超聲彈性成像診斷乳腺癌的應(yīng)用進(jìn)展及現(xiàn)狀

許仁豪 隋秀芳

在中國(guó)部分城市中，女性乳腺惡性腫瘤發(fā)病率有逐年增加趨勢(shì)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)、診斷及治療對(duì)于提高患者的生存率有重大意義[1-2]。常規(guī)超聲檢查是乳腺相關(guān)疾病篩查中最常用的方法，它可以從多個(gè)層面去評(píng)估乳腺病灶形態(tài)及回聲。但是常規(guī)超聲檢查特異度較低，且不能提供腫塊硬度方面的信息[3]。彈性超聲成像技術(shù)彌補(bǔ)這一缺點(diǎn)，在常規(guī)超聲基礎(chǔ)上可以直接觀測(cè)出組織硬度的相關(guān)信息。常用彈性成像技術(shù)有應(yīng)變彈性成像(strain elastography，SE)、聲脈沖輻射力成像(acoustic radiation force impulse，ARFI)、瞬時(shí)彈性成像(transient elastography，TE)、點(diǎn)式剪切波彈性成像(point shear wave elastic ultrasound，pSWE)和剪切波彈性成像(shear wave elastic ultrasound，SWE)[4]。本文從SE、ARFI與SWE技術(shù)的發(fā)展、優(yōu)點(diǎn)以及在乳腺病變臨床應(yīng)用方面進(jìn)行綜述。

1 超聲彈性成像的發(fā)展史及原理

1.1 發(fā)展歷程 1991年，超聲彈性成像由Ophir等[5]首次提出，從一開始準(zhǔn)靜態(tài)/靜態(tài)的超聲彈性成像發(fā)展到瞬時(shí)剪切波超聲彈性成像，以及到如今的ARFI技術(shù)和SWE技術(shù)，經(jīng)歷了4個(gè)階段。

1.2 超聲彈性成像原理 彈性成像技術(shù)在獲得組織彈性圖像或硬度信息時(shí)都可分為三步：①通過不同的施力方式使組織形變或者運(yùn)動(dòng)并且記錄這些信息；②估算及分析受力前后組織的位移情況或速度差別；③將這些差別換算成彈性方面的信息并編輯成像[6]。組織的一些微小形變可通過不同的超聲圖像表現(xiàn)出來，而這些信息可通過高速超聲去采集回波數(shù)來計(jì)算出形變產(chǎn)生的位移[7]。彈性成像從技術(shù)方面可分為應(yīng)變式與剪切波式兩類，其中應(yīng)變彈性成像包括施壓式與聲力式；剪切波彈性成像包括pSWE與SWE。應(yīng)變彈性成像是利用探頭，采用微縱向按壓法或者呼吸運(yùn)動(dòng)的方法，通過估算沿縱軸的變形及內(nèi)部組織的應(yīng)變分布獲得硬度信息；ARFI是發(fā)射低頻率的脈沖或者振動(dòng)，向組織內(nèi)施加一個(gè)壓力，顯示組織發(fā)生形變后在縱向的方向上發(fā)生的位移，定性地創(chuàng)建相對(duì)硬度的靜態(tài)圖，通過聲觸診組織量化(virtual touch tissue quantification，VTQ)技術(shù)以及聲觸診組織成像(virtual touch tissue imaging，VTI)技術(shù)向操作者直觀呈現(xiàn)出組織的彈性信息；SWE是通過在組織表面施加不同的壓力會(huì)產(chǎn)生剪切變形和縱向傳播，通過剪切變形的傳播波獲得組織的彈性信息，利用聲輻射力獲得實(shí)時(shí)的二維或三維定量剪切波速圖像[8]。

2 超聲彈性成像的優(yōu)點(diǎn)

二維超聲的成像基礎(chǔ)是相鄰介質(zhì)間的聲阻抗差，它通過超聲波的傳播，并且對(duì)反射信號(hào)的接受、計(jì)算，最后呈現(xiàn)出體內(nèi)器官形態(tài)的圖像，但缺乏組織彈性相關(guān)信息，因?yàn)槌暡ǖ膫鞑ピ谒械慕M織間基本是均勻，幾乎不受組織彈性的影響[9]。彈性圖像來源于組織經(jīng)過受力前后應(yīng)變及速度差別，而且組織之間聲阻抗的差別遠(yuǎn)小于彈性模量的差別，當(dāng)乳腺的一些病變與周圍組織的聲阻抗差別不大時(shí)，彈性模量可能有較大的變化，因此彈性成像可以提供普通超聲無法提供的在病變硬度方面的信息，對(duì)一些硬度較大但是二維超聲顯示不清楚的病變具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

