ARFI技术评估不同深度乳腺良恶性病灶的价值

崔亚云，隋秀芳，叶 磊，张 杰，王 磊

最新的癌症统计学概述中提出乳腺癌是全球女性最常见的癌症，也是导致女性癌症死亡的主要原因[1]，我国乳腺癌的发病率和死亡率逐年升高，是45岁以下女性最常见的癌症死因[2]，其预后跟临床分期有很大的关系。乳腺原位癌患者五年生存率高达98.6%，而浸润性乳腺癌五年生存率是83.8%。当乳腺癌患者出现远处转移的时候，五年生存率只有23.3%[3]。因此，尽早、准确地诊断是治疗乳腺癌的关键[4]。

钼靶X线摄片及常规超声检查是诊断乳腺疾病常用的方法，随着科技的不断进步，这些方法的诊断乳腺疾病标准也不断改进，仍然不可避免地具有局限性。声脉冲辐射力成像技术(acoustic radiation force impulse,ARFI)是一种新兴的、有前景的成像技术，是基于评估组织硬度的成像方式, 包括声触诊组织成像技术 (virtual touch imaging,VTI)及声触诊组织定量技术 (virtual touch quantification,VTQ)[5]。该研究探讨ARFI技术在诊断乳腺良恶性疾病上的价值，以及对于深度不同的乳腺病灶，ARFI技术的参数是否会发生明显变化。

1 材料与方法

1.1 病例资料选取2015年1月～2018年11月于中国科学技术大学附属第一医院进行乳腺超声检查发现病灶，并经细胞学穿刺或外科手术得到病理结果的109例患者，共109个病灶，患者年龄23～80(47±3.91)岁，均为女性。所有检查都是在患者知情同意情况下进行。选择患者需根据如下标准：① 为了避免测量VTQ值的取样框包含正常乳腺腺体、周围脂肪及明细的液性成分，病灶的实质部分应该大于6 mm×5 mm[6]；② 剔除二维超声图像上显示为明显的囊性病灶；③ 对病灶没有做过任何治疗。

1.2 仪器与方法使用西门子 S2000彩色多普勒超声诊断仪,9L4线阵探头(4～9 MHz),配备ARFI技术。本次研究由两名高年资且受过正规ARFI技术培训的医师完成。

首先嘱患者平躺于检查床，两臂上举并充分暴露乳房。一名医师(A)在常规超声下找到显示病灶的最佳切面，探头轻贴皮肤,不可施压。嘱患者屏气，启动VTI，测量肿块VTI面积及灰阶面积，计算二者比值S。接着启动VTQ，将取样框放于肿块中央，避免纳入囊性部分及钙化灶，探头轻贴皮肤，嘱患者屏气，按下update键，记录测量深度及剪切波速度(shear wave velocity，SWV)数值，同样的方法再重复4次，共记录5个SWV数值。保持同一深度不变，轻移探头，测量病灶周围正常腺体的SWV′值5次。再由另一名医师(B)同样方法测得肿块的VTI面积与灰阶面积比S，病灶SWV及正常腺体SWV′各5次。分别计算A与B所测得两次S的平均值S′及10个SWV及SWV′平均值，从而进一步计算病灶SWV的平均值与正常腺体SWV′平均值的比值SWV″。最后根据病灶距离皮肤表面的深度不同，将所有良性病灶及恶性病灶分别分为0 mm

机器设定VTQ模式下SWV测值范围为0～9 m/s。当反复测定SWV均为X.XX，排除方法上的影响，则判断为病灶硬度超过9 m/s，便于数值统计，将其记录为9 m/s[7]。

2 结果

2.1 病理结果本次研究中的109例乳腺病灶，经病理学诊断，良性病灶52例，恶性病灶57例，其病理类型及对应例数见表1。

2.2 乳腺病灶VTI面积与灰阶面积比S′结果恶性病灶的面积比S′大于良性病灶的S′，差异有统计学意义(t=4.16，P<0.001)，见表2、图1。S′在诊断乳腺恶性病灶的ROC曲线下面积为0.77(95%CI：0.68～0.86)，诊断阈值(截点值)为1.18，见图2；敏感度、特异度、阳性预测值、阴性预测值、约登指数分别为78.95%、69.23%、73.77%、75%、0.48，见表3。

2.3 乳腺病灶与同深度腺体的剪切波速度比值SWV″结果恶性病灶的速度比值SWV″大于良性病灶SWV″，差异有统计学意义(t=11.63，P<0.001)，见表2、图1。SWV″在诊断乳腺恶性病灶的ROC曲线下面积为0.89(95%CI：0.81～0.96)，诊断阈值(截点值)为2.93，见图3；敏感度、特异度、阳性预测值、阴性预测值、约登指数分别为78.95%、100%、100%、81.25%、0.79，详见表3。

