聲輻射力脈沖成像在乳腺腫塊診斷中的應用價值

張捷思，馬琳，薛紅元，翟秀蘭，趙榮梅，李麗

論著·臨床

聲輻射力脈沖成像在乳腺腫塊診斷中的應用價值

張捷思，馬琳，薛紅元，翟秀蘭，趙榮梅，李麗

目的 探討聲輻射力脈沖成像技術(ARFI)在乳腺病變中的診斷價值。方法 對76個乳腺病灶進行聲觸診組織成像(VTI)及聲觸診組織量化(VTQ)，對VTI圖像進行評分并測量腫塊在VTI圖像面積與二維圖像面積比(AR),用VTQ檢查測量其剪切波速度(SWV)，包括病灶內(nèi)部、周邊組織及對側同深度正常腺體組織。所有病例根據(jù)病理結果構建ROC曲線，評價該技術對乳腺腫塊的診斷效能，并尋找各參數(shù)的診斷界值。結果 AR值及SWV值的ROC曲線下面積分別為0.84、0.83，二者診斷效能比較差異無統(tǒng)計學意義(Z=0.24，P>0.05)。以VTI評分≥4分，AR值≥1.52，SWV測值≥3.70 m/s為診斷界值，3個參數(shù)單獨診斷的準確率、敏感度、特異度分別為85.5%、73.1%、92.0%；81.6%、65.4%、90.0%；84.2%、69.2%、92.0%。3個參數(shù)聯(lián)合診斷的準確率、敏感度、特異度別為90.8%、96.2%、88.0%，3個參數(shù)聯(lián)合診斷乳腺腫塊的診斷效能優(yōu)于單個參數(shù)(P<0.05)。結論 VTI及VTQ技術對乳腺良、惡性腫塊的鑒別診斷均有一定的臨床應用價值，2種技術聯(lián)合使用可明顯提高乳腺腫塊的診斷效能。

乳腺腫塊；聲輻射力脈沖成像；聲觸診組織成像；聲觸診組織量化；超聲檢查

聲輻射力脈沖成像技術(acoustic radiation force impulse，ARFI)是一種新的彈性成像技術，它是利用發(fā)射器向目標區(qū)域發(fā)射低頻的瞬時脈沖，使組織內(nèi)部發(fā)生縱向及橫向的形變，利用這兩個方向的微小變形產(chǎn)生的2種檢查方法[1]：(1)聲觸診組織成像技術(VTI)，可對組織的硬度進行定性分析；(2)聲觸診組織量化技術(VTQ)，可對組織硬度進行定量分析。與傳統(tǒng)彈性成像相比，ARFI技術在成像過程中無需施加外力，能較客觀地評價組織硬度。目前，該技術在肝臟、前列腺、胰腺等器官中的研究報道較多見[2～4]，尤其在肝臟彌漫性病變方面的研究比較成熟[5，6]，而其在乳腺腫塊中的研究也成為近期研究的熱點，但其臨床應用價值仍尚未明確。本研究應用ARFI技術對乳腺腫塊的硬度進行定性及定量的評價，探討其在乳腺腫塊鑒別診斷中的應用價值，并通過受試者工作特征曲線(ROC)獲得剪切波速度(SWV)及病灶面積與二維超聲面積比值(AR)的診斷界值(cut off)值，為量化評價乳腺腫塊硬度提供有利的參考。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 收集2014年12月—2015年4月在河北省人民醫(yī)院行乳腺彩色超聲檢查發(fā)現(xiàn)病灶并經(jīng)手術治療后取得病理結果的患者。排除標準：(1)超聲檢查顯示為典型單純性囊腫的患者；(2)患有其他臟器腫瘤的患者；(3) 曾行乳腺腫塊切除或進行化療等治療的患者。最終入選69例(76個病灶)，均為女性，年齡13～80(39.7±15.0)歲；腫塊最大徑線為6.0～57.0(18.9±11.1) mm。所有病例均經(jīng)手術治療并進行病理檢查，根據(jù)病理確診。乳腺惡性組26個病灶：浸潤性導管癌15個，導管原位癌5個，浸潤性篩狀癌3個，浸潤性小葉癌2個，Paget病1個；乳腺良性組50個病灶：纖維腺瘤22個(其中3個合并鈣化)，導管內(nèi)乳頭狀瘤7個，囊性增生性腺病6個，非典型小葉增生4個，良性葉狀瘤3個，腺病伴導管內(nèi)乳頭狀瘤3個，腺病伴纖維腺瘤2個，腺病伴導管擴張1個，乳腺炎1個，導管局部陳舊性出血伴重度非典型增生1個。

