超聲彈性成像技術在乳腺疾病中的應用進展

董 夢 張秉宜 邢博緣

三峽大學人民醫院 湖北省宜昌市第一人民醫院超聲影像科，湖北宜昌 443002

乳腺癌是女性常見的惡性腫瘤，嚴重威脅著女性的身心健康。世界衛生組織國際癌癥研究機構2020 年的統計數據顯示，乳腺癌的發病率和死亡率均位居女性惡性腫瘤的首位[1]。早發現、早診斷及早治療對于乳腺癌患者生存質量和存活率的提升尤為重要。乳腺超聲、鉬靶X 線和磁共振（magnetic resonance imaging，MRI）是目前乳腺疾病主要的影像學檢查方式，鉬靶X 線對于致密型乳腺中惡性病灶的檢出率較低，MRI價格昂貴且有造影劑過敏的可能，而乳腺超聲因具有價格低廉、無輻射、可重復性好、可多切面掃查等優勢而成為臨床中的一種重要檢查方式[2-3]。乳腺癌因腫瘤細胞之間的成纖維細胞反應及其周邊組織的促結締組織增生反應，硬度值升高[4]。二維超聲診斷乳腺癌的特異度較低，超聲彈性成像（ultrasound elastography，UE）技術可在二維超聲的基礎之上評估乳腺組織的硬度特點，從而提高診斷乳腺癌的特異度和準確率[5]。本文針對UE 技術在乳腺疾病中的臨床應用進行綜述。

1 UE 的基本原理

目前應用于乳腺疾病的UE 技術主要有兩種：應變式彈性成像（strain elastography，SE）和剪切波彈性成像（shear wave elastography，SWE）。

1.1 SE 技術

SE 的基本原理是在外部對生物組織施加一個壓力（如手動探頭加壓）或利用生理狀態下的內部壓力（如心臟搏動、呼吸運動以及肌肉不自主的收縮）σ，使生物組織產生形變ε（即應變），根據公式E=σ/ε 即可求得組織所對應的彈性模量E，最后通過數字處理技術將各個組織的彈性模量轉換為數字信號并以彩色編碼成像，從而獲得組織的彈性成像圖。因為施加的壓力σ 在體內無法量化，假定其不變，那么硬度大的組織應變小，其對應的彈性模量值就大[6]。乳腺組織的彈性模量取決于其內部固有的結構特性，在乳腺組織中，彈性模量值由小到大依次為脂肪組織、正常腺體組織、乳腺纖維腺瘤、導管內原位癌及高級別浸潤性導管癌[7]。

1.2 SWE 技術

SWE 的基本原理是超聲探頭發射聲輻射脈沖對感興趣區組織產生激勵，并在組織的不同深度連續聚焦，使組織中的粒子發生振動，從而產生剪切波，最后探頭通過接收組織的回波信號可計算出不同組織的剪切波傳播速度Cs，并根據公式E=3ρCs2得出不同組織的彈性模量值，同時通過彩色編碼得到組織的彈性成像圖[8]。與SE 不同，SWE 可得出乳腺組織中各成分的具體彈性模量值，從而實現SWE 的定量診斷。

2 UE 技術的診斷方法

2.1 SE 技術

2.1.1 彈性評分法（elasticity score，ES）ES 指的是根據所得彈性圖上的顏色分布來區分不同組織的硬度，通常紅色表示硬度較小，綠色表示硬度中等，藍色表示硬度較大。國外研究多采用的是日本學者Itoh 等[9]提出的Tsukuba 評分法。Itoh 等[9]在其研究中以1～3 分為良性，4～5 分為惡性，得出診斷乳腺癌的靈敏度和特異度分別為86.5%、89.8%。由于發現部分乳腺病灶無法按照Itoh 提出的5 分法進行評分，我國學者羅葆明等[10]提出了改良5 分法。相對于Tsukuba評分法，改良5 分法顯示出更高的準確性（92.7% vs.89.0%）[6]。ES 簡單易行，但其缺點是操作者依賴性較強，并且在評分上存在著一定的主觀性。

2.1.2 應變率比值法（strain ratio，SR）SR 由Samani 等[11]首次提出，其指通過比較病灶與其周圍脂肪或腺體組織的形變來反映病灶本身的硬度。回顧以往文獻[12-14]，應變率比值法的最佳診斷界值范圍從1.90～5.14，這可能與不同研究使用的彩超診斷儀品牌不同有關。You 等[12]和Huang 等[13]分別以SR 為2.42、5.14 作為最佳診斷界值顯示出較好的診斷效能：靈敏度分別為96.0%、61.0%，特異度分別為98.5%、93.0%。與彈性評分法比較，SR 更加客觀、可靠。

