压力大小及频率成为R T E 的主要影响因素[8]㊂图1 乳腺肿物R TE图2 甲状腺肿物P T E2 瞬时弹性成像技术(t r a n s i e n t e l a s t o g r a p h y,T E )T E 是一种利用外振动器振动法测量组织弹性的方法㊂组织硬度越高,外力作用下发生变形能力小,弹性小,剪切波传播速度越快㊂基于一维T E ,可㊃008㊃‘临床荟萃“ 2016年7月5日第31卷第7期 C l i n i c a l F o c u s ,J u l y 5,2016,V o l 31,N o .7Copyright ©博看网. All Rights Reserved.进行肝脏硬度测值,为肝纤维化程度及肝硬化的无创诊断提供了非常有效的方法,见图3㊂S a n d r i n 等[9]利用T E 对106例慢性丙型肝炎患者进行弹性值测定,结果证明肝脏硬度与肝脏纤维化分期显著相关,诊断肝纤维化和肝硬化患者R O C 曲线下面积分别为0.88与0.99㊂P a v l o v 等[10]分析得到诊断肝纤维化各阶段的限定值(c u to f f 值):F 1ȡ5.9k P a,敏感度及特异度分别为0.83㊁0.88;F 2ȡ7.5k P a,敏感度及特异度分别为0.94㊁0.89;F 3ȡ9.5k P a ,敏感度及特异度分别为0.92㊁0.70;F 4为12.5k P a,敏感度及特异度分别为0.95㊁0.71㊂T E 能很好的区分肝脏纤维化的各期,但对于F 1和F 2有较多的重叠,还不能准确区分[11]㊂以上研究表明,T E 弥补了R T E 的不足,使深部器官的弹性值测定成为可能,其主要用于肝脏弥漫性病变导致肝脏纤维化的程度的定量评价㊂但T E 仍存在本身的不足,因其为独立于传统超声成像系统的测量仪器,无法进行常规超声成像,不具有定位引导功能;对操作者经验依赖性高,若不能准确定位,会因不能避开血管及胆道对结果产生较大影响;取样范围较局限,测量采集来源于肝脏内1c mˑ2c mˑ5c m 的区域,测值为检测区域的平均弹性值;目前对肝纤维化的分期数据有较大的重叠,对C u t o f f 值的划分仍不一样;肥胖㊁肋间隙狭小㊁腹水㊁肝实质和大血管结构的改变㊁坏死炎症及脂肪肝等因素对弹性结果的测值存在影响㊂图3 肝脏T E 图像3 实时剪切波弹性成像(r e a l -t i m es h e a r w a v e e l a s t r o g r a p h y ,S W E )/剪切波弹性成像(s h e a rw a v e e l a s t i c i t y i m a g i n g,S W E I )技术S W E /S W E I 是采用探头发射脉冲刺激产生声辐射力,在组织不同深度上连续聚焦,产生M a c hC o n e 效应,组织粒子高效振动引起位移变化产生剪切波,剪切波为传播速度约1~10m /s 的横波,波速较慢,可利用达20000帧/s 的超快速成像系统捕获㊁追踪剪切波得到实时的组织应变分布图,即弹性成像图[1,3-4,12-14]㊂S W E 较T E ㊁声辐射力弹性成像(a c o u s t i c r a d i a t i o n f o r c e i m pu l s e ,A R F I )等弹性成像技术影响因素较少,可用于腹腔积液患者,且不受气体干扰影响[15-16]㊂L e e 等[17]研究表明S W E 对乳腺良恶性病灶的鉴别有意义,良性病灶平均值为45.5k P a ,恶性病灶平均值为184.3k P a,恶性病灶S W E 值显著大于良性病灶,且差异有统计学意义,良恶性病灶的限定值为108.5k P a ,诊断敏感度及特异度分别为86.7%㊁97.3%㊂S W E 较T E 诊断肝纤维化的准确性更高[18],具有较好的临床应用前景㊂将S W E用于慢性肘部疼痛的评价,能够对肘部组织进行定量弹性值测定及动态监测尺神经的滑动,减少肘部病变的误诊率[19]㊂S W E 弹性图像有彩色编码能更直观的显示组织弹性,并可行定量测值㊂见图4㊂图4 乳腺髓样癌S W E4 超高速剪切波成像(s u p e r s o n i cs h e a ri m a gi n e ,S S I )技术S S I 是近年较新的A R F I 技术,采用马赫锥原理通过发射声辐射脉冲对组织施加压力,可在组织中产生足够强度的剪切波㊂通过超高速成像技术探测剪切波(获取剪切波信息速度最高可达20000H z),得到剪切波超高时间分辨力图像,以彩色编码技术实时显示组织弹性图,并通过定量分析系统测量组织的杨氏模量值㊂杨氏模量是应力与应变的比值,其中应力的单位为k P a ㊂它能反映组织的弹性,该值越大则组织硬度越大㊂S S I 通过声脉冲的精确控制,首先以超音速的速度在组织不同深度连续聚焦,增加剪切波的产生,将获得的超高时间分辨率图像进行彩色编码合成组织弹性图,最后定量测量反映组织弹性的杨氏模量值[1]㊂临床上应用S S I 进行的研究相对较少㊂通过对猪角膜的研究发现,S S I 能够对于角膜各向异性进行定量评价[20]㊂S S I 对于检查者超声检查操作经验依赖性较大[21]㊂㊃108㊃‘临床荟萃“ 2016年7月5日第31卷第7期 C l i n