热层析成像温度分布在乳腺疾病中的诊断价值

2014-03-09李俊来LIJunlai

中国医学影像学杂志 2014年4期

关键词：层析成像温差患侧

李俊来LI Junlai

李昶田1LI Changtian

贾红1JIA Hong

万文博1WAN Wenbo

宋丹绯1SONG Danfei

李凯扬2LI Kaiyang

论著 Original Research

热层析成像温度分布在乳腺疾病中的诊断价值

李俊来1LI Junlai

李昶田1LI Changtian

贾红1JIA Hong

万文博1WAN Wenbo

宋丹绯1SONG Danfei

李凯扬2LI Kaiyang

目的采用热层析成像对乳腺表面温度进行不对称分析，探讨乳腺热分布信息与内部疾病的关系，评价热层析成像在乳腺疾病中的诊断价值。资料与方法179例乳腺疾病患者共222个病灶，均行热层析成像和彩色多普勒超声检查，并经病理结果证实，对比双侧乳腺热图色彩差别并行不对称分析，计算平均温差大小，寻找乳腺良、恶性病变的温差规律。结果222个乳腺病灶中，恶性病灶95个，炎性病灶8个，其他良性病灶119个；热层析图像显示恶性病灶、良性病灶患侧与对侧乳腺区域平均温差分别为（1.9±0.3）℃、（0.7±0.2）℃，差异有统计学意义（P＜0.01）；8个炎性病灶患侧与对侧乳腺区域平均温差为（2.0±0.3）℃，与恶性病灶相比，差异无统计学意义（P＞0.05）。结论乳腺病灶热分布信息的改变有助于乳腺病灶的检出，热层析成像有望成为乳腺癌的筛查手段之一。

乳腺肿瘤；超声检查，多普勒，彩色；热层析成像；温度；诊断，鉴别

乳腺癌是危害女性健康的常见恶性肿瘤，对乳腺良、恶性肿瘤的鉴别诊断和乳腺癌的早期诊断一直是医学影像学领域关注的热点和研究的重点。自1956年Ran Lawson用红外扫描技术证实了乳腺癌局部皮肤温度较正常部位高，使得红外热成像技术应用于20世纪六七十年代风靡医疗界[1]。然而这种可视性的红外热图像仅局限于体表象素和色差的变化水平[1]，假阳性率比钼靶更高，对病灶不易定位，因此不作为乳腺癌检查的标准手段[2]。2000年以后，我国学者开始研究体表热分布状况与内部热源在温度、深度和形状之间的关联规律，即热层析成像技术[3]。本研究将彩色多普勒超声与热层析成像联合应用于乳腺癌的诊断，探讨乳腺热分布信息与内部疾病间的内在联系和规律，以及热层析成像技术在乳腺癌诊断中的应用价值。

1 资料与方法

1.1 研究对象 2009-01～2011-05在解放军总医院超声科行乳腺热层析成像与彩色多普勒超声检查的179例乳腺疾病患者共222个病灶，均为女性，年龄19～82岁，平均（43.1±11.2）岁，以乳房触及结节、肿块、疼痛或乳头溢液就诊，病灶最终经超声引导穿刺活检或手术切除标本确定病理诊断，排除超声显示为囊肿者，行热层析检查前均向患者解释并征得患者同意。

1.2 仪器与方法采用武汉昊博科技有限公司热层析成像系统HB-T-2型，该系统由红外探测器、检查室和主机3部分组成。红外线摄像头参数：像素320×240，室温为25℃时温度灵敏度≤0.08℃。患者禁止触摸乳腺45 min，环境温度在23～25℃，机房内无热源及影响热量分布的其他物体。患者充分暴露乳房，安静休息5～6 min后开始检查，检查过程中患者身体保持不动。调节红外探测器焦点预览图像，当图像边缘锐利、乳头显示清晰、图像稳定时照相。常规摄取正位像2幅，包括1幅黑白效果图和1幅彩色效果图，左、右前斜位各摄取1幅图像。对温度显示异常区域可以多角度、多方位重复取黑白和彩色图像。通过分析双侧乳腺与病变局部温度不均匀所呈图像色彩差别的对比，记录测量热图中乳腺热量异常区域，并与对侧乳腺对比，进行不对称分析，计算平均温差大小，寻找乳腺良、恶性病变的温差规律。

