超声光散射断层成像系统诊断微小乳腺癌的研究进展

刘茵芷，胡 兵，车鹏飞，黄清云

（三峡大学附属仁和医院超声影像科，湖北 宜昌 443001）

乳腺癌是我国乃至世界范围内女性最常见恶性肿瘤，其发病率呈现年轻化趋势［1-2］；早期诊断及治疗是改善患者预后的关键。目前筛查乳腺癌的常用影像技术包括乳腺X 线摄影和超声检查等，但对微小乳腺癌（直径≤1.0 cm［3］）的诊断效能有限。光散射断层成像（diffuse optical tomography，DOT）及超声光散射断层成像系统（optical tomography image ultrasonography system，OPTIMUS）能够通过检测人体组织对近红外光的吸收和散射而评估乳腺组织内部血管分布和代谢水平，为尽早检出和正确诊断乳腺癌提供了新的手段。

1 DOT

作为乳腺组织中最主要的吸色光团，血红蛋白和氧合血红蛋白在受到近红外光照射时能与激光光谱发生相互作用，进而反映组织内部血管分布及代谢水平等功能特性。作为无辐射、无创的影像学检查手段，DOT 可通过检测乳腺组织对近红外光的吸收和散射而显示组织内部代谢水平。

近红外光在乳腺组织中拥有近10 cm 的穿透力，能与组织血管中的吸色光团发生相互作用而可视化乳腺组织或病灶内血管，并提供有关总血红蛋白浓度、血氧饱和度、氧合血红蛋白及脱氧血红蛋白等的定量信息［4-5］，从而反映乳腺组织或病灶代谢水平。与良性病灶相比，癌细胞生长代谢旺盛、耗氧量大，故其病灶内部代谢呈相对高血供、低血氧状态。既往研究［6］显示，乳腺恶性病灶的总血红蛋白最大值、氧合血红蛋白及脱氧血红蛋白平均值均高于良性病灶，提示可通过检测代谢水平鉴别乳腺良、恶性病灶。

尽管DOT 集便携性、价格低及无创性等优势于一体，但目前临床应用较局限，主要原因在于数字化重建过程中难以准确定位病灶位置及图像空间分辨率较低［7］。

2 OPTIMUS

OPTIMUS 将DOT 与超声成像技术相结合，采用双模式诊断乳腺疾病，以弥补DOT 技术在定位和分辨率方面的不足，可通过显示异常与正常组织之间功能代谢的差异而提高诊断准确性；其应用流程包括以常规超声勾画病灶、显示病灶结构、形态并指导DOT 定位以完成光学重建及功能成像，最终获得目标区域内血管系统分布、血氧饱和度及代谢水平等信息。相比良性病灶，乳腺恶性病灶新生毛细血管密度更高、血管形态更为复杂，且其内中央血管和穿支血管相对丰富，共同构成更为错综复杂的网格样结构［8］。既往针对T1～T3 期乳腺癌的超声光散射参数及临床特征研究［9］结果显示，随病灶增大，其内总血红蛋白最大值逐渐增加；通过OPTIMUS 可收集、处理和分析乳腺病灶的超声及光学特征信息，所获氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白浓度、血氧饱和度等参数结合超声形态特征构成综合诊断指数［10］，以之联合超声乳腺影像报告和数据系统（breast imaging reporting and data system，BIRADS）能够更加准确地进行定性诊断。

3 对比OPTIMUS 与其他影像学技术

3.1 乳腺X 线摄影 作为目前常用的乳腺癌筛查手段之一，乳腺X 线摄影有助于早期诊断和治疗乳腺癌并降低死亡风险，但不适用于乳房体积较小者，且成像质量与腺体密度有关：腺体较为致密时，可与乳腺病灶发生重叠而致漏诊或误诊微小乳腺癌［11-13］。数字乳腺断层摄影（digital breast tomosynthesis，DBT）通过采集不同压迫角度下乳腺静止图像并进行三维重建而获得高分辨率断层图像，显示乳腺组织更佳，可提高病灶检出率［11］；但DBT 亦不适用于乳房较小者，且对发生于致密型腺体中的恶性病灶的检出率欠佳。我国女性乳房相对小而致密，而腺体致密为乳腺癌危险因素，且在DBT 中微小乳腺癌易被致密乳腺组织所遮盖而难以完整提取其影像学特征，目前尚不能以DBT 早期筛查微小乳腺癌［13-17］。

