實時剪切波彈性成像在乳腺腫塊診斷中的應(yīng)用研究進展

裴 蓓 隋秀芳

目前，乳腺癌已經(jīng)成為中國女性最常見的癌癥，其發(fā)病率呈現(xiàn)逐年上升趨勢，同時呈現(xiàn)出日益年輕化趨勢，因此乳腺癌的早期診斷尤為重要[1-2]。常規(guī)超聲是乳腺癌普查及臨床診療中的重要檢查手段,但由于一些早期乳腺癌二維圖像不典型，血供不豐富，容易出現(xiàn)誤診。超聲彈性成像技術(shù)是目前用于診斷和鑒別乳腺腫塊良惡性的一項新技術(shù)，打破了傳統(tǒng)超聲成像在組織生物力學(xué)上的局限性，可以直觀的評價活體組織硬度。而實時剪切波超聲彈性成像(shear wave elastography,SWE)是目前最新的彈性成像技術(shù)，具有實時、無創(chuàng)、定量等特點。本文就實時SWE在乳腺腫塊診斷中的研究進展闡述如下。

1 實時SWE原理

彈性成像旨在通過對組織產(chǎn)生壓力，使其發(fā)生形變或位移，根據(jù)壓力與位移關(guān)系進行彈性模量計算。自1998年Sarvazyan等[3]提出利用聲輻射產(chǎn)生剪切波來測量組織彈性以來，該技術(shù)經(jīng)歷了一維瞬時彈性成像、聲脈沖輻射力彈性成像，到目前最新的實時SWE。

實時SWE又稱E-成像，實時SWE技術(shù)的超聲探頭發(fā)射不同角度的聲脈沖，使其聚焦于組織內(nèi)形成單個剪切波源，此波源在組織內(nèi)以垂直患者體表方向高速移動，其移動速度高于剪切波產(chǎn)生速度，在不同深度形成多個排成一列的波源，并產(chǎn)生圓錐形的波陣面，即“馬赫圓錐”。每個波源都產(chǎn)生橫向剪切波，產(chǎn)生的剪切波發(fā)生波的相干增強，從而明顯提高剪切波的振幅和傳播速度。該項技術(shù)是由法國Supersonic Imagine公司推出的專利技術(shù)，為了保證剪切波安全足量的產(chǎn)生，探頭可以一次性發(fā)射多個聲束，形成多個“馬赫圓錐”，并采用極速成像技術(shù)捕捉剪切波[4]，由于采取了平面波原理，突破了聲束限制，采集幀頻最高達20 000幀，是傳統(tǒng)采集幀頻的100倍。通過組織多普勒技術(shù)，定量剪切波傳播速度。剪切波在較硬的組織內(nèi)傳播快，而在較軟組織內(nèi)傳播慢。根據(jù)公式E=3ρc2得到彈性模量E(即楊氏系數(shù))，單位為kPa，ρ為組織密度，一般認為等于水的密度，即1 000 kg/m3，c為剪切波在組織中的傳播速度，彈性模量越大，組織的硬度就越大，因此，可以根據(jù)彈性模量定量評價不同生物組織的彈性值。采集到的剪切波速度以彩色編碼的方式表達出來，藍色、綠色、橙色、紅色表示速度逐漸增高，即硬度逐漸增大。

2 實時SWE的分析方法

彈性成像的分析方法主要包括定性診斷的彈性評分法，半定量診斷的脂肪與病變應(yīng)變率比值法和腺體組織與病變應(yīng)變率比值法，定量診斷的剪切波速度測量和剪切波彈性模量測量方法。

2.1 定性分析 實時SWE成像技術(shù)可以通過剪切波探測組織各點彈性模量，對其進行彩色編碼疊加于2維灰階圖像上，形成半透明的實時彩色圖像可以定性且直觀的反應(yīng)病灶的硬度分布及硬度大小，有助于鑒別病灶的良惡性[5]。

