声辐射力脉冲成像在乳腺肿块诊断中的应用价值

张捷思，马琳，薛红元，翟秀兰，赵荣梅，李丽

论著·临床

声辐射力脉冲成像在乳腺肿块诊断中的应用价值

张捷思，马琳，薛红元，翟秀兰，赵荣梅，李丽

目的 探讨声辐射力脉冲成像技术(ARFI)在乳腺病变中的诊断价值。方法 对76个乳腺病灶进行声触诊组织成像(VTI)及声触诊组织量化(VTQ)，对VTI图像进行评分并测量肿块在VTI图像面积与二维图像面积比(AR),用VTQ检查测量其剪切波速度(SWV)，包括病灶内部、周边组织及对侧同深度正常腺体组织。所有病例根据病理结果构建ROC曲线，评价该技术对乳腺肿块的诊断效能，并寻找各参数的诊断界值。结果 AR值及SWV值的ROC曲线下面积分别为0.84、0.83，二者诊断效能比较差异无统计学意义(Z=0.24，P>0.05)。以VTI评分≥4分，AR值≥1.52，SWV测值≥3.70 m/s为诊断界值，3个参数单独诊断的准确率、敏感度、特异度分别为85.5%、73.1%、92.0%；81.6%、65.4%、90.0%；84.2%、69.2%、92.0%。3个参数联合诊断的准确率、敏感度、特异度别为90.8%、96.2%、88.0%，3个参数联合诊断乳腺肿块的诊断效能优于单个参数(P<0.05)。结论 VTI及VTQ技术对乳腺良、恶性肿块的鉴别诊断均有一定的临床应用价值，2种技术联合使用可明显提高乳腺肿块的诊断效能。

乳腺肿块；声辐射力脉冲成像；声触诊组织成像；声触诊组织量化；超声检查

声辐射力脉冲成像技术(acoustic radiation force impulse，ARFI)是一种新的弹性成像技术，它是利用发射器向目标区域发射低频的瞬时脉冲，使组织内部发生纵向及横向的形变，利用这两个方向的微小变形产生的2种检查方法[1]：(1)声触诊组织成像技术(VTI)，可对组织的硬度进行定性分析；(2)声触诊组织量化技术(VTQ)，可对组织硬度进行定量分析。与传统弹性成像相比，ARFI技术在成像过程中无需施加外力，能较客观地评价组织硬度。目前，该技术在肝脏、前列腺、胰腺等器官中的研究报道较多见[2～4]，尤其在肝脏弥漫性病变方面的研究比较成熟[5，6]，而其在乳腺肿块中的研究也成为近期研究的热点，但其临床应用价值仍尚未明确。本研究应用ARFI技术对乳腺肿块的硬度进行定性及定量的评价，探讨其在乳腺肿块鉴别诊断中的应用价值，并通过受试者工作特征曲线(ROC)获得剪切波速度(SWV)及病灶面积与二维超声面积比值(AR)的诊断界值(cut off)值，为量化评价乳腺肿块硬度提供有利的参考。

1 资料与方法

1.1 临床资料 收集2014年12月—2015年4月在河北省人民医院行乳腺彩色超声检查发现病灶并经手术治疗后取得病理结果的患者。排除标准：(1)超声检查显示为典型单纯性囊肿的患者；(2)患有其他脏器肿瘤的患者；(3) 曾行乳腺肿块切除或进行化疗等治疗的患者。最终入选69例(76个病灶)，均为女性，年龄13～80(39.7±15.0)岁；肿块最大径线为6.0～57.0(18.9±11.1) mm。所有病例均经手术治疗并进行病理检查，根据病理确诊。乳腺恶性组26个病灶：浸润性导管癌15个，导管原位癌5个，浸润性筛状癌3个，浸润性小叶癌2个，Paget病1个；乳腺良性组50个病灶：纤维腺瘤22个(其中3个合并钙化)，导管内乳头状瘤7个，囊性增生性腺病6个，非典型小叶增生4个，良性叶状瘤3个，腺病伴导管内乳头状瘤3个，腺病伴纤维腺瘤2个，腺病伴导管扩张1个，乳腺炎1个，导管局部陈旧性出血伴重度非典型增生1个。