i c a l F o c u s ,J u l y 5,2016,V o l 31,N o .7Copyright ©博看网. All Rights Reserved.5A R F I技术A R F I技术目前共有3代:第一代A R F I技术,具有声辐射力定量技术(v i r t u a lt o u c h t i s s u e q u a n t i f i c a t i o n,V T Q)一种成像模式,仅能用于腹部,器官弹性值定量测量;第二代A R F I技术可用于腹部及浅表器官,具有V T Q和声辐射力成像技术(v i r t u a l t o u c h t i s s u e i m a g i n g,V T I)两种成像模式,但仅能对病灶内部某一点弹性参数进行定量测量,对于内部弹性参数分布不均的病灶测量存在困难,且重复性较差㊂第三代A R F I技术被称为V T I Q 鹰眼 技术,能进行单幅图像多次测量,重复性更佳;将定性及定量剪切波测量合为一体,更能直观对感兴趣区进行显示;取样框大小最小为1mmˑ1mm,对小病灶进行更精准的测值㊂目前只能应用于表浅器官㊂A R F I成像原理为通过超声探头脉冲激励产生声辐射力,声辐射力推动组织局部产生应力,组织发生纵向应变,同时产生横向传导的剪切波,仪器分别采集这两种信息进行成像:采集纵向应变参数形成弹性图像,即V T I;追踪测量剪切波传播速度V s,以其数值对组织进行弹性硬度定量,即V T Q[22]㊂V T Q技术即通过S WV对组织弹性进行定量评价,以m/s为单位㊂组织硬度高,剪切波在组织内传播速度增快,则S WV值大;相反组织硬度低,S WV值小㊂第一代A R F I技术仅含V T Q技术,目前应用已较少,只用于腹部㊂第二代A R F I技术应用于身体各个器官的研究较多[23-24],最早应用于肝脏㊁肾脏等弥漫性病变的研究,见图5㊂特别是在肝纤维化的评价与分级领域,其价值已经得到了基本认可㊂A R F I 在传统超声二维检查的过程中进行肝脏硬度的测量,与T E相比,能尽量避开血管及胆道对结果的影响,结果更准确[25]㊂A R F I技术最大测量深度可达8 c m,可较好的进行深部组织的弹性测量㊂在肝脏纤维化分级方面与T E结果相近㊂研究发现肝包膜下2.0~6.5c m处A R F I测值较为稳定[26]㊂患者呼吸运动㊁心脏大血管搏动及肌肉不同紧张程度等可影响测值的准确性;良恶性病灶的测值存在重叠[27-28]㊂在甲状腺㊁脾脏㊁胰腺等器官的研究也越来越多㊂D o n g等[29]通过对1617例甲状腺结节进行回顾性文献分析后认为,V T Q定量分析技术能够对甲状腺结节的良恶性进行区分,其混合敏感度㊁特异度分别为86.3%,89.5%,R O C曲线下面积为0.94㊂A R F I能对组织弹性值定量测定,评价组织损失程度,并能对病程进行预后监测[30]㊂将A R F I用于慢性肌肉骨骼疼痛性疾病临床类固醇治疗过程监测,可以避免血管及神经损伤,对治疗过程起到安全引导作用[31]㊂这些研究表明了第2代A R F I技术在肝脏等器官硬度测量方面得到大家认可,但它仅能对病灶内部某一点弹性参数进行定量测量,对于内部弹性参数分布不均的病灶测量存在困难,且重复性较差㊂图5肝脏A R F I第三代新型声触诊组织成像定量(v i r t u a l t o u c h t i s s u e i m a g i n gq u a n t i c a t i o n,V T I Q)技术目前主要应用于甲状腺㊁乳腺㊁睾丸㊁延腺等浅表器官㊂虽然目前应用V T I Q进行的研究相对还较少,但其在表浅器官弹性值测量方面的应用明显显现了它的优越性㊂将V T I Q用于睾丸病变的研究,发现对于较小的睾丸病变能够很好的显示并进行硬度测值,得出正常睾丸组织的平均V T I Q值为1.17m/s,睾丸良性病变平均V T I Q值为2.37m/s,睾丸生殖细胞肿瘤的平均V T I Q值为1.94m/s,睾丸精原细胞瘤平均V T I Q值为2.42m/s[32]㊂研究表明V T Q和V T I Q对于涎腺硬度测值存在相关性,正常腮腺与颌下腺的硬度测值相同,其V T Q和V T I Q值分别为1.92m/s㊁2.06m/s㊂腮腺及颌下腺的良恶性病灶的平均V T I Q值分别为4.24m/s㊁6.52m/s㊂而其V T Q值因部分病例剪切波测值高于S WV上限无法测得[33]㊂以上研究表明,V T I Q技术能在单幅图像上进行硬度值的多次测量,测值重复性更佳;剪切波V s测量范围增大,避免无效测量次数,对于恶性病灶的硬度值可更加准确测量,见图6㊂V T I Q技术其取样框大小可调节,对较小病灶也能进行更精准的测量,可用于睾丸㊁乳腺及甲状腺等表浅器官的微小病灶的显示及硬度测值㊂总之,超声弹性成像作为一项新兴的技术,弥补了常规超声的不足,能更全面地显示㊁定位病变及鉴别病变性质,降低超声对病变的漏诊及误诊率,其在神经肌肉疼痛性疾病方面的应用为该类疾病诊断提供了新的方法,使现代超声技术更为完善㊂相信随着研究的深入,弹性成像设备的不断完善及临床应㊃208㊃‘临床荟萃“2016年7月5日第31卷第7期 C l i n i c a l F o c u s,J u l y5,2016,V o l31,N o.7Copyright©博看网. All Rights Reserved.