許文勝 李濤 張彤迪 李鳳 劉偉偉 魏紅冬 趙曉東 馬玉林 王一 馮鈺瑾

·論著·

聲觸診組織量化技術(shù)的可重復(fù)性及影響因素的實(shí)驗(yàn)研究

許文勝 李濤 張彤迪 李鳳 劉偉偉 魏紅冬 趙曉東 馬玉林 王一 馮鈺瑾

目的通過特殊設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證VTQ技術(shù)的可重復(fù)性及其影響因素。方法選取新鮮豬肝，用手持探頭法分別測量組織淺部和深部VTQ值各30次，觀察2個(gè)部位測值的分布特點(diǎn)(包括均數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差、最大值、最小值、極差和變異系數(shù))，分析并2個(gè)部位差值是否具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,同時(shí)記錄兩個(gè)部位的成功率(若測值顯示為X.XX m/s為不成功)。然后用固定探頭法測量浸入0.9%氯化鈉溶液中的肝組織淺部、中部和深部各30次，觀察該三個(gè)部位測值的分布特點(diǎn)(包括均數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差、最大值、最小值、極差和變異系數(shù))，分析3個(gè)部位差值是否具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,同時(shí)記錄3個(gè)部位的成功率(若測值顯示為X.XX m/s為不成功)。結(jié)果手持探頭法取樣框在淺部(0.7 cm)時(shí)VTQ最大值1.86 m/s,最小值1.16 m/s,均值1.52 m/s，標(biāo)準(zhǔn)差0.20 m/s 極差0.70 m/s，變異系數(shù)13%。取樣框在深部(3.2 cm)時(shí)VTQ最大值1.28 m/s，最小值0.91 m/s，均值1.14 m/s，標(biāo)準(zhǔn)差0.06 m/s，極差 0.37 m/s，變異系數(shù)5%。兩個(gè)位置測量結(jié)果比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(Plt;0.05)。固定探頭法對浸入0.9%氯化鈉溶液中的上述豬肝組織測值，淺部(0.8 cm)VTQ最大值0.98 m/s，最小值0.91 m/s，均值0.94 m/s，標(biāo)準(zhǔn)差0.02 m/s，極差0.07 m/s變異系數(shù)2%；中部(2.0 cm)VTQ最大值1.00 m/s，最小值0.92 m/s，均值0.95 m/s，標(biāo)準(zhǔn)差0.02 m/s，極差0.08 m/s，變異系數(shù)2%；深部(3.7 cm)VTQ最大值1.05 m/s，最小值0.89 m/s，均值0.94 m/s，標(biāo)準(zhǔn)差0.03 m/s，極差0.16 m/s，變異系數(shù)3%。3種深度測值比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(Pgt;0.05)。3種深度組內(nèi)相關(guān)系數(shù)ICC=0.86。手持探頭法深部(3.2 cm)成功率為97%，固定探頭法深部(3.7 cm)成功率為94%，其余位置成功率均為100%。結(jié)論若無干擾因素影響VTQ技術(shù)穩(wěn)定性、可重復(fù)性較好；不同深度測值無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，但成功率不同；淺表器官檢查時(shí)要重視壓力等干擾因素對測值的影響。

聲觸診組織量化技術(shù)；可重復(fù)性；影響因素；信度

聲觸診組織量化技術(shù)(virtual touch tissue quantification VTQ)是眾多超聲彈性成像方式中較早應(yīng)用于臨床的一種簡單方便的形式。其應(yīng)用領(lǐng)域相當(dāng)廣泛，幾乎遍及腹腔實(shí)質(zhì)臟器及淺表器官，有關(guān)VTQ應(yīng)用的研究也很多，甚至非常深入[1-4]。但檢索發(fā)現(xiàn)對VTQ技術(shù)的可重復(fù)性及其影響因素的研究較之應(yīng)用研究要少的多，且結(jié)論并完全不一致，如薛立云[5]認(rèn)為，深度(相差1～2 cm)對VTQ測值的影響具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，且介質(zhì)對VTQ測值也存在影響；而沈文等[6]認(rèn)為肝右葉及左葉不同深度(1 cm和3 cm)處VTQ相關(guān)系數(shù)(ICC)高達(dá)0.8～0.9。本研究擬采用一種最大限度消除各種外部影響因素的實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證VTQ技術(shù)的可重復(fù)性及其影響因素。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料 選取新鮮豬肝，選擇組織相對較厚離肝門稍遠(yuǎn)管道結(jié)構(gòu)較少部位，切成大小約8 cm(長)×8 cm(寬)×6 cm(厚)塊狀備用。

