實時剪切波彈性成像在乳腺腫塊診斷中的應用研究進展

裴 蓓 隋秀芳

目前，乳腺癌已經成為中國女性最常見的癌癥，其發病率呈現逐年上升趨勢，同時呈現出日益年輕化趨勢，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，容易出現誤診。超聲彈性成像技術是目前用于診斷和鑒別乳腺腫塊良惡性的一項新技術，打破了傳統超聲成像在組織生物力學上的局限性，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，具有實時、無創、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生壓力，使其發生形變或位移，根據壓力與位移關系進行彈性模量計算。自1998年Sarvazyan等[3]提出利用聲輻射產生剪切波來測量組織彈性以來，該技術經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技術的超聲探頭發射不同角度的聲脈沖，使其聚焦于組織內形成單個剪切波源，此波源在組織內以垂直患者體表方向高速移動，其移動速度高于剪切波產生速度，在不同深度形成多個排成一列的波源，并產生圓錐形的波陣面，即“馬赫圓錐”。每個波源都產生橫向剪切波，產生的剪切波發生波的相干增強，從而明顯提高剪切波的振幅和傳播速度。該項技術是由法國Supersonic Imagine公司推出的專利技術，為了保證剪切波安全足量的產生，探頭可以一次性發射多個聲束，形成多個“馬赫圓錐”，并采用極速成像技術捕捉剪切波[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，是傳統采集幀頻的100倍。通過組織多普勒技術，定量剪切波傳播速度。剪切波在較硬的組織內傳播快，而在較軟組織內傳播慢。根據公式E=3ρc2得到彈性模量E(即楊氏系數)，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變率比值法和腺體組織與病變應變率比值法，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：病灶邊緣及內部均表現為均勻藍色；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：病灶周邊及內部不均勻彩色改變。類型2為經常在SWE檢查技術中出現的特殊偽影，有研究[7]稱其出現的概率為7%～24%，類型3、4病灶顏色不均且病灶邊緣區域的硬度增大，將其命名為硬環征[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]認為硬環征的出現可能：①代表了導管原位癌的癌周硬度，也可能與乳腺癌的促結締組織增生性反應或與乳腺癌浸潤性生長及周圍間質反應有關；②病灶邊緣的剪切波能量衰減導致了內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性，且圖像類型評分法對乳腺包括良惡性診斷要優于顏色評分法。

2.2 定量分析 實時SWE利用快速聲輻射力和極速成像技術捕捉到剪切波，通過計算得到彈性模量，實現定量分析。剪切波彈性模量參數包括彈性平均值(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]發現剪切波彈性模量參數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、特異度和約登指數均明顯高于其他參數 (P<0.05)。Yourk等[13]則報道Eratio在剪切波彈性模量參數中表現最佳。

3 實時SWE在乳腺腫塊診斷中的應用

3.1 實時SWE模量參數的應用 實時SWE為近年來產生的新技術，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最佳且重復性好，類型評分法甚至要優于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。同時發現彈性值由大到小的順序是浸潤性導管癌、腺病、腺病伴纖維腺瘤形成或導管內乳頭狀瘤、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聯合常規超聲 SWE聯合常規超聲的診斷具有一定的優勢，但聯合評價標準尚未達成一致。常規超聲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分級的基礎上聯合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%，而敏感度不發生改變。Lee等[17]對159個乳腺腫塊進行常規超聲及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類病變若小于Emax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領域中最新的研究熱點，雖然可以提供組織的硬度信息，但在臨床領域中仍有一定的局限性：①組織的硬度與良惡性有密切關系，但是良、惡性腫瘤的彈性系數存在一定的交叉重疊現象[18]，病灶中出現的鈣化灶或液化壞死都對結果產生影響；②呼吸、心臟搏動均可使腫塊發生位移，干擾圖像的穩定，產生偽影；③當感興趣區取樣框深度>3 cm時，SWE圖像出現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的彈性模量值產生影響，而出現假陰性或假陽性結果[19]。

盡管實時SWE仍存在一些局限性，但它與靜態型、動態型彈性成像相比，具有實時、定量、準確等優點，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在預測乳腺癌的預后，預測乳腺癌新輔助化療后的結果等方面得到臨床應用[20]，有研究[21]發現SWE的模量參數與乳腺惡性腫瘤浸潤的大小、淋巴結受累情況和腫瘤類型有統計學上的顯著正相關。通過不斷的研究發展，實時SWE必將在臨床上得到更為廣泛的應用。