Progresses of acoustic radiation force impulse in differention of benign and malignant breast lesions

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(Department of Ultrasound, Shenjing Hospital of ChinaMedical University, Shenyang 110004, China)

·综述·

Progresses of acoustic radiation force impulse in differention of benign and malignant breast lesions

CUIJingjing,LIJing*

(DepartmentofUltrasound,ShenjingHospitalofChinaMedicalUniversity,Shenyang110004,China)

Elastography can be used to evaluate hardness of the tissue in differentiation of benign and malignant lesions, which completes the shortcoming of conventional ultrasound. Acoustic radiation force impulse (ARFI) is a noninvasive elasticity technique, which can provide qualitative and quantitative elasticity information of tissues. It has been proved a certain clinical application value. The clinical research progresses of ARFI in identification breast lesions were reviewed in this article.

Elasticity imaging techniques; Ultrasonography; Breast neoplasms

常规超声对乳腺病变的诊断存在一定难度，弹性成像可依据病变组织硬度差异鉴别其良恶性，填补了常规超声的缺陷。声辐射力脉冲弹性成像(acoustic radiation force impulse, ARFI)是一种重复性高、无创评估组织硬度的弹性技术，能够定性、定量获取组织弹性信息，已在肝脏、肾脏、乳腺和甲状腺等组织中表现出一定的临床价值。本文对ARFI鉴别乳腺良恶性病变的应用现状、影响因素及发展前景进行综述。

1 基本原理

ARFI是以常规超声为基础，利用调制的高频聚焦超声作为激励机制，受到脉冲声辐射力的组织粒子产生振动，发生纵向压缩的同时产生横向位移，由此反映组织的弹性特性。以纵向压缩为基础的弹性成像通过病变区域显示的黑白比例，可定性反映组织的弹性特征，黑色比例越多，弹性越小，组织越硬；而横向传导的剪切波弹性成像依据剪切波在不同组织内的传播速度差异，可间接反映组织弹性，定量表示组织硬度，剪切波速度(shear wave velocity, SWV)越大，弹性越小，组织越硬，此弹性技术可进行声触诊组织成像(virtual touch tissue imaging, VTI)、声触诊组织量化(virtual touch tissue quantification, VTQ)及声触诊组织量化成像(virtual touch tissue imaging quantification, VTIQ)。利用ARFI弹性参数可评估病变组织硬度变化情况，为各器官病变的鉴别诊断提供重要依据。

2 方法

2.1 VTI模式叠加法 VTI模式叠加法是指在弹性图像上将病灶的软硬用不同灰度或颜色来体现，国外一些学者通过不同的分类方法进行研究。Kim等[1]采用彩色评分法，标准为：1分，病灶区域无红色显示；2分，病灶区域显示点状红色；3分，仅病灶中央区域显示红色；4分，整个病灶区域显示红色；5分，整个病灶及其周围区域显示红色。组织由软到硬依次显示为紫色、蓝色、红色，并提出以2～3分为临界值诊断效能最佳。2011年Tozaki等[2]对40个乳腺病灶的弹性成像诊断采用VTI灰阶3分叠加模式法：模式1，病灶区域显示为白色；模式3，病灶区域显示为黑色；其余均为模式2；经统计学分析将模式1、2设为阴性，模式3设为阳性，阴性预测值可达100%，其诊断乳腺恶性病灶的特异度和准确率分别为56%和80%，其中44%(8/18)的模式3为良性乳腺病灶，表明3分模式叠加法特异性较低。2012年Tozaki等[3]继续对161个乳腺病灶研究，进一步提出4分叠加模式法：模式1，弹性图上不能辨别病灶区域；模式2，病灶对应弹性图区域显示白色；模式3，病灶对应弹性图区域显示黑白相间；模式4，病灶对应弹性图区域显示黑色，其中模式4又根据弹性图中黑色区域的大小分为4a和4b，4a为黑色区域与病灶大小等大或略小；4b为黑色区域大于病灶区域。提出模式1、2为良性，模式4b为恶性。阳性预测值及准确率分别为100%、92%，较2011年的73.3%、80%明显提高。

2.2 VTI面积比值(area ratio， AR)法 AR是依次测量病变在弹性图及二维图的面积，计算二者的面积比，通过良恶性病变AR值差异对病变进行分析。有学者[4-6]分别采用不同AR值作为良恶性病灶的临界值进行研究，其中Meng等[4]及Leong等[5]对乳腺病变患者进行VTI弹性成像检查，分别以AR值1.54及1.2作为良恶性病变临界值，其诊断乳腺恶性肿瘤的敏感度均可达100%，表明该诊断标准具有一定的临床实用价值。Bai等[6]提出以1.14作为鉴别良恶性病变的临界值，且发现对于最大径<15 mm的病灶，AR较VTQ及VTI模式叠加法具有更好的诊断效能。同时Meng等[4-5]注意到此方法对无明显包膜形成的纤维瘤的特异度不如常规超声，而对恶性病变向周围组织浸润、粘连牵拉形成的毛刺征象显示地更为清楚。因此，通常恶性病变在弹性图上的面积远远大于二维图显示的病变面积，其原因可能是由于恶性肿瘤周围的结缔组织增生反应及组织渗透性的增长模式，导致病灶组织硬度增加，而良性病变在二维图像及弹性图像上的面积相差不大[4]。VTI面积比值分析法一定程度上降低了操作者的主观因素，为乳腺病变诊断提供了相对客观的参数指标。