1.2 儀器、設(shè)備 西門子Acuson S2000 彩色多普勒超聲診斷儀，配備9L4線陣探頭，具有聲輻射力脈沖(acoustic radiation force impulse,ARFI)彈性成像軟件，包括聲觸診組織成像(virtual touch tissue imaging,VTI)和聲觸診組織量化(virtual touch tissue quantification,VTQ)功能。容積約15 cm(長)×10 cm(寬)×15 cm(高)玻璃容器一只；0.9%氯化鈉溶液1 500 ml備用；高度可調(diào)輸液架一只；固定探頭用金屬桿一只；膠帶、耦合劑備用。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 首先將準(zhǔn)備好的塊狀豬肝組織置于檢查臺(tái)，表面涂布耦合劑，手持9L4探頭置于肝組織表面，測量其剪切波速度(shear wave velocity,SWV)即VTQ值，要求圖像清晰，但盡量不要對肝組織加壓，于淺部(取樣框位于0.7 cm處)及深部(取樣框位于3.2 cm處)分別測量30次，記錄VTQ 值，分析兩種深度VTQ值的分布特點(diǎn)如均值、標(biāo)準(zhǔn)差(S)、最大值(max)、最小值(min)、極差(range)、變異系數(shù)(CV)及成功率(SR)(測量結(jié)果如顯示為X.XX表示不成功)。

1.3.2 把前述肝組織塊放入盛有0.9%氯化鈉溶液的玻璃容器中，使0.9%氯化鈉溶液沒過肝組織約0.5 cm，將9L4線陣探頭用膠帶固定于與可改變高度的輸液架牢固連接的金屬桿上(圖1、2)。精細(xì)調(diào)節(jié)輸液架高度使與其相連的探頭剛剛接觸肝組織表面，但不對肝產(chǎn)生任何擠壓力。設(shè)計(jì)此裝置的目的為：(1)消除手持探頭操作時(shí)操作者的不穩(wěn)定使探頭對肝組織產(chǎn)生的壓力及其變化所造成的測量誤差;(2)借助水的浮力消除肝組織塊自身重量對其本身深、淺部形成的壓力不同引起的測量誤差。這樣就最大限度消除了影響測值準(zhǔn)確性的因素，從而正確反映聲觸診組織量化技術(shù)的可重復(fù)性，并推測其影響因素。利用此裝置分別測量前述肝組織塊在淺部(取樣框深度0.8 cm)中部(取樣框深度2.0 cm)和深部(取樣框深度3.7 cm)時(shí)VTQ測值，每個(gè)部位測量30次，并分析其分布特點(diǎn)，測量結(jié)果顯示為X.XX m/s表示不成功，需加測1次。

圖1 自制固定探頭實(shí)驗(yàn)裝置

圖2 測量浸于0.9%氯化

2 結(jié)果

2.1 手持探頭法所測豬肝組織淺部和深部VTQ值的比較 手持探頭法進(jìn)行VTQ測量，取樣框在淺部時(shí)，測量結(jié)果max 1.86 m/s,min 1.16 m/s,mean 1.52 m/s，S 0.20 m/s,range 0.70 m/s。CV 13% SR 100%(30/30)；取樣框在深部時(shí)max 1.28 m/s，min 0.91 m/s，mean 1.14 m/s，S 0.06 m/s，range 0.37 m/s。CV 5%SR 97%(30/31)。2個(gè)位置測量結(jié)果比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(Plt;0.05)。見表1、圖3。

