超声弹性成像在乳腺癌中的应用

葛雪，王洪

（承德医学院，河北 承德）

0 引言

乳腺癌是最常被诊断出的癌症，2018年发布的全球女性癌症发病率统计中乳腺癌居于首位[1]，我国乳腺癌在城市女性癌症中排首位，到2019年为止，中国约有367900女性新患乳腺癌（在所有癌症中约占36.1%），其中约97972名患者死于乳腺癌（在所有癌症中约占8.8%）[2]。因此早期诊断乳腺癌对于其治疗及预后显得极为重要，乳腺原位癌较小时做出早期确诊可显著提高患者的生存率和降低死亡率。乳腺超声检查因其操作方便、定位准确以及无创性成为目前临床检查乳腺癌的首选方法之一，超声弹性成像作为超声诊断的一种新兴的技术，通过非侵袭性的检测手段通过对乳腺组织的一致性或硬度来鉴别乳腺病变的良恶性，本文就超声弹性成像在乳腺癌中的进展展开论述。

1 弹性成像原理

弹性是物质的一种特性。当物体受到外力的作用时会发生变形，当去除外力的作用时会恢复原来的形状或大小。超声弹性成像技术是在20世纪90年代首先提出的，近些年它被进一步的发展与完善，肿瘤组织与人体正常组织的硬度有着明显的不同，当超声探头与组织接触并对其施加压力时，可以通过超声图像的散斑性、泛在性和低衰减性对组织的轻微变形进行追踪和标记，同时利用高速超速信号采集系统对回波信号数据加以收集，来观察组织对位移，从而计算出不同组织的弹性系数，之后以灰阶或彩色的方式编码成像，最终构成组织弹性力学分布图[3]，对于疏松的脂肪组织设定为明亮区域，对于较为致密的肿瘤组织则设定为灰暗区域。

2 超声弹性成像的分类

超声弹性成像技术主要分成下述5类：应变弹性成像(SE)、声脉冲辐射力成像(ARFI)、瞬态弹性成像(TE)、点剪切波弹性成像(pSWE)和剪切波弹性成像(SWE)。其中SE计算和显示组织应变;ARFI成像检测和显示组织移位;TE和pSWE记录了横波的传播速度(没有成像);SWE显示了横波速度的图像。

2.1 应变弹性成像

应变弹性成像技术是运用手持式探头对测量的组织进行轻微的纵向挤压，通过评估沿纵向轴的变形和内部组织的应变分布来获得硬度的相应信息，应变弹性成像技术可以定性和半定量地研究病变与周围正常组织的弹性应变率比。实时弹性成像(RTE)通过对应变成像进行处理，评估特定区域组织的相对弹性，从而创建弹性图，即将彩色编码图像叠加在超声图像上，其中相对弹性是随着测量的组织以及操作者施加压力的大小变化而变化，人体组织的大小随着操作者施加在其上的力增大而变小，所以当组织变化范围一定时操作者施加的力越大，提示组织越硬。在实际操作中会有一些可能影响应变弹性图像的伪影，例如传感器与皮肤之间的摩擦，可以降低表面组织的应变等等。Samani等研究人员通过对169例乳腺组织样本研究发现，正常乳腺脂肪和纤维腺组织的弹性模量相似，而纤维腺瘤的硬度大约是前者的两倍；同纤维腺体组织相比，纤维囊性疾病和恶性肿瘤表现出3-6倍的硬度，而恶性程度较高的浸润性导管癌则表现出13倍的硬度[4]。应变弹性成像中根据测量结节的硬度采取5分制进行评分：评分1表示受压后肿块整体具有可变形性，显示为绿色；评分2表示压后肿块大部分具有可变形性，小部分为僵硬的区域，显示为绿色和蓝色相混合；评分3表示肿块周围部分具有可变形性，而肿块中心部分则为僵硬组织，显示为中心蓝色周围绿色；评分4分提示肿块整体僵硬，显示为整体蓝色；评分5分提示整个肿块及周围组织均僵硬，显示整体及周边均为蓝色。评分1-3分提示肿块为是良性的，而肿块评分4或5分则认为是恶性的。Carlsen等研究人员比较了应变弹性成像和B超的诊断性能，在其研究中发现B超的敏感性高于应变弹性成像，但应变弹性成像的特异性和准确性均高于B超[5]。

