乳腺腫瘤血供的超聲評(píng)價(jià)方法及研究進(jìn)展

鄒璐璐（綜述） 周 軍（審校）

1971年，F(xiàn)olkman[1]首次提出腫瘤新生血管的生成是惡性腫瘤生長(zhǎng)的依賴因素。腫瘤血管生成是包括乳腺癌在內(nèi)的多種實(shí)體瘤發(fā)生及發(fā)展的必需條件。微血管密度（MVD）是目前公認(rèn)的評(píng)價(jià)腫瘤血管生成的可靠指標(biāo)，它反映了血管生成因子與抗血管生成因子相互抗衡的結(jié)果[2]。Biesaga等[3]研究證實(shí)，MVD與早期乳腺癌患者的預(yù)后呈正相關(guān)。然而MVD是術(shù)后病理結(jié)果，無(wú)助于藉此術(shù)前評(píng)價(jià)腫瘤的新生血管情況并制訂合理的手術(shù)方案。超聲成像技術(shù)具有實(shí)時(shí)、無(wú)創(chuàng)、無(wú)輻射、患者耐受力好、引導(dǎo)針吸細(xì)胞學(xué)穿刺活檢和指導(dǎo)臨床確定手術(shù)方案等優(yōu)點(diǎn)，可以在術(shù)前間接評(píng)價(jià)腫瘤MVD及血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子受體（VEGF）等血管生成相關(guān)因子的表達(dá)[4]。本文對(duì)目前幾種評(píng)價(jià)乳腺腫瘤內(nèi)血管生成活性及血流分布情況的超聲成像技術(shù)作一綜述。

1 二維超聲多普勒成像技術(shù)

常用的二維超聲多普勒成像技術(shù)是彩色多普勒血流顯像。乳腺癌彩色多普勒血流顯像的相關(guān)因素主要有腫塊大小、分化程度及患者年齡[5]，腫塊越大、分化程度越低，血流越豐富，但隨著患者年齡增長(zhǎng)，血流減少。

與彩色多普勒血流顯像相比，二維能量多普勒成像（PDI）對(duì)腫瘤內(nèi)的血管及血流信息，特別是對(duì)低速血流的顯示更為敏感。PDI在宏觀上顯示的血流信號(hào)增多與微觀的血管生成活性增加之間具有一致性，PDI顯示血流豐富的乳腺癌較易發(fā)生腋窩淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，患者預(yù)后較差[6]。

二維PDI所探及的乳腺癌腫瘤內(nèi)部血管情況可以預(yù)測(cè)腋窩淋巴結(jié)有無(wú)轉(zhuǎn)移，但通過組織染色切片顯示計(jì)數(shù)的MVD與二維PDI所測(cè)得的血管數(shù)目之間無(wú)明顯相關(guān)性[7]，其原因?yàn)槟[瘤內(nèi)部的血管網(wǎng)絡(luò)紊亂，從而導(dǎo)致腫瘤內(nèi)某些部位乏血管甚至無(wú)血管。因此，不論是組織染色切片還是二維多普勒超聲均不能全面、整體地反映腫瘤內(nèi)部血管網(wǎng)絡(luò)的分布情況，且兩者之間很難保證所觀察平面的一致性。

2 三維超聲血流成像技術(shù)

2.1 超高頻探頭三維超聲檢測(cè)乳腺癌動(dòng)物模型的血流信號(hào)Loveless等[8]應(yīng)用40 MHz超高頻探頭探測(cè)鼠乳腺癌模型的血流信號(hào)，通過三維重建可以較好地顯示腫瘤內(nèi)部微血管結(jié)構(gòu)及分布情況，而且三維超聲造影模式較PDI模式對(duì)瘤內(nèi)微血管結(jié)構(gòu)的顯示更為敏感。三維超聲可以打破掃查平面的限制，在空間范圍內(nèi)評(píng)價(jià)腫塊內(nèi)部整體的血供情況，能更全面地反映腫瘤血管的生物學(xué)特性，但受超聲波穿透能力的限制，

40 MHz超高頻超聲只能用于探測(cè)極其淺表的組織，無(wú)常規(guī)乳腺超聲掃查的臨床價(jià)值。

2.2 普通高頻探頭三維超聲檢測(cè)乳腺癌的血流信號(hào) 腫瘤內(nèi)部血管通過三維重建后有3個(gè)指數(shù)用來(lái)評(píng)價(jià)腫瘤內(nèi)血管生成及分布情況：①血管指數(shù)（VI），是測(cè)量所研究容積的彩色像素?cái)?shù)量，代表組織內(nèi)的血管；②血流指數(shù)（FI），是所有彩色像素的平均色彩值，代表平均色彩強(qiáng)度；③血管血流指數(shù)（VFI），代表VI和FI之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。三維PDI模式所獲取的VI值能夠很好地反映乳腺腫瘤內(nèi)的MVD[9]。