一项对比OPTIMUS 与DBT 诊断早期乳腺癌的研究［17］结果显示，对直径≤1.0 cm 的微小乳腺癌，OPTIMUS 的诊断效能优于DBT，原因在于OPTIMUS 系统对微小血管较为敏感，能够准确捕捉异常乳腺组织中的血流信号及代谢改变。

3.2 超声 超声具有便携、无辐射、可重复且价格低廉等优势，常用于乳腺常规检查。常规二维超声通过观察乳腺病灶大小、形态、边界、生长方向、回声、血流信号、弹性值及其与周围组织关系等而对乳腺病灶进行BI-RADS 分级及诊断；但早期乳腺癌特征常不明显，导致常规超声对于早期微小乳腺癌的检出率不高。

血流信号丰富是乳腺癌的特征表现之一。CDFI可显示乳腺病灶内部及周边血供，但显示管径0.1～0.2 mm微小新生血管和低速血流的能力不及微血流成像（super microvascular imaging，SMI）［18］。此外，尽管CDFI 和SMI均能在一定程度上通过显示乳腺病灶中央血管及穿支血管数量鉴别其良、恶性，但对于直径＜1.0 cm乳腺病灶而言，仅以微血流协助诊断准确率仍不够理想［19］。

一项采用OPTIMUS 和常规超声筛查乳腺癌的多中心研究［20］显示，在经病理学证实诊断的1 056 例乳腺肿块患者中，OPTIMUS 的诊断敏感度与常规超声相当而其特异度高于常规超声；用于分级诊断时，诊断363例直径≤1.0 cm 乳腺病灶，OPTIMUS 诊断的BIRADS 3 类病灶的恶性率为0，与常规超声差异无统计学意义，而OPTIMUS 诊断的BI-RADS 4类病灶中，良性率为12.57%，低于常规超声，提示OPTIMUS 鉴别直径≤1.0 cm 良、恶性乳腺病灶的能力优于常规超声。已有多项研究［21-22］表明，OPTIMUS 诊断微小乳腺癌的敏感度、特异度及符合率均高于常规超声，其诊断效能与超声弹性成像技术大致相当而低于二者联合应用。

4 局限性

OPTIMUS 有助于早期检出直径≤1.0 cm 的微小乳腺癌，漏诊率较低；但对于直径≤1.0 cm 且内部毛细血管较为丰富的良性病灶，OPTIMUS 可能出现假阳性［23-24］。

OPTIMUS 的主要局限性：①通过光学重建以0.5 cm 间隔分层显示距体表0.5～3.5 cm 深度范围内的总血红蛋白吸收分层图，但可能漏诊上述范围以外的乳腺病灶［25］；②深色对近红外光的吸收率更高，可致所获乳头及乳晕深面病灶光学重建图像的可靠性欠佳［26］；③乳房较小时，胸壁距体表皮肤距离过小，或探头与体表皮肤贴合不紧密，图像中可出现大量伪影并干扰OPTIMUS 光学重建［25-26］。

5 小结

相比传统乳腺影像学检查技术，OPTIMUS 对于检出≤1.0 cm 微小乳腺癌及鉴别诊断具有优势，但其临床应用目前仍处于探索阶段，对于可疑病例尚需结合其他影像学技术进行综合评估。

利益冲突：全体作者声明无利益冲突。

作者贡献：刘茵芷查阅文献、撰写文章；胡兵指导、审阅文章；车鹏飞和黄清云查阅文献。