表1 手持探頭法所測豬肝組織淺部和深部VTQ值比較

注：淺部取樣框深度為0.7 cm;深部取樣框深度為3.2 cm

圖3 手持探頭法測量VTQ

2.2 固定探頭法所測豬肝組織淺部、中部和深部VTQ值的比較 用固定探頭法對浸入0.9%氯化鈉溶液中的前述豬肝組織塊進(jìn)行VTQ測量，取樣框深度在淺部(0.8 cm)時(shí)，測量結(jié)果：max 0.98 m/s,min 0.91 m/s,mean 0.94 m/s，S 0.02 m/s,range 0.07 m/s,CV 2%,SR 100%；取樣框在中部(2.0 cm)時(shí)max 1.00 m/s，min 0.92 m/s，mean 0.95 m/s，S 0.02 m/s，range 0.08 m/s,CV 2%， SR 100%。取樣框在深部(3.7 cm)時(shí)max 1.05 m/s，min 0.89 m/s，mean 0.94 m/s，S 0.03 m/s，range 0.16 m/s,CV3%，SR 94%。3個(gè)位置比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(Pgt;0.538)。淺部、中部成功率均為100%(30/30)，深部成功率94%(30/32)。3個(gè)部位組內(nèi)相關(guān)系數(shù)：0.86。見表2,圖4。

表2 固定探頭法所測豬肝組織淺部、中部和深部VTQ值比較

注：淺部：取樣框深度0.8 cm;中部：取樣框深度2.0 cm；深部：取樣框深度3.7 cm

3 討論

與傳統(tǒng)的二維灰階超聲利用組織聲阻抗差異來顯示解剖結(jié)構(gòu)不同，超聲彈性成像技術(shù)則是反映組織或病變的硬度。歐超聯(lián)(the european federation of society for utrasound medicine and biology,EFSUMB)關(guān)于超聲彈性成像臨床應(yīng)用指南中明確認(rèn)為病變病理組織結(jié)構(gòu)的不同可引起其彈性的變化[7,8]。各種彈性成像成像技術(shù)均是利用外力作用下不同生物組織的響應(yīng)而實(shí)現(xiàn)的。Nightingale等2001，2002年報(bào)道了ARFI[9,10]聲脈沖輻射力成像技術(shù)，也稱為細(xì)微觸診，該技術(shù)是利用較短周期脈沖波聲壓(時(shí)間lt;1.0 ms)使組織內(nèi)部產(chǎn)生局部位移，該位移可以通過基于常規(guī)超聲相關(guān)性的方法進(jìn)行追蹤。而VTQ技術(shù)是在ARFI技術(shù)的基礎(chǔ)上定量測得的橫向運(yùn)動(dòng)的剪切波，該剪切波速度是物體包括生物組織的基本特征，它等同于或代表組織的彈性。

圖4 固定探頭法測量VTQ

自VTQ技術(shù)應(yīng)用以來，其可重復(fù)性及影響因素的研究較之臨床應(yīng)用研究要少的多而結(jié)論并不完全一致[5,6]，新的彈性成像技術(shù)(如real-time Shear Wave Elastography 即 SWE、Virtual touch Tissue Imaging Quantification，即 VTIQ 和Supersonic Shear Wave imaging 即SSI)不斷出現(xiàn)，并且有報(bào)道認(rèn)為VTQ在某些情況下的可靠性有待提高[11,12]。但我國的現(xiàn)實(shí)情況是很多醫(yī)院擁有具備VTQ功能的S2000超聲診斷儀，那么其VTQ功能是否不再實(shí)用呢？其信度即測量結(jié)果的一致性、穩(wěn)定性、可靠性究竟如何？影響因素又是什么？本實(shí)驗(yàn)研究的結(jié)果有助于回答這些問題。

