Progresses of acoustic radiation force impulse in differention of benign and malignant breast lesions

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(Department of Ultrasound, Shenjing Hospital of ChinaMedical University, Shenyang 110004, China)

·綜述·

Progresses of acoustic radiation force impulse in differention of benign and malignant breast lesions

CUIJingjing,LIJing*

(DepartmentofUltrasound,ShenjingHospitalofChinaMedicalUniversity,Shenyang110004,China)

Elastography can be used to evaluate hardness of the tissue in differentiation of benign and malignant lesions, which completes the shortcoming of conventional ultrasound. Acoustic radiation force impulse (ARFI) is a noninvasive elasticity technique, which can provide qualitative and quantitative elasticity information of tissues. It has been proved a certain clinical application value. The clinical research progresses of ARFI in identification breast lesions were reviewed in this article.

Elasticity imaging techniques; Ultrasonography; Breast neoplasms

常規(guī)超聲對(duì)乳腺病變的診斷存在一定難度，彈性成像可依據(jù)病變組織硬度差異鑒別其良惡性，填補(bǔ)了常規(guī)超聲的缺陷。聲輻射力脈沖彈性成像(acoustic radiation force impulse, ARFI)是一種重復(fù)性高、無創(chuàng)評(píng)估組織硬度的彈性技術(shù)，能夠定性、定量獲取組織彈性信息，已在肝臟、腎臟、乳腺和甲狀腺等組織中表現(xiàn)出一定的臨床價(jià)值。本文對(duì)ARFI鑒別乳腺良惡性病變的應(yīng)用現(xiàn)狀、影響因素及發(fā)展前景進(jìn)行綜述。

1 基本原理

ARFI是以常規(guī)超聲為基礎(chǔ)，利用調(diào)制的高頻聚焦超聲作為激勵(lì)機(jī)制，受到脈沖聲輻射力的組織粒子產(chǎn)生振動(dòng)，發(fā)生縱向壓縮的同時(shí)產(chǎn)生橫向位移，由此反映組織的彈性特性。以縱向壓縮為基礎(chǔ)的彈性成像通過病變區(qū)域顯示的黑白比例，可定性反映組織的彈性特征，黑色比例越多，彈性越小，組織越硬；而橫向傳導(dǎo)的剪切波彈性成像依據(jù)剪切波在不同組織內(nèi)的傳播速度差異，可間接反映組織彈性，定量表示組織硬度，剪切波速度(shear wave velocity, SWV)越大，彈性越小，組織越硬，此彈性技術(shù)可進(jìn)行聲觸診組織成像(virtual touch tissue imaging, VTI)、聲觸診組織量化(virtual touch tissue quantification, VTQ)及聲觸診組織量化成像(virtual touch tissue imaging quantification, VTIQ)。利用ARFI彈性參數(shù)可評(píng)估病變組織硬度變化情況，為各器官病變的鑒別診斷提供重要依據(jù)。

2 方法

2.1 VTI模式疊加法 VTI模式疊加法是指在彈性圖像上將病灶的軟硬用不同灰度或顏色來體現(xiàn)，國外一些學(xué)者通過不同的分類方法進(jìn)行研究。Kim等[1]采用彩色評(píng)分法，標(biāo)準(zhǔn)為：1分，病灶區(qū)域無紅色顯示；2分，病灶區(qū)域顯示點(diǎn)狀紅色；3分，僅病灶中央?yún)^(qū)域顯示紅色；4分，整個(gè)病灶區(qū)域顯示紅色；5分，整個(gè)病灶及其周圍區(qū)域顯示紅色。組織由軟到硬依次顯示為紫色、藍(lán)色、紅色，并提出以2～3分為臨界值診斷效能最佳。2011年Tozaki等[2]對(duì)40個(gè)乳腺病灶的彈性成像診斷采用VTI灰階3分疊加模式法：模式1，病灶區(qū)域顯示為白色；模式3，病灶區(qū)域顯示為黑色；其余均為模式2；經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析將模式1、2設(shè)為陰性，模式3設(shè)為陽性，陰性預(yù)測值可達(dá)100%，其診斷乳腺惡性病灶的特異度和準(zhǔn)確率分別為56%和80%，其中44%(8/18)的模式3為良性乳腺病灶，表明3分模式疊加法特異性較低。2012年Tozaki等[3]繼續(xù)對(duì)161個(gè)乳腺病灶研究，進(jìn)一步提出4分疊加模式法：模式1，彈性圖上不能辨別病灶區(qū)域；模式2，病灶對(duì)應(yīng)彈性圖區(qū)域顯示白色；模式3，病灶對(duì)應(yīng)彈性圖區(qū)域顯示黑白相間；模式4，病灶對(duì)應(yīng)彈性圖區(qū)域顯示黑色，其中模式4又根據(jù)彈性圖中黑色區(qū)域的大小分為4a和4b，4a為黑色區(qū)域與病灶大小等大或略小；4b為黑色區(qū)域大于病灶區(qū)域。提出模式1、2為良性，模式4b為惡性。陽性預(yù)測值及準(zhǔn)確率分別為100%、92%，較2011年的73.3%、80%明顯提高。

