Utility of super-resolution ultrasound in characterizing tumor blood flow for differential diagnosis of gallbladder polypoid lesions

doi:10.3877/cma.j.issn.1672-6448.2025.11.007

Abstract

Abstract:

Objective

To evaluate the value of super-resolution ultrasound (SRUS) in identifying tumor blood flow characteristics for differential diagnosis of neoplastic versus non-neoplastic gallbladder polyps.

Methods

A total of 86 patients with gallbladder polypoid lesions confirmed by surgical pathology at Zhongshan Hospital of Fudan University from March 2024 to April 2025 were enrolled. According to the pathology results, they were classified into 46 cases of neoplastic polyps and 40 cases of non-neoplastic polyps. All patients underwent preoperative conventional ultrasound and contrast-enhanced ultrasound (CEUS). CEUS was used to observe the enhancement of gallbladder polypoid lesions in the arterial phase and their washout in the venous phase. SRUS was applied to evaluate the blood flow pattern and quantitative parameters of the lesions. The receiver operating characteristic curve was drawn to compare the diagnostic efficacy of single and combined modalities (conventional ultrasound, CEUS, and SRUS) for identifying neoplastic gallbladder polyps.

Results

SRUS successfully detected intralesional blood flow in all 86 cases of gallbladder polypoid lesions (86/86, 100%). Neoplastic gallbladder polyps were predominantly characterized by grades Ⅱ and Ⅲ blood flow patterns (40/46, 86.96%). Significant differences were observed between neoplastic and non-neoplastic polyps in both blood flow pattern grade and quantitative parameters, including blood flow velocity, fractal dimension, vascular density, blood flow volume, and perfusion index (all P≤0.001). SRUS yielded an area under the curve (AUC) value of 0.82 in diagnosing neoplastic gallbladder polyps usingblood flow patterns of grade Ⅱ or higher, which was significantly higher than that of conventional ultrasound (polyp maximum diameter≥14.5 mm, AUC=0.71) and CEUS (early venous phase washout, AUC=0.70) (P=0.001 and 0.008, respectively). Three features derived from conventional ultrasound, CEUS, and SRUS were selected to construct three combination diagnostic models: conventional ultrasound plus CEUS, conventional ultrasound plus SRUS, and conventional ultrasound plus CEUS plus SRUS. Among these combination models, the diagnostic model integrating SRUS, conventional ultrasound, and CEUS showed the optimal performance (AUC=0.84).

Conclusion

The microvascular morphology and quantitative parameters derived from SRUS enable effective differentiation between neoplastic and non-neoplastic gallbladder polyps. Furthermore, the SRUS-based risk prediction model demonstrates significantly superior diagnostic performance compared with conventional ultrasound–based approaches, thereby substantially enhancing the diagnostic value of ultrasound in the evaluation of gallbladder polypoid lesions.

Key words: Super-resolution ultrasound, Contrast enhanced ultrasound, Gallbladder polypoid lesions, Blood flow

Jing Wang, Lijuan Mao, Lifan Wang, Yaqin Zhang, Chongke Zhao, Yuli Zhu, Cuixian Li, Huixiong Xu, Hong Han. Utility of super-resolution ultrasound in characterizing tumor blood flow for differential diagnosis of gallbladder polypoid lesions[J]. Chinese Journal of Medical Ultrasound (Electronic Edition), 2025, 22(11): 1036-1045.