用技能的不断成熟,超声弹性成像将更广泛应用于临床㊂图6 A R F I 多点测值参考文献:[1] B a m b e r J ,C o s gr o v e D ,D i e t r i c h C F ,e t a l .E F S UM B gu i d e l i n e s a n d r e c o mm e n d a t i o n s o n t h e c l i n i c a l u s e o f u l t r a s o u n d e l a s t o g r a p h y .P a r t 1:B a s i c p r i n c i pl e s a n d t e c h n o l o g y [J ].U l t r a s c h a l lM e d ,2013,34(2):169-184.[2] C o s g r o v e D ,P i s c a gl i a F ,B a m b e r J ,e t a l .E F S UM B gu i d e l i n e s a n d r e c o mm e n d a t i o n s o n t h e c l i n i c a l u s e o f u l t r a s o u n d e l a s t o g r a p h y .P a r t2:C l i n i c a la p p l i c a t i o n s [J ].U l t r a s c h a l lM e d ,2013,34(3):238-253.[3] S a r v a z ya nA ,H a l lT J ,U rb a n MW ,e ta l .A no v e r v i e w o f e l a s t o g r a p h y -a ne m e r g i n g b r a nc ho fm ed i c a l i m a g i n g [J ].C u r r Me d I m a g i n g Re v ,2011,7(4):255-282.[4] A g u i l o MA ,A q u i n o W ,B r i gh a m J C ,e t a l .A n i n v e 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r -w a v e e l a s t o g r a p h y (S W E )i nc o m p l e xc ys t i c a n d s o l i db r e a s t l e s i o n s i n c o m p a r i s o nw i t h c o n v e n t i o n a l u l t r a s o u n d [J ].E u r JR a d i o l ,2015,84(7):1236-1241.[18] C h u n g JH ,A h n H S ,K i m S G ,e ta l .T h e u s e f u l n e s s o f t r a n s i e n t e l a s t o g r a p h y ,a c o u s t i c -r a d i a t i o n -f o r c e i m p u l s e e l a s t o g r a p h y ,a n d r e a l -t i m e e l a s t o g r a p h y f o r t h ee v a l u a t i o no f l i v e r f i b r o s i s [J ].C l i n M o lH e pa t o l ,2013,19(2):156-164.[19] Ła s e c k i M ,O l c h o w y C ,P a w l u ᶄs A ,e ta l .T h e S n a p p i n gE l b o wS y n d r o m e a s aR e a s o n f o r C h r o n i c E l b o wN e u r a l gi a i n a T e n n i sP l a y e r -M R ,U Sa n dS o n o e l a s t o g r a p h y E v a l u a t i o n [J ].P o l JR a d i o l ,2014,79:467-471.[20] N g u y e nT M ,A u b r y JF ,F i n k M ,e ta l .I nv i v oe v i d e n c eo f p o r c i n e c o r n e a a n i s o t r o p y u s i n g s u p e r s o n i c s h e a rw a v e i m a g i n g [J ].I n v e s tO ph t h a l m o lV i sS c i ,2014,55(11):7545-7552.