3 超聲彈性成像的局限性

應(yīng)變彈性成像技術(shù)需要操作者施加適當(dāng)?shù)耐饬?，?duì)于操作者的熟練度及經(jīng)驗(yàn)有較高的要求，當(dāng)施力不足或者過度均會(huì)影響病灶硬度的評(píng)估。雖然ARFI與SWE不需要施加外力，但是操作者手持探頭施加在皮膚上的壓力難免會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果造成一定影響。對(duì)于ARFI中的VTQ技術(shù)，在分辨乳腺良惡性病變時(shí)，彈性模量的截?cái)嘀的壳皼]有一致的診斷標(biāo)準(zhǔn)；同時(shí)，在對(duì)乳腺病灶的剪切波速度的測(cè)量時(shí)，會(huì)因組織的各向異性而導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果有一定偏差，甚至造成誤診[10]。對(duì)于SWE技術(shù)，病灶位置較深，乳腺較厚以及腺體較致密均能導(dǎo)致診斷結(jié)果假陰性[11-13]。對(duì)于乳腺腫塊而言，當(dāng)良性的病灶中出現(xiàn)鈣化、纖維化，可能導(dǎo)致假陽性結(jié)果；當(dāng)惡性病變中出現(xiàn)液化壞死、出血，可能會(huì)使結(jié)果出現(xiàn)假陰性。

4 臨床應(yīng)用

4.1 應(yīng)變彈性成像技術(shù) 應(yīng)變彈性成像技術(shù)可用于定性和定量研究乳腺腫塊及周圍正常組織的彈性應(yīng)變率。實(shí)時(shí)彈性成像(real-time tissue elastogrephy，RTE)，是通過壓縮產(chǎn)生“應(yīng)變成像”，評(píng)估特定區(qū)域內(nèi)組織的相對(duì)硬度，創(chuàng)建彈性圖像，即一個(gè)彩色的編碼圖像，疊加在普通的超聲圖像上。Samani等[14]對(duì)169例體外乳房組織樣本的研究結(jié)果顯示，乳腺惡性病變的硬度大約是正常腺體組織的3～6倍，一些高級(jí)別浸潤(rùn)性導(dǎo)管癌硬度甚至?xí)?。李俊來等[15]研究也指出，在乳腺內(nèi)各種病灶及正常組織的彈性排序中浸潤(rùn)性導(dǎo)管癌最硬，乳腺病及纖維瘤次之，腺體與脂肪最軟。因此，彈性超聲成像會(huì)顯著提高二維超聲在鑒別診斷乳腺疾病上的能力。根據(jù)Itoh等[16]2006年提出的應(yīng)變彈性成像中結(jié)節(jié)的硬度采用5分法，評(píng)分為1分表示整個(gè)病灶變形；2分說明病變大部分變形，只有一些小而僵硬的區(qū)域；3分表示病灶邊緣部分變形，中心為硬組織；4分表示整個(gè)病灶僵硬；5分說明整個(gè)病灶及周邊組織較硬。病灶得分為1～3分被認(rèn)為是良性的，4或5分的被認(rèn)為是惡性的。羅葆明等[17]通過研究得出,5分法特異性為96.3%，準(zhǔn)確性為94.4%，敏感性為88.7%。

4.2 聲脈沖輻射力成像 ARFI技術(shù)是利用超聲波向組織施加壓力，擺脫了以往需要人為施壓等缺點(diǎn)，有效減少了人為因素造成的誤差。Li等[18]的meta分析結(jié)果顯示，ARFI技術(shù)在區(qū)分良性和惡性乳腺病變中，VTQ剪切波速的截?cái)嘀捣秶容^廣泛，為2.89 ～ 6.71 m/s，而VTI面積比僅為1.37～1.66，ARFI的VTQ靈敏性為84.3%、特異性93.2%，ARFI的VTI靈敏性為86.4%、特異性為88.2%。王利芳等[19]研究表明，當(dāng)VTQ以4.09 m/s為臨界值時(shí)，診斷和鑒別乳腺腫塊良惡性的價(jià)值較高，其敏感性為82.4%，特異性為95.3%。張杰等[20]研究表明，采用剪切波速度比值的方法鑒別乳腺腫瘤良惡性的準(zhǔn)確率為85.47%，其中惡性腫塊的比值為4.76±2.41，良性腫塊的比值為1.81±0.65；利用SWV鑒別乳腺腫瘤良惡性的準(zhǔn)確率為87.15%，其中惡性腫塊的SWV為(5.98±2.65)m/s，良性腫塊的SWV為(2.26±1.09)m/s。