Zhou等[10]應(yīng)用普通高頻探頭三維超聲對(duì)喉癌VI值進(jìn)行評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)喉癌VI值與頸部淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移之間有較高的相關(guān)性，與二維超聲結(jié)合能顯著提高術(shù)前超聲診斷頸部淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的準(zhǔn)確性。然而該研究是應(yīng)用“Free-hand”模式三維重建獲得腫瘤內(nèi)部的血管網(wǎng)絡(luò)，探頭在各方位的移動(dòng)可能產(chǎn)生較多偽像，導(dǎo)致計(jì)算VI值時(shí)不準(zhǔn)確，而且人工血管計(jì)數(shù)十分繁雜，可重復(fù)性較差，不便于臨床操作。新近出現(xiàn)的三維容積探頭可以較好地解決這個(gè)問題，檢查者只需將其固定于體表并指向所需掃查的部位，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)采集二維圖像，不需要進(jìn)行圖像后處理即可以獲得三維立體容積數(shù)據(jù)庫(kù)并能立刻顯像。通過計(jì)算腫瘤體積及其內(nèi)彩色像素的多少，計(jì)算機(jī)軟件可以自動(dòng)獲取VI值、FI值及VFI值，與“Free-hand”模式相比，其可重復(fù)性和臨床應(yīng)用價(jià)值更高。類似的探索和新設(shè)備的出現(xiàn)使得應(yīng)用三維超聲評(píng)價(jià)乳腺癌內(nèi)部血供情況成為現(xiàn)實(shí)。

3 超聲對(duì)比增強(qiáng)造影

3.1 超聲對(duì)比增強(qiáng)造影對(duì)乳腺腫瘤內(nèi)血供的評(píng)價(jià)方法 目前超聲對(duì)比增強(qiáng)造影在診斷乳腺疾病中的應(yīng)用主要是增強(qiáng)二維灰階和彩色多普勒血流信號(hào)，提高多普勒對(duì)不典型腫瘤及腫瘤內(nèi)低速低流量血管顯示的敏感性，可以充分顯示腫瘤內(nèi)的新生血管網(wǎng)[11]。Wan等[12]研究表明，超聲對(duì)比增強(qiáng)造影模式及其一系列定量參數(shù)與乳腺癌腫瘤MVD有顯著相關(guān)性。超聲對(duì)比增強(qiáng)造影對(duì)腫瘤血供的評(píng)價(jià)主要包括定性和定量評(píng)價(jià)。定性評(píng)價(jià)主要包括造影劑的增強(qiáng)速度、強(qiáng)度、分布及腫瘤血管走行情況等，其優(yōu)點(diǎn)是能快速、直觀地判斷和評(píng)價(jià)腫瘤的血流分布情況，缺點(diǎn)是主觀性較強(qiáng)。定量評(píng)價(jià)通過應(yīng)用分析軟件繪制時(shí)間-強(qiáng)度曲線，能最大程度地避開分析者主觀因素的影響，是定性評(píng)價(jià)的必要補(bǔ)充。在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)該將定性及定量評(píng)價(jià)進(jìn)行聯(lián)合分析，進(jìn)而更準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)乳腺癌腫塊內(nèi)的血供情況，為臨床制訂正確的治療方案提供參考[13]。

3.2 三維超聲對(duì)比增強(qiáng)造影評(píng)價(jià)乳腺腫瘤內(nèi)血供的實(shí)驗(yàn)研究目前，超聲對(duì)比增強(qiáng)造影評(píng)價(jià)腫瘤內(nèi)的血供仍需基于各個(gè)切面，不能進(jìn)行整體評(píng)估，也不能保證與病理切片的一致性。Hansen等[14]利用超聲掃描儀和一個(gè)定制的超聲線陣旋轉(zhuǎn)機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行離體研究分析，為進(jìn)一步研究乳腺癌瘤內(nèi)血管三維造影奠定了基礎(chǔ)。該技術(shù)360°探測(cè)物體周圍的36個(gè)傳感器位點(diǎn)。超聲波復(fù)合圖像連續(xù)生成提供了水和造影劑的流量模擬幻像，從而獲得了10個(gè)并行圖像平面。將這些化合物的圖像結(jié)合起來(lái)，形成一個(gè)容積數(shù)據(jù)集并進(jìn)行圖像后處理，首次獲得了減少散斑的高品質(zhì)的亞毫米級(jí)三維血管重建圖像，可以整體評(píng)估腫瘤內(nèi)血供。然而該技術(shù)需要特定的掃查設(shè)備，且成像過程較繁瑣，目前仍處于實(shí)驗(yàn)研究階段。