2.2 声脉冲辐射力成像

ARFI是使用高强度的短声脉冲来显示组织在纵向上的位移，组织移位可根据面积比进行计算，从而构建出组织相对硬度的静态图，ARFI与应变弹性成像相比，ARFI具有更高的分辨率，减少不同操作者之间的差异，尤其在深部组织中呈现出更好的图像。Li等研究人员通过对ARFI进行meta分析发现在乳腺肿瘤良恶性的鉴别诊断中有着一定的价值意义，其灵敏度为0.864，特异度为0.882[6]。但是，ARFI方法不足点在于只能生成静态图像，而不能生成应变等动态序列图像。

2.3 剪切波弹性成像

与应变弹性成像不同，剪切波弹性成像不需要对乳房组织施加压力，当已知乳房组织的密度时，超声可利用组织的剪切变形的传播获取组织的弹性形变数据，即利用声辐射力来获取实时二维或三维定量剪切波速度图像，代表了剪切波在局部传播速度下的分布，从而计算出乳房组织的弹性硬度，此种成像方式较为客观，对操作者的依赖性较小，有效的避免了不同操作人员由于操作手法的不同而产生的主观影响。其中需要注意的是，被操作者的呼吸运动会对剪切波弹性成像产生伪影，因此需要在检查前对患者进行指导，嘱进行检查时尽量屏住呼吸。由于剪切波不能在液体中传播，剪切波弹性成像对组织中平均血流含量很敏感。目前的一些列研究发现剪切波弹性成像的平均硬度值与侵袭性乳腺癌的侵袭性强弱、组织学形态分级、淋巴结受累程度、肿瘤类型和血管侵犯程度在统计学意义上成正相关性，这意味着较高的平均硬度值意预示着患者预后较差[7]。当测量时，乳腺恶性病变的僵硬程度可能受到间质组织的结节内和结节外浸润的影响或受到导管内成分浸润的影响，但髓样癌和粘液性癌除外。Evans等人员通过研究发现，直径小于10毫米的乳腺侵袭性肿瘤的平均硬度为64±23kPa，10至20毫米的乳腺侵袭性肿瘤的刚度为129±66kPa，大于20毫米的乳腺侵袭性肿瘤的硬度为156±45 kPa[8]。

3 超声弹性成像的临床应用

首先在临床操作上一些临床问题值得注意：（1）扫描乳房组织时施加的压力可以改变乳房组织的弹性性能,如果施加足够的压力，所有乳房组织的弹性性能是可以相似的。在最小的压力下，不同组织的超声波速度差异最大，只需要少量的压力就可以得到质量较好的弹性图，而适度的压力则可以得到质量更好的B型模式图像。（2）在一些特殊的条件下，横波是不能形成图像的，例如，如果剪切波速度太高，它就无法发现硬度较大的癌症；同时当弹性无法被评估出时，则不会出现彩色显示。非粘性液体囊肿不支持剪切波，所以它们在图像上呈现出黑色。（3）探头的方向可能会影响剪切波速，在临床应用时应加以考虑。（4）横波传播深度有限。对于超过4cm的病灶，可能无法获得结果，改变患者体位，使病灶更靠近皮肤表面将有助于改善这类情况。肿块的大小影响弹性剪切波的结果，有报道发现较小的病变具有更好的敏感性和特异性。

