超声弹性成像诊断乳腺癌的应用进展及现状

许仁豪 隋秀芳

在中国部分城市中，女性乳腺恶性肿瘤发病率有逐年增加趋势，及时发现、诊断及治疗对于提高患者的生存率有重大意义[1-2]。常规超声检查是乳腺相关疾病筛查中最常用的方法，它可以从多个层面去评估乳腺病灶形态及回声。但是常规超声检查特异度较低，且不能提供肿块硬度方面的信息[3]。弹性超声成像技术弥补这一缺点，在常规超声基础上可以直接观测出组织硬度的相关信息。常用弹性成像技术有应变弹性成像(strain elastography，SE)、声脉冲辐射力成像(acoustic radiation force impulse，ARFI)、瞬时弹性成像(transient elastography，TE)、点式剪切波弹性成像(point shear wave elastic ultrasound，pSWE)和剪切波弹性成像(shear wave elastic ultrasound，SWE)[4]。本文从SE、ARFI与SWE技术的发展、优点以及在乳腺病变临床应用方面进行综述。

1 超声弹性成像的发展史及原理

1.1 发展历程 1991年，超声弹性成像由Ophir等[5]首次提出，从一开始准静态/静态的超声弹性成像发展到瞬时剪切波超声弹性成像，以及到如今的ARFI技术和SWE技术，经历了4个阶段。

1.2 超声弹性成像原理 弹性成像技术在获得组织弹性图像或硬度信息时都可分为三步：①通过不同的施力方式使组织形变或者运动并且记录这些信息；②估算及分析受力前后组织的位移情况或速度差别；③将这些差别换算成弹性方面的信息并编辑成像[6]。组织的一些微小形变可通过不同的超声图像表现出来，而这些信息可通过高速超声去采集回波数来计算出形变产生的位移[7]。弹性成像从技术方面可分为应变式与剪切波式两类，其中应变弹性成像包括施压式与声力式；剪切波弹性成像包括pSWE与SWE。应变弹性成像是利用探头，采用微纵向按压法或者呼吸运动的方法，通过估算沿纵轴的变形及内部组织的应变分布获得硬度信息；ARFI是发射低频率的脉冲或者振动，向组织内施加一个压力，显示组织发生形变后在纵向的方向上发生的位移，定性地创建相对硬度的静态图，通过声触诊组织量化(virtual touch tissue quantification，VTQ)技术以及声触诊组织成像(virtual touch tissue imaging，VTI)技术向操作者直观呈现出组织的弹性信息；SWE是通过在组织表面施加不同的压力会产生剪切变形和纵向传播，通过剪切变形的传播波获得组织的弹性信息，利用声辐射力获得实时的二维或三维定量剪切波速图像[8]。

2 超声弹性成像的优点

二维超声的成像基础是相邻介质间的声阻抗差，它通过超声波的传播，并且对反射信号的接受、计算，最后呈现出体内器官形态的图像，但缺乏组织弹性相关信息，因为超声波的传播在所有的组织间基本是均匀，几乎不受组织弹性的影响[9]。弹性图像来源于组织经过受力前后应变及速度差别，而且组织之间声阻抗的差别远小于弹性模量的差别，当乳腺的一些病变与周围组织的声阻抗差别不大时，弹性模量可能有较大的变化，因此弹性成像可以提供普通超声无法提供的在病变硬度方面的信息，对一些硬度较大但是二维超声显示不清楚的病变具有明显的优势。

3 超声弹性成像的局限性

应变弹性成像技术需要操作者施加适当的外力，对于操作者的熟练度及经验有较高的要求，当施力不足或者过度均会影响病灶硬度的评估。虽然ARFI与SWE不需要施加外力，但是操作者手持探头施加在皮肤上的压力难免会对测量结果造成一定影响。对于ARFI中的VTQ技术，在分辨乳腺良恶性病变时，弹性模量的截断值目前没有一致的诊断标准；同时，在对乳腺病灶的剪切波速度的测量时，会因组织的各向异性而导致测量结果有一定偏差，甚至造成误诊[10]。对于SWE技术，病灶位置较深，乳腺较厚以及腺体较致密均能导致诊断结果假阴性[11-13]。对于乳腺肿块而言，当良性的病灶中出现钙化、纤维化，可能导致假阳性结果；当恶性病变中出现液化坏死、出血，可能会使结果出现假阴性。

