实时剪切波弹性成像技术在乳腺肿块诊断中的临床应用价值

薛姗姗，赵巧玲，阮骊韬，李 宁，盛 薇，周 灿

（西安交通大学第一附属医院，陕西 西安 710061）

近年来，乳腺肿块检出率不断上升，但乳腺良恶性肿块的超声表现存在多样性以及交叉性， 故常规超声在乳腺肿块性质的鉴别诊断中存在局限性[1]。穿刺活检是明确乳腺肿块性质的金标准， 但属有创检查，安全性受限，故临床一直致力于提高影像学检查与病理诊断结果的接近率[2]。 弹性是人体组织的基本特性之一， 故超声弹性成像不仅可反映肿块的形态学特征，还可分析其组织软硬度信息，为肿块性质的判断提供参考[3]。 在此基础上，实时剪切波弹性成像 （RT-SWE） 可进一步定量获取组织软硬度信息，有望为乳腺肿块良恶性的鉴别提供客观参考[4]。此次研究选取500 例乳腺肿块患者，就RT-SWE 技术诊断乳腺肿块的价值进行了分析， 希望为乳腺肿块良恶性的鉴别提供更多线索，更好的应用于临床，现总结如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取西安交通大学第一附属医院2015 年1月～2018 年2 月收治的500 例乳腺肿块患者， 均为女性，年龄 19～77 岁，平均（38.15±7.62）岁，共检出病灶 667 枚， 病灶直径 8～46 mm， 平均 （18.16±5.64）mm； 患者乳腺肿块性质均经病理组织学检查确诊。 纳入标准： 均进行二维及实时剪切波弹性成像， 且接受了超声引导下活检穿刺或手术治疗并获得病理结果。 排除标准：哺乳期及妊娠期乳腺、接受新辅助化疗及放疗、 化疗者、 隆胸病史及假体植入者、病变处紧邻瘢痕组织者被排除在外。该论文在西安交通大学第一附属医院伦理委员会的审批， 项目实施过程中符合伦理原则。

1.2 检查方法

患者均于活检穿刺检查前接受RT-SWE 检查，使用AixPlore 型全数字化彩色多普勒超声诊断仪（法国 Supersonic 公司），选取 14L5 高频探头，探头频率 4～15 MHz。

①首先对患者进行乳腺常规扫查，取仰卧位，充分暴露双侧乳腺及腋窝， 首先以乳头为中心对各象限以放射状行多切面扫查。 二维：记录肿块的位置、形态、大小、边缘、内部回声是否均匀及后方回声是否衰减等，CDFI：观察病灶周边及内部血流信号；而后切换至RE-SWE 模式，对病灶及周边正常乳腺组织弹性模量参数进行测量，采用双幅成像模式，涂抹足够的耦合剂使探头尽可能轻放于体表， 并保持稳定，尽量避免施加压力，即探头接触皮肤下方显示屏上尽量不出现因探头施压出现的异常彩色区域，除非病灶已紧贴皮肤，取样框置于病灶的中心，且尽可能覆盖整个病灶， 在图像采集过程中嘱咐患者屏住呼吸。获得稳定的图像后冻结、定帧、存图，每个病灶连续采集3 次，包括弹性模量最大值（Emax）、弹性模量最小值（Emin）、平均弹性模量值 （Emean）、标 准差（SD）、与周边正常乳腺组织弹性模量比值（Ratio）以及剪切波速度[5]。

②测量方法： 关于测量弹性模量值的感兴趣区（ROI）大小的相关研究大多是采用：“ROI=2 mm”和“较大ROI”。 大多是取直径为2 mm 置于病变内部或边缘最硬处进行测量[6-8]。 Skerl 等[9]通过比较ROI分别为1 mm、2 mm、3 mm 时弹性值的诊断效能，提出采用 ROI＝2 mm 为最佳选择。 部分研究[7，10]采用“较大ROI”进行测量，以求最大程度地覆盖病变及周围紧邻异常区域， 且证实其可更全面地反映病变区域的组织硬度。 关于ROI 的形状，多选用圆形Q-box 和手动绘制形状[6，11-12]。 Youk 等[13]研究表明：ROI大小、 形态的变化得到的Emax并没有显著差异，且ROI 是否包含肿瘤周围硬度增加的区域对乳腺癌的诊断至关重要，吴嘉仪等[14]研究SWE 技术调整圆形Q-box 与手动描绘Q-box 鉴别乳腺良恶性病变的诊断效能相似。

