乳腺病變剪切波彈性模量與膠原纖維的相關性

超聲彈性成像作為一種全新的成像技術應用于乳腺良惡性腫瘤的診斷，在與傳統(tǒng)的二維灰階超聲及彩色多普勒超聲等方法相比顯示出其獨特的優(yōu)越性。本課題組前期應用剪切波彈性成像技術對乳腺實性病灶的彈性模量進行了定量研究，當彈性模量最大值采用60.12 kPa作為參考值診斷時，診斷敏感度為90.5%，特異度為88.3%，證實了彈性模量對乳腺癌的診斷具有非常重要的意義[1]。盡管乳腺惡性病灶的硬度明顯高于良性病灶[2]，但其具體原因還不清楚。膠原纖維是細胞外基質中的框架結構，并形成組織的伸展力，可由成纖維細胞、軟骨細胞、成骨細胞及某些上皮細胞合成并分泌到細胞外。乳腺基質中起支撐作用的膠原成分主要為I型膠原纖維[3,4]。本研究將深入探討乳腺良惡性病變剪切波彈性模量及膠原纖維含量的差異，分析乳腺病變剪切波彈性模量與膠原纖維的相關性，為提高乳腺癌彈性成像的正確診斷率奠定基礎。

1 資料與方法

1.1 研究對象 2012-05～2013-05對解放軍總醫(yī)院的116例擬進行手術或穿刺活檢的乳腺病變患者進行剪切波彈性檢查。其中，60例經(jīng)手術病理證實有乳腺病變，56例經(jīng)穿刺活檢病理證實有乳腺病變。病灶最大長徑0.7～4.6 cm，平均（2.1±1.3）cm。116例患者均為女性，年齡22～82歲，平均（51.8±28.3）歲。

1.2 儀器與方法 采用SuperSonic Imagine公司AixPlorer實時剪切波彈性成像超聲診斷儀，探頭頻率為4～15 MHz。首先行感興趣區(qū)的常規(guī)超聲檢查，然后切換至彈性成像模式，平緩移動探頭，不施壓，找到靶目標后，靜置3 s，使圖像穩(wěn)定后，定幀，存圖。利用超聲儀器提供的測量方法，選取感興趣區(qū)測量彈性值。感興趣區(qū)的選取方法：因儀器的測量取樣框默認為圓形，則取盡可能覆蓋病灶大小的取樣框面積。同一病灶采用不同的方向重復5次定位，測量，得到彈性模量值最大方向的5組數(shù)據(jù)，每一組數(shù)據(jù)都包括病灶彈性模量值的最大值、最小值和平均值。記錄數(shù)值并計算這3組數(shù)據(jù)中最大、最小和平均彈性模量值的平均值。將實時組織彈性成像檢查圖像存入儀器及電腦硬盤。

1.3 膠原纖維含量檢測 Van Gieson（VG）染色：切片脫蠟至水；Weigert鐵蘇木素染10 min，水洗，1%鹽酸酒精迅速分化，流水沖洗數(shù)分鐘，VG染液染2 min，傾去染液，用95%酒精急速分化數(shù)秒，無水酒精脫水，二甲苯透明，中性樹膠封固，鏡下觀察。膠原纖維的定量分析：采用Image-Pro Plus 5.1軟件進行定量分析，以高倍鏡（×400）在每張切片上隨機選取5個視野，計算每一視野中膠原纖維累加面積，計算平均值。

1.4 統(tǒng)計學方法 采用SPSS 11.0軟件，惡性組及良性組病灶的彈性模量及膠原纖維面積比較采用t檢驗，不同病理類型病變之間彈性模量及膠原纖維面積比較采用F檢驗，彈性模量與膠原纖維含量的相關性采用Pearson相關分析，P<0.05表示差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 病理結果 116例乳腺病變中，惡性病變75例（64.7%），其中，浸潤性導管癌51例，導管內癌19例，浸潤性小葉癌5例；良性病變41例（35.3%），纖維腺瘤19例，腺病12例，導管內乳頭狀瘤6例，炎性病變4例。2.2 乳腺良性及惡性病變的超聲彈性特征及彈性模量比較 良性病變的彈性模量最大值、平均值及病灶與周圍組織彈性模量比值與惡性病變比較，差異均有統(tǒng)計學意義（t=5.329、4.382、4.487,P<0.01）。良性病變和惡性病變的彈性模量最小值差異無統(tǒng)計學意義（t=0.567,P>0.05）。見表 1。

表1 乳腺良性及惡性病變彈性模量最大值、平均值、最小值、病灶與周圍組織彈性模量比值比較

惡性病變中，各組病理類型的乳腺癌彈性模量最大值、平均值、最小值、病灶與周圍組織彈性模量比值差異無統(tǒng)計學意義（F=0.683,P>0.05）。良性病變中，各組病理類型的乳腺病變彈性模量最大值、平均值、最小值、病灶與周圍組織彈性模量比值差異無統(tǒng)計學意義（F=0.765,P>0.05）。見表2。

