剪切波弹性成像在乳腺良恶性病变中的应用进展

刘 双，冉素真，林 芸

(重庆市妇幼保健院超声科，重庆 401147)

2018年全球女性乳腺癌发病率为46.3/10万，位居全球女性恶性肿瘤首位[1]。我国2014年女性乳腺癌新发病例数约27.89万例，在女性恶性肿瘤中占16.51%[2]。目前诊断乳腺癌主要依靠触诊、钼靶及超声检查。近年来乳腺癌发病趋于年轻化，且亚洲女性乳腺较致密，钼靶检查对于乳腺小结节易出现假阴性结果。超声常能发现钼靶所不能检出的病灶，且操作简便、无辐射、无创，相比钼靶X线检查，患者更易接受；但传统超声缺乏对乳腺肿块组织的应变或硬度信息，对于区分乳腺良恶性肿块的价值有限，尤其是诊断乳腺影像报告和数据系统(breast imaging reporting and data system， BI-RADS)中3类、4A类及4B类病灶有其局限性。通过检测病变区域应变或硬度，超声弹性成像技术可有效区分传统超声难以鉴别的声阻相同而硬度各异的病灶，对鉴别诊断乳腺良恶性病变具有较高敏感度及特异度[3-4]。本文对超声弹性成像技术中的剪切波弹性成像(shear wave elastography， SWE)在乳腺良恶性病变中的应用进展进行综述。

1 超声弹性成像及SWE概述

超声弹性成像是用于表征乳腺病变的补充成像技术，与传统B超成像相结合后，可提高诊断效能[5-6]。目前弹性成像有2种类型，即应变弹性成像及SWE。应变弹性成像对乳腺组织施加压力，评估组织的形变，通过比较成像区域内组织的形变程度来反映组织的不同硬度；但由于不能确定施加压力的准确数值，无法定量评估组织硬度，仅能显示成像区域内组织的相对硬度，而引起成像区域内组织形变的外力可能是患者呼吸运动、探头压力，也可能是声辐射力脉冲(acoustic radiation force impulse, ARFI)，故应变弹性成像仅为半定量方法。SWE利用剪切波在质地较硬组织中比在较软组织中传播更快的原理，通过分析颜色标度图像和/或确定病变组织与脂肪组织的最大弹性值(kPa)或平均质量比(即“弹性比”)进行定量评估[6]，越接近光谱红色端的颜色表示最大弹性值越高或弹性比越大，提示恶性病变的可能更大。

SWE通过具体的硬度值来定量表示病变硬度。SWE包括2种类型：其一是在单个ROI内测量剪切波速度(shear wave velocity, SWV)，即根据剪切波在组织中的传播情况而成像，由于不同组织的硬度不同，SWV也不同，故可根据传播速度来反映组织硬度，从而为鉴别良恶性病变提供依据；另一种则是在较大成像区内进行彩色编码成像，主要通过ARFI作用于病变组织，使其产生垂直于声束的剪切波，以数字处理器接收信息，并以彩色编码技术实时显示组织弹性。

2 ROI选取及弹性评价指标

ROI即病变弹性成像中的取样框，通过选取病变组织区域，测定其剪切波弹性值，可评估病变性质。基于对ROI的定量评估，有学者[7-8]认为ROI应集中在病变最硬区域1～3 mm范围内，另有学者[9-10]认为ROI应包括整个病变区域，亦有学者[11]建议ROI应调整为病变区域的2倍以上。相反，也有研究[12]认为实时弹性成像中选取的ROI大小对弹性评分或测值无影响。丛瑞等[13]设置2种ROI，分别测量SWE弹性参数，结果显示ROI仅可影响弹性比诊断乳腺恶性肿瘤的效能，而对SWE定量参数及其与BI-RADS联合后的诊断效能无明显影响。Skerl等[14]认为ROI大小仅对平均弹性(mean elasticity， Emean)和标准差(standard deviation, SD)有影响，对最大弹性(maximum elasticity， Emax)无影响。而Blank等[15]通过荟萃分析发现，恶性病变取全病灶为ROI时SWV测值偏低，建议对于ROI的选取范围仍需慎重。目前关于ROI的选取仍无定论，尚需更多大样本研究结果进一步观察。

对于组织弹性的评价指标，目前较常采用SWV及杨氏模量。SWV与杨氏模量的转化公式为E=3ρC2(其中E表示弹性模量值，ρ表示组织密度，C表示组织内SWV)。Kim等[16]发现，当Emax截断值为87.5 kPa时，其诊断BI-RADS 4A类病变的AUC为0.796，漏诊率为3.23%(5/155)；Emax截断值为20 kPa时，其漏诊率为1.29%(2/155)，故建议Emax截断值取20 kPa较为适宜[17]。不同研究[8,18-19]所报道的Emax差距较大，原因可能为研究对象、研究人员的技术水平及使用仪器、参数等不同。