4 超聲分子影像技術(shù)

2004年，鄭元義等[15]首次在國(guó)內(nèi)提出“超聲分子影像學(xué)”的概念，該技術(shù)是將特異性配體與直徑小于紅細(xì)胞的超聲造影劑連接，通過血液循環(huán)使其特異性地在靶組織聚集，觀察在分子或細(xì)胞水平上靶組織的特異性顯像，反映在分子水平上病變靶組織的改變。其優(yōu)點(diǎn)在于能對(duì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)進(jìn)行活體觀察，其水平和效果可以與病理顯微鏡相媲美，且能實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、重復(fù)地觀察病變靶組織[16]。

Bzyl等[17]用VEGF2與微泡造影劑表面連接導(dǎo)向乳腺癌腫瘤血管內(nèi)皮表面與其配體結(jié)合，可以真實(shí)地反映VEGF2在乳腺癌腫瘤內(nèi)的聚集情況，甚至能以此描述腫瘤內(nèi)新生血管的細(xì)微差異。

超聲靶向微泡造影劑的研發(fā)大大促進(jìn)了超聲分子影像學(xué)的發(fā)展，但仍然存在一些問題有待探索：①超聲分子探針的靶向性能需與化學(xué)、免疫學(xué)等多學(xué)科交叉研究才能制備出可以應(yīng)用于臨床的靶向分子探針；②微泡表面的靶分子的“臂”越長(zhǎng)，靶點(diǎn)的微泡聚集濃度就會(huì)越高；③為了使超聲微泡具有同時(shí)增強(qiáng)其他影像方式的能力，需對(duì)其進(jìn)行修飾，從而實(shí)現(xiàn)多種影像方式的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)[18]；④為了在顯像的同時(shí)達(dá)到更好的治療效果，需進(jìn)一步優(yōu)化超聲微泡造影劑的載藥及載基因能力。隨著分子生物學(xué)、超聲醫(yī)學(xué)及與其他影像技術(shù)的進(jìn)一步結(jié)合與發(fā)展，需進(jìn)行更加深入的研究才能使超聲分子探針實(shí)現(xiàn)同時(shí)增強(qiáng)超聲顯像及其他影像方式顯像的功能，并經(jīng)過圖像融合技術(shù)處理將各種分子影像學(xué)的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合，使該技術(shù)得到更好的發(fā)展[19]。

5 超聲光散射乳腺成像系統(tǒng)

血液對(duì)光的主要吸收物質(zhì)是氧合血紅蛋白（HbO2）和脫氧血紅蛋白（Hb）。因此，只要定量測(cè)量乳腺組織對(duì)兩種不同波長(zhǎng)（785 nm、830 nm）的近紅外光的吸收能力，就能計(jì)算出HbO2與Hb的含量，通過“血紅蛋白總量（HBT）=HbO2+Hb”和“血氧飽和度（SO2）=HbO2/HBT”2個(gè)公式進(jìn)一步計(jì)算即可以得到HBT與SO2。因此，超聲光散射成像系統(tǒng)可以間接反映腫瘤內(nèi)部血管生成活性及氧含量情況等信息，為乳腺癌的早期診斷提供依據(jù)[20]。然而單獨(dú)的超聲光散射成像系統(tǒng)由于組織內(nèi)部對(duì)光的強(qiáng)散射現(xiàn)象造成圖像的分辨率較差，病變部位較難確定，導(dǎo)致其應(yīng)用受到較大的限制[21]。