2.1.1 類型評分法 Tozaki等[6]將乳腺腫塊SWE彩色圖像按照硬度的分布及其硬度的絕對值變化分為4個類型。類型1：病灶邊緣及內(nèi)部均表現(xiàn)為均勻藍色；類型2：圖像大部分為藍色可見縱行條帶狀偽影；類型3：近病灶邊緣的局部彩色改變；類型4：病灶周邊及內(nèi)部不均勻彩色改變。類型2為經(jīng)常在SWE檢查技術(shù)中出現(xiàn)的特殊偽影，有研究[7]稱其出現(xiàn)的概率為7%～24%，類型3、4病灶顏色不均且病灶邊緣區(qū)域的硬度增大，將其命名為硬環(huán)征[8]。類型1、2被認為是良性病灶，類型3、4被認為是惡性病灶。研究[8-9]認為硬環(huán)征的出現(xiàn)可能：①代表了導(dǎo)管原位癌的癌周硬度，也可能與乳腺癌的促結(jié)締組織增生性反應(yīng)或與乳腺癌浸潤性生長及周圍間質(zhì)反應(yīng)有關(guān)；②病灶邊緣的剪切波能量衰減導(dǎo)致了內(nèi)部的較低振幅的剪切波和病灶邊緣高速的剪切波。

2.1.2 顏色評分法 Berg等[10]將乳腺病灶SWE彩色圖像按其硬度大小變化劃分為5個類型，即將0～180 kPa等分為5個層次：①0～36 kPa，呈黑色至深藍色，記1分；②37～72 kPa，呈淺藍色，記2分；③73～108 kPa，呈綠色，記3分；④109～144 kPa，呈橙黃色，記4分；⑤145～180 kPa，呈紅色，記5分。顏色評分法>2分的腫塊被認為是惡性病灶。曾慶勁等[11]分別用SWE的類型評分法和顏色評分法對151例女性患者，212個實性病灶進行檢查，研究證實2種方法具有良好相關(guān)性，且圖像類型評分法對乳腺包括良惡性診斷要優(yōu)于顏色評分法。

2.2 定量分析 實時SWE利用快速聲輻射力和極速成像技術(shù)捕捉到剪切波，通過計算得到彈性模量，實現(xiàn)定量分析。剪切波彈性模量參數(shù)包括彈性平均值(elasticity mean,Emean)、最小值(elasticity minimum,Emin)、最大值(elasticity maximum,Emax)、標準差(standard deviation,SD)和彈性比值(elasticity ratio,Eratio)。史憲全等[12]發(fā)現(xiàn)剪切波彈性模量參數(shù)獨立評價乳腺病灶時，Emax、Emean、SD及Eratio的診斷臨界值分別為57.4、27.7、8.1和2.3 kPa，其中Emax的靈敏度、特異度和約登指數(shù)均明顯高于其他參數(shù) (P<0.05)。Yourk等[13]則報道Eratio在剪切波彈性模量參數(shù)中表現(xiàn)最佳。

3 實時SWE在乳腺腫塊診斷中的應(yīng)用

3.1 實時SWE模量參數(shù)的應(yīng)用 實時SWE為近年來產(chǎn)生的新技術(shù)，其通過彩色編碼成像以及檢測腫塊組織的軟硬度來對良、惡性乳腺腫瘤進行區(qū)分。Sun等[14]對218例患者共264個病灶進行SWE檢查，研究表明Emax與Tozaki提出的類型評分法在評價腫塊良惡性中表現(xiàn)最佳且重復(fù)性好，類型評分法甚至要優(yōu)于Emax。李俊來等[15]提出利用組織彈性的最大值、平均值和最小值進行組織定征，乳腺惡性病灶的Emax、Emean、Emin分別為(113.92±61.05)、(55.68±31.65)和(23.45±16.13)kPa，而良性病灶分別為(37.26±24.10)、(23.45±14.73)和(13.61±9.49)kPa，惡性與良性病灶Emax、Emean及Emin均有顯著差異。同時發(fā)現(xiàn)彈性值由大到小的順序是浸潤性導(dǎo)管癌、腺病、腺病伴纖維腺瘤形成或?qū)Ч軆?nèi)乳頭狀瘤、纖維腺瘤、腺體、脂肪。由于不同組織或病灶的彈性模量值不同，可以通過量化超聲彈性特征來區(qū)分不同類型的病變。Chen等[16]通過meta分析，認為SWE在鑒別乳腺良、惡性腫塊方面具有良好的敏感性和特異性，且Emax具有最佳的性能，敏感性和特異性分別為93%和81%。

