乳腺血氧功能成像技术与超声及X线检查联合应用诊断乳腺癌的价值

徐熠琳，李军楠，刘雪静，朱鹰，路红，刘佩芳

(天津医科大学肿瘤医院 国家肿瘤临床医学研究中心天津市“肿瘤防治”重点实验室， 天津300060)



乳腺血氧功能成像技术与超声及X线检查联合应用诊断乳腺癌的价值

徐熠琳，李军楠，刘雪静，朱鹰，路红，刘佩芳

(天津医科大学肿瘤医院 国家肿瘤临床医学研究中心天津市“肿瘤防治”重点实验室， 天津300060)

摘要：目的探讨血氧功能成像技术在乳腺癌诊断中的应用价值。方法回顾性分析201例乳腺病变患者临床资料，其中手术病理证实良性病灶140例、恶性病灶61例。分别行乳腺血氧功能成像、超声、X线单项检查及联合检查，分析其诊断乳腺癌的敏感性、特异性和准确性。结果血氧功能成像系统、超声、X线检查诊断乳腺癌的敏感性分别为77.14%、94.29%和90.71%，特异性分别为54.10%、86.89%和83.61%，准确性分别为70.15%、92.04%和88.56%，差异具有统计学意义(P<0.05)。超声、X线分别联合血氧功能成像检查诊断的敏感性提高。结论血氧功能学成像技术与超声及X线检查联合应用可提高乳腺癌诊断的敏感性，可作为乳腺影像学检查的有益补充。

关键词：乳腺肿瘤；超声；X线摄影；血氧功能成像

乳腺癌作为女性常见的恶性肿瘤之一，发病率在世界范围内呈上升趋势。国际上广泛采用和公认的乳腺影像学检查方法主要为X线和超声，两种检查方法优势互补，对乳腺癌的早期诊断具有重要的临床价值[1,2]。乳腺血氧成像技术(以下称血氧成像)是近年来发展的新型成像技术，其在近红外光结构成像基础上与光学功能性成像进行融合，通过对组织内基本光学性质的定量分析反映其生物化学、形态学、组织结构等特征。本文回顾性分析201例乳腺病变患者血氧功能成像表现，分析其联合超声、X线检查诊断乳腺恶性疾病的价值。

1临床资料

1.1基本资料研究对象为2012年8月~2013年6月我院收治的201例乳腺疾病患者，均为女性，年龄18~76岁，平均48.7岁。201例患者均行手术治疗，术后病理检查证实乳腺恶性病变140例，占69.65%，其中非特殊类型浸润性导管癌121例、导管内癌3例、导管乳头状癌7例、黏液癌3例、交界性叶状肿瘤3例，伴大汗腺分化癌1例，化生性癌(癌肉瘤)2例；良性病变61例，其中纤维腺瘤30例、囊肿12例、导管乳头状瘤6例、慢性炎症3例、良性叶状肿瘤2例、脂肪瘤2例，导管扩张分泌物潴留2例，导管上皮乳头状增生2例，小叶增生1例，间质出血1例。病灶直径0.6~3.2 cm，平均1.8 cm，其中≤2 cm 162例，约占80.6%。201例患者术前均行乳腺血氧成像检查、超声及X线摄影检查。

