超聲造影聯合聲輻射力脈沖成像在周圍型肺占位中的臨床應用價值研究

韋虹 王曌曦 王一淳 周顯禮

作者單位：1.哈爾濱醫科大學附屬第二醫院住院處超聲科(哈爾濱 150086);2.哈爾濱醫科大學附屬第四醫院醫學影像科

肺癌現已成為全球第二常見癌癥,發病率逐年升高,5年相對生存率為21%[1]。超聲造影檢查(Contrast enhanced ultrasonography,CEUS)可以有效彌補常規超聲對肺部疾病診斷的不足。聲輻射力脈沖成像(Acoustic radiation force impulse,ARFI)可以定量測定組織彈性。因為周圍型肺占位緊鄰胸膜,所以不受肺臟氣體的影響,從而能夠被超聲檢測出來[2]。因此本研究旨在探討CEUS聯合ARFI診斷周圍型肺占位的臨床應用價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

本研究選取2019年1月—2021年6月于我院確診并擬行手術治療或活檢檢查的周圍型肺占位患者51例(病灶51例),其中男性30例,女性21例,年齡18～80歲,平均年齡(58±14)歲。于術前對入組患者分別行常規超聲、CEUS及ARFI檢查。排除標準:(1)呼吸活動度大,不能配合屏氣者;(2)病灶被肋骨或胸骨等覆蓋遮擋;(3)伴有胸腔積液的患者;(4)急性心肌缺血患者。

1.2 研究方法

1.2.1 常規超聲 首先參考CT,然后常規超聲下對病變進行定位,評估病變的基本信息,包括形態特點、回聲特點以及血流的分布。若同一患者存在多個病灶,則選取較大病灶進行分析。

1.2.2 CEUS檢查 采用聲科Supersonic Aixplorer和飛利浦IU22超聲診斷儀,配有凸陣探頭(4C1),內置CEUS模式。超聲造影劑選擇意大利Bracco公司的SonoVue造影劑,使用前溶解于5 mL生理鹽水中,震蕩搖勻。首先于常規超聲下定位病變位置。根據病變位置,囑患者采取合適體位便于檢查。待調整至最佳切面后,切換至CEUS模式,機械指數0.08。取1～2 mL微泡混懸液經肘靜脈推注,隨后用5 mL生理鹽水沖洗,同時開啟計時器和動態圖像存儲功能,造影過程中注意觀察病灶內造影劑的灌注情況,觀察病變位置的強化模式、增強均勻度以及是否有大片的無增強區域和特殊增強類型。造影結束后,記錄病變位置的始增時間(Rise time,RT),即開始注射造影劑到圖像中出現明顯增強的時間,單位為s。RT反映的是造影劑在血管中的傳播速度和灌注情況。同時記錄達峰時間(Time to peak,TTP),即從開始注射造影劑到圖像中達到最高增強的時間。TTP反映的是造影劑在血管中的滯留時間和血流灌注的持續性,單位為s。

1.2.3 ARFI檢查 使用儀器為SiemensAcuson S2000超聲診斷儀,4C1凸陣探頭,頻率1.5～4.0 MHz,調整圖像的焦距和增益以獲得最佳圖像。探頭垂直于肋間隙的皮膚表面,在整個檢查過程中與肋骨平行。囑患者盡量屏氣或平靜呼吸,首先用聲觸診組織成像(Virtual touch tissue imaging,VTI)模式綜合評估整個病灶的彈性,然后先啟動ARFI技術下的VTQ模式,將大小為6 mm×5 mm的ROI框置于無肺內氣體遮擋的病變位置,并測量該處剪切波速度(Shear wave velocity,SWV)。SWV是超聲檢測中用于評估組織硬度的一個重要參數,表示組織中剪切波在傳播過程中的速度,單位通常是 m/s。SWV值越高,表示組織的硬度越大。我們測量七次后取平均值記錄為最終數據。

1.3 統計分析

采用SPSS 19.0統計分析軟件進行統計學處理。對計量資料行Shapiro-Wilk檢驗,若符合正態分布用均數±標準差表示,并用t檢驗進行統計分析。若數據不符合正態分布用M(Q1,Q3)表示,并用u檢驗進行統計分析。分類資料以頻數或百分比表示,并用χ2檢驗。繪制受試者工作特征(Receiver operating characteristic,ROC)曲線,并根據約登指數計算出CEUS各定量參數及VTQ最佳截斷值,根據最佳截斷值計算CEUS、ARFI及兩方法聯合的特異性、敏感性、陽性預測值、陰性預測值及準確性,P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 一般資料

在入組的51例病例中,病灶最大直徑范圍為1.4～14 cm,平均(7.29±2.79)cm。根據術后病理提示良性20例(39.22%),惡性31例(60.78%),其中良性病灶中,14例病理結果提示為炎癥相關,3例結核相關,1例真菌感染,1例隱球菌感染,1例為縱隔胸腺瘤;惡性病灶中17例腺癌,8例鱗癌,4例考慮轉移癌,1例神經內分泌癌,1例肉瘤。