1.2 检查方法 使用Siemens S2000彩超诊断仪，选用线阵探头9L4，机器配备有ARFI技术及分析软件，可分别进行VTI及VTQ 2种成像模式。首先对乳腺进行常规超声检查，观察并记录乳腺病灶的回声、大小、边界、部位、内部血供等诊断信息并用BI-RADS诊断报告系统对病灶进行分类[7]。

然后选取肿块最佳切面(尽量避开液化及钙化区域)，切换至VTI条件，放置取样框(ROI)，使病灶尽量位于取样框中心，周围包含正常腺体，嘱患者屏住呼吸，探头尽量轻置于乳腺表面，按下Update键获得VTI图，测量VTI成像后病灶面积与二维超声面积的比值(area ratio，AR)，并对VTI图进行硬度评分。参照以往评分标准[8，9]，制订本研究VTI评分标准：1分，VTI图像整体为白色；2分，VTI图像整体以亮色为主，病灶呈灰白色；3分，VTI图像整体以灰白色为主，病灶呈灰黑色或灰色，与周围界限清楚；4分，VTI图像整体以灰黑色为主，病灶呈黑色，病灶面积与二维灰阶超声面积比较未见明显增大；5分，VTI图像整体以黑色为主，病灶面积较二维灰阶超声面积明显增大。

切换至VTQ条件，测量病灶的剪切波速度(SWV)，ROI尽量避开乳腺内较大血管及液化、囊变区，测量时嘱患者屏住呼吸，分别测量肿块周围区域(包括4个象限)、肿块内部以及对侧同深度腺体组织的SWV值，每个部位重复测量5次取平均值。仪器所设定VTQ值的速度范围为0～9 m/s，当被检测组织过硬(SWV值>9 m/s)或者为液性时，测值将会显示X．XX m/s。此时可参照VTI图像，图像显示为黑色，即排除囊性病变，认为其SWV值>9 m/s，统计数据时将此类数据统一记为9 m/s；VTI图像显示为白色，则记为0 m/s。

2 结 果

2.1 VTI图像评分对乳腺病灶的诊断结果 VTI图中良性组病灶多显示为白色及灰色，恶性组病灶多显示为黑色及灰黑色(见图1,2)。VTI评分为1～3分的病灶53个，其中良性有46个(86.8%)；VTI评分为4～5分的病灶23个，其中恶性组有19个(82.6%)。乳腺良、恶性组间VTI评分差异有统计学意义(χ2=57.7，P<0.01)，VTI评分选取≥4分为诊断界点，灵敏度为73.1%(19/26)，特异度为92.0%(46/50)，准确率为85.5%(65/76)。阳性预测值82.6%(19/23)，阴性预测值86.8%(46/53)。见表1。

表1 乳腺良、恶性组VTI评分比较 [例(%)]

2.2 AR值对乳腺病灶诊断价值 乳腺良性组与恶性组的AR值分别为1.19±0.21、1.65±0.39，2组比较差异有统计学意义(t=6.51，P<0.01)。以病理结果为金标准，构建AR值的ROC曲线(见图3)，AUC为0.84，95%CI为0.75～0.94,其Youden指数的最大值为0.55所对应的AR cut off值为1.52 m/s,此时其诊断的敏感度为65.4%(17/26)，特异度为90.0%(45/50)，准确率为81.6%(62/76)。阳性预测值77.3%(17/22)，阴性预测值83.3%(45/54)。

2.3 SWV值对乳腺病灶的诊断结果 恶性组肿块内部及周边组织的SWV值均比良性组高(t1=7.43、t2=7.21，P<0.05)，恶性组肿块内部及周边组织的SWV值与对侧同深度正常腺体组织比较差异有统计学(t1=11.84、t2=8.84，P<0.01)；良性组肿块内部的SWV值比对侧同深度正常腺体组织高(t=5.88，P<0.05)，而肿块周边组织的SWV值与对侧同深度正常腺体组织比较差异无统计学意义(t=0.84，P=0.39)。以术后病理结果为金标准，构建肿块内部SWV值的ROC曲线(见图3),AUC=0.83，95%CI为0.72～0.94。其Youden指数的最大值0.61，所对应cut off值为3.70 m/s,此时其诊断的敏感度、特异度及准确率分别为69.2%(18/26)、92.0%(46/50)、84.2%(64/76)，阳性预测值81.8%(18/22)，阴性预测值85.2%(46/54)。见表2。