[21] G r 췍d i n a r u -T a ʂc 췍uO ,S p o r e a I ,B o t a S ,e t a l .D o e s e x p e r i e n c e p l a y a r o l e i n t h e a b i l i t y t o p e r f o r m l i v e r s t i f f n e s s m e a s u r e m e n t sb y m e a n so fs u p e r s o n i cs h e a ri m a g i n g (S S I )[J ].M e dU l t r a s o n ,2013,15(3):180-183.[22] G a r r aB S ,C e s p e d e sE I ,O p h i r J ,e t a l .E l a s t o g r a p h y of b r e a s t l e s i o n s :i n i t i a l c l i n i c a l r e s u l t s [J ].R a d i o l og y,1997,202(1):79-86.[23] P a r k M S ,K i mS W ,Y o o nK T ,e t a l .F a c t o r s I n f l u e n c i n g th e D i a g n o s t i c A c c u r a c y o f A c o u s t i c R a d i a t i o n F o r c e I m pu l s e E l a s t o g r a p h y i n P a t i e n t s w i t h C h r o n i c H e pa t i t i sB [J ].G u t L i v e r ,2016,10(2):275-282.[24] M a n s o o r S ,C o l l y e rE ,A l k h o u r iN.Ac o m pr e h e n s i v e r e v i e w o f n o n i n v a s i v e l i v e r f i b r o s i s t e s t s i n p e d i a t r i c n o n a l c o h o l i c F a t t yl i v e r d i s e a s e [J ].C u r rG a s t r o e n t e r o lR e p ,2015,17(6):23.[25] F r u l i o N ,T r i l l a u d H ,P e r e z P ,e ta l .A c o u s t i c R a d i a t i o nF o r c e I m p u l s e (A R F I )a n dT r a n s i e n tE l a s t o g r a p h y (T E )f o r ㊃308㊃‘临床荟萃“ 2016年7月5日第31卷第7期 C l i n i c a l F o c u s ,J u l y 5,2016,V o l 31,N o .7Copyright ©博看网. All Rights Reserved.e v a l u a t i o nof l i v e rf i b r o s i si n H I V-H C V c o-i n f e c t e d p a t i e n t s[J].B M CI n f e c tD i s,2014,14:405.[26] Y a m a n a k aN,K a m i n u m aC,T a k e t o m i-T a k a h a s h iA,e ta l.R e l i a b l e m e a s u r e m e n tb y v i r t u a lt o u c ht i s s u e q u a n t i f i c a t i o nw i t h a c o u s t i c r a d i a t i o n f o r c e i m p u l s e i m a g i n g:p h a n t o ms t u d y[J].JU l t r a s o u n d M e d,2012,31(8):1239-1244. [27] Göy aC,D a g g u l l iM,H a m i d i C,e t a l.T h e r o l e o f q u a n t i t a t i v em e a s u r e m e n tb y a c o u s t i cr a d i a t i o nf o r c ei m p u l s ei m a g i n g i nd i f fe r e n t i a t i n g b e n i g n r e n a l l e s i o n sf r o m m a l ig n a n t r e n a lt u m o u r s[J].R a d i o lM e d,2015,120(3):296-303. 