2.2 VTI面積比值(area ratio， AR)法 AR是依次測量病變在彈性圖及二維圖的面積，計(jì)算二者的面積比，通過良惡性病變AR值差異對(duì)病變進(jìn)行分析。有學(xué)者[4-6]分別采用不同AR值作為良惡性病灶的臨界值進(jìn)行研究，其中Meng等[4]及Leong等[5]對(duì)乳腺病變患者進(jìn)行VTI彈性成像檢查，分別以AR值1.54及1.2作為良惡性病變臨界值，其診斷乳腺惡性腫瘤的敏感度均可達(dá)100%，表明該診斷標(biāo)準(zhǔn)具有一定的臨床實(shí)用價(jià)值。Bai等[6]提出以1.14作為鑒別良惡性病變的臨界值，且發(fā)現(xiàn)對(duì)于最大徑<15 mm的病灶，AR較VTQ及VTI模式疊加法具有更好的診斷效能。同時(shí)Meng等[4-5]注意到此方法對(duì)無明顯包膜形成的纖維瘤的特異度不如常規(guī)超聲，而對(duì)惡性病變向周圍組織浸潤、粘連牽拉形成的毛刺征象顯示地更為清楚。因此，通常惡性病變在彈性圖上的面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于二維圖顯示的病變面積，其原因可能是由于惡性腫瘤周圍的結(jié)締組織增生反應(yīng)及組織滲透性的增長模式，導(dǎo)致病灶組織硬度增加，而良性病變在二維圖像及彈性圖像上的面積相差不大[4]。VTI面積比值分析法一定程度上降低了操作者的主觀因素，為乳腺病變診斷提供了相對(duì)客觀的參數(shù)指標(biāo)。

2.3 VTQ分析法 應(yīng)用彈性定量參數(shù)，可直觀反映組織的軟硬程度。Meng等[4]提出以平均SWV(SWVmean) 6.37 m/s為VTQ診斷乳腺良惡性病變的臨界值，與Kim等[1]以3.42 m/s、Tozaki等[3]以3.59 m/s、Bai等[6]以3.05 m/s、張花等[7]以3.29 m/s為臨界值研究結(jié)果相差很大，可能是由于各研究中良惡性病變病理類型分布及所占比例差異所致。Zhou等[8]分別測量175個(gè)乳腺病變內(nèi)部(SWVi)、邊緣(SWVb)、正常腺體組織(SWVg)及脂肪組織(SWVf)的SWV值(SWVi>SWVb>SWVg>SWVf)，其鑒別良惡性病變的臨界值分別為4.19、2.03、1.70、1.19 m/s，診斷效能差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，且以SWVi=4.19 m/s為臨界值時(shí)，具有較高的診斷效能。VTQ測量時(shí)，SWV值可能顯示為“X.XX m/s”，是由于測量組織SWV超過最大閾值或?yàn)橐盒詤^(qū)域。Tozaki等[3]研究表明，98%(64/65)惡性病變的SWV值顯示為“X.XX m/s”，僅有1例為良性病變，因此當(dāng)VTQ測量值顯示“X.XX m/s”時(shí)，即可認(rèn)為病灶為惡性病變[1,3-4,9-10]。

2.4 VTIQ分析法 VTIQ具有4個(gè)成像模式：質(zhì)量模式、速度模式、位移模式和時(shí)間模式。每個(gè)成像模式通過彈性成像反映組織硬度的相關(guān)信息。質(zhì)量模式可反映圖像的彈性分布質(zhì)量，質(zhì)量由低到高分別表示為紅色、黃色、綠色。選擇質(zhì)量模式中質(zhì)量最高(即質(zhì)量模式圖為綠色或大部分為綠色)時(shí)轉(zhuǎn)換為速度模式，在速度模式中SWV值由低至高分別呈現(xiàn)藍(lán)色、綠色、黃色、紅色，調(diào)整SWV標(biāo)尺范圍，以病灶周圍背景組織呈現(xiàn)均勻的淺綠色或藍(lán)色，內(nèi)部呈現(xiàn)紅色或黃色為標(biāo)準(zhǔn)記錄VTIQ速度模式圖像[11-13]。位移模式可反映病灶組織在剪切波作用下單位時(shí)間位移的大小，位移由小到大表示為淺藍(lán)—深藍(lán)，位移越小，表明組織彈性越小，組織越硬[12-13]。在時(shí)間模式中SWV由低到高分別呈現(xiàn)藍(lán)色—紅色[13]。