2.1.3 大小比值法（elastographic-to-B-mode length ratio，E/B）E/B 指的是彈性圖像上病灶最大長徑與二維圖像上病灶最大長徑的比值，其診斷基礎是促結締組織反應使腫瘤內部及周圍組織硬度的增加，惡性病變彈性圖像上顯示的病灶長徑通常比二維圖像上要大[14]。在以往研究[14-16]中，E/B 的診斷界值較為接近，范圍為1.050～1.100，其診斷乳腺癌的靈敏度為72.7%～96.2%，特異度為76.0%～81.0%。有研究顯示，在SE 技術的三種診斷方法中，E/B 的診斷準確度最高[17]。但E/B 要求病灶的邊界較清晰，且由于乳腺導管內原位癌周邊的促結締組織增生反應不明顯，故使用此方法容易產生假陰性的結果[16]。

2.2 SWE 技術

2.2.1 定量評估方法 SWE 技術的定量評估法[18]指的是把感興趣區置于乳腺病灶及周圍脂肪組織，軟件自動計算出彈性模量最大值Emax、平均值Emean、最小值Emin、標準差SD 及彈性比值Eratio 等參數。回顧以往文獻[19-22]，對于以上參數目前并沒有得出統一的最佳診斷界值（Emax 最佳診斷界值：49.57～86.45 kPa，Emean：29.92～33.26 kPa，Emin：4.58～4.80 kPa），究其原因可能是在各研究中感興趣區的選擇不同。目前，感興趣區的選擇有兩種方案：一是選擇病灶中硬度最大的區域，二是選擇整個病灶所在區域[18]。前者的選擇存在一定的主觀性，后者能反映病灶的整體硬度，但當病灶形狀不規則或邊界不清時，后者的選擇存在一定的困難，從而影響診斷的準確性。雖然目前最佳的彈性診斷參數尚未統一，但三種參數均具有較高的診斷效能。

2.2.2 定性評估方法 與定量評估法比較，定性評估法更為便捷，目前有以下4 種方法。①Tozaki 等[23]提出的4 分法模式：其中1、2 分判定為良性，3、4 分判定為惡性。Song 等[24]運用Tozaki 4 分法對82 個乳腺惡性病灶進行了評分，得出79 個乳腺病灶評分為3 或4 分。②Berg 等[25]提出的視覺彩色評分法：根據乳腺病灶彈性成像圖的顏色不同，分為1～6 分，依次對應黑色、深藍色、淺藍色、綠色、橙色和紅色，彈性模量值依次增加。視覺色彩為黑色和藍色屬于良性征象，綠色和橙色屬于可疑征象，紅色代表惡性征象。③病灶的形狀：分為卵圓形、圓形和不規則形。其中卵圓形屬于良性征象，不規則形屬于惡性征象,而圓形既可能為良性也可能為惡性征象。④病灶與周圍乳腺組織的同質性評估：分為均勻、較均勻和不均勻三類。均勻通常屬于良性征象，不均勻通常屬于惡性征象。Berg 等[25]用以上方法對939 個乳腺病灶進行了前瞻性的多中心研究，得出SWE 定性評估法可以在不降低診斷靈敏度的前提下提高診斷的特異度的結論。

3 乳腺癌UE 的臨床應用

3.1 調整BI-RADS 分類

世界超聲醫學與生物學聯合會[26]明確指出當UE評估病灶硬度非常小或非常大時，可分別對原來的BI-RADS 4a 類病灶進行降級、對BI-RADS 3 類病灶進行升級，從而減少對良性結節不必要的穿刺活檢、增加對惡性病灶的檢出率。歐洲超聲醫學與生物學聯合會[27]也指出可對BI-RADS 3 類病灶進行合理的升級，以避免惡性病灶的漏診。Golatta 等[5]在其研究中提出當E/B 和SWE 技術均判定為良性病灶時，將BIRADS 4a 類降為3 類，這樣減少了35.35%的良性病灶的穿刺活檢。Yu 等[28]運用Emax 和視覺彩色評分對BI-RADS 3 類和4a 類乳腺病灶進行了調整，得出常規超聲結合Emax 值（界值為78.20 kPa）可提高診斷此類結節的特異度，而結合視覺彩色評分（以綠色或橙色作為良惡性的分界）診斷的特異度有所下降。Berg等[25]提出當病灶的視覺彩色評分為6 分、形狀不規則或Emax≥160 kPa 時，可將BI-RADS 3 類病灶升級為4a 類。當病灶的視覺彩色評分為1 分或2 分、形狀為卵圓形或Emax≤80 kPa 時，可將BI-RADS 4a 類病灶降為3 類，其診斷的特異度從61.1%分別增加到78.5%、69.4%和77.4%。