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m e i e rC,H e d e r e rB,G l a a bT,e t a l.T i o t r o p i u mv e r s u ss a l m e t e r o l f o r t h e p r e v e n t i o no f e x a c e r b a t i o n s o f C O P D[J].NE n g l JM e d,2011,364(12):1093-1103.[30] N o v o s a d S A,B a r k e r A F.C h r o n i c o b s t r u c t i v e p u l m o n a r yd i se a s e a n d b r o n c h i e c t a s i s[J].C u r rO p i nP u l m M e d,2013,19(2):133-139.收稿日期:2016-04-14编辑:武峪峰㊃408㊃‘临床荟萃“2016年7月5日第31卷第7期 C l i n i c a l F o c u s,J u l y5,2016,V o l31,N o.7Copyright©博看网. 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剪切波弹性成像在肌肉、肌腱、周围神经病变生物力学定量评估中的应用进展

欢迎关注本刊公众号《肿瘤影像学》2022年第31卷第1期Oncoradiology 2022 Vol.31 No.111·专家述评·基金项目:国家自然科学基金(81725008)通信作者:徐辉雄 E-mail:**********************剪切波弹性成像在肌肉、肌腱、周围神经病变生物力学定量评估中的应用进展刘博姬1,徐辉雄21. 同济大学附属第十人民医院超声医学科,上海 200072;2. 复旦大学附属中山医院超声科,上海 200032[摘要] 剪切波弹性成像是一种安全、经济、无创的影像学方法,能够定量评估组织生物力学特征,为疾病诊断及治疗后效果评估提供帮助。
本文就剪切波弹性成像的基本原理以及其在肌肉、肌腱、周围神经病变生物力学特征定量评估中的研究进展进行述评。
[关键词] 剪切波弹性成像;肌肉;周围神经病变;生物力学;定量DOI: 10.19732/ki.2096-6210.2022.01.003中图分类号:R445.1 文献标志码:A 文章编号:2096-6210(2022)01-0011-05Application progress of shear wave elastography in biomechanical quantitative evaluation for muscle, tendon and peripheral nerve diseases LIU Boji 1, XU Huixiong 2 (1. Department of Medical Ultrasound, Tenth People’s Hospital, Tongji University, Shanghai 200072, China; 2. Department of Ultrasound, Zhongshan Hospital, Fudan University, Shanghai 200032, China)Correspondence to: XU Huixiong E-mail:**********************[Abstract ] Shear wave elastography is a safe, economical and non-invasive imaging method, which can quantitatively evaluate the biomechanical characteristics of tissues and provide useful information for the diagnosis and treatment response evaluation. This paper reviewed the basic principle of shear wave elastography and its research progress in quantitative evaluation of biomechanical characteristics of muscle, tendon and peripheral nerve diseases.[Key words ] Shear wave elastography; Muscle; Peripheral nerve disease; Biomechanics; Quantification徐辉雄,教授,主任医师,博士研究生导师,复旦大学附属中山医院院长助理,复旦大学附属中山医院超声科主任,上海超声诊疗工程技术研究中心主任,上海市临床重点专科(强主体类)负责人。
剪切波弹性成像普及系列之三:声辐射力脉冲