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Figures/Tables 9

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超声特征	非肿瘤性息肉（n=40）	肿瘤性息肉（n=46）	统计值	P值
常规超声
病变大小（mm）	14（10，18）	24（16，35）	Z=-4.410	＜0.001
数量			χ²=8.167	0.004
单个	24（60.00）	40（86.95）
多个	16（40.00）	6（13.05）
位置			χ²=1.275	0.529
底部	14（35.00）	21（45.65）
体部	24（60.00）	22（47.83）
颈部	2（5.00）	3（6.52）
形状			χ²=2.981	0.225
长形	13（32.50）	11（23.91）
圆形	10（25.00）	7（15.22）
椭圆形	17（42.50）	28（60.87）
回声			χ²=0.130	0.719
均匀	25（62.50）	27（58.70）
不均匀	15（37.50）	19（41.30）
基底			χ²=7.523	0.006
窄基底（有蒂）	20（50.00）	35（76.09）
宽基底（无蒂/广基）	20（50.00）	11（23.91）
胆囊壁			χ²=3.958	0.047
连续	30（75.00）	25（54.35）
不连续	10（25.00）	21（45.65）
表面轮廓			χ²=0.000	1.000
规则	23（57.50）	20（43.48）
不规则	17（42.50）	26（56.52）
血流信号			χ²=16.48	0.001
存在	17（42.50）	35（76.09）
不存在	23（57.50）	11（23.91）
胆囊结石或胆泥			χ²=0.310	0.578
存在	6（15.00）	9（19.57）
不存在	34（85.00）	37（80.43）
超声造影
动脉期增强情况			χ²=1.390	0.238
高增强	32（80.00）	41（89.13）
等/低增强	8（20.00）	5（10.87）
静脉期廓清情况			χ²=13.274	＜0.001
早廓清	8（20.00）	27（58.70）
同步/不廓清	32（80.00）	19（41.30）
超分辨超声
血流形态			χ²=38.894	＜0.001
Ⅰ级血管模式	32（80.00）	6（13.04）
Ⅱ级血管模式	4（10.00）	20（43.48）
Ⅲ级血管模式	4（10.00）	20（43.48）
血流定量参数
血流速度（mm/s）	17.09±0.75	21.43±0.68	t=-4.721	＜0.001
分形维数	1.46（1.32，1.56）	1.61（1.55，1.68）	Z=-5.142	＜0.001
血管密度	33.57±15.95	45.08±13.56	t=-3.616	0.001
血流容积	4.66（2.54，7.98）	8.96（6.36，12.60）	Z=-4.126	＜0.001
灌注指数	4.98（2.94，9.15）	9.42（7.02，13.22）	Z=-3.991	＜0.001
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速度方差	157.58（121.90，212.32）	181.85（138.08，212.75）	Z=0.391	0.299

超声特征	非肿瘤性息肉（n=40）	肿瘤性息肉（n=46）	统计值	P值
常规超声
病变大小（mm）	14（10，18）	24（16，35）	Z=-4.410	＜0.001
数量			χ²=8.167	0.004
单个	24（60.00）	40（86.95）
多个	16（40.00）	6（13.05）
位置			χ²=1.275	0.529
底部	14（35.00）	21（45.65）
体部	24（60.00）	22（47.83）
颈部	2（5.00）	3（6.52）
形状			χ²=2.981	0.225
长形	13（32.50）	11（23.91）
圆形	10（25.00）	7（15.22）
椭圆形	17（42.50）	28（60.87）
回声			χ²=0.130	0.719
均匀	25（62.50）	27（58.70）
不均匀	15（37.50）	19（41.30）
基底			χ²=7.523	0.006
窄基底（有蒂）	20（50.00）	35（76.09）
宽基底（无蒂/广基）	20（50.00）	11（23.91）
胆囊壁			χ²=3.958	0.047
连续	30（75.00）	25（54.35）
不连续	10（25.00）	21（45.65）
表面轮廓			χ²=0.000	1.000
规则	23（57.50）	20（43.48）
不规则	17（42.50）	26（56.52）
血流信号			χ²=16.48	0.001
存在	17（42.50）	35（76.09）
不存在	23（57.50）	11（23.91）
胆囊结石或胆泥			χ²=0.310	0.578
存在	6（15.00）	9（19.57）
不存在	34（85.00）	37（80.43）
超声造影
动脉期增强情况			χ²=1.390	0.238
高增强	32（80.00）	41（89.13）
等/低增强	8（20.00）	5（10.87）
静脉期廓清情况			χ²=13.274	＜0.001
早廓清	8（20.00）	27（58.70）
同步/不廓清	32（80.00）	19（41.30）
超分辨超声
血流形态			χ²=38.894	＜0.001
Ⅰ级血管模式	32（80.00）	6（13.04）
Ⅱ级血管模式	4（10.00）	20（43.48）
Ⅲ级血管模式	4（10.00）	20（43.48）
血流定量参数
血流速度（mm/s）	17.09±0.75	21.43±0.68	t=-4.721	＜0.001
分形维数	1.46（1.32，1.56）	1.61（1.55，1.68）	Z=-5.142	＜0.001
血管密度	33.57±15.95	45.08±13.56	t=-3.616	0.001
血流容积	4.66（2.54，7.98）	8.96（6.36，12.60）	Z=-4.126	＜0.001
灌注指数	4.98（2.94，9.15）	9.42（7.02，13.22）	Z=-3.991	＜0.001
方向方差	1985.30（1535.44，2304.48）	2047.45（1808.58，2262.04）	Z=-0.857	0.391
速度方差	157.58（121.90，212.32）	181.85（138.08，212.75）	Z=0.391	0.299