1.3 统计学方法采用CHISS软件对222例有病理结果的热层析病例图像进行分析，恶性病灶、良性病灶与炎性病灶平均温差比较采用方差分析，两两比较采用SNK-q检验，P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

图1 女，31岁，右侧乳腺纤维腺瘤。超声示低回声结节（箭），边界清，形状规则，内部回声均匀，彩色多普勒血流显像示其内未见血流信号（A）；热层析成像图可见异常高温区（箭），患侧乳腺与对侧乳腺平均温差为0.3℃（B）

表1 179例乳腺疾病患者共222个病灶的病理诊断结果

表2 乳腺恶性病灶、良性病灶和炎性病灶与对侧乳腺温差比较

图2 女，43岁，右侧乳腺浸润性导管癌。超声示低回声包块（箭），边界欠清，形状不规则，内可见点状强回声，彩色多普勒血流显像示其内可见血流信号（A）；热层析成像图可见异常高温区（箭），患侧乳腺与对侧乳腺平均温差为1.1℃（B）

图3 哺乳期女性，26岁，乳腺炎。超声示低回声区（箭），边界欠清，形状不规则，内回声不均匀，可见液性暗区（A）；热层析成像图可见异常高温区（箭），患侧乳腺与对侧乳腺平均温差为2.2℃（B）

3 讨论

红外热成像是早期诊断乳腺癌的一种常见方法，但传统的医学红外热成像诊断技术主要是通过分析体表的温差来判断疾病，然而不同人体的正常体温差异很大，同一个温差对于某些个体是异常的，而对于另一些个体则为正常的，这就给医师的诊断带来了很大的模糊性和不确定性。本研究采用的热层析成像是2000年以后我国在国际上首先提出的一种技术[4]，它是在我国首先提出的热断层技术[4]的基础上，应用生物传热理论简化Pennes模型（该模型是国际公认的最能表达生物热传导，但因过分复杂一直未能实现），获得了不同内部热源的三维温度场分布，用先进的数字化图像处理、提取温度分布信息，以获得体内不同深度的热源信息[3,5]。本课题组前期通过采用热层析成像技术与超声的初步联合应用，已经显示出其具有一定的临床价值[6]。

恶性肿瘤代谢旺盛、供血丰富，形成温度升高的基础。本组恶性病灶热层析图像显示患侧乳腺与对侧乳腺平均温差为（1.9±0.3）℃，明显高于良性病灶的平均温差（0.7±0.2）℃（P＜0.01），提示通过温差改变的不同有助于乳腺良、恶性病灶的鉴别诊断。既往研究发现，乳腺癌皮肤温度升高常常会出现在肿瘤周边，而内部表面温度则降低。1988年，Konerding等[7]将人类肿瘤移植到没有胸腺的免疫缺陷的裸鼠体内，137个被扫描的肿瘤均为正常或低于正常体温，并未出现表面温度升高，推测与血管缺乏有关。2004年，Xie等[8]采用老鼠乳腺腺癌13762 MAT评估数字化红外热成像是否能监测恶性肿瘤血管的生成，结果发现与肿瘤相关的表面温度并未升高，而小肿瘤病灶表面温度则降低，推测肿瘤外周温度升高并不是由肿瘤血管生成所致，而是由肿瘤周围的炎症所致。因为肿瘤周围的炎症反应有助于肿瘤的生长，并会导致不良预后。因此，乳腺癌表面温度升高有其代谢和微血管解剖基础，但其形成机制比较复杂，具体温度升高部位和其引起的病理机制需要进一步研究。

本组炎性病灶患侧乳腺与对侧乳腺平均温差为（2.0±0.3）℃，与恶性病灶的平均温差差异无统计学意义（P＞0.05），这可能是热层析成像技术诊断乳腺癌特异性较低的原因之一，但结合炎性病灶的病史和疼痛等临床表现，有助于将其与恶性病灶相区分。本研究中，其他良性病灶的平均温差明显低于恶性病灶，因此在临床中对于平均温差超过1.0℃的乳腺病灶，尤其是无明显临床症状者，需警惕恶性肿瘤的可能。

