超声弹性成像技术在乳腺疾病中的应用进展

董 梦 张秉宜 邢博缘

三峡大学人民医院 湖北省宜昌市第一人民医院超声影像科，湖北宜昌 443002

乳腺癌是女性常见的恶性肿瘤，严重威胁着女性的身心健康。世界卫生组织国际癌症研究机构2020 年的统计数据显示，乳腺癌的发病率和死亡率均位居女性恶性肿瘤的首位[1]。早发现、早诊断及早治疗对于乳腺癌患者生存质量和存活率的提升尤为重要。乳腺超声、钼靶X 线和磁共振（magnetic resonance imaging，MRI）是目前乳腺疾病主要的影像学检查方式，钼靶X 线对于致密型乳腺中恶性病灶的检出率较低，MRI价格昂贵且有造影剂过敏的可能，而乳腺超声因具有价格低廉、无辐射、可重复性好、可多切面扫查等优势而成为临床中的一种重要检查方式[2-3]。乳腺癌因肿瘤细胞之间的成纤维细胞反应及其周边组织的促结缔组织增生反应，硬度值升高[4]。二维超声诊断乳腺癌的特异度较低，超声弹性成像（ultrasound elastography，UE）技术可在二维超声的基础之上评估乳腺组织的硬度特点，从而提高诊断乳腺癌的特异度和准确率[5]。本文针对UE 技术在乳腺疾病中的临床应用进行综述。

1 UE 的基本原理

目前应用于乳腺疾病的UE 技术主要有两种：应变式弹性成像（strain elastography，SE）和剪切波弹性成像（shear wave elastography，SWE）。

1.1 SE 技术

SE 的基本原理是在外部对生物组织施加一个压力（如手动探头加压）或利用生理状态下的内部压力（如心脏搏动、呼吸运动以及肌肉不自主的收缩）σ，使生物组织产生形变ε（即应变），根据公式E=σ/ε 即可求得组织所对应的弹性模量E，最后通过数字处理技术将各个组织的弹性模量转换为数字信号并以彩色编码成像，从而获得组织的弹性成像图。因为施加的压力σ 在体内无法量化，假定其不变，那么硬度大的组织应变小，其对应的弹性模量值就大[6]。乳腺组织的弹性模量取决于其内部固有的结构特性，在乳腺组织中，弹性模量值由小到大依次为脂肪组织、正常腺体组织、乳腺纤维腺瘤、导管内原位癌及高级别浸润性导管癌[7]。

1.2 SWE 技术

SWE 的基本原理是超声探头发射声辐射脉冲对感兴趣区组织产生激励，并在组织的不同深度连续聚焦，使组织中的粒子发生振动，从而产生剪切波，最后探头通过接收组织的回波信号可计算出不同组织的剪切波传播速度Cs，并根据公式E=3ρCs2得出不同组织的弹性模量值，同时通过彩色编码得到组织的弹性成像图[8]。与SE 不同，SWE 可得出乳腺组织中各成分的具体弹性模量值，从而实现SWE 的定量诊断。

2 UE 技术的诊断方法

2.1 SE 技术

2.1.1 弹性评分法（elasticity score，ES）ES 指的是根据所得弹性图上的颜色分布来区分不同组织的硬度，通常红色表示硬度较小，绿色表示硬度中等，蓝色表示硬度较大。国外研究多采用的是日本学者Itoh 等[9]提出的Tsukuba 评分法。Itoh 等[9]在其研究中以1～3 分为良性，4～5 分为恶性，得出诊断乳腺癌的灵敏度和特异度分别为86.5%、89.8%。由于发现部分乳腺病灶无法按照Itoh 提出的5 分法进行评分，我国学者罗葆明等[10]提出了改良5 分法。相对于Tsukuba评分法，改良5 分法显示出更高的准确性（92.7% vs.89.0%）[6]。ES 简单易行，但其缺点是操作者依赖性较强，并且在评分上存在着一定的主观性。

2.1.2 应变率比值法（strain ratio，SR）SR 由Samani 等[11]首次提出，其指通过比较病灶与其周围脂肪或腺体组织的形变来反映病灶本身的硬度。回顾以往文献[12-14]，应变率比值法的最佳诊断界值范围从1.90～5.14，这可能与不同研究使用的彩超诊断仪品牌不同有关。You 等[12]和Huang 等[13]分别以SR 为2.42、5.14 作为最佳诊断界值显示出较好的诊断效能：灵敏度分别为96.0%、61.0%，特异度分别为98.5%、93.0%。与弹性评分法比较，SR 更加客观、可靠。

