超聲彈性成像診斷乳腺癌的應用進展及現狀

許仁豪 隋秀芳

在中國部分城市中，女性乳腺惡性腫瘤發病率有逐年增加趨勢，及時發現、診斷及治療對于提高患者的生存率有重大意義[1-2]。常規超聲檢查是乳腺相關疾病篩查中最常用的方法，它可以從多個層面去評估乳腺病灶形態及回聲。但是常規超聲檢查特異度較低，且不能提供腫塊硬度方面的信息[3]。彈性超聲成像技術彌補這一缺點，在常規超聲基礎上可以直接觀測出組織硬度的相關信息。常用彈性成像技術有應變彈性成像(strain elastography，SE)、聲脈沖輻射力成像(acoustic radiation force impulse，ARFI)、瞬時彈性成像(transient elastography，TE)、點式剪切波彈性成像(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技術的發展、優點以及在乳腺病變臨床應用方面進行綜述。

1 超聲彈性成像的發展史及原理

1.1 發展歷程 1991年，超聲彈性成像由Ophir等[5]首次提出，從一開始準靜態/靜態的超聲彈性成像發展到瞬時剪切波超聲彈性成像，以及到如今的ARFI技術和SWE技術，經歷了4個階段。

1.2 超聲彈性成像原理 彈性成像技術在獲得組織彈性圖像或硬度信息時都可分為三步：①通過不同的施力方式使組織形變或者運動并且記錄這些信息；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出來，而這些信息可通過高速超聲去采集回波數來計算出形變產生的位移[7]。彈性成像從技術方面可分為應變式與剪切波式兩類，其中應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。應變彈性成像是利用探頭，采用微縱向按壓法或者呼吸運動的方法，通過估算沿縱軸的變形及內部組織的應變分布獲得硬度信息；ARFI是發射低頻率的脈沖或者振動，向組織內施加一個壓力，顯示組織發生形變后在縱向的方向上發生的位移，定性地創建相對硬度的靜態圖，通過聲觸診組織量化(virtual touch tissue quantification，VTQ)技術以及聲觸診組織成像(virtual touch tissue imaging，VTI)技術向操作者直觀呈現出組織的彈性信息；SWE是通過在組織表面施加不同的壓力會產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時的二維或三維定量剪切波速圖像[8]。

2 超聲彈性成像的優點

二維超聲的成像基礎是相鄰介質間的聲阻抗差，它通過超聲波的傳播，并且對反射信號的接受、計算，最后呈現出體內器官形態的圖像，但缺乏組織彈性相關信息，因為超聲波的傳播在所有的組織間基本是均勻，幾乎不受組織彈性的影響[9]。彈性圖像來源于組織經過受力前后應變及速度差別，而且組織之間聲阻抗的差別遠小于彈性模量的差別，當乳腺的一些病變與周圍組織的聲阻抗差別不大時，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勢。

3 超聲彈性成像的局限性

應變彈性成像技術需要操作者施加適當的外力，對于操作者的熟練度及經驗有較高的要求，當施力不足或者過度均會影響病灶硬度的評估。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對測量結果造成一定影響。對于ARFI中的VTQ技術，在分辨乳腺良惡性病變時，彈性模量的截斷值目前沒有一致的診斷標準；同時，在對乳腺病灶的剪切波速度的測量時，會因組織的各向異性而導致測量結果有一定偏差，甚至造成誤診[10]。對于SWE技術，病灶位置較深，乳腺較厚以及腺體較致密均能導致診斷結果假陰性[11-13]。對于乳腺腫塊而言，當良性的病灶中出現鈣化、纖維化，可能導致假陽性結果；當惡性病變中出現液化壞死、出血，可能會使結果出現假陰性。

4 臨床應用

4.1 應變彈性成像技術 應變彈性成像技術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變率。實時彈性成像(real-time tissue elastogrephy，RTE)，是通過壓縮產生“應變成像”，評估特定區域內組織的相對硬度，創建彈性圖像，即一個彩色的編碼圖像，疊加在普通的超聲圖像上。Samani等[14]對169例體外乳房組織樣本的研究結果顯示，乳腺惡性病變的硬度大約是正常腺體組織的3～6倍，一些高級別浸潤性導管癌硬度甚至會更高。李俊來等[15]研究也指出，在乳腺內各種病灶及正常組織的彈性排序中浸潤性導管癌最硬，乳腺病及纖維瘤次之，腺體與脂肪最軟。因此，彈性超聲成像會顯著提高二維超聲在鑒別診斷乳腺疾病上的能力。根據Itoh等[16]2006年提出的應變彈性成像中結節的硬度采用5分法，評分為1分表示整個病灶變形；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分表示整個病灶僵硬；5分說明整個病灶及周邊組織較硬。病灶得分為1～3分被認為是良性的，4或5分的被認為是惡性的。羅葆明等[17]通過研究得出,5分法特異性為96.3%，準確性為94.4%，敏感性為88.7%。

4.2 聲脈沖輻射力成像 ARFI技術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，有效減少了人為因素造成的誤差。Li等[18]的meta分析結果顯示，ARFI技術在區分良性和惡性乳腺病變中，VTQ剪切波速的截斷值范圍比較廣泛，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VTQ以4.09 m/s為臨界值時，診斷和鑒別乳腺腫塊良惡性的價值較高，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核心技術包括利用高速的聲輻射脈沖聲形成“馬赫錐”技術和超高速的成像技術，通過獲得的剪切波傳播速度，從而演算出組織的彈性系數值，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域內彈性系數最大值(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為診斷界點時，鑒別乳腺良惡性病變會有較高的診斷價值，其特異度為88.3%，敏感度為90.5%。近期一項meta分析研究[24]表明，SWE的各個參數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]研究結果表明，在診斷乳腺病變時，Emax的表現明顯優于Emean、SD及Ratio。

4.4 彈性超聲成像與其他方法聯合應用 在與二維超聲聯合時，對BI-RADS分類進行升級與降級，可提高診斷的特異性、準確性，且可減少不必要的穿刺病理活檢。張行等[26]采用VTI技術并聯合Imaging J軟件對乳腺BI-RADS分級進行再評估，其中3類病變經過校正后增加了13.8%，4A類病變減少了15.5%，4C類病變增加了13.3%，5類病變增加了14.4%，良性病變的診斷錯誤率從48.6%下降至27.1%，有效的降低了對于與乳腺良性病變的穿刺活檢率。周建橋等[27]采用實時剪切波彈性成像與二維超聲相聯合，得出當出現“硬環征”時，能夠有助于乳腺良惡性病變的鑒別。Sadigh等[28]在meta分析中通過對彈性超聲成像和傳統超聲的比較，發現超聲彈性成像作為單一檢查方法并不優于傳統超聲。但在低風險患者中，建議在傳統超聲結果為陽性后進行彈性成像，以降低不必要的活檢率。除了聯合常規超聲，自動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，當聯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高于單獨使用，其聯合診斷的敏感性高達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性腫塊性質，減少不必要的穿刺。然而各種彈性超聲成像技術均有自己獨特的優勢及局限性。因此，在鑒別乳腺良惡性病變時可以聯合運用多種超聲檢查方法來提升鑒別的準確性。超聲彈性成像技術作為一項新型的診斷技術，提供了病灶硬度信息，提高了診斷的客觀性、準確性及診斷效率。期待能建立系統的診斷標準，并可考慮將超聲彈性成像與人工智能相結合，相信超聲彈性成像將會對乳腺相關疾病的診斷有更大的貢獻。