2.2 常規超聲檢查結果

根據常規超聲檢查結果,20例良性病灶中類圓形7例,邊緣不整19例,血流豐富6例,內部回聲不均勻19例,內部出現壞死11例;31例惡性病灶中類圓形25例,邊緣不整31例,血流豐富3例,內部回聲不均勻31例,內部出現壞死9例。腫塊是否為類圓形在良惡性病灶中有統計學差異(P<0.01),除腫塊外形特征以外,其余各超聲特征在良惡性區分中差異均無統計學意義(P>0.05)(表1)。

2.3 CEUS檢查結果

在入組病灶中,惡性組RT和TTP分別為13.71±4.38 s及19.97±5.73 s,而良性組的RT和TTP分別為9.45±3.38 s及23.15±4.48 s,惡性組的RT較良性組更長,而TTP較短(P<0.05)(表2,圖1,圖2)。

圖1 肺良性病灶的灰階超聲、超聲造影及彈性圖像Figure 1 Gray-scale ultrasound,contrast-enhanced ultrasound,and elastography images of benign lung lesionsNote:A-D.A 50-year-old male patient presented with pathological findings of chronic inflammation with focal necrosis.A.A wedge of 6.8 cm×5.1 cm hypoechoic inhomogeneity lesions was found in his right lung on gray scale ultrasound.B.The lesion began to enhance at 13 s after the injection of contrast agent;C.The lesion enhancement reached the peak at 20 s;D.The shear wave velocity was 0.92 m/s.

圖2 肺惡性病灶的灰階超聲、超聲造影及彈性圖像Figure 2 Gray-scale ultrasound,contrast-enhanced ultrasound,and elastography images of malignant lung lesionsNote:A-D.A 60-year-old male patient presented with a pathological diagnosis of squamous cell carcinoma;A.On gray-scale ultrasound,an 8.7 cm×5.3 cm round hypoechoic heterogeneous lesion was found in the left lung;B.15 s after the injection of contrast agent,the lesions began to enhance;C.The enhancement of the lesion reached the peak at 19 s;D.The shear wave velocity was 4.32 m/s.

表2 CEUS檢查結果統計表

2.4 ARFI檢查結果

對入組腫塊進行ARFI檢查發現良惡性組間VTI評分無統計學意義(P=0.64);惡性組SWV高于良性組,兩組間SWV具有統計學差異(2.84±0.99 m/svs.2.25±0.90 m/s,P=0.04)(表3,圖1,圖2)。

表3 ARFI檢查結果統計表

2.5 診斷效能分析

首先利用Logistic回歸進一步對具有統計學差異的指標進行分析,包括病灶是否為類圓形、病灶RT、TTP以及病灶SWV(表4)。結果顯示,肺占位良惡性組間,病灶的RT、TTP及SWV表現均有差異(P<0.05),分別繪制其ROC曲線(圖3-5),其中RT的曲線下面積(Area under the curve,AUC)為0.795,TTP為0.748,SWV為0.661。

表4 多因素邏輯回歸分析中各參數特征的相關性

根據ROC曲線計算出RT和TTP的最佳截斷值分別為10.5 s及19.5 s,即當RT和TTP均超過最佳截斷值時診斷為惡性。依據此診斷標準對CEUS的診斷效能進行計算,敏感度為77.4%,特異度為85.0%,準確性為72.5%。同樣根據ROC曲線計算出腫塊SWV的最佳截斷值為2.02 m/s,由此計算出AFRI診斷惡性占位的敏感度為83.9%,特異度為50.0%,準確性為70.6%。

圖3 始增時間的ROC曲線Figure 3 The ROC curve of onset time

本研究中CEUS和ARFI兩種檢查方法相聯合應用時,即兩種檢查方法同時滿足或至少滿足其中之一的診斷標準時,被定義為惡性病變。CEUS和ARFI同時滿足時診斷惡性的敏感度為83.9%,特異度為80.0%,準確性為68.6%。CEUS和ARFI至少滿足其中之一時診斷惡性的敏感度為96.8%,特異度為40.0%,準確性為74.5%(表5)。

表5 各檢查方法的診斷效能(%)

圖4 達峰時間的ROC曲線Figure 4 The ROC curve of peak time

圖5 腫塊SWV的ROC曲線Figure 5 The ROC curve of mass SWV

3 討論

隨著肺癌發病率的持續增長以及靶向藥物的廣泛使用,對肺癌早期進行準確診斷對于提高患者的生存機會和改善預后具有重要意義。盡管CT一直作為診斷肺部疾病的首選檢查方法[3],但本研究中的周圍型肺占位可以有效避免氣體對超聲檢查的影響,因此超聲檢查也可以對周圍型肺占位進行評估,且超聲檢查有著低價、便攜、無輻射等優點,更可以充分發揮輔助檢查的優勢。