总之，热层析成像可以对双侧乳腺温度进行不对称分析，温差的大小有助于对病灶的性质做出判断。对于无临床症状的患者，双侧乳腺温差越大，则越要警惕恶性病变的存在。然而由于热层析成像临床应用时间尚短，且机体的热分布变化较易受周围环境、病灶深度及个人体质差异的影响，对于肥胖、硕大的乳房、肿瘤部位较深，热辐射会受到脂肪层的阻碍，而且本组病例数相对较少，其临床价值有待于进一步研究。

[1] Watmough DJ. Transillumination of breast tissues: factors governing optimal imaging of lesions. Radiology, 1983, 147(1): 89-92.

[2] Head JF, Wang F, Lipari CA, et al. The important role of infrared imaging in breast cancer. IEEE Eng Med Biol Mag, 2000, 19(3): 52-57.

[3] Zhang H, Li KY, Sun SR, et al. The value-exploration of the clinical breast diagnosis by using thermal tomography: IEEE fourth international conference on natural computation. Washington, DC, 2008: 137-142.

[4] Liu ZQ, Wang C. Method and apparatus for thermal radiation imaging: USA, technical report 6,023,637, 2000.

[5] Gao CF, Li KY, Zhang SP. A novel approach of analyzing the relation between the inner heat source and the surface temperature distribution in thermal texture maps: proceedings of the 2005 IEEE Engineering in Medicine and Biology 27th Annual Conference. Shanghai, 2005: 1-4.

[6] 李昶田, 李俊来, 贾红, 等. 超声联合热层析成像诊断乳腺癌的价值. 中国医学影像技术, 2012, 28(8): 1525-1528.

[7] Konerding M, Steinberg F. Computerized infrared thermography and ultrastructural studies of xenotransplanted human tumors on nude mice. Thermology, 1988, 3(1): 7-14.

[8] Xie W, Mccahon P, Jakobsen K, et al. Evaluation of the ability of digital infrared imaging to detect vascular changes in experimental animal tumours. Int J Cancer, 2004, 108(5): 790-794.

（责任编辑张春辉）

Breast Diseases: Temperature Change Detected by Thermal Texture Imaging

PurposeTo discuss the relationship between temperature distribution of mammary glands and breast disease by detecting surface temperature change with thermal texture imaging, and to evaluate the value of thermal texture imaging technique in the diagnosis of breast diseases.Materials and MethodsA total of 179 patients (222 lesions) with breast diseases confrmed pathologically were examined with ultrasound and thermal texture imaging technique. The asymmetry analysis was conducted on the thermal texture maps of bilateral breasts, and the mean temperature difference was calculated so as to fnd out the rule to differentiate benign and malignant lesions.ResultsAmong all 222 lesions, 95 were malignant, 119 were benign and 8 were infammatory masses. The thermal texture maps showed that the mean temperature difference between two breasts was (1.9±0.3)℃in malignant masses, and it was (0.7±0.2)℃ in benign masses (differences with statistic significance, P＜0.01). In the 8 cases with inflammatory masses, the mean temperature difference was (2.0±0.3)℃, it showed no statistical difference compared with malignant lesions.ConclusionThe temperature change of breast surface is contributory to the detection of breast lesions. Thermal texture maps are promising to be used in the screening of breast cancer.

Breast neoplasms; Ultrasonography, Doppler, color; Thermal texture imaging; Temperature; Diagnosis, differential

1.解放军总医院南楼超声科北京 100853

2. 武汉大学物理科学与技术学院湖北武汉430072

李俊来

Department of Ultrasound, the Southern Building of Chinese PLA General Hospital, Beijing 100853, China

Address Correspondence to: LI Junlai

E-mail: Li_jl@yeah.net

科技部重大科学仪器设备开发专项（2012YQ16020304）。

R737.9；R730.44

2013-10-29

修回日期：2014-03-19

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