第一次實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，徒手持探頭的情況下，雖然盡量減少探頭對豬肝組織的壓力，但同一塊肝組織淺部和深部的VTQ測值比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(Plt;0.05)。淺部所測數(shù)據(jù)離散程度較明顯，測值與深部不同，大于深部(表現(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)差、極差及變異系數(shù))，但成功率較高(100%，30/30)；深部所測數(shù)據(jù)離散程度較小，測值與淺部不同，小于淺部(表現(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)差、極差及變異系數(shù))，但成功率小于淺部(97%，30/31)。出現(xiàn)這種現(xiàn)象可能與以下因素有關(guān)：(1)雖然盡量不對豬肝組織產(chǎn)生壓力以免引起其硬度變化從而影響測值，但本實(shí)驗(yàn)實(shí)際操作中探頭本身重量和手持耐力的影響會(huì)或多或少對組織產(chǎn)生壓力且壓力是變化的。(2)而壓力對淺表部位組織產(chǎn)生的影響比深部大，所以表現(xiàn)為淺部測值離散程度大且與深部比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(Plt;0.05)，至于成功率的不同，考慮與機(jī)器本身性能有關(guān)，該探頭模式下取樣框最大測量深度為4.0 cm，故在深部(3.2 cm)測量時(shí)會(huì)出現(xiàn)不成功(測值表現(xiàn)為X.XX m/s)。

第二次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)把各種影響因素如探頭本身重量壓力、手持耐力包括試驗(yàn)組織塊本身重量的壓力都最大程度減低，可以發(fā)現(xiàn)各種深度(淺部、中部、深部)時(shí)離散程度相差很少(表現(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)差、極差及變異系數(shù))，且組內(nèi)相關(guān)系數(shù)較高(ICC：0.86)。

該結(jié)果與沈文等[6]及Andrej等[13]的結(jié)果一致；但與Chang等[14]及薛立云等[5]的結(jié)果不同。

組內(nèi)相關(guān)系數(shù)最先由Bartko于1966年提出，是用于衡量和評價(jià)觀察者間信度(inter-observer reliability)和復(fù)測信度(test-retest reliability)的信度系數(shù)(reliability coefficient)指標(biāo)之一，信度是指測驗(yàn)結(jié)果的一致性、穩(wěn)定性及可靠性，一般多以內(nèi)部一致性來加以表示該測驗(yàn)信度的高低。信度系數(shù)愈高即表示該測驗(yàn)的結(jié)果愈一致、穩(wěn)定與可靠，gt;0.75表示信度良好。這說明VTQ技術(shù)本身的穩(wěn)定性、可重復(fù)性很好，三種深度測值比較差值無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，說明理想條件下深度對測值影響不大，但深部時(shí)(取樣框3.7 cm)由于接近機(jī)器可測深度極限(4.0 cm)，成功率(94%,30/32)較中部及淺部(100%,30/30)低。

該簡單實(shí)驗(yàn)可以得出如下提示:(1)排除影響因素時(shí)VTQ 技術(shù)穩(wěn)定性、可重復(fù)性較好;(2)VTQ 不同深度測值無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，但成功率不同;(3)淺表器官應(yīng)用時(shí)應(yīng)重視壓力及其變化對VTQ測值的影響，腹部臟器如肝、脾等要注意呼吸、心跳、大血管搏動(dòng)的影響。關(guān)于這一點(diǎn)部分學(xué)者也有共識(shí)[15-17];(4)測值出現(xiàn)X.XX m/s代表測量不成功，需重復(fù)測量，并非全部表示測值gt;9 m/s[18]。

本研究的不足之處為實(shí)驗(yàn)對象單一，需多種生物組織的測量結(jié)果對照；并且所得結(jié)果尚有爭論，期待更多學(xué)者進(jìn)一步探討。

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項(xiàng)目來源：河北省科學(xué)技術(shù)研究與發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(編號(hào):132077124D)

050000 石家莊市，河北醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院超聲科(許文勝、李濤、張彤迪、李鳳、 劉偉偉、 馬玉林 、王一、 馮鈺瑾)，腫瘤外科(趙曉東)；河北醫(yī)科大學(xué)研究生學(xué)院2017級碩士研究生(魏紅冬)

R 445.1

A

1002-7386(2017)24-3743-04

2017-09-10)