本研究首先對入組腫塊進行了常規超聲檢查,根據檢查結果發現惡性腫塊更容易表現為類圓形外形特征,除此之外,良性腫塊及惡性腫塊的常規超聲檢查結果均無明顯差異。該結果與胡美娟等[4]的研究結果相符。良性病變不存在組織的異常增生,因此病變外形多與累及肺葉或肺段外形相符,而惡性病變存在異常增殖的生物學行為,因此病變常呈類圓形。腫塊的常規超聲診斷存在較大的人為誤差,且診斷效能較低,并不能準確的區分良惡性病灶,提供給臨床和患者的可用信息有限,因此對于周圍型肺占位的超聲檢查需要更加準確的方法。

肺的解剖特點與肝臟相似,具有雙重血液供應,肺動脈攜靜脈血參與氣體交換,支氣管動脈從胸主動脈發出,為肺組織提供血液和營養。超聲造影劑自肘靜脈注射后早期到達肺動脈及其供應區域,然后到達支氣管動脈及其供應區域,因此CEUS可提供病灶的血供來源信息。本研究利用CEUS對病灶的RT和TTP進行評估,發現惡性病灶均需要較長的RT,該研究結果與先前研究結果相符[5-7]。肺惡性腫瘤的血供主要來源于支氣管動脈,在超聲造影上表現為延遲增強[8-9],肺炎等良性病變由于大部分為肺動脈血液灌注而表現出早期強化。與張琪等[10]和Tang等[6]認為TTP在良惡性組間無統計學意義不同的是,本研究顯示惡性病灶的TTP較良性病灶更短,我們認為可能與惡性病灶多由支氣管動脈供血,造影劑在呼吸過程中通過支氣管動脈很快排出體外有關。此外,本研究根據造影結果的ROC曲線分析發現RT超過10.5 s且TTP超過19.5 s時診斷為惡性的敏感性和特異性分別為77%和85%。然而由于本實驗并沒有應用輔助軟件進行對病灶CEUS結果進行判斷,且相對RT而言TTP的判讀更會受到人為因素的影響,因此關于良惡性病變TTP的比較還需要擴大樣本量以及優化判讀方法來進一步研究。

超聲彈性成像是一種新的影像學診斷方法,可定量評估組織的硬度信息。相比于應變彈性成像,ARFI具有無需手動加壓和定量或半定量測量的優點,可以對病灶的硬度進行更客觀地判斷。在研究中我們發現惡性腫塊的SWV值明顯高于良性腫塊(P=0.04),這是由于惡性病變細胞代謝紊亂引發的過度纖維膠原聚集和異常血管形成所導致的,而肺內的良性病變主要以炎性病變為主,炎癥的主要病理變化為水腫、滲出,因此硬度較惡性病變低[11-12]。此前Ozgokce等[13]在33個胸膜下病變的ARFI前瞻性研究中提出了2.47 m/s的臨界值來區分良惡性病變,敏感性和特異性為97.7%。之后我們團隊在同樣利用ARFI檢測周圍肺占位彈性評估腫塊良惡性的實驗中得出SWV截斷值為1.951 m/s時靈敏度為70.9%,特異度為69.4%[14]。然而本研究中SWV值超過2.02 m/s診斷為惡性的敏感度和特異度分別為83.9%和50.0%,與先前實驗的結論相比敏感度有所提高但特異度下降,我們分析是本實驗良性病灶中纖維化重塑而導致硬化的慢性肺炎和肺結核病灶占比較高(9/20),由此對該類病灶需要進一步評估?？梢姴≡顑鹊睦w維化或壞死是彈性檢查偏差的重要來源,一些良性的慢性肺病灶內的纖維化硬化或某些特殊惡性腫瘤復雜的異質性會影響診斷結果,因此我們需聯合其他檢查來提高彈性檢查的診斷效能。

本研究將CEUS與ARFI兩種方法進行聯合應用判斷病灶的良惡性。當兩種診斷標準均滿足時其敏感度為83.9%,特異度為80.0%,陽性預測值為94.1%,陰性預測值為55.9%,準確性為68.6%。該聯合方法陽性預測值較高,而陰性預測值和診斷準確率較低,我們分析是由于某些腺癌等特殊惡性腫瘤具有肺動脈供血的情況,可在造影中表現為良性征象[15]。除此之外,我們收集的病灶中還有兩例黏液腺癌,在彈性成像上表現為低硬度,其SWV分別為1.57 cm/s和1.28 cm/s,這可能是因為病灶內實性成分少而黏液成分多所致[16]。相比同時滿足二者標準定義為惡性或單獨應用一種方法判斷惡性病灶,至少滿足一種診斷標準診斷惡性病灶的靈敏度(96.8%)和準確性(74.5%)更高,然而特異度(40.0%)降低。如上文所述這可能與納入病灶中肺結核及機化性肺炎等慢性炎癥相關[17]。以上結果表明應用CEUS聯合ARFI鑒別周圍型良惡性肺病變可有效降低漏診率,準確性更高。

本研究的局限性在于本研究為回顧性研究且入組患者量較少,可能影響超聲造影和超聲彈性成像截斷值的確定。其次研究中沒有進行操作者間一致性及操作者內一致性的評價,后續還需要進一步完善。最后,兩種方法聯合后的部分診斷效能指標并沒有很明顯的提高甚至出現下降,因此對于周圍型肺占位的超聲診斷仍需要進一步探究。