多項(xiàng)研究[11-14]已證明VTIQ診斷乳腺病變的有效性，但不同研究采用的VTIQ參數(shù)及臨界值不同。Tang等[11]記錄133個(gè)乳腺良惡性病灶SWV最大值(Vmax)、最小值(Vmin)、均值(Vmean)和中位數(shù)值(Vmedian)的臨界值分別為5.04、2.95、3.68、3.58 m/s，Vmean曲線下面積顯著高于Vmax、Vmin和Vmedian，且以3.68 m/s為臨界值時(shí)，診斷乳腺惡性病變敏感度和特異度之和最大，Tang等[11]認(rèn)為Vmean是最好的診斷參數(shù)。但Liu等[13]認(rèn)為以Vmax5.37 m/s為臨界值優(yōu)于Vmean及Vmin的診斷效能，與Golatta等[14]以Vmax5.18 m/s為臨界值診斷乳腺病變結(jié)果一致。

2.5 聯(lián)合應(yīng)用 有學(xué)者[4]將VTI及VTQ聯(lián)合重新修整乳腺超聲影像報(bào)告和數(shù)據(jù)系統(tǒng)(breast imaging reporting and data system， BI-RADS)鑒別乳腺良惡性病變，其診斷惡性病變的敏感度、特異度分別由96.29%、42.68%提升至100%、85.71%，提高了診斷乳腺病變的準(zhǔn)確性。

傳統(tǒng)VTQ存在一些局限性[6,8,11]:只能單點(diǎn)測量，不能直觀反映病變整體硬度情況，需多次重復(fù)取樣；取樣框范圍較大(0.5 mm)，存在測值偏低或偏高的可能；SWV范圍(0.5～9.0 m/s)相對(duì)較小，可能出現(xiàn)SWV值顯示為X.XX m/s；而VTIQ可直觀顯示病灶內(nèi)部組織硬度的分布情況，取樣框范圍較小(0.1 mm)，同時(shí)SWV范圍(0.5～10.0 m/s)更廣，并在同一速度模式圖上可同時(shí)測量多組SWV數(shù)據(jù)，能精準(zhǔn)反映病變內(nèi)的硬度情況[11-13]。Yao等[15]研究發(fā)現(xiàn)VTQ對(duì)于直徑<1.0 cm的病變診斷敏感度較低(33.33%)，而Liu等[13]應(yīng)用VTIQ對(duì)直徑<1.0 cm的病變診斷敏感度相對(duì)較高(81.8%)，可能由于VTIQ的取樣框較小，可以避開鈣化、液化壞死、乳腺病變邊緣及正常腺體組織。

3 影響因素

3.1 物理因素 國外多項(xiàng)研究[5-6,13,16-18]認(rèn)為病變大小、位置、圖像質(zhì)量均是彈性結(jié)果出現(xiàn)誤差的影響因素。Liu等[13]研究發(fā)現(xiàn)，乳腺病變大小將影響AFRI技術(shù)的診斷標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于鑒別直徑≤1.0 cm、1.0～2.0 cm、≥2.0 cm乳腺良惡性病變SWV臨界值分別為3.27、3.36、4.37 m/s，其診斷惡性病變的敏感度、特異度分別為81.8%、76.0%，88.9%、61.4%，83.3%、94.1%，表明大病灶比小病灶的彈性參數(shù)值更高且具有較高的特異度。Xie等[16]在研究138例浸潤性導(dǎo)管癌，也發(fā)現(xiàn)SWV隨病灶增大而增大。從理論上講，在相同外壓力作用于相同硬度組織時(shí)，位置較淺的病變組織產(chǎn)生的位移量大于位置較深者，已有學(xué)者[17]在模擬乳腺實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證了這一觀點(diǎn)：同一組織在不同深度的SWV值不同，組織所在位置越深，SWV值越小。Barr等[18]提出當(dāng)彈性質(zhì)量圖較差時(shí)，一些惡性病變的SWV值較低，可能與病灶內(nèi)組織結(jié)構(gòu)相對(duì)多樣化有關(guān)，例如組織伴發(fā)出血、液化壞死、與腺體組織融合并存。綜合上述報(bào)道，考慮物理因素是影響AFRI診斷準(zhǔn)確性的重要因素。