1.2术前乳腺影像学检查①血氧成像检查：采用由武汉大学一海生物医学工程研究中心与美国Greentech LLC公司联合研发的乳腺血氧功能成像诊断系统(型号：E-SN-6)。检查方法：患者于暗室内取前倾坐位，充分暴露双侧乳房，近红外光源全面透照双侧乳房，留存双侧乳房图像，使用系统自带软件包进行图像后处理，观察所得病灶血氧灰阶图像，将感兴趣区(ROI)分别放置于患侧乳腺病变处和健侧乳腺相应位置，ROI大小通常取决于病变大小且略小于病变，分别测量病灶的血含量值及氧含量值。应用系统预设条件：血含量值<0且氧含量<0.95为“高血低氧”，作为诊断恶性标准，其他表现诊断为良性。②超声检查及X线摄影检查：超声检查采用GE LOGIQ E9彩色多普勒超声诊断仪。X线摄影检查采用Hologic Selenia全数字化乳腺机摄影系统。由2名高年资医师对超声及X线检查图像进行分析，依据美国放射学会(ACR)提出的乳腺影像报告和数据系统(BI-RADS)超声及X线标准[3]评定结果。BI-RADS 2类、3类和4A类病灶归为良性，BI-RADS 4B类、4C类和5类病变归为恶性。超声或X线联合血氧功能成像诊断评价标准：二者任一为阳性诊断为恶性，仅二者同时阴性时为良性。非特殊类型浸润性导管癌典型病例见插页Ⅰ图4；乳腺纤维腺瘤典型病例见插页Ⅰ图5。

1.3乳腺血氧成像、 超声检查及X线摄影检查诊

表1　三种影像学单项检查及血氧成像联合X线及超声检查诊断乳腺癌的效能比较(%)

注：血氧成像、超声及X线检查三者比较，敏感性χ2=20.772,P=0.000 031；特异性χ2=21.140，P=0.000 026；准确性χ2=40.534,P=0.000 027。

断乳腺癌的效能分析对乳腺血氧成像、超声检查及X线摄影检查结果进行分析，与病理检查结果进行比较，计算三项检查单项及血氧成像分别联合超声检查及X线检查诊断乳腺癌的敏感性、特异性及准确性。统计学处理：采用SPSS19.0统计软件，计数资料比较采用χ2检验，P<0.05为差异具有统计学意义。三种影像学单项检查及血氧成像联合X线及超声检查诊断乳腺癌的效能见表1。由表1可见，血氧成像诊断乳腺癌的敏感性、特异性、阳性预测值、阴性预测值及准确性均低于X线及超声检查，但其与X线及超声检查联合应用时，敏感性及准确性均明显提高。28例血氧功能检查呈假阳性，其中纤维腺瘤12例，囊肿5例，导管乳头状瘤4例，慢性炎症3例，导管扩张分泌物潴留、脂肪瘤、小叶增生和良性叶状肿瘤各1例。

2讨论

Folkman[4]于1971年首次提出肿瘤生长依赖于血管形成的学说，当肿瘤体积超过2 mm3时，其进一步生长就依赖新生血管的形成。新生血管增多、管径增粗及组织代谢活跃使肿瘤组织内出现低氧微环境，造成肿瘤局部出现“高血低氧”状态。而良性病变新生血管相对较少，氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白含量与周围正常腺体组织比例相近[5~13]。利用良、恶性病变功能代谢方面的差异可为鉴别诊断提供更多信息。

血氧成像的原理是光在组织中的传播过程中受到组织的吸收和散射，氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白是光吸收的主要内源性生色团[12]。血氧功能成像仪采用760 nm和850 nm波长的近红外线测量和显示病变侧和健侧正常乳腺组织中总体血红蛋白浓度(包括含氧血红蛋白和脱氧血红蛋白)，以此反映病灶的血流量。由于含氧血红蛋白和脱氧血红蛋白对不同波长近红外线的吸收特性不同，故含氧血红蛋白浓度可反映病变区氧浓度，通过评价乳腺肿瘤血供和代谢状态对病变的性质进行鉴别。研究证实，乳腺良、恶性病变的血含量值和氧含量值均存在明显差异，恶性病变的血含量值明显高于良性病变，氧含量值明显低于良性病变，即恶性肿瘤常常表现为“高血低氧”的特征，良性疾病常常表现为“低血高氧”或其他特征[4~6]。通过对病变血、氧含量的检测定量分析，可对肿瘤性质进行鉴别。文献报道血氧成像诊断乳腺癌的敏感性为70.00%~86.11%，特异性为74.51%~94.27%[6]。