近年來(lái)，由新奧博為技術(shù)有限公司自主研發(fā)的OPTIMUS超聲光散射乳腺成像系統(tǒng)，將超聲成像技術(shù)和光學(xué)技術(shù)融為一體，不僅能采用超聲灰階成像準(zhǔn)確地確定腫塊的位置、分析腫塊的灰階信息，并且能在功能水平對(duì)腫塊進(jìn)行分析，無(wú)需借助任何外界造影劑的輔助。超聲光散射乳腺成像系統(tǒng)反映了乳腺腫塊的灰階信息和代謝狀態(tài)，并得出綜合診斷指數(shù)（SDI），能夠區(qū)分組織中的散射與吸收效應(yīng)，通過非侵入性的方式更加準(zhǔn)確地定量測(cè)量并監(jiān)測(cè)局部血液參數(shù)，并能同時(shí)對(duì)局部血液參數(shù)進(jìn)行斷層成像，有助于腫瘤的早期診斷。光散射成像在新生毛細(xì)血管變化意義上具有較高的功能分辨力。在光散射圖像中，用彩色編碼不同的吸收強(qiáng)度，光子吸收的越多，顏色越偏向紅色，表示組織血紅蛋白總量越高；光子吸收越少，顏色越偏向藍(lán)色，表示組織血紅蛋白總量越低[22]。邵華等[23]的ROC曲線分析結(jié)果表明，二維高頻超聲聯(lián)合光散射成像對(duì)乳腺良、惡性腫塊具有良好的鑒別診斷作用。王紅磊等[24]研究了乳腺癌超聲光散射SDI與乳腺癌MVD的相關(guān)性，結(jié)果證實(shí)兩者呈直線相關(guān)關(guān)系，可以在一定程度上判斷乳腺癌的病情發(fā)展?fàn)顩r，對(duì)乳腺疾病的診斷及治療有一定的指導(dǎo)意義。然而，超聲光散射乳腺成像系統(tǒng)在某些較特殊的良、惡性腫塊鑒別診斷方面仍然存在一些偏差，某些乳腺良性病變?nèi)缪仔圆∽儭⒉糠掷w維腺瘤、不典型增生結(jié)節(jié)，則很難與乳腺癌相鑒別，其原因?yàn)椋孩傺茌^豐富導(dǎo)致OPTIMUS評(píng)分過高；②腫塊位置過于表淺、探頭與皮膚接觸不夠嚴(yán)密而漏光[23]，但乳腺三維超聲成像所用的線陣容積探頭，因其與掃查部位接觸面積大，可以在一定程度上避免此類誤診；③腫塊與周圍正常腺體分界不清，特別是當(dāng)結(jié)節(jié)內(nèi)可以探測(cè)到高阻力動(dòng)脈血流信號(hào)時(shí)[25]，上述情況下易將良性腫塊誤診為惡性。

6 展望

超聲評(píng)價(jià)乳腺癌腫瘤內(nèi)血管生成活性及血流分布情況從以二維多普勒成像為基礎(chǔ)逐漸發(fā)展，到如今各種新技術(shù)、新設(shè)備的層出不窮，使得乳腺腫瘤的超聲診斷價(jià)值越來(lái)越高，臨床應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。然而，三維超聲在全面、整體地評(píng)估乳腺癌腫瘤內(nèi)的血供情況方面相對(duì)于二維超聲多普勒技術(shù)和超聲對(duì)比增強(qiáng)造影技術(shù)更佳，其所獲取的乳腺癌VI值與病理切片之間的一致性更高；相對(duì)于超聲光散射乳腺成像系統(tǒng)和超聲分子影像技術(shù)，三維超聲技術(shù)已經(jīng)相對(duì)成熟，其普及程度也更高，目前在臨床應(yīng)用方面更加廣泛。隨著超聲工程學(xué)的發(fā)展和儀器的進(jìn)步，以三維超聲獲取乳腺癌VI值更加方便，為利用VI值術(shù)前預(yù)測(cè)早期淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移提供了新的思路及良好的臨床應(yīng)用前景。此外，新的可進(jìn)行淺表器官超聲造影的三維容積探頭應(yīng)用于臨床，也將為乳腺癌的深入研究提供新的思路。

[1]Folkman J. Tumor angiogenesis: therapeutic implications. N Engl J Med, 1971, 285(21): 1182-1186.

[2]Ren J, Liu H, Yan L, et al. Microvessel density and heparanase over-expression in clear cell renal cell cancer: correlations and prognostic signi fi cances. World J Surg Oncol, 2011, 9: 158.

[3]Biesaga B, Niemiec J, Ziobro M. Microvessel density and status of p53 protein as potential prognostic factors for adjuvant anthracycline chemotherapy in retrospective analysis of early breast cancer patients group. Pathol Oncol Res, 2012, 18(4): 949-960.

[4]韋力, 周軍. 超聲評(píng)價(jià)腫瘤血管生成及其生物學(xué)行為的研究進(jìn)展. 中國(guó)醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志, 2012, 20(1): 58-61.

[5]朱慶莉, 姜玉新, 孫強(qiáng), 等. 乳腺癌彩色多普勒血流顯像的多因素分析. 中華超聲影像學(xué)雜志, 2006, 15(2): 109-112.

[6]王燕, 范建華, 郎玉玲, 等. 乳腺癌能量多普勒血流顯像與血管生成活性的相關(guān)性研究. 中國(guó)超聲醫(yī)學(xué)雜志, 2009, 25(5): 452-454.