3.2 組織病理學(xué)因素 Tozaki等[9]發(fā)現(xiàn)在良性病變中導(dǎo)管內(nèi)乳頭狀瘤邊緣SWV值最高，惡性病變中原位癌邊緣SWV值最低，黏液癌病灶內(nèi)部SWV低，邊緣SWV高。還有學(xué)者[4,6,10,12,19-20]提出病變組織硬度與病理分型有關(guān)，若病變伴發(fā)鈣化、纖維化、玻璃樣變性或?yàn)閺?fù)雜性囊腫、瘢痕組織形成等均會(huì)增加病變硬度；病變?nèi)舭榘l(fā)出血、囊樣變、壞死液化或?yàn)楦缓后w的黏液癌、髓樣癌等會(huì)使病變硬度下降?？傊?，組織病理學(xué)因素可影響ARFI的診斷效能，應(yīng)根據(jù)不同病理類型、級(jí)別等設(shè)定ARFI的診斷標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 新陳代謝因素 Tozaki等[9，21]提出月經(jīng)周期前后乳腺腺體彈性參數(shù)值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。而Kl?等[22]研究剪切波彈性成像時(shí)認(rèn)為月經(jīng)周期可能影響纖維瘤組織彈性，月經(jīng)前期較月經(jīng)后期明顯增大，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。在臨床診斷中，ARFI鑒別乳腺病變是否應(yīng)注意月經(jīng)周期等因素的影響，仍需進(jìn)一步大樣本臨床研究。

3.4 彈性成像檢查因素 Wojcinski等[21]研究發(fā)現(xiàn)外施壓力與SWV呈正相關(guān)，壓力越大，SWV值越大，由此提出采用ARFI檢查乳腺病變時(shí)勿對(duì)腺體加壓。而在相同壓力下，同一病變?nèi)涌蛭恢貌煌?，SWV也有顯著差異：浸潤性導(dǎo)管癌與黏液癌邊界SWV高而內(nèi)部SWV低，黏液癌因病灶內(nèi)部富含大量黏液組織，且測量病灶邊界SWV時(shí)ROI不僅包括病灶組織，也包含正常腺體組織，邊界SWV僅代表一個(gè)數(shù)值，并不能代表病灶整體SWV[9]。

4 彈性技術(shù)的比較

助力式彈性成像需借助外力實(shí)現(xiàn)成像，操作者施力大小差異會(huì)導(dǎo)致結(jié)果不同，具有一定的主觀性。ARFI應(yīng)用探頭發(fā)射脈沖波對(duì)組織施壓引起形變，克服了操作者主觀因素的干擾，其技術(shù)重復(fù)性高，可用于客觀評(píng)估組織彈性[4,6,15]。

5 局限性

彈性成像是通過組織間的硬度差異進(jìn)行成像，因各組織有一定的彈性系數(shù)波動(dòng)，而組織間亦存在一定彈性系數(shù)重疊[8,10,20]，因此彈性成像對(duì)于乳腺病變的鑒別診斷，可能出現(xiàn)誤診或漏診。當(dāng)應(yīng)用VTI面積比值法進(jìn)行彈性評(píng)估時(shí)，人為繪制病灶及彈性圖邊界時(shí)，存在主觀因素；VTQ測量顯示“X.XX m/s”時(shí)，大多數(shù)表明病灶硬度超過9 m/s，但只能記錄為9 m/s，明顯降低了組織的硬度[1,7,11,19,23]。

6 展望

目前，超聲彈性成像作為一種較成熟的技術(shù)，與常規(guī)超聲和彩色多普勒成像相比具有較為顯著的優(yōu)勢，可提高醫(yī)師對(duì)乳腺病變的鑒別診斷能力。ARFI在多種組織的應(yīng)用中表現(xiàn)出一定的臨床價(jià)值，但由于乳腺病變病理特征的多樣及復(fù)雜性，其彈性特征也會(huì)呈現(xiàn)較大差異，且尚無明確統(tǒng)一的診斷標(biāo)準(zhǔn)，因此仍需要多中心、大樣本研究。相信隨著ARFI技術(shù)的不斷成熟，在乳腺疾病診斷中將會(huì)形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，彈性成像技術(shù)也會(huì)有更廣闊的發(fā)展前景。

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崔晶晶(1991—)，女(滿族)，遼寧北鎮(zhèn)人，在讀碩士。研究方向：聲輻射力脈沖彈性成像的臨床應(yīng)用。E-mail: cuijjjk@163.com

李晶，中國醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院超聲科，110004。

2016-08-29

2016-12-08

聲輻射力脈沖彈性成像鑒別診斷乳腺良惡性病變的研究進(jìn)展

崔晶晶綜述，李 晶*審校

(中國醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院超聲科，遼寧 沈陽 110004)

彈性成像依據(jù)病變組織硬度差異鑒別其良惡性，填補(bǔ)了常規(guī)超聲的缺陷。聲輻射力脈沖彈性成像(ARFI)能夠無創(chuàng)、定性、定量獲取組織彈性信息，具有一定的臨床應(yīng)用價(jià)值。本文對(duì)ARFI鑒別診斷乳腺良惡性病變的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

彈性成像技術(shù)；超聲檢查；乳腺腫瘤

R445.1； R655.8

A

1672-8475(2017)01-0054-04

E-mail: lijing@sj-hospital.org

10.13929/j.1672-8475.201608038