1.2 檢查方法 使用Siemens S2000彩超診斷儀，選用線陣探頭9L4，機器配備有ARFI技術及分析軟件，可分別進行VTI及VTQ 2種成像模式。首先對乳腺進行常規(guī)超聲檢查，觀察并記錄乳腺病灶的回聲、大小、邊界、部位、內(nèi)部血供等診斷信息并用BI-RADS診斷報告系統(tǒng)對病灶進行分類[7]。

然后選取腫塊最佳切面(盡量避開液化及鈣化區(qū)域)，切換至VTI條件，放置取樣框(ROI)，使病灶盡量位于取樣框中心，周圍包含正常腺體，囑患者屏住呼吸，探頭盡量輕置于乳腺表面，按下Update鍵獲得VTI圖，測量VTI成像后病灶面積與二維超聲面積的比值(area ratio，AR)，并對VTI圖進行硬度評分。參照以往評分標準[8，9]，制訂本研究VTI評分標準：1分，VTI圖像整體為白色；2分，VTI圖像整體以亮色為主，病灶呈灰白色；3分，VTI圖像整體以灰白色為主，病灶呈灰黑色或灰色，與周圍界限清楚；4分，VTI圖像整體以灰黑色為主，病灶呈黑色，病灶面積與二維灰階超聲面積比較未見明顯增大；5分，VTI圖像整體以黑色為主，病灶面積較二維灰階超聲面積明顯增大。

切換至VTQ條件，測量病灶的剪切波速度(SWV)，ROI盡量避開乳腺內(nèi)較大血管及液化、囊變區(qū)，測量時囑患者屏住呼吸，分別測量腫塊周圍區(qū)域(包括4個象限)、腫塊內(nèi)部以及對側同深度腺體組織的SWV值，每個部位重復測量5次取平均值。儀器所設定VTQ值的速度范圍為0～9 m/s，當被檢測組織過硬(SWV值>9 m/s)或者為液性時，測值將會顯示X．XX m/s。此時可參照VTI圖像，圖像顯示為黑色，即排除囊性病變，認為其SWV值>9 m/s，統(tǒng)計數(shù)據(jù)時將此類數(shù)據(jù)統(tǒng)一記為9 m/s；VTI圖像顯示為白色，則記為0 m/s。

2 結 果

2.1 VTI圖像評分對乳腺病灶的診斷結果 VTI圖中良性組病灶多顯示為白色及灰色，惡性組病灶多顯示為黑色及灰黑色(見圖1,2)。VTI評分為1～3分的病灶53個，其中良性有46個(86.8%)；VTI評分為4～5分的病灶23個，其中惡性組有19個(82.6%)。乳腺良、惡性組間VTI評分差異有統(tǒng)計學意義(χ2=57.7，P<0.01)，VTI評分選取≥4分為診斷界點，靈敏度為73.1%(19/26)，特異度為92.0%(46/50)，準確率為85.5%(65/76)。陽性預測值82.6%(19/23)，陰性預測值86.8%(46/53)。見表1。

表1 乳腺良、惡性組VTI評分比較 [例(%)]

2.2 AR值對乳腺病灶診斷價值 乳腺良性組與惡性組的AR值分別為1.19±0.21、1.65±0.39，2組比較差異有統(tǒng)計學意義(t=6.51，P<0.01)。以病理結果為金標準，構建AR值的ROC曲線(見圖3)，AUC為0.84，95%CI為0.75～0.94,其Youden指數(shù)的最大值為0.55所對應的AR cut off值為1.52 m/s,此時其診斷的敏感度為65.4%(17/26)，特異度為90.0%(45/50)，準確率為81.6%(62/76)。陽性預測值77.3%(17/22)，陰性預測值83.3%(45/54)。

2.3 SWV值對乳腺病灶的診斷結果 惡性組腫塊內(nèi)部及周邊組織的SWV值均比良性組高(t1=7.43、t2=7.21，P<0.05)，惡性組腫塊內(nèi)部及周邊組織的SWV值與對側同深度正常腺體組織比較差異有統(tǒng)計學(t1=11.84、t2=8.84，P<0.01)；良性組腫塊內(nèi)部的SWV值比對側同深度正常腺體組織高(t=5.88，P<0.05)，而腫塊周邊組織的SWV值與對側同深度正常腺體組織比較差異無統(tǒng)計學意義(t=0.84，P=0.39)。以術后病理結果為金標準，構建腫塊內(nèi)部SWV值的ROC曲線(見圖3),AUC=0.83，95%CI為0.72～0.94。其Youden指數(shù)的最大值0.61，所對應cut off值為3.70 m/s,此時其診斷的敏感度、特異度及準確率分別為69.2%(18/26)、92.0%(46/50)、84.2%(64/76)，陽性預測值81.8%(18/22)，陰性預測值85.2%(46/54)。見表2。