诊断特征	AUC（95%CI）	敏感度（%）	特异度（%）	阳性预测值（%）	阴性预测值（%）	准确性（%）
常规超声特征
息肉最大径≥14.5 mm	0.71（0.60~0.82）	69.00	78.60	87.00	55.00	72.09
单发	0.64（0.51~0.75）	62.50	72.70	87.00	40.00	65.11
测及血流	0.67（0.55~0.78）	72.90	71.10	76.10	67.50	73.26
胆囊壁不连续	0.60（0.48~0.72）	45.50	32.30	54.30	25.00	59.30
宽基底	0.64（0.52~0.76）	64.30	66.70	78.30	50.00	65.11
超声造影特征
动脉期高增强	0.59（0.42~0.76）	56.20	61.50	89.10	20.00	56.98
静脉期早廓清	0.70（0.59~0.81）	77.10	62.70	58.70	80.00	68.60

诊断特征	AUC（95%CI）	敏感度（%）	特异度（%）	阳性预测值（%）	阴性预测值（%）	准确性（%）
常规超声特征
息肉最大径≥14.5 mm	0.71（0.60~0.82）	69.00	78.60	87.00	55.00	72.09
单发	0.64（0.51~0.75）	62.50	72.70	87.00	40.00	65.11
测及血流	0.67（0.55~0.78）	72.90	71.10	76.10	67.50	73.26
胆囊壁不连续	0.60（0.48~0.72）	45.50	32.30	54.30	25.00	59.30
宽基底	0.64（0.52~0.76）	64.30	66.70	78.30	50.00	65.11
超声造影特征
动脉期高增强	0.59（0.42~0.76）	56.20	61.50	89.10	20.00	56.98
静脉期早廓清	0.70（0.59~0.81）	77.10	62.70	58.70	80.00	68.60

诊断特征	AUC（95%CI）	敏感度（%）	特异度（%）	阳性预测值(%)	阴性预测值（%）	准确性（%）
血流形态
Ⅱ级及以上血流	0.82（0.73~0.92）	83.00	82.10	84.80	80.00	82.56
定量参数
分形维数＞1.55	0.77（0.66~0.87）	77.10	76.30	80.40	72.50	76.74
血流速度＞17.10（mm/s）	0.75（0.66~0.86）	84.00	50.00	67.70	50.00	72.09
血流容积＞6.37	0.75（0.66~0.86）	78.30	67.50	73.50	73.00	73.26
灌注指数＞6.53	0.75（0.64~0.86）	82.60	67.50	74.50	77.10	75.58
血管密度＞30.78	0.71（0.59~0.82）	87.00	60.00	71.40	80.00	74.42
方向方差＞1745.36	0.55（0.43~0.68）	57.80	59.10	67.50	32.50	58.13
速度方差＞178.96	0.57（0.44~0.69）	64.30	56.80	58.70	62.50	61.63
诊断标准1	0.84（0.75~0.93）	74.60	92.60	95.70	62.50	80.23
诊断标准2	0.82（0.72~0.91）	87.50	76.10	76.10	87.50	81.40

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