2.1.3 大小比值法（elastographic-to-B-mode length ratio，E/B）E/B 指的是弹性图像上病灶最大长径与二维图像上病灶最大长径的比值，其诊断基础是促结缔组织反应使肿瘤内部及周围组织硬度的增加，恶性病变弹性图像上显示的病灶长径通常比二维图像上要大[14]。在以往研究[14-16]中，E/B 的诊断界值较为接近，范围为1.050～1.100，其诊断乳腺癌的灵敏度为72.7%～96.2%，特异度为76.0%～81.0%。有研究显示，在SE 技术的三种诊断方法中，E/B 的诊断准确度最高[17]。但E/B 要求病灶的边界较清晰，且由于乳腺导管内原位癌周边的促结缔组织增生反应不明显，故使用此方法容易产生假阴性的结果[16]。

2.2 SWE 技术

2.2.1 定量评估方法 SWE 技术的定量评估法[18]指的是把感兴趣区置于乳腺病灶及周围脂肪组织，软件自动计算出弹性模量最大值Emax、平均值Emean、最小值Emin、标准差SD 及弹性比值Eratio 等参数。回顾以往文献[19-22]，对于以上参数目前并没有得出统一的最佳诊断界值（Emax 最佳诊断界值：49.57～86.45 kPa，Emean：29.92～33.26 kPa，Emin：4.58～4.80 kPa），究其原因可能是在各研究中感兴趣区的选择不同。目前，感兴趣区的选择有两种方案：一是选择病灶中硬度最大的区域，二是选择整个病灶所在区域[18]。前者的选择存在一定的主观性，后者能反映病灶的整体硬度，但当病灶形状不规则或边界不清时，后者的选择存在一定的困难，从而影响诊断的准确性。虽然目前最佳的弹性诊断参数尚未统一，但三种参数均具有较高的诊断效能。

2.2.2 定性评估方法 与定量评估法比较，定性评估法更为便捷，目前有以下4 种方法。①Tozaki 等[23]提出的4 分法模式：其中1、2 分判定为良性，3、4 分判定为恶性。Song 等[24]运用Tozaki 4 分法对82 个乳腺恶性病灶进行了评分，得出79 个乳腺病灶评分为3 或4 分。②Berg 等[25]提出的视觉彩色评分法：根据乳腺病灶弹性成像图的颜色不同，分为1～6 分，依次对应黑色、深蓝色、浅蓝色、绿色、橙色和红色，弹性模量值依次增加。视觉色彩为黑色和蓝色属于良性征象，绿色和橙色属于可疑征象，红色代表恶性征象。③病灶的形状：分为卵圆形、圆形和不规则形。其中卵圆形属于良性征象，不规则形属于恶性征象,而圆形既可能为良性也可能为恶性征象。④病灶与周围乳腺组织的同质性评估：分为均匀、较均匀和不均匀三类。均匀通常属于良性征象，不均匀通常属于恶性征象。Berg 等[25]用以上方法对939 个乳腺病灶进行了前瞻性的多中心研究，得出SWE 定性评估法可以在不降低诊断灵敏度的前提下提高诊断的特异度的结论。

3 乳腺癌UE 的临床应用

3.1 调整BI-RADS 分类

世界超声医学与生物学联合会[26]明确指出当UE评估病灶硬度非常小或非常大时，可分别对原来的BI-RADS 4a 类病灶进行降级、对BI-RADS 3 类病灶进行升级，从而减少对良性结节不必要的穿刺活检、增加对恶性病灶的检出率。欧洲超声医学与生物学联合会[27]也指出可对BI-RADS 3 类病灶进行合理的升级，以避免恶性病灶的漏诊。Golatta 等[5]在其研究中提出当E/B 和SWE 技术均判定为良性病灶时，将BIRADS 4a 类降为3 类，这样减少了35.35%的良性病灶的穿刺活检。Yu 等[28]运用Emax 和视觉彩色评分对BI-RADS 3 类和4a 类乳腺病灶进行了调整，得出常规超声结合Emax 值（界值为78.20 kPa）可提高诊断此类结节的特异度，而结合视觉彩色评分（以绿色或橙色作为良恶性的分界）诊断的特异度有所下降。Berg等[25]提出当病灶的视觉彩色评分为6 分、形状不规则或Emax≥160 kPa 时，可将BI-RADS 3 类病灶升级为4a 类。当病灶的视觉彩色评分为1 分或2 分、形状为卵圆形或Emax≤80 kPa 时，可将BI-RADS 4a 类病灶降为3 类，其诊断的特异度从61.1%分别增加到78.5%、69.4%和77.4%。