[7]Santamaría G, Velasco M, Farré X, et al. Power Doppler sonography of invasive breast carcinoma: does tumor vascularization contribute to prediction of axillary status? Radiology, 2005, 234(2): 374-380.

[8]Loveless ME, Li X, Huamani J, et al. A method for assessing the microvasculature in a murine tumor model using contrast-enhanced ultrasonography. J Ultrasound Med, 2008, 27(12): 1699-1709.

[9]Yang WT, Tse GM, Lam PK, et al. Correlation between color power Doppler sonographic measurement of breast tumor vasculature and immunohistochemical analysis of microvessel density for the quantitation of angiogenesis. J Ultrasound Med,2002, 21(11): 1227-1235.

[10]Zhou J, Zhu SY, Liu RC, et al. Vascularity index of laryngeal laryngeal cancer derived from 3-D ultrasound: a predicting factor for the in vivo assessment of cervical lymph node status.Ultrasound Med Biol, 2009, 35(10): 1596-1600.

[11]張文芳, 王志剛. 超聲造影在乳腺癌診斷和治療中的研究進(jìn)展.臨床超聲醫(yī)學(xué)雜志, 2008, 10(6): 399-401.

[12]Wan CF, Du J, Fang H, et al. Enhancement patterns and parameters of breast cancers at contrast-enhanced US: correlation with prognostic factors. Radiology, 2012, 262(2): 450-459.

[13]李振洲, 羅長(zhǎng)銳, 方凡, 等. 乳腺癌超聲造影定性及定量分析與p53表達(dá)的相關(guān)性研究. 中國(guó)臨床醫(yī)學(xué)影像雜志, 2012, 23(7):465-467, 487.

[14]Hansen C, Hüttebr?uker N, Wilkening W, et al. Three-dimensional Reconstruction of fine vascularity in ultrasound breast imaging using contrast-enhanced spatial compounding: in vitro analyses.Acad Radiol, 2008, 15(9): 1155-1164.

[15]鄭元義, 王志剛, 冉海濤, 等. 自制高分子材料超聲造影劑及初步實(shí)驗(yàn)研究. 中國(guó)超聲醫(yī)學(xué)雜志, 2004, 20(12): 887-890.

[16]Hauff P, Reinhardt M, Foster S. Ultrasound contrast agents for molecular imaging. Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2008: 223-245.

[17]Bzyl J, Lederle W, Rix A, et al. Molecular and functional ultrasound imaging in differently aggressive breast cancer xenografts using two novel ultrasound contrast agents (BR55 and BR38). Eur Radiol, 2011, 21(9): 1988-1995.

[18]Zhang C, Wang Y. A reconstruction algorithm for thermoacoustic tomography with compensation for acoustic speed heterogeneity.Phys Med Biol, 2008, 53(18): 4971-4982.

[19]王志剛. 超聲分子影像學(xué)研究進(jìn)展. 中國(guó)醫(yī)學(xué)影像技術(shù), 2009,25(6): 921-924.

[20]朱慶莉, 游珊珊, 孝夢(mèng)甦, 等. 對(duì)比超聲定位光散射斷層成像與彩色多普勒血流顯像檢測(cè)乳腺癌血供. 中國(guó)醫(yī)學(xué)影像技術(shù),2011, 27(9): 1833-1837.

[21]Zhu Q, Tannenbaum S, Kurtzman SH. Optical tomography with ultrasound localization for breast cancer diagnosis and treatment monitoring. Surg Oncol Clin N Am, 2007, 16(2): 307-321.

[22]王紅磊, 武力, 闕燕, 等. 超聲光散射斷層成像(DOT)與乳腺癌血管生成病理學(xué)的相關(guān)性. 復(fù)旦學(xué)報(bào)(醫(yī)學(xué)版), 2012, 39(3):261-267.

[23]邵華, 程文, 荊慧, 等. 超聲光散射成像在乳腺良惡性腫塊鑒別診斷中的應(yīng)用價(jià)值. 中國(guó)臨床醫(yī)學(xué)影像雜志, 2012, 23(8): 578-581.

[24]王紅磊, 武力, 闕燕. 超聲光散射斷層成像與乳腺癌微血管密度的相關(guān)性研究. 中山大學(xué)學(xué)報(bào)(醫(yī)學(xué)科學(xué)版), 2011, 32(4):531-536.

[25]米科睿, 米素萍. 幾種形似乳腺實(shí)性占位性病變的聲像圖分析.中華醫(yī)學(xué)超聲雜志(電子版), 2006, 3(6): 379.