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)。
正常人膀胱逼尿肌厚度及剪切波弹性值与膀胱容量的关系

山东医药2019年第59卷第16期正常人膀胱逼尿肌厚度及剪切波弹性值与膀胱容量的关系刘敏薇,徐盼,周爱云,张妍,郭素萍,张诚,刘娟(南昌大学第一附属医院,南昌330006)摘要:目的探讨正常人膀胱逼尿肌厚度(DWT)及剪切波弹性(SWE)值与膀胱容量(BC)的关系。
方法选取本院行泌尿系统超声检查的156例健康志愿者,通过超声诊断仪自带软件测其BC,根据BC结果分为5个等级:1级<12mL,2级100-199mL,3级200-299mL,4级300~399mL,5级>400mL。
采用配备剪切波弹性成像(SWE)功能的超声诊断仪测量DWT及其SWE值,分析不同BC等级健康志愿者的DWT及SWE值变化。
结果因肥胖、呼吸配合差等难以完成二维成像及SWE共21例,最终成功完成逼尿肌的二维成像和SWE156例,成功率约88.14%。
BC1级38例,2级34例,3级30例,4级26例,5级28例,BC不同等级者年龄及性别差异均无统计学意义(P均〉0.05)。
BC1~5级者DWT分别为0.99(0.86,1.07),0.88(0.60,0.91),0.61(0.57,0.64),0.44(0.39,0.48)、0.33(0.23,0.37)cm,BC各级别DWT比较差异有统计学意义(P均<0.05)。
BC1~5级者逼尿肌SWE弹性值(横切)分别为2.68(2.30,3.35)、3.30(2.60,3.90)、3.93(3.60460)、6.30(5.20,13.20),12.45(7.32,16.4)kPa。
BC1~5级者逼尿肌SWE值(纵切)分别为3.24(2.30,4.30)、4.40(3.60,5.20)、5.30(4.45,&32)、10.15(7.75,14.70)、12.98(9.30,25.8)kPa。
BC各级别者逼尿肌SWE值(横切、纵切)比较差异均有统计学意义(P»<0.05)。
磁共振弹性成像(MRE)FromDXY

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。
三维剪切波弹性成像的临床应用及展望
•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。
弹性波成像方法 面波勘探技术
• 检波器接收到的基本是瑞雷波的垂直分量。瞬态 冲击激发的面波可以看作许多单频谐振的叠加, 因而记录到的波形也是谐波叠加的结果,呈脉冲 型的面波。
面波的衰减纵波横波的波前面相对激发点呈球面扩散面波的波前面呈圆柱面扩散所以能量密度衰减较沿深度方向衰减快仅存在于一个波长深度内沿水平方向的能量密度随传播距离按r1衰减比球面扩散的体波能量密度按r2衰减的规律慢得多另外研究证实在弹性半空间表面上通过园形基础加一个垂向振动力能量从震源向下辐射约有23的能量转化为面波而仅有13能量是由体波携带的
2 信号处理、频散曲线的建立与反演
面波频散曲线是对地层速度结构分层的基础。 若对每个面波测试点的频散曲线进行分层和层速 度计算,确定各层的厚度,计算各层的横波传播速 度,并对获得结果进行反演拟合处理,即可达到定 量解释的效果;同时对同一条测线上的相邻点在垂 直方向上相同的层速度连接起来,用一系列颜色代 表逐渐递增的速度,就可得到层速度彩色剖面图
六、面波数据采集
1. Fixed spread (Short line)
2. Fixed Spread of Moving Style relying only on Takeout Cables (for Long Line)
3.End-on-spread (for Long Line) applying CDP switch
瞬态面波法:
利用瞬态冲击力作震源激发面波,地表在脉冲荷载 作用下,产生波动。
在离震源稍远处,用检波器记录面波的垂直分量。
对面波信号作频谱分析和处理,获取频散曲线。
剪切波弹性成像定量参数对乳腺肿块良恶性鉴别及与生物学指标的相关性分析
中国现代医学杂志China Journal of Modern MedicineVol.32No.6Mar.2022第32卷第6期2022年3月剪切波弹性成像定量参数对乳腺肿块良恶性鉴别及与生物学指标的相关性分析*王嘉图,赵丽,尹世淩,田晓玲(甘肃中医药大学附属医院超声科,甘肃兰州730000)摘要:目的分析剪切波弹性成像(SWE )定量参数对乳腺肿块良恶性的鉴别价值及与生物学指标的相关性。
方法2018年9月—2021年10月于甘肃中医药大学附属医院超声科检查的100例乳腺肿块患者均接受SWE检查,根据手术或穿刺的病理结果分为恶性组和良性组。
对比两组SWE定量参数,采用受试者工作特征(ROC )曲线分析SWE定量参数预测乳腺肿块良恶性的价值;采用免疫组织化学法检查,对比不同临床病理特征乳腺癌病灶的SWE定量参数值,经Kendall相关性分析乳腺癌病灶的SWE定量参数与生物学指标的相关性。
结果恶性组AE-max、Shell1E max、Shell2E max、Shell3E max 较良性组大(P <0.05)。