圖3 病灶中心SWV值及AR值的ROC曲線圖

2.4 VTI、AR值、VTQ及聯(lián)合診斷乳腺腫塊的比較 聯(lián)合VTI評分、AR值及SWV值等3個參數(shù)對乳腺病灶良、惡性評估的準確率、靈敏度、特異度、陽性預測值、陰性預測值分別為90.8%(69/76)、96.2%(25/26)、88.0%(44/50)、80.6%(25/31)、97.8%(44/45)。聯(lián)合診斷的靈敏度及準確率均高于VTI評分、AR值及SWV值單個診斷(P<0.05)，三者聯(lián)合后可提高診斷效能。AR值與SWV值的AUC比較差異無統(tǒng)計學意義(Z=0.24，P>0.05)，說明AR值與SWV值的檢驗效能無明顯差異。

表2 乳腺良、惡性腫塊內(nèi)部、邊緣及對側同層腺體組織SWV值比較

注：與對側同層正常腺體組織比較，aP<0.05

3 討 論

由于乳腺腫塊的復雜多樣性，使得超聲圖像存在一定的交叉性，對一些不典型的病例診斷較為困難。ARFI的成像基礎是病變與正常組織之間的彈性系數(shù)不同，儀器通過灰度編碼及剪切波速度的形式來反映出不同的硬度信息。VTI是利用灰度編碼體現(xiàn)組織的彈性特征，圖像越黑代表組織越硬，圖像越白說明組織越軟。VTQ是通過剪切波速度體現(xiàn)組織彈性特征，速度越大表示組織越硬。但由于其物理特性剪切波不能在液體以及氣體中傳播，故當遇到液化、壞死、出血及囊性變時，其剪切波速度常顯示為X.XX。

Krouskop 等[10]對正常乳腺組織及乳腺病變彈性系數(shù)的研究為彈性成像在乳腺病變中的應用奠定了基礎。其研究發(fā)現(xiàn)乳腺癌彈性系數(shù)較大，這可能是因為乳腺癌中間質纖維成分較多，易產(chǎn)生血管機化及鈣化，導致病灶整體硬度增加，故VTI成像中黑色占比例較大，VTQ成像中SWV值相對較高[11]。另外，乳腺癌多侵及周圍組織并產(chǎn)生粘連使得病灶移動度差，在二維灰階超聲上不能清晰的顯示病灶周邊浸潤的范圍，而在VTI成像圖上可顯示，故乳腺癌VTI圖像上病灶面積較二維超聲明顯增大[12]。良性病變的彈性系數(shù)較小可能由于其間質及血管成分排列較疏松且接近于正常組織[13]。

本研究中使用VTI聯(lián)合VTQ技術仍有8個病灶未診斷正確，原因可能為病灶間的彈系數(shù)值有一定程度的重疊。其中1例惡性病灶漏診，可能因為黏液腺癌富含黏液腺細胞但纖維成分少、腫瘤內(nèi)部纖維膠原組織相對較少如小葉癌和髓樣癌，也可能是較大的惡性腫瘤內(nèi)部液化、出血、壞死導致其SWV值減低而出現(xiàn)假陽性，這與之前研究相符[14]。7例良性病灶被誤診，可能是因為其內(nèi)部膠原纖維組織和肉芽組織相對較多或合并玻璃樣變、鈣化、纖維化等組織變性致病灶的硬度增大而出現(xiàn)假陽性。

有文獻指出[15],病灶內(nèi)部SWV測值為X.XX在排除囊性病變后，可作為乳腺惡性病變的特異性診斷。本研究中，病灶中心SWV值顯示為X.XX的有8例，其中7例的病理類型均為浸潤性導管癌，這可能是由于浸潤性導管癌的間質中纖維成分較豐富致病灶的硬度較大故SWV值>9 m/s而顯示為X.XX；另1例為乳腺炎，二維灰階圖像病灶表現(xiàn)為不規(guī)則片狀低回聲區(qū)，邊界模糊，內(nèi)部回聲雜亂不均，彩色多普勒及能量圖顯示其內(nèi)部有較豐富的血流信號，SWV值為X.XX，其原因可能是剪切波不能在液體中傳播，但此病例VTI 顯像病灶內(nèi)部以白色為主，由此可與浸潤性導管癌鑒別。本研究中有1例病灶局部陳舊性出血伴部分導管上皮細胞非典型增生VTI面積評分為5級，分析其出現(xiàn)假陽性的原因可能是組織內(nèi)部出血凝固后對脈沖刺激產(chǎn)生的橫向形變較小致VTI圖像評分較高。