乳腺超声弹性成像与常规B超的对于乳腺癌的诊断准确性一直存在争议，有研究显示剪切波弹性成像对于浸润性导管癌或浸润性小叶癌的敏感性与B超相比较并没有明显的差异。但是，弹性成像的优势在于可以对病灶进行重新评估，Sim等研究人员通过对52例乳腺小叶癌进行弹性成像和B超对比发现，其中有4例在乳房钼靶X线和B超检查中均显示为良性，但在剪切波弹性成像中检查中显示为可疑，最后由病理活检显示为恶性病变[9]。由此看来，剪切波弹性成像对于乳腺病变的诊断准确性并不亚于B超的BI-RADS分级。弹性超声是一种简单、快速、无创的诊断方法，可以提高对乳腺癌的诊断特异性，尤其是在BI-RADS分级大于3级时其诊断效价更高。弹性成像作为传统超声的一个拓展，可以减少一部分乳腺良性病变患者不必要的穿刺活检。Han等人员在一项对267例患者的临床对照性研究中发现，对于BI-RADS分级为4级乳腺肿块联合剪切波弹性成像后，可以在不降低敏感性的前提下明显提高特异性，这样的优势在于减少假阳性患者不必要的活检，同时不增加乳腺癌患者漏诊的风险[10]。Sadigh发表的一篇meta分析中提到，弹性成像与B超相比较，弹性成像作为单一检查手段其效价并不优于B超，但是针对于低危患者，当B超检查阳性时可以联合弹性成像检查，以便减少不必要的活检[11]。Liu等人员对118名乳腺肿物BI-RADS分级为4级的患者进行了一项临床对照实验，实验中发现单纯应用B超检查对比B超联合剪切波弹性成像检查,其敏感性分别为88.6%和88.6%，提示二者在敏感性上并没有明显的区别，但其特异性分别为75.7%和90.5%，提示B超联合剪切波弹性成像明显优于单纯应用B超检查[12]。超声弹性成像同时还可以帮助穿刺活检时肿物病变部位的定位以及一些复杂病变的特征。

4 超声弹性成像的局限

虽然乳腺弹性成像是一种新兴的乳腺病变无创检测方法，但它也存在着一些局限性，这主要是源于乳腺本身及其病变特点所引起的，主要如下：首先对于超声弹性成像的弹性图的颜色编码和评分没有统一的标准化；其次超声弹性成像图像对于一些良性病变在弹性性质相同的情况下无法区分病变与周围组织，例如乳房纤维腺瘤、乳房组织增生伴纤维化以及脂肪坏死也可能是僵硬的，超声弹性成像对于这一类病变容易和恶性病变相互混淆。再次超声弹性成像对于良性的囊性病变和恶性的混合性病变很难相互鉴别。最后弹性成像受到病变位置深度的限制，但当我们将超声弹性成像与B超联合应用时，该问题可以得到解决。

5 超声弹性成像未来的展望

超声检测乳腺癌在临床中应用广泛，超声弹性成像在传统乳腺超声的基础上提供了新的检测手段。超声弹性成像是一种定性和定量的技术手段，它是从肿块的硬度上来评估肿物的良恶性，而并非入侵性有创检查。在乳腺良、恶性病变的鉴别诊断中，该技术在提高特异性和敏感性方面具有巨大的潜力。同时超声弹性成像技术可能也将逐渐运用到手术之中，成为乳腺癌术中的指导手段，过去对于一些难以触及的乳腺癌优先选择乳房切除手术治疗，但随着外科手术的不断进步，乳房肿瘤切除或保乳手术成为乳腺癌手术的首选，但是当乳腺癌过小或者难以触及时，对于乳腺癌的准确定位是相当困难的，目前对于乳腺癌术中定位技术仍有不足，特别是对于只有毫米大小的乳腺癌无法在术中定位。因此，需要寻求新的检测手段解决乳房肿瘤切除或保乳手术的局限，超声弹性成像技术可以检测到只有毫米大小的乳腺癌，这使得超声弹性成像有望在乳腺癌手术中得到运用，Allen等人员通过观察超声弹性成像技术在乳腺癌手术中的运用，研究证明了超声弹性成像技术在微小乳腺癌手术中的巨大潜力价值[13]。目前超声弹性成像技术已用于其他一些癌症诊断例如肝癌、甲状腺癌以及前列腺癌等等，超声弹性成像技术的发展一片光明。

6 总结

乳腺超声弹性成像是乳腺超声领域新兴起的一种检测手段，它提出了一种评估乳腺组织硬度的新的方法，对乳腺组织良恶性的诊断有着重要的意义。目前在临床上联合B超对于乳腺肿物病变的定性检测是一种简单而有效的方法。乳腺超声弹性成像与乳房钼靶X线技术相比较，更有针对性，同时无辐射，但是对操作者要求较高。目前对于乳腺超声弹性成像技术缺乏一个通用的颜色编码标准，因此超声科医师在使用不同品牌的超声仪器时，其呈现出的颜色会有所不同，例如硬性恶变组织可能呈现出红色，而正常组织可能呈现出蓝色，反之亦然。总之，我们需要了解每一种弹性成像方法的基本原理，同时在临床实际操作中发现其中的优缺点，为乳腺癌的早期诊断提供更好的途径。