表1 109例病灶病理类型及对应例数

表2 良恶性肿块的面积比S′与剪切波速度比值SWV″的比较

表3 良恶性肿块的面积比S′与剪切波速度

2.4 不同深度的乳腺病灶面积比S′与剪切波速度比SWV″的比较良性病灶深度在0～15 mm及15～30 mm的病灶，面积比S′与剪切波速度比SWV″，P值分别为0.42、0.12，差异均无统计学意义；恶性病灶深度在0～15 mm及15～30 mm的病灶，面积比S′与剪切波速度比SWV″，P值分别为0.68、0.27，差异均无统计学意义，见表4。

图1 良性及恶性病灶的VTI及VTQ图像A、B：分别为良性及恶性病灶的VTI图像；C、D：分别为良性及恶性病灶的VTQ图像表4 良性病灶及恶性病灶的S′与SWV″在两组之间分别比较

病理结果深度(mm) S′ t值P值SWV″t值P值良性0≤D<151.16±0.220.820.421.76±0.541.590.1215≤D<301.12±0.141.96±0.36恶性0≤D<151.39±0.250.410.686.71±2.551.130.2715≤D<301.35±0.455.91±2.78

图2 乳腺病灶VTI面积与灰阶面积比S′的ROC曲线

图3 乳腺病灶与同深度腺体的剪切波速度比值SWV″的ROC曲线

3 讨论

二维及彩色多普勒超声操作简单、安全无创、价廉，是乳腺包块的首选检查技术[8]，但其并不能反映组织内部软硬度。超声弹性成像技术不仅提供了病灶形态学上的信息，还能让检查医师了解到组织的弹性[9]。

Ophir et al[10]首次提出弹性成像概念，根据组织自身的弹性特性进行成像，组织弹性系数越大，引起的应变相对较小，表示其硬度较大。Krouskop et al[11]研究了乳房内各组织的弹性系数由小到大依次为脂肪组织、正常乳腺组织、乳房纤维组织、导管内原位癌、导管浸润癌。基于弹性系数的不同，弹性成像有助于乳腺病灶内部性质的诊断。

传统的弹性成像发展较为成熟的是压迫式弹性成像技术。它是一种定性的评价方法，且应变图像的采集需要外力加压实现，而压力的大小对弹性评分有一定的影响[12]。ARFI是在弹性成像基础上发展起来的一项新技术。这种技术不需要外部加压，利用调制的聚焦超声波作为激励机制，组织受力后产生位移。这种位移可以反映局部软组织的粘弹性能。因此，ARFI成像能够视觉上定性和定量计算，且迄今已在众多应用中根据其粘弹性特征划定深部组织结构[13]。

本研究为排除方法学误差，由两名医师分别对病灶及正常腺体的剪切波速度进行测量。通过计算病灶在VTI上的面积与灰阶面积比值及在VTQ上的剪切波与周围正常腺体剪切波速度的比值，避免了不同操作方式及病灶深度等因素对结果的影响，提高了准确性。从结果中可以得出：恶性病灶面积比S′大于良性病灶，SWV″也大于良性病灶。可能由于恶性病灶一般呈浸润性生长，在灰阶图像上显示边界不清，形态不规则，而VTI图像是在弹性系数的基础上建立的，能更为清晰地显示恶性病灶的边界，其在VTI上显示的面积比灰阶图像上的大。在操作中发现恶性病灶在VTI图像上的边界比良性病灶在VTI图像上显得更清晰，可能是因为恶性病灶与周围正常腺体的声阻抗差别较大，弹性系数也有明显差别，这与王荣 等[14]的研究结果相符。恶性病灶的SWV值大于良性病灶，原因可能在于恶性病灶快速生长，内部出现坏死、液化、钙化、纤维化修复等，声阻抗增加，这些都会使剪切波速度增高。

不同深度的良性、恶性病灶S′及SWV″之间差异无统计学意义，提示不同深度病灶的S′、SWV″参数值比较稳定，主要由于本研究采用比较比值的方法，这样即使深度不同对弹性结果有一定影响，经过比值处理后会提高数值的稳定性。

虽然本次研究在设计上尽可能地排除了一些主观因素的影响，但仍存在一些局限性：① 样本量不够大且病理类型比较单一，恶性病灶大多病理诊断为浸润性导管癌，良性病灶多数为纤维腺瘤；② 本次研究分组只分成以上两组，需要收集更多病例，将分组分的更细，增加组内病例；③ 本研究中参数S′及SWV″在诊断恶性病灶时数值较稳定，接下来需做进一步探讨以制定定量标准。

总之，ARFI技术是基于超声弹性成像发展起来的新技术，能够定性和定量的获得病灶信息，有助于诊断乳腺疾病的良恶性，为临床诊治工作提供有力地帮助。