表2 乳腺不同病理類型病變的彈性模量最大值、平均值、最小值、病灶與周圍組織彈性模量比值比較

2.3 乳腺良性及惡性病變的膠原纖維含量比較 乳腺良性及惡性病變膠原纖維面積分別為（7625.14±5321.28）μm2及（11 782.26±8627.54）μm2，惡性病變膠原纖維面積明顯大于良性病變，差異有統(tǒng)計學意義（t=8.437,P<0.01）（圖1、2）。惡性病變及良性病變中，各種病理類型的乳腺病變膠原纖維含量差異均無統(tǒng)計學意義（F=5.83、4.23,P>0.05），見表3。

圖1 女，48歲，乳腺癌。乳腺癌彈性模量及膠原纖維含量分析，右乳外上象限低回聲腫塊，手術病理證實為浸潤性導管癌（箭，A）；剪切波彈性成像可見其內硬度較高，最大彈性模量值達145.71 kPa（B）；鏡下見紅色染色部分為膠原纖維（VG, ×400, C）；膠原纖維的定量分析，平均面積為（12 313.80±4625.25）μm2（D）

圖2 女，36歲，乳腺纖維腺病。乳腺纖維腺病彈性模量及膠原纖維含量分析，左乳外上象限低回聲結節(jié)，手術病理證實為乳腺腺?。?，A）；剪切波彈性成像檢查，最大彈性模量值為51.31 kPa（B）；鏡下見紅色染色部分為膠原纖維（VG, ×400, C）；膠原纖維的定量分析，平均面積為（7528.43±4625.25）μm2（D）

表3 乳腺不同病理類型病變的膠原纖維含量

2.4 乳腺病變彈性模量與膠原纖維含量相關性分析乳腺病變的彈性模量最大值隨膠原纖維含量的增加而增大，兩者間呈線性正相關（r=0.746,P<0.05）。見圖3。

圖3 乳腺病變的彈性模量最大值與膠原纖維含量的相關性（r=0.746）

3 討論

組織基質硬度的增加是腫瘤的特性之一，組織的硬度已經(jīng)用于癌癥的檢測[5,6]。剪切波彈性成像是一種新的彈性成像模式，其可測量反映組織硬度的數(shù)值——楊氏模量的絕對值。其核心專利技術采用“馬赫錐”原理，可在組織中產生足夠強度的剪切波；通過超高速成像技術（獲取剪切波信息速度可達20 000 Hz）探測剪切波，使探測剪切波速度的精確度達到1 mm/s，以彩色編碼技術實時顯示出組織彈性圖；通過系統(tǒng)的定量分析系統(tǒng)（Q-BOXTM）測量組織的楊氏模量值。本課題組前期的研究表明，剪切波彈性成像在乳腺腫塊型病變的鑒別診斷中發(fā)揮了重要作用[1]。

本研究表明，乳腺惡性病變的彈性模量最大值、平均值、病灶與周圍組織彈性模量比值均明顯高于良性病變，且各種病理類型的惡性病變的彈性模量參數(shù)均高于各種病理類型的良性病變，進一步證實彈性模量在乳腺良惡性病變的鑒別診斷中發(fā)揮著重要作用。

細胞外基質不僅為實質細胞的骨架結構，其在乳腺癌實質細胞的生長、侵襲過程中發(fā)揮重要作用，細胞外基質硬度可以促進細胞生長及轉移[7]，且細胞外基質變硬可以通過增加細胞的張力來破壞組織的形態(tài)[8]。

膠原是細胞外基質中含量最豐富的結構蛋白，構成組織和細胞的骨架結構，與組織的抗張強度直接相關[9]。腫瘤進展過程中，基質中可發(fā)生膠原表達增加、膠原沉積、結構改變等變化[10]。還有研究表明，膠原表達的增加與腫瘤轉移相關[11]。事實上，鉬靶高密度的基礎就是I型膠原纖維增加，從而增加了乳腺癌的風險[12]。Levental等[13]發(fā)現(xiàn)乳腺癌形成過程中伴隨著膠原交聯(lián)，從而使細胞外基質的硬度從正常組織到癌前病變到腫瘤逐步增加。

既往研究結果表明，膠原纖維在乳腺癌的發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用[14-16]。本研究表明，乳腺惡性病變的膠原纖維含量明顯高于良性病變，且膠原纖維含量在各種病理類型的惡性病變之間及各種病理類型的良性病變之間均無顯著性差異，進一步證實膠原纖維在乳腺癌的發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用。

本研究采用Pearson相關分析對乳腺病變的彈性模量最大值與膠原纖維含量進行了相關比較，結果表明，兩者呈線性正相關，證實乳腺惡性病變硬度增高與膠原纖維含量增加密切相關。

總之，本研究表明乳腺病變的彈性模量與膠原纖維含量密切相關，膠原纖維在乳腺癌的發(fā)生發(fā)展過程中可能發(fā)揮重要作用，為進一步深入探討乳腺癌彈性模量的病理機制奠定了基礎。

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