ROC 曲线结果显示,AE-max、Shell1E max、Shell2E max、Shell3E max 及4者联合检测预测乳腺癌发生的AUC分别为0.830、0.906、0.844、0.833和0.978。
乳腺癌病灶各生物学指标阳性、阴性表达的AE-max、Shell1E max 、Shell2E max 、Shell3E max 比较,差异有统计学意义(P <0.05)。
乳腺癌病灶的AE-max、Shell1E max 、Shell2E max 、Shell3E max 与PR呈正相关(r =0.612、0.632、0.613和0.597,均P <0.05),与ER 呈正相关(r =0.426、0.463、0.385和0.361,均P <0.05),与HER-2呈正相关(r =0.569、0.711、0.603和0.587,均P <0.05),与Ki-67呈正相关(r =0.603、0.658、0.553和0.611,均P <0.05)。
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剪切波弹性成像基础普及系列之一
剪切波(Shear Wave)的前世今生 剪切波最近
大热,到底什么是剪切波?今天就来说说剪切波的前世今生。
声波(Sound Wave或Acoustic Wave)是一种机械波,由物
体(声源)产生振动,引起构成介质的质点在空间的机械运
动。人耳可以听到的声波的频率一般在20Hz至20000Hz之
间。 对于超声医生来说最熟悉的一种声波应该是超
声波,其频率超过了人耳可听范围(高于20000Hz),可以用
于组织结构成像。 但其实超声波只是机械波的一种,
是一种纵波,在介质中超声波的质点位移方向同波的传播方
向是平行的(图1左)。而另一种波,横波,在弹性介质中
的质点位移方向与波的传播方向垂直(图1右),剪切波就
是横波的一种。 给两个图对比一下就看明白了。图
1:超声波(纵波)与剪切波(横波)传播简易图
由于剪切波独特的物理特性,它的传播速度与介质
的硬度或者说是弹性直接相关,因此剪切波最初被工程学科
用来评价土层的性质以及土层弹性模量的计算。 剪
切波理论最早由法国朗之万研究所(Institue Langevin)
的Mathias Fink教授(2005年诺贝尔物理学奖提名者)提
出: E(kPa)=3rc2 这个公式中E是杨氏模量,
国际单位是kPa(千帕),用来表示传播介质的软硬也就是弹
。
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性;r是组织的密度;而c表示的就是剪切波速度。
从上面的公式里很容易看出,在弹性介质里,剪切波传播的
越快,对应介质杨氏模量(硬度)越高;剪切波传播的越慢,
对应介质杨氏模量越低。 随着现代医学的不断发
展,近几年剪切波的物理特性被医学工程学家重新挖掘并应
用在了医学影像领域——利用剪切波去定量显示人体软组
织的硬度。 这种新型的超声检测技术仅需要超声探
头的辅助,完全不需要使用者进行外力加压,对组织弹性进
行客观、定量评估。这样就避免了以往传统外压式超声弹性
成像受主观经验影响、缺乏客观定量指标、应用范围仅在浅
表组织等局限性。 体内剪切波的出现可以有很多种
不同的方式。例如,跳动的心脏就是产生剪切波的天然振源,
不过它的振动仅限于临近的局部组织。图2:心脏搏动
而来源于体外的振动器,如动态核磁共振弹性图,
因为需要两个设备同时操纵,对于超声环境来说又不够理想。
图3:MRI的动态型弹性成像技 术。频率50Hz下所产生的位
移相 位(左下)、弹性图(右下)。 剪切波技术
利用超声声束产生的声辐射力对组织进行扰动,这种压力或
称“声学气流”能够沿着它的传播方向对组织产生推力,弹性
介质如人体组织由于其自身存在恢复力,所以对这种推力会
有所反应,从而引发机械波。对我们超人来说非常有意义的
是,这其中就含有在组织中横向传播的剪切波。图4:剪切波
。
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技术成像原理
由于人体内各种组织的密度值相对稳定,都近似于
水的密度(1000kg/m3),其弹性值的变化就与剪切波的传
播速度直接相关。 这种实时、定量硬度图是将组织
的弹性值进行编码并叠加于B超图像之上而产生的,其标尺
根据杨氏模量E(单位为kPa)的大小而定,一般的设备将
较硬的组织(杨氏模量高)显示为红色,较软的组织(杨氏
模量低)显示为蓝色(不同的厂商提供的设备表示方法不尽
相同)。硬度图能够与二维图像同步保持实时更新,其图像
分辨率保持在1mm左右。定量测量工具可定量获得感兴趣区
域内杨氏模量值(平均值mean、最小值min以及最大值max),
以kPa表示(如下图所示)。
图5:硬质体模的超声硬度示意图。其中下方是二维灰阶图像,
上方是硬度图,右上方是硬度量程显示,蓝色表示软,红色
表示硬。右侧所显示的Qbox测量工具,可定量获得感兴趣
区域内杨氏模量值。 这种超声新技术为临床提
供组织定量信息,将超声从定性时代带入定量时代。
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