基于上述研究， 本研究中ROI 设定为圆形，并遵循以下原则：①形态规则病变，ROI 置于在病变的内部，覆盖整个病变且囊括最少的病灶周边组织，包括彩色弹性图上硬度最大的区域； ②若病灶边缘及周边区域出现局灶的或环状斑状彩色区域， 提示硬度增加区域，此时须用“较大ROI”将囊括部分或全部“局灶或环状的彩色区域”，同时囊括周边最少的的正常组织。

1.3 重复性检验

随机选取本研究纳入对象中30 例乳腺实性病灶（14 个良性，16 个恶性），两名超声医师对这些病灶进行常规及SWE 检查，两名超声医师之间弹性评定的一致性采用Kappa 值评估。 两名超声医师评价同一患者杨氏模量值的一致性， 采用组内相关系数（ICC）评估SWE 的测量弹性模量值的可重复性，均以 P＜0.05 为差异具有统计学意义。

1.4 分析方法

以病理检查结果为金标准，比较良性病灶、恶性病灶的弹性模量参数， 绘制受试者工作特征曲线（ROC），计算不同弹性模量参数诊断乳腺良、恶性肿块的截断值，并分析其诊断准确率、灵敏度及特异性。

1.5 统计学分析

对本临床研究的所有数据采用SPSS 22.0 进行分析，弹性模量参数以表示，并采用t 检验，以P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 病理诊断结果

667 枚乳腺病灶中，良性肿块 408 枚（61.17%），以纤维腺瘤为主共 180 枚 （44.12%）， 腺病 75 枚（18.38%），乳腺增生 56 枚（13.73%），腺病伴导管扩张 33 枚（8.09%），导管内乳头状瘤 16 枚（3.92%），良 性 叶 状 肿 瘤 15 枚 （3.68%）， 乳 腺 炎 33 枚（8.09%）；恶性肿块 259 枚（38.83%），以浸润性导管癌为主共 197 枚 （76.06%）， 导管原位癌 39 枚（15.06%），混合癌 4 枚（1.54%），浸润性小叶癌 4 枚（1.54%），浸润性乳头状癌 3 枚（1.16%），黏液癌 3枚（1.16%），髓 样 癌 2 枚 （0.77%），大汗 腺 癌 2 枚（0.77%），弥漫性大 B 淋巴瘤 2 枚（0.77%），化生性癌 1 枚（0.39%），转移瘤 1 枚（0.39%），髓系肉瘤 1枚（0.39%）。

2.2 RT-SWE 的弹性定量参数的可重复性

两名超声医师分别对从样本中随机挑选30 例乳腺病灶测量弹性模量值，Emax、Emean、Emin、SD、Ratio、剪切波速度各自相关系数分别为 0.88、0.87、0.78、0.80、0.74 及 0.86。 两名超声医师之间弹性评定的一致性属中度（Kappa 值=0.735，P＜0.05）。

2.3 弹性模量参数

良性肿块 Emax、Emean、Emin、SD、Ratio、 剪切波速度均低于恶性肿块，差异有统计学意义（P＜0.05），见表1。

表1 良恶性乳腺肿块的弹性模量参数比较（）

表1 良恶性乳腺肿块的弹性模量参数比较（）

注：与术前比较，P＜0.05；与观察组比较，P＜0.05。

指标 良性肿块（n=408） 恶性肿块（n=259） t P 值Emax（kPa）Emean（kPa）Emin（kPa）SD（kPa）Ratio剪切波速度（m/s）23.62±1.54 145.26±34.17 10.642 ＜0.05 16.31±3.66 71.67±12.28 12.581 ＜0.05 8.13±0.71 36.01±5.26 7.035 ＜0.05 8.52±1.23 31.66±5.70 6.147 ＜0.05 1.83±0.25 5.71±0.94 8.525 ＜0.05 2.34±0.45 6.71±1.17 3.528 ＜0.05