图3 病灶中心SWV值及AR值的ROC曲线图

2.4 VTI、AR值、VTQ及联合诊断乳腺肿块的比较 联合VTI评分、AR值及SWV值等3个参数对乳腺病灶良、恶性评估的准确率、灵敏度、特异度、阳性预测值、阴性预测值分别为90.8%(69/76)、96.2%(25/26)、88.0%(44/50)、80.6%(25/31)、97.8%(44/45)。联合诊断的灵敏度及准确率均高于VTI评分、AR值及SWV值单个诊断(P<0.05)，三者联合后可提高诊断效能。AR值与SWV值的AUC比较差异无统计学意义(Z=0.24，P>0.05)，说明AR值与SWV值的检验效能无明显差异。

表2 乳腺良、恶性肿块内部、边缘及对侧同层腺体组织SWV值比较

注：与对侧同层正常腺体组织比较，aP<0.05

3 讨 论

由于乳腺肿块的复杂多样性，使得超声图像存在一定的交叉性，对一些不典型的病例诊断较为困难。ARFI的成像基础是病变与正常组织之间的弹性系数不同，仪器通过灰度编码及剪切波速度的形式来反映出不同的硬度信息。VTI是利用灰度编码体现组织的弹性特征，图像越黑代表组织越硬，图像越白说明组织越软。VTQ是通过剪切波速度体现组织弹性特征，速度越大表示组织越硬。但由于其物理特性剪切波不能在液体以及气体中传播，故当遇到液化、坏死、出血及囊性变时，其剪切波速度常显示为X.XX。

Krouskop 等[10]对正常乳腺组织及乳腺病变弹性系数的研究为弹性成像在乳腺病变中的应用奠定了基础。其研究发现乳腺癌弹性系数较大，这可能是因为乳腺癌中间质纤维成分较多，易产生血管机化及钙化，导致病灶整体硬度增加，故VTI成像中黑色占比例较大，VTQ成像中SWV值相对较高[11]。另外，乳腺癌多侵及周围组织并产生粘连使得病灶移动度差，在二维灰阶超声上不能清晰的显示病灶周边浸润的范围，而在VTI成像图上可显示，故乳腺癌VTI图像上病灶面积较二维超声明显增大[12]。良性病变的弹性系数较小可能由于其间质及血管成分排列较疏松且接近于正常组织[13]。

本研究中使用VTI联合VTQ技术仍有8个病灶未诊断正确，原因可能为病灶间的弹系数值有一定程度的重叠。其中1例恶性病灶漏诊，可能因为黏液腺癌富含黏液腺细胞但纤维成分少、肿瘤内部纤维胶原组织相对较少如小叶癌和髓样癌，也可能是较大的恶性肿瘤内部液化、出血、坏死导致其SWV值减低而出现假阳性，这与之前研究相符[14]。7例良性病灶被误诊，可能是因为其内部胶原纤维组织和肉芽组织相对较多或合并玻璃样变、钙化、纤维化等组织变性致病灶的硬度增大而出现假阳性。

有文献指出[15],病灶内部SWV测值为X.XX在排除囊性病变后，可作为乳腺恶性病变的特异性诊断。本研究中，病灶中心SWV值显示为X.XX的有8例，其中7例的病理类型均为浸润性导管癌，这可能是由于浸润性导管癌的间质中纤维成分较丰富致病灶的硬度较大故SWV值>9 m/s而显示为X.XX；另1例为乳腺炎，二维灰阶图像病灶表现为不规则片状低回声区，边界模糊，内部回声杂乱不均，彩色多普勒及能量图显示其内部有较丰富的血流信号，SWV值为X.XX，其原因可能是剪切波不能在液体中传播，但此病例VTI 显像病灶内部以白色为主，由此可与浸润性导管癌鉴别。本研究中有1例病灶局部陈旧性出血伴部分导管上皮细胞非典型增生VTI面积评分为5级，分析其出现假阳性的原因可能是组织内部出血凝固后对脉冲刺激产生的横向形变较小致VTI图像评分较高。