2.3 VTQ分析法 应用弹性定量参数，可直观反映组织的软硬程度。Meng等[4]提出以平均SWV(SWVmean) 6.37 m/s为VTQ诊断乳腺良恶性病变的临界值，与Kim等[1]以3.42 m/s、Tozaki等[3]以3.59 m/s、Bai等[6]以3.05 m/s、张花等[7]以3.29 m/s为临界值研究结果相差很大，可能是由于各研究中良恶性病变病理类型分布及所占比例差异所致。Zhou等[8]分别测量175个乳腺病变内部(SWVi)、边缘(SWVb)、正常腺体组织(SWVg)及脂肪组织(SWVf)的SWV值(SWVi>SWVb>SWVg>SWVf)，其鉴别良恶性病变的临界值分别为4.19、2.03、1.70、1.19 m/s，诊断效能差异均有统计学意义，且以SWVi=4.19 m/s为临界值时，具有较高的诊断效能。VTQ测量时，SWV值可能显示为“X.XX m/s”，是由于测量组织SWV超过最大阈值或为液性区域。Tozaki等[3]研究表明，98%(64/65)恶性病变的SWV值显示为“X.XX m/s”，仅有1例为良性病变，因此当VTQ测量值显示“X.XX m/s”时，即可认为病灶为恶性病变[1,3-4,9-10]。

2.4 VTIQ分析法 VTIQ具有4个成像模式：质量模式、速度模式、位移模式和时间模式。每个成像模式通过弹性成像反映组织硬度的相关信息。质量模式可反映图像的弹性分布质量，质量由低到高分别表示为红色、黄色、绿色。选择质量模式中质量最高(即质量模式图为绿色或大部分为绿色)时转换为速度模式，在速度模式中SWV值由低至高分别呈现蓝色、绿色、黄色、红色，调整SWV标尺范围，以病灶周围背景组织呈现均匀的浅绿色或蓝色，内部呈现红色或黄色为标准记录VTIQ速度模式图像[11-13]。位移模式可反映病灶组织在剪切波作用下单位时间位移的大小，位移由小到大表示为浅蓝—深蓝，位移越小，表明组织弹性越小，组织越硬[12-13]。在时间模式中SWV由低到高分别呈现蓝色—红色[13]。

多项研究[11-14]已证明VTIQ诊断乳腺病变的有效性，但不同研究采用的VTIQ参数及临界值不同。Tang等[11]记录133个乳腺良恶性病灶SWV最大值(Vmax)、最小值(Vmin)、均值(Vmean)和中位数值(Vmedian)的临界值分别为5.04、2.95、3.68、3.58 m/s，Vmean曲线下面积显著高于Vmax、Vmin和Vmedian，且以3.68 m/s为临界值时，诊断乳腺恶性病变敏感度和特异度之和最大，Tang等[11]认为Vmean是最好的诊断参数。但Liu等[13]认为以Vmax5.37 m/s为临界值优于Vmean及Vmin的诊断效能，与Golatta等[14]以Vmax5.18 m/s为临界值诊断乳腺病变结果一致。

2.5 联合应用 有学者[4]将VTI及VTQ联合重新修整乳腺超声影像报告和数据系统(breast imaging reporting and data system， BI-RADS)鉴别乳腺良恶性病变，其诊断恶性病变的敏感度、特异度分别由96.29%、42.68%提升至100%、85.71%，提高了诊断乳腺病变的准确性。

传统VTQ存在一些局限性[6,8,11]:只能单点测量，不能直观反映病变整体硬度情况，需多次重复取样；取样框范围较大(0.5 mm)，存在测值偏低或偏高的可能；SWV范围(0.5～9.0 m/s)相对较小，可能出现SWV值显示为X.XX m/s；而VTIQ可直观显示病灶内部组织硬度的分布情况，取样框范围较小(0.1 mm)，同时SWV范围(0.5～10.0 m/s)更广，并在同一速度模式图上可同时测量多组SWV数据，能精准反映病变内的硬度情况[11-13]。Yao等[15]研究发现VTQ对于直径<1.0 cm的病变诊断敏感度较低(33.33%)，而Liu等[13]应用VTIQ对直径<1.0 cm的病变诊断敏感度相对较高(81.8%)，可能由于VTIQ的取样框较小，可以避开钙化、液化坏死、乳腺病变边缘及正常腺体组织。