4 临床应用

4.1 应变弹性成像技术 应变弹性成像技术可用于定性和定量研究乳腺肿块及周围正常组织的弹性应变率。实时弹性成像(real-time tissue elastogrephy，RTE)，是通过压缩产生“应变成像”，评估特定区域内组织的相对硬度，创建弹性图像，即一个彩色的编码图像，叠加在普通的超声图像上。Samani等[14]对169例体外乳房组织样本的研究结果显示，乳腺恶性病变的硬度大约是正常腺体组织的3～6倍，一些高级别浸润性导管癌硬度甚至会更高。李俊来等[15]研究也指出，在乳腺内各种病灶及正常组织的弹性排序中浸润性导管癌最硬，乳腺病及纤维瘤次之，腺体与脂肪最软。因此，弹性超声成像会显著提高二维超声在鉴别诊断乳腺疾病上的能力。根据Itoh等[16]2006年提出的应变弹性成像中结节的硬度采用5分法，评分为1分表示整个病灶变形；2分说明病变大部分变形，只有一些小而僵硬的区域；3分表示病灶边缘部分变形，中心为硬组织；4分表示整个病灶僵硬；5分说明整个病灶及周边组织较硬。病灶得分为1～3分被认为是良性的，4或5分的被认为是恶性的。罗葆明等[17]通过研究得出,5分法特异性为96.3%，准确性为94.4%，敏感性为88.7%。

4.2 声脉冲辐射力成像 ARFI技术是利用超声波向组织施加压力，摆脱了以往需要人为施压等缺点，有效减少了人为因素造成的误差。Li等[18]的meta分析结果显示，ARFI技术在区分良性和恶性乳腺病变中，VTQ剪切波速的截断值范围比较广泛，为2.89 ～ 6.71 m/s，而VTI面积比仅为1.37～1.66，ARFI的VTQ灵敏性为84.3%、特异性93.2%，ARFI的VTI灵敏性为86.4%、特异性为88.2%。王利芳等[19]研究表明，当VTQ以4.09 m/s为临界值时，诊断和鉴别乳腺肿块良恶性的价值较高，其敏感性为82.4%，特异性为95.3%。张杰等[20]研究表明，采用剪切波速度比值的方法鉴别乳腺肿瘤良恶性的准确率为85.47%，其中恶性肿块的比值为4.76±2.41，良性肿块的比值为1.81±0.65；利用SWV鉴别乳腺肿瘤良恶性的准确率为87.15%，其中恶性肿块的SWV为(5.98±2.65)m/s，良性肿块的SWV为(2.26±1.09)m/s。

4.3 剪切波弹性成像 SWE核心技术包括利用高速的声辐射脉冲声形成“马赫锥”技术和超高速的成像技术，通过获得的剪切波传播速度，从而演算出组织的弹性系数值，最后得到量化弹性模量分布图[21-22]。SWE可直接显示出感兴趣区域内弹性系数最大值(Emax)、平均值(Emean)、比值(Ratio)及离散度(standard deviation，SD)。黄炎等[23]指出，Emax以60.12 kPa为诊断界点时，鉴别乳腺良恶性病变会有较高的诊断价值，其特异度为88.3%，敏感度为90.5%。近期一项meta分析研究[24]表明，SWE的各个参数在诊断乳腺良恶性病变的界值范围分别是：Emax为50～106 kPa、Emean为41.6～80.17 kPa、SD为12.1～13.9 kPa。史宪全等[25]研究结果表明，在诊断乳腺病变时，Emax的表现明显优于Emean、SD及Ratio。

4.4 弹性超声成像与其他方法联合应用 在与二维超声联合时，对BI-RADS分类进行升级与降级，可提高诊断的特异性、准确性，且可减少不必要的穿刺病理活检。张行等[26]采用VTI技术并联合Imaging J软件对乳腺BI-RADS分级进行再评估，其中3类病变经过校正后增加了13.8%，4A类病变减少了15.5%，4C类病变增加了13.3%，5类病变增加了14.4%，良性病变的诊断错误率从48.6%下降至27.1%，有效的降低了对于与乳腺良性病变的穿刺活检率。周建桥等[27]采用实时剪切波弹性成像与二维超声相联合，得出当出现“硬环征”时，能够有助于乳腺良恶性病变的鉴别。Sadigh等[28]在meta分析中通过对弹性超声成像和传统超声的比较，发现超声弹性成像作为单一检查方法并不优于传统超声。但在低风险患者中，建议在传统超声结果为阳性后进行弹性成像，以降低不必要的活检率。除了联合常规超声，自动乳腺全容积成像可以提取冠状面信息，重建乳腺病灶任意平面的图像。张一丹等[29]的研究表明，当联合乳腺全容积成像去鉴别诊断乳腺4类病灶良恶性的诊断性能远高于单独使用，其联合诊断的敏感性高达98.9%。

综上所述，弹性超声成像能清晰的显示、定位病变及鉴别乳腺实性肿块性质，减少不必要的穿刺。然而各种弹性超声成像技术均有自己独特的优势及局限性。因此，在鉴别乳腺良恶性病变时可以联合运用多种超声检查方法来提升鉴别的准确性。超声弹性成像技术作为一项新型的诊断技术，提供了病灶硬度信息，提高了诊断的客观性、准确性及诊断效率。期待能建立系统的诊断标准，并可考虑将超声弹性成像与人工智能相结合，相信超声弹性成像将会对乳腺相关疾病的诊断有更大的贡献。