在VTQ技术的研究中发现测量同一病灶不同位置时，良性病灶SWV值相对恒定，数据波动小；而恶性病灶的SWV值波围很大，在多次测量同一病灶内不同区域时既出现X.XX又出现<1.0 m/s的测值。分析其病理生长过程可能因为恶性肿瘤细胞向周围增殖较快出现浸润、粘连，而瘤体中心易出现缺血、缺氧而出现坏死、液化致整个肿块的硬度范围波动较大；另外，SWV值波动大还可能与恶性肿瘤复杂的病理类型及分级有关，在一些病灶内甚至可见多种病理类型同时存在[16]。本研究中部分浸润性导管癌VTI技术中可见特征性成像，即灰色及黑色小格相间呈“马赛克”征，其病理所见为肿瘤细胞中穿插有间质纤维成分。

综上所述，ARFI技术是一种无创性检查且具有重复性好、操作简便等特点，可客观地反映乳腺肿块的硬度信息，是乳腺常规超声检查的重要补充，常规超声联合ARFI技术在乳腺病变的诊断中具有良好的应用前景。但是ARFI作为一种新的超声技术，其诊断标准及参考值范围还有待确定，本研究的样本量有限，希望在今后的研究中能扩大样本量，结合其他新技术、新方法，为临床诊断及治疗提供更多的指导信息。

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The diagnostic value of acoustic radiation force impulse in breast lesions

ZHANGJiesi*,MALin,XUEHongyuan,ZHAIXiulan,ZHAORongmei,LILi.*GraduateSchoolofNorthChinaUniversityofScienceandTechnology,Tanshan063000,China

Correspondingauthor:MALin,E-mail:malintsh@163.com

Objective To investigate the diagnostic value of acoustic radiation force impulse imaging (ARFI) in the diagnosis of breast lesions.Methods There were 76 breast lesions underwent acoustic palpation of tissue imaging (VTI) and acoustic touch tissues quantification (VTQ), scored and measured mass’s VTI image area and the two-dimensional image area ratio (AR), using VTQ to measure the shear wave velocity (SWV) of VTI images, including inner of the lesion and surrounding tissue and off-side’s same depth’s normal thyroid tissue. All cases were constructed according to the pathological results of the ROC curve, the diagnostic efficacy of the technique for breast masses was evaluated, and the diagnostic values of all parameters were determined.Results AR and SWV values under the ROC curve area were 0.84 and 0.83, differences between the two diagnostic efficacy showed no statistical significance (Z=0.24,P>0.05). VTI score greater than or equal to 4 points, AR value greater than or equal to 1.52, SWV measured value higher than or equal to 3.70 m/ s as the diagnosis cutoff values, the three parameters’ diagnosis accurate rate, sensitivity, specificity were 85.5%, 73.1% and 92.0%; 81.6% and 65.4%, 90.0% and 84.2%, 69.2% and 92.0%, respectively. Three parameters combination’s diagnosis accurate rate, sensitivity, specificity were 90.8%, 96.2% and 88.0%, respectively. Three parameters combination’s diagnosis efficacy was better than that of single parameter (P<0.05).Conclusion VTI and VTQ have certain clinical application value in the differential diagnosis of benign and malignant breast tumors. 2 kinds of techniques can improve the diagnostic efficiency of breast tumor.

Breast lesion; Acoustic radiation force impulse; Virtual touch image; Virtual touch quantification; Ultrasonography

063000 唐山，华北理工大学研究生院(原河北联合大学)(张捷思)；华北理工大学附属医院超声科(马琳)； 050051 石家庄，河北省人民医院功能科(薛红元、翟秀兰、赵荣梅、李丽)

马琳，E-mail:malintsh@163.com

10.3969 / j.issn.1671-6450.2015.11.019

2015-06-18)