3.2 新輔助化療（neoadjuvant chemotheraphy，NAC）療效監測

對于不適合即刻手術的局部晚期乳腺癌患者，NAC 是一種既定的治療方案，其可縮小腫瘤、降低乳腺癌分期，提高手術成功機會。早期精確預測NAC 療效、判斷是否出現耐藥情況對于避免無效化療、調整化療方案及優化手術時機至關重要[29-30]。Gu 等[31]顯示腫瘤內部基質基因表達越多，NAC 耐藥性可能越大，而腫瘤內部基質的含量與其硬度密切相關，故可以通過UE 技術來評估NAC 前后的硬度變化從而監測其療效。Gu 等[32]提出以NAC 治療兩個療程前后腫瘤周邊2 mm 環型區域的Emean 下降26.1%作為評估NAC 達到病理學完全緩解的閾值，具有較好的預測價值（受試者工作特征曲線下面積為0.842）。Katyan 等[33]顯示最早可在乳腺癌患者NAC 1 周后，利用SR 值來評估腫瘤的硬度下降情況進而預測NAC 療效，而對于E/B，最早在NAC 2 周后其變化值有統計學意義（P ＜0.05）。

3.3 乳腺癌患者的預后評估

乳腺癌的組織學分級、組織學類型、分子分型、腫瘤大小、有無淋巴結轉移和淋巴血管侵犯等特征與乳腺癌患者的預后關系密切。研究顯示，乳腺癌的組織學分級越高、腫瘤越大、淋巴血管侵犯越顯著，其硬度越大，預后也愈差[34-35]。You 等[12]將乳腺癌患者病灶的SR 值和彈性評分與患者的預后進行了相關性分析，得出SR 值和彈性評分越高，乳腺癌的組織學分級往往越高、淋巴結轉移可能性越大、免疫組織化學中ER、PR、HER-2 更趨向于陰性（P ＜0.001）。Liu 等[35]運用SWE 技術開展了乳腺癌硬度大小與分子分型的相關性研究，指出在乳腺癌分子分型中，HER-2 過表達型乳腺癌硬度最大。另外，在老年患者中，Luminal A 型乳腺癌往往組織學分級較低、淋巴血管侵犯及淋巴結轉移可能較小，提示可運用SWE 技術來輔助診斷乳腺癌的分子分型進而評估預后。

4 UE 技術應用注意事項及展望

①UE 的準確診斷離不開高質量的彈性成像圖，在運用UE 時可通過使用充足的耦合劑、施加合適的預壓力、采集兩個正交平面的彈性成像圖等多種方法使所得結果更加客觀、準確[1]。②乳腺病灶的軟硬度與其良惡性并不完全對等，髓樣癌、膠樣癌等因含纖維成分少而膠樣成分多，硬度較小，而硬化性腺病和慢性炎癥等良性病灶硬度較大，故應注意這部分病例的存在，以降低UE 技術診斷乳腺病灶的假陰性率和假陽性率[36]。③SE 和SWE 技術的各種方法在使用時均有其局限性，在有條件的情況下應當結合多種方法綜合評估。例如當某些病灶的邊界無法確定時，即不適合使用E/B 法，可以利用SWE 的定量評估方法輔助診斷；而SWE 技術對于某些硬度過大或過小的乳腺病灶無法進行彩色編碼，此時應結合SE 技術進行評估[3]。

UE 技術作為二維超聲的輔助診斷技術，近年來不斷豐富與革新。UE 技術的應用不僅是在乳腺病灶的良惡性鑒別方面，在乳腺癌的治療監測與預后評估方面UE 技術也具有良好的價值。另外，有研究顯示UE 技術與超聲造影、人工智能等新技術的結合可提高乳腺病灶診斷的準確性[37]。相信經過未來不斷發展，UE 技術必將更為廣泛地應用于臨床。