2.4 RT-SWE 图像特征

乳腺良性肿块RT-SWE 图像可见剪切波传播图较规则，曲线间距较窄且颜色均一、充填完整，即病灶周边及内部均匀蓝色或大部分为蓝色， 仅病灶周边及内部出现少许局灶的异常彩色如黄色、 绿色（图1a），而乳腺恶性肿块RT-SWE 剪切波传播图波形变异较明显且曲线间距较宽，颜色以红色、黄色为主。 本研究中，108 例病灶周边出现局灶或环形的异常彩色改变区，即“硬环征”（图 1b），67 例病变内出现彩色编码的缺失，即“黑洞征”（图 1c），55 例病变内部为不均匀的异常彩色， 以红色为主且颜色分布杂乱，即“多变征”（图 1d）。

图1 a 乳腺纤维腺瘤，Emean=12.8 kPa。 图1b～1d 浸润性导管癌，Emean 分别=81.9 kPa,209.3 kPa, 140.4 kPa。Figure 1a. Fibroadenoma of the breast, Emean=12.8 kPa. Figure 1b～1d. Invasive ductal carcinoma, Emean=81.9 kPa, 209.3 kPa, 140.4 kPa, respectively.

2.5 诊断效能分析

Emean鉴别乳腺肿块良恶性的曲线下面积最大，为 0.931，其诊断准确率为 91.45%（610/667）；其次为剪切波速度，其曲线下面积为0.899，诊断准确率为 89.81%（599/667）。 见表 2、图 2。

3 讨论

目前，超声检查已取代钼靶X 线摄影，成为乳腺检查的首选技术， 但传统超声检查存在无法提供肿块内部代谢、功能等方面信息的弊端，无法为乳腺肿块良恶性的鉴别诊断提供全面参考[15]。 较乳腺良性肿块而言， 恶性肿块内部细胞外基质的主要骨架为胶原纤维，其弹性模量显著高于癌细胞[16]，加之恶性肿瘤细胞外促结缔组织增生、胶原增多，均使得其细胞外基质硬度上升、弹性系数增大[17]，因此，通过组织硬度的评价有望为乳腺肿块良恶性的鉴别提供一定参考。

表2 弹性模量参数诊断乳腺恶性肿块的ROC 参数

图2 弹性模量参数诊断乳腺恶性肿块的ROC 曲线。Figure 2. ROC curve of malignant breast masses diagnosed by elastic modulus parameters.

RT-SWE 技术是近年来弹性成像技术中的研究热点，该技术主要通过发射声辐射，对病变或正常组织实施激励并在组织中产生一定量剪切波， 超高速成像系统可捕捉并追踪这一剪切波， 并得出组织弹性系数的客观数据[18]。 与传统压迫式弹性成像技术而言，RT-SWE 实现了完全定量，且所得数据不受操作者主观操作影响，故有着更为可靠的检测结果[19]。此次研究将该技术用于500 例乳腺肿块患者的检查，结果显示，与恶性肿块相比，良性肿块的Emax、Emean、Emin、SD、Ratio、剪切波速度均较低，其原因为：乳腺恶性肿块组织较硬、内部成分复杂、结构紊乱、纤维组织增生等， 而良性肿块组织较软且内部成分较单一，是影响弹性模量参数的主要因素[20]。 同时，乳腺恶性肿块易侵袭、浸润周边正常组织，周围组织被粘连、牵拉，造成组织弹性减小、硬度增加，进而表现为弹性模量参数的上升， 而乳腺良性肿块对周边正常组织无侵袭作用，故弹性模量参数均较低[21]，上述病理生理变化也是导致良性乳腺肿块RT-SWE 图像表现以蓝色为主且颜色分布均匀的原因。