在VTQ技術的研究中發(fā)現(xiàn)測量同一病灶不同位置時，良性病灶SWV值相對恒定，數(shù)據(jù)波動小；而惡性病灶的SWV值波圍很大，在多次測量同一病灶內(nèi)不同區(qū)域時既出現(xiàn)X.XX又出現(xiàn)<1.0 m/s的測值。分析其病理生長過程可能因為惡性腫瘤細胞向周圍增殖較快出現(xiàn)浸潤、粘連，而瘤體中心易出現(xiàn)缺血、缺氧而出現(xiàn)壞死、液化致整個腫塊的硬度范圍波動較大；另外，SWV值波動大還可能與惡性腫瘤復雜的病理類型及分級有關，在一些病灶內(nèi)甚至可見多種病理類型同時存在[16]。本研究中部分浸潤性導管癌VTI技術中可見特征性成像，即灰色及黑色小格相間呈“馬賽克”征，其病理所見為腫瘤細胞中穿插有間質纖維成分。

綜上所述，ARFI技術是一種無創(chuàng)性檢查且具有重復性好、操作簡便等特點，可客觀地反映乳腺腫塊的硬度信息，是乳腺常規(guī)超聲檢查的重要補充，常規(guī)超聲聯(lián)合ARFI技術在乳腺病變的診斷中具有良好的應用前景。但是ARFI作為一種新的超聲技術，其診斷標準及參考值范圍還有待確定，本研究的樣本量有限，希望在今后的研究中能擴大樣本量，結合其他新技術、新方法，為臨床診斷及治療提供更多的指導信息。

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The diagnostic value of acoustic radiation force impulse in breast lesions

ZHANGJiesi*,MALin,XUEHongyuan,ZHAIXiulan,ZHAORongmei,LILi.*GraduateSchoolofNorthChinaUniversityofScienceandTechnology,Tanshan063000,China

Correspondingauthor:MALin,E-mail:malintsh@163.com

Objective To investigate the diagnostic value of acoustic radiation force impulse imaging (ARFI) in the diagnosis of breast lesions.Methods There were 76 breast lesions underwent acoustic palpation of tissue imaging (VTI) and acoustic touch tissues quantification (VTQ), scored and measured mass’s VTI image area and the two-dimensional image area ratio (AR), using VTQ to measure the shear wave velocity (SWV) of VTI images, including inner of the lesion and surrounding tissue and off-side’s same depth’s normal thyroid tissue. All cases were constructed according to the pathological results of the ROC curve, the diagnostic efficacy of the technique for breast masses was evaluated, and the diagnostic values of all parameters were determined.Results AR and SWV values under the ROC curve area were 0.84 and 0.83, differences between the two diagnostic efficacy showed no statistical significance (Z=0.24,P>0.05). VTI score greater than or equal to 4 points, AR value greater than or equal to 1.52, SWV measured value higher than or equal to 3.70 m/ s as the diagnosis cutoff values, the three parameters’ diagnosis accurate rate, sensitivity, specificity were 85.5%, 73.1% and 92.0%; 81.6% and 65.4%, 90.0% and 84.2%, 69.2% and 92.0%, respectively. Three parameters combination’s diagnosis accurate rate, sensitivity, specificity were 90.8%, 96.2% and 88.0%, respectively. Three parameters combination’s diagnosis efficacy was better than that of single parameter (P<0.05).Conclusion VTI and VTQ have certain clinical application value in the differential diagnosis of benign and malignant breast tumors. 2 kinds of techniques can improve the diagnostic efficiency of breast tumor.

Breast lesion; Acoustic radiation force impulse; Virtual touch image; Virtual touch quantification; Ultrasonography

063000 唐山，華北理工大學研究生院(原河北聯(lián)合大學)(張捷思)；華北理工大學附屬醫(yī)院超聲科(馬琳)； 050051 石家莊，河北省人民醫(yī)院功能科(薛紅元、翟秀蘭、趙榮梅、李麗)

馬琳，E-mail:malintsh@163.com

10.3969 / j.issn.1671-6450.2015.11.019

2015-06-18)