3 影响因素

3.1 物理因素 国外多项研究[5-6,13,16-18]认为病变大小、位置、图像质量均是弹性结果出现误差的影响因素。Liu等[13]研究发现，乳腺病变大小将影响AFRI技术的诊断标准，对于鉴别直径≤1.0 cm、1.0～2.0 cm、≥2.0 cm乳腺良恶性病变SWV临界值分别为3.27、3.36、4.37 m/s，其诊断恶性病变的敏感度、特异度分别为81.8%、76.0%，88.9%、61.4%，83.3%、94.1%，表明大病灶比小病灶的弹性参数值更高且具有较高的特异度。Xie等[16]在研究138例浸润性导管癌，也发现SWV随病灶增大而增大。从理论上讲，在相同外压力作用于相同硬度组织时，位置较浅的病变组织产生的位移量大于位置较深者，已有学者[17]在模拟乳腺实验中验证了这一观点：同一组织在不同深度的SWV值不同，组织所在位置越深，SWV值越小。Barr等[18]提出当弹性质量图较差时，一些恶性病变的SWV值较低，可能与病灶内组织结构相对多样化有关，例如组织伴发出血、液化坏死、与腺体组织融合并存。综合上述报道，考虑物理因素是影响AFRI诊断准确性的重要因素。

3.2 组织病理学因素 Tozaki等[9]发现在良性病变中导管内乳头状瘤边缘SWV值最高，恶性病变中原位癌边缘SWV值最低，黏液癌病灶内部SWV低，边缘SWV高。还有学者[4,6,10,12,19-20]提出病变组织硬度与病理分型有关，若病变伴发钙化、纤维化、玻璃样变性或为复杂性囊肿、瘢痕组织形成等均会增加病变硬度；病变若伴发出血、囊样变、坏死液化或为富含液体的黏液癌、髓样癌等会使病变硬度下降。总之，组织病理学因素可影响ARFI的诊断效能，应根据不同病理类型、级别等设定ARFI的诊断标准。

3.3 新陈代谢因素 Tozaki等[9，21]提出月经周期前后乳腺腺体弹性参数值差异无统计学意义。而Klç等[22]研究剪切波弹性成像时认为月经周期可能影响纤维瘤组织弹性，月经前期较月经后期明显增大，差异有统计学意义。在临床诊断中，ARFI鉴别乳腺病变是否应注意月经周期等因素的影响，仍需进一步大样本临床研究。

3.4 弹性成像检查因素 Wojcinski等[21]研究发现外施压力与SWV呈正相关，压力越大，SWV值越大，由此提出采用ARFI检查乳腺病变时勿对腺体加压。而在相同压力下，同一病变取样框位置不同，SWV也有显著差异：浸润性导管癌与黏液癌边界SWV高而内部SWV低，黏液癌因病灶内部富含大量黏液组织，且测量病灶边界SWV时ROI不仅包括病灶组织，也包含正常腺体组织，边界SWV仅代表一个数值，并不能代表病灶整体SWV[9]。

4 弹性技术的比较

助力式弹性成像需借助外力实现成像，操作者施力大小差异会导致结果不同，具有一定的主观性。ARFI应用探头发射脉冲波对组织施压引起形变，克服了操作者主观因素的干扰，其技术重复性高，可用于客观评估组织弹性[4,6,15]。

5 局限性

弹性成像是通过组织间的硬度差异进行成像，因各组织有一定的弹性系数波动，而组织间亦存在一定弹性系数重叠[8,10,20]，因此弹性成像对于乳腺病变的鉴别诊断，可能出现误诊或漏诊。当应用VTI面积比值法进行弹性评估时，人为绘制病灶及弹性图边界时，存在主观因素；VTQ测量显示“X.XX m/s”时，大多数表明病灶硬度超过9 m/s，但只能记录为9 m/s，明显降低了组织的硬度[1,7,11,19,23]。

6 展望

目前，超声弹性成像作为一种较成熟的技术，与常规超声和彩色多普勒成像相比具有较为显著的优势，可提高医师对乳腺病变的鉴别诊断能力。ARFI在多种组织的应用中表现出一定的临床价值，但由于乳腺病变病理特征的多样及复杂性，其弹性特征也会呈现较大差异，且尚无明确统一的诊断标准，因此仍需要多中心、大样本研究。相信随着ARFI技术的不断成熟，在乳腺疾病诊断中将会形成统一标准，弹性成像技术也会有更广阔的发展前景。

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崔晶晶(1991—)，女(满族)，辽宁北镇人，在读硕士。研究方向：声辐射力脉冲弹性成像的临床应用。E-mail: cuijjjk@163.com

李晶，中国医科大学附属盛京医院超声科，110004。

2016-08-29

2016-12-08

声辐射力脉冲弹性成像鉴别诊断乳腺良恶性病变的研究进展

崔晶晶综述，李 晶*审校

(中国医科大学附属盛京医院超声科，辽宁 沈阳 110004)

弹性成像依据病变组织硬度差异鉴别其良恶性，填补了常规超声的缺陷。声辐射力脉冲弹性成像(ARFI)能够无创、定性、定量获取组织弹性信息，具有一定的临床应用价值。本文对ARFI鉴别诊断乳腺良恶性病变的研究进展进行综述。

弹性成像技术；超声检查；乳腺肿瘤

R445.1； R655.8

A

1672-8475(2017)01-0054-04

E-mail: lijing@sj-hospital.org

10.13929/j.1672-8475.201608038