而恶性乳腺肿块RT-SWE 图像有一定的特征性，在临床工作中有一定的参考价值。在本研究259例恶性病变中，108 例病变边缘出现环状异常着色区，即“硬环征”，其区域多为黄或橙色、红色的明亮质硬区域，且杨氏模量Emax多＞100 kPa，且大于对应的二维病灶的大小，因此，“硬环征”是恶性病变一有效、 清晰的特征， 显示了病灶对周围组织的浸润程度，与Evans 等[22]报道结果相似：在恶性病例中，最硬的区域几乎总能在癌周组织中找到而不是癌本身。另外，55 例病变内部为不均匀的异常彩色，以红色为主且颜色分布杂乱，即“多变征”，其形成原因是： 乳腺结节恶性病变生长过程中突破基底膜后向间质组织呈不同程度浸润，呈毛刺、蟹足样，加之机体免疫机制作用， 导致肿瘤内部组织成分、 结构紊乱，纤维组织增生、肿瘤细胞增殖、血管新生而形成边界模糊不清的混合浸润带， 使肿瘤及周围组织硬度增加[22-24]，正因上述病理生理变化导致恶性乳腺肿块RT-SWE 图像多表现为 “硬环征”、“多变征”。因此， 肿块的彩色弹性模量参数及弹性成像图在一定程度上可反映组织的硬度值又可体现组织硬度分布特征的良好的诊断指标。 另外，研究发现[25-28]，在乳腺恶性实性病灶内部剪切波弹性成像信号缺失的现象更为常见。 Tozaki 等[26]将此现象称为“黑洞”现象，且认为这可能是一种恶性征象。 可能是因为：①恶性病灶硬度过大或回声极低， 超过了目前RTSWE 的阈值，致使剪切波无法产生、传播或者测量；②剪切波的能量在病灶边缘出现回声衰减[27]；③病灶内部组织发生出血或者坏死液化， 且在浸润性导管癌中更为多见[6]；陈小霜等[28]研究发现“黑洞征”与肿块的纵横比及深度具有一定的相关性。

需要注意的是， 由于不同组织间弹性系数存在交叉，且恶性肿块合并坏死、液化或出血时，其硬度呈下降趋势，故可能导致弹性模量参数下降，造成临床诊断中假阴性的出现[29]；同时，良性肿块发生钙化或纤维化程度增加时，其病灶硬度亦呈上升趋势，也可能导致假阳性诊断[30-31]。本研究ROC 分析示，Emax、Emin、Ratio 诊断乳腺恶性肿块的特异性分别为86.96%、77.94%、81.13%，略低于 Emean、SD 及剪切速度，即考虑与上述原因有关。 与此同时，Emean、剪切波速度、SD 诊断乳腺恶性肿块的曲线下面积分别达0.931、0.899、0.832， 意味着上述三项指标能够为乳腺肿块的良恶性鉴别提供可靠的客观参考。

此外，RT-SWE 技术在乳腺肿块良恶性的鉴别中也存在一定局限性，一方面，RT-SWE 主要基于常规二维超声成像， 难以完全避免基础信息对后续操作带来的影响[32]；另一方面，RT-SWE 设备中 ROI 的设计为圆形，但多数乳腺肿块病灶形态不规则，检查期间ROI 无法完全覆盖所有病灶、或包含过多周边正常组织， 可能会对Emean、SD 等弹性模量参数造成影响。 此外，有学者发现，病变深度、面积、病理组织状态可能使得剪切波对病变组织的穿透能力出现变化，进而造成部分组织弹性模量参数缺失，并对诊断结果造成影响[33]。 因此，在今后的临床实践中，应进一步探索RT-SWE 技术的优化方案，为乳腺肿块的无创鉴别诊断提供更为全面、可靠的参考。

综上所述，RT-SWE 技术能够为乳腺肿块良恶性的鉴别诊断提供客观参考，且Emean、SD、剪切速度等弹性模量参数诊断恶性乳腺肿块的准确率、 灵敏度及特异性均较为理想， 作为最新的超声弹性成像技术，RT-SWE 在乳腺肿块诊断工作中有着广阔的临床应用价值，值得进一步关注。