3.2 新辅助化疗（neoadjuvant chemotheraphy，NAC）疗效监测

对于不适合即刻手术的局部晚期乳腺癌患者，NAC 是一种既定的治疗方案，其可缩小肿瘤、降低乳腺癌分期，提高手术成功机会。早期精确预测NAC 疗效、判断是否出现耐药情况对于避免无效化疗、调整化疗方案及优化手术时机至关重要[29-30]。Gu 等[31]显示肿瘤内部基质基因表达越多，NAC 耐药性可能越大，而肿瘤内部基质的含量与其硬度密切相关，故可以通过UE 技术来评估NAC 前后的硬度变化从而监测其疗效。Gu 等[32]提出以NAC 治疗两个疗程前后肿瘤周边2 mm 环型区域的Emean 下降26.1%作为评估NAC 达到病理学完全缓解的阈值，具有较好的预测价值（受试者工作特征曲线下面积为0.842）。Katyan 等[33]显示最早可在乳腺癌患者NAC 1 周后，利用SR 值来评估肿瘤的硬度下降情况进而预测NAC 疗效，而对于E/B，最早在NAC 2 周后其变化值有统计学意义（P ＜0.05）。

3.3 乳腺癌患者的预后评估

乳腺癌的组织学分级、组织学类型、分子分型、肿瘤大小、有无淋巴结转移和淋巴血管侵犯等特征与乳腺癌患者的预后关系密切。研究显示，乳腺癌的组织学分级越高、肿瘤越大、淋巴血管侵犯越显著，其硬度越大，预后也愈差[34-35]。You 等[12]将乳腺癌患者病灶的SR 值和弹性评分与患者的预后进行了相关性分析，得出SR 值和弹性评分越高，乳腺癌的组织学分级往往越高、淋巴结转移可能性越大、免疫组织化学中ER、PR、HER-2 更趋向于阴性（P ＜0.001）。Liu 等[35]运用SWE 技术开展了乳腺癌硬度大小与分子分型的相关性研究，指出在乳腺癌分子分型中，HER-2 过表达型乳腺癌硬度最大。另外，在老年患者中，Luminal A 型乳腺癌往往组织学分级较低、淋巴血管侵犯及淋巴结转移可能较小，提示可运用SWE 技术来辅助诊断乳腺癌的分子分型进而评估预后。

4 UE 技术应用注意事项及展望

①UE 的准确诊断离不开高质量的弹性成像图，在运用UE 时可通过使用充足的耦合剂、施加合适的预压力、采集两个正交平面的弹性成像图等多种方法使所得结果更加客观、准确[1]。②乳腺病灶的软硬度与其良恶性并不完全对等，髓样癌、胶样癌等因含纤维成分少而胶样成分多，硬度较小，而硬化性腺病和慢性炎症等良性病灶硬度较大，故应注意这部分病例的存在，以降低UE 技术诊断乳腺病灶的假阴性率和假阳性率[36]。③SE 和SWE 技术的各种方法在使用时均有其局限性，在有条件的情况下应当结合多种方法综合评估。例如当某些病灶的边界无法确定时，即不适合使用E/B 法，可以利用SWE 的定量评估方法辅助诊断；而SWE 技术对于某些硬度过大或过小的乳腺病灶无法进行彩色编码，此时应结合SE 技术进行评估[3]。

UE 技术作为二维超声的辅助诊断技术，近年来不断丰富与革新。UE 技术的应用不仅是在乳腺病灶的良恶性鉴别方面，在乳腺癌的治疗监测与预后评估方面UE 技术也具有良好的价值。另外，有研究显示UE 技术与超声造影、人工智能等新技术的结合可提高乳腺病灶诊断的准确性[37]。相信经过未来不断发展，UE 技术必将更为广泛地应用于临床。