4.3 剪切波彈性成像 SWE核心技術(shù)包括利用高速的聲輻射脈沖聲形成“馬赫錐”技術(shù)和超高速的成像技術(shù)，通過獲得的剪切波傳播速度，從而演算出組織的彈性系數(shù)值，最后得到量化彈性模量分布圖[21-22]。SWE可直接顯示出感興趣區(qū)域內(nèi)彈性系數(shù)最大值(Emax)、平均值(Emean)、比值(Ratio)及離散度(standard deviation，SD)。黃炎等[23]指出，Emax以60.12 kPa為診斷界點(diǎn)時(shí)，鑒別乳腺良惡性病變會(huì)有較高的診斷價(jià)值，其特異度為88.3%，敏感度為90.5%。近期一項(xiàng)meta分析研究[24]表明，SWE的各個(gè)參數(shù)在診斷乳腺良惡性病變的界值范圍分別是：Emax為50～106 kPa、Emean為41.6～80.17 kPa、SD為12.1～13.9 kPa。史憲全等[25]研究結(jié)果表明，在診斷乳腺病變時(shí)，Emax的表現(xiàn)明顯優(yōu)于Emean、SD及Ratio。

4.4 彈性超聲成像與其他方法聯(lián)合應(yīng)用 在與二維超聲聯(lián)合時(shí)，對(duì)BI-RADS分類進(jìn)行升級(jí)與降級(jí)，可提高診斷的特異性、準(zhǔn)確性，且可減少不必要的穿刺病理活檢。張行等[26]采用VTI技術(shù)并聯(lián)合Imaging J軟件對(duì)乳腺BI-RADS分級(jí)進(jìn)行再評(píng)估，其中3類病變經(jīng)過校正后增加了13.8%，4A類病變減少了15.5%，4C類病變?cè)黾恿?3.3%，5類病變?cè)黾恿?4.4%，良性病變的診斷錯(cuò)誤率從48.6%下降至27.1%，有效的降低了對(duì)于與乳腺良性病變的穿刺活檢率。周建橋等[27]采用實(shí)時(shí)剪切波彈性成像與二維超聲相聯(lián)合，得出當(dāng)出現(xiàn)“硬環(huán)征”時(shí)，能夠有助于乳腺良惡性病變的鑒別。Sadigh等[28]在meta分析中通過對(duì)彈性超聲成像和傳統(tǒng)超聲的比較，發(fā)現(xiàn)超聲彈性成像作為單一檢查方法并不優(yōu)于傳統(tǒng)超聲。但在低風(fēng)險(xiǎn)患者中，建議在傳統(tǒng)超聲結(jié)果為陽性后進(jìn)行彈性成像，以降低不必要的活檢率。除了聯(lián)合常規(guī)超聲，自動(dòng)乳腺全容積成像可以提取冠狀面信息，重建乳腺病灶任意平面的圖像。張一丹等[29]的研究表明，當(dāng)聯(lián)合乳腺全容積成像去鑒別診斷乳腺4類病灶良惡性的診斷性能遠(yuǎn)高于單獨(dú)使用，其聯(lián)合診斷的敏感性高達(dá)98.9%。

綜上所述，彈性超聲成像能清晰的顯示、定位病變及鑒別乳腺實(shí)性腫塊性質(zhì)，減少不必要的穿刺。然而各種彈性超聲成像技術(shù)均有自己獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)及局限性。因此，在鑒別乳腺良惡性病變時(shí)可以聯(lián)合運(yùn)用多種超聲檢查方法來提升鑒別的準(zhǔn)確性。超聲彈性成像技術(shù)作為一項(xiàng)新型的診斷技術(shù)，提供了病灶硬度信息，提高了診斷的客觀性、準(zhǔn)確性及診斷效率。期待能建立系統(tǒng)的診斷標(biāo)準(zhǔn)，并可考慮將超聲彈性成像與人工智能相結(jié)合，相信超聲彈性成像將會(huì)對(duì)乳腺相關(guān)疾病的診斷有更大的貢獻(xiàn)。