3 各向异性应用于鉴别乳腺良恶性病变

各向异性是一种取向依赖性，就超声弹性成像而言，各向异性即为随换能器方向变化的不同成像特征，在沿不同轴评估时形成的不同弹性量值。Chen等[20]对276例乳腺病灶进行SWE检查，分析横切面、纵切面弹性模量值的各向异性差值(anisotropic difference, AD)和各向异性因子(anisotropy factors, AF)与术后病理结果的相关性，结果显示各向异性对诊断乳腺癌具有重要价值，且AF优于AD。Skerl等[14]研究表明，对于弹性标准差(standard deviation of elasticity， Esd)较高(≥7 kPa)的乳腺病变，通过径向与反径向平面计算的AF在良恶性病变之间无显著差异，而由2个与径向取向无关的正交平面(矢状面/轴面)计算的AF在恶性病变中明显高于良性病变，提示通过径向取向无关的两个正交平面所获AF预测乳腺恶性病变较通过径向及反径向的预测结果更为准确。Zhou等[21]观察137例乳腺肿块，发现乳腺腺体组织和脂肪组织均表现出弹性行为的各向异性，提示在计算应变比或弹性比时应考虑腺体组织和脂肪组织弹性的各向异性，以提高弹性成像对乳腺病变中的诊断能力。

4 声触诊组织成像量化(virtual touch tissue imaging quantification， VTIQ)技术

VTIQ是基于剪切波的二维超声弹性成像技术，超声聚焦产生ARFI，作用于人体内部软组织，使组织发生变形，产生纵向位移及横向剪切波，通过测量SWV反映组织的相对硬度。Kapetas等[22]将ROI设置在病灶硬度最高区域检测SWV，发现SWVmax>3.16 m/s时恶性病灶检出率为85.48%(53/62)，尤其与阻抗指数相结合时，更能准确区分乳腺良恶性病变，并能有效减少不必要的乳腺活检。Tang等[23]回顾性分析133例乳腺病变患者，发现平均SWV(mean SWV, SWVmean)对乳腺良恶性病变的诊断效能高于最大SWV(maximum SWV， SWVmax)、最小SWV(minimum SWV， SWVmin)及中位SWV(median SWV， SWVmedian)，以3.68 m/s为SWVmean截断值，其鉴别乳腺良恶性病变的敏感度和特异度分别为93.3%和79.4%。Yao等[24]认为鉴别乳腺良恶性病变的SWV临界值为3.73 m/s，其敏感度和特异度分别为76.92%和78.89%。Ren等[25]观察266例乳腺病变，发现SWVmax鉴别诊断乳腺良恶性病变的AUC较SWVmin、SWVmedian和SWVmean更高。上述各项研究结果不完全相同，可能与研究对象、操作者水平、仪器型号及参数等不同有关。

5 应变率与弹性率

应变弹性成像对乳腺组织施加压力并测量病变硬度，当ROI取样框分别为病变组织和参考组织时，所得结果之比即为应变率。脂肪组织在同一乳腺内甚至在不同个体乳腺内均相对恒定，故常被用为参考，此时应变率为病变组织硬度/脂肪组织硬度。弹性率则是病变组织弹性与脂肪组织弹性之比。

Barr[26]认为单纯应变弹性成像难以评估乳腺良性病变，主要原因在于良性病变的硬度与腺体组织极为相似，较难通过图像区分二者。对于一些乳腺恶性病变，由于肿瘤异质性，瘤内结构紊乱，剪切波在肿瘤内可能无法传播，导致无法有效测量SWV，可能造成假阴性结果。多项研究[5,26]提出联合应用应变弹性成像与SWE技术可提高乳腺恶性病变诊断准确率。Kim等[27]对94例乳腺肿块患者108个病灶的研究结果显示，联合应用应变弹性成像和SWE可提高对于乳腺肿块定性和定量诊断效能。

6 小结及展望

SWE已用于观察乳腺、甲状腺、睾丸、前列腺等多种组织，可较为准确地判断病变性质，显著提高乳腺良恶性病变的诊断特异度而不降低敏感度，同时可减少疑似BI-RADS 4A类肿块的不必要活检。但SWE截断值常因观察对象、仪器型号及参数等不同而异。因此，仍需进一步加强技术开发，以实现SWE标准化，为SWE技术的临床应用提供基础。