3.2 實時SWE聯(lián)合常規(guī)超聲 SWE聯(lián)合常規(guī)超聲的診斷具有一定的優(yōu)勢，但聯(lián)合評價標準尚未達成一致。常規(guī)超聲BI-RADS分類診斷乳腺惡性病變時敏感度高，但特異度較低，聯(lián)合SWE后其特異度顯著提高，其敏感度并未明顯降低。Berg等[10]對958名女性乳腺疾病患者進行普通超聲檢查及SWE檢查，在原有BI-RADS分級的基礎(chǔ)上聯(lián)合SWE檢查，提出2種BI-RADS分類校正原則(Emax有2種閾值)，高硬度的BI-RADS 3級腫塊(Emax>160 kPa)可以升級到BI-RADS 4a級進行穿刺活檢，低硬度BI-RADS 4a級腫塊(Emax<80 kPa)可降級為BI-RADS 3級進行隨訪，可使診斷特異度從61.1%提升至78.5%，而敏感度不發(fā)生改變。Lee等[17]對159個乳腺腫塊進行常規(guī)超聲及SWE檢查，通過在BI-RADS分類評估中加入SWE，建立了活檢指南，其中BI-RADS 4a類病變?nèi)粜∮贓max的診斷界值被降為BI-RADS 3級，避免穿刺活檢。

4 實時SWE的局限性及展望

實時SWE目前是超聲成像技術(shù)領(lǐng)域中最新的研究熱點，雖然可以提供組織的硬度信息，但在臨床領(lǐng)域中仍有一定的局限性：①組織的硬度與良惡性有密切關(guān)系，但是良、惡性腫瘤的彈性系數(shù)存在一定的交叉重疊現(xiàn)象[18]，病灶中出現(xiàn)的鈣化灶或液化壞死都對結(jié)果產(chǎn)生影響；②呼吸、心臟搏動均可使腫塊發(fā)生位移，干擾圖像的穩(wěn)定，產(chǎn)生偽影；③當感興趣區(qū)取樣框深度>3 cm時，SWE圖像出現(xiàn)斑片狀或者彩色缺失而影響SWE測量值；④理論上操作者不需施加任何外力，無操作者依賴性，然而實際操作中操作者不可避免施加外力，使彈性成像出現(xiàn)偽影；⑤腫塊的大小、乳腺厚度及腫塊的深度均會對SWE的彈性模量值產(chǎn)生影響，而出現(xiàn)假陰性或假陽性結(jié)果[19]。

盡管實時SWE仍存在一些局限性，但它與靜態(tài)型、動態(tài)型彈性成像相比，具有實時、定量、準確等優(yōu)點，可以準確評價活體組織及其病變的彈性特征，剪切波彈性模量聯(lián)合BI-RADS分級可顯著提高乳腺腫塊診斷的準確率，減少不必要的穿刺活檢。SWE在預(yù)測乳腺癌的預(yù)后，預(yù)測乳腺癌新輔助化療后的結(jié)果等方面得到臨床應(yīng)用[20]，有研究[21]發(fā)現(xiàn)SWE的模量參數(shù)與乳腺惡性腫瘤浸潤的大小、淋巴結(jié)受累情況和腫瘤類型有統(tǒng)計學(xué)上的顯著正相關(guān)。通過不斷的研究發(fā)展，實時SWE必將在臨床上得到更為廣泛的應(yīng)用。