本研究乳腺血氧功能成像系统由由武汉大学一海生物医学工程研究中心与美国Greentech LLC公司联合研发，本研究血氧功能成像独立诊断乳腺癌的敏感性(77.14%)与文献报道一致，但特异性(54.10%)略低于文献报道。研究发现，绝大多数乳腺癌表现为典型的“高血低氧”特征，本组28例血氧功能检查呈假阳性结果，原因可能为：①病变本身组织代谢旺盛耗氧量高，如炎症及某些富血运的良性肿瘤(如导管乳头状瘤、纤维腺瘤等)；②良性病变本身的出血；③来自检测误差，即检查者对透照光源强度的把握，同一病灶多次检查也可能出现“高血低氧”和“低血氧平”等不同结果[7~12]。本组32例血氧功能检查出现假阴性结果，其中22例出现“低血低氧”特征，可能与肿瘤本身乏血运或微血管生成时机的个体性差异相关，但国内亦有研究表明尽管乳腺恶性肿瘤的微血管密度(MVD)较良性病变高，但MVD值与血、氧含量值之间并无相关性[6]。此外可能与本组病例小肿块型乳腺癌所占比例相对较高(约占80.6%)、早期小肿瘤局部“高血低氧”特征相对不明显有关。当乳房体积较大、腺体层较厚，乳腺整体透光性差，使肿块影不易显示和触及；或者乳房过小、肿块靠近腺体边缘时，由于可透光的腺体组织太少，因此对感兴趣区的选择可能存在一定困难。

本研究5例超声假阴性和8例X线假阴性病例，联合血氧功能成像后得到正确诊断，包括3例超声、X线均为假阴性，而血氧功能成像为阳性。超声、X线分别联合血氧功能成像后使诊断的敏感性得到不同程度提高，超声诊断敏感性由94.29%提高至97.86%，X线由90.71%提高至97.14%，在一定程度上降低了对乳腺癌的漏诊率，因此对乳腺癌的筛查工作具有重要意义。此外，联合血氧功能成像后，传统影像学检查的阴性预测值亦得到提高，避免了对阴性结果者行不必要的穿刺活检。

本组研究中2例纤维腺瘤，超声及X线均表现为形态不规则肿块，BI-RADS分类分别为4B和4C，但血氧功能成像显示病变为“低血氧平”(血含量值为0.07，氧含量值为0.98和1.00)，而并非典型乳腺癌“高血低氧”表现，提示病变代谢特征并不符合典型乳腺癌表现，存在良性可能性。由于常规超声和X线诊断主要依靠病变的形态学特征，对于形态学表现不典型病变的诊断可能存在困难，此时如能联合血氧功能成像，提供病变的代谢改变等功能学信息，将有助于诊断。

综上所述，血氧成像通过对病灶血、氧含量值的定量分析反映肿瘤的代谢特征，并具有一定的敏感性、特异性和准确性，为乳腺病变的术前诊断提供了新思路，且具备安全无创、费用低廉、操作简便、可重复性好等优点，可作为一项功能学成像新方法与超声、X线摄影等传统形态学成像方式联合应用、相互补充，因此具备良好的应用前景。本研究的不足之处为病例数量相对较少；研究病例均为肿块性病变。有待扩大样本量及对非肿块性病变及钙化型病变进一步研究。

参考文献：

[1] Nothacker M, Duda V, Hahn M, et al. Early detection of breast cancer: benefits and risks of supplemental breast ultrasound in asymptomatic women with mammographically dense breast tissue. A systematic review[J]. BMC Cancer, 2009(9):335-343.

[2] Berg WA, Gutierrez L, NessAiver MS, et al. Diagnostic accuracy of mammography, clinical examination, US, and MR imaging in preoperative assessment of breast cancer[J]. Radiology, 2004,233(3):830-849.

[3] American College of Radiology BI-RADS® Atlas[M]. 5th Edition. ACR, 2013：100-150.

[4] Folkman J. Tumor angiogenesis: therapeutic implications[J]. N Engl J Med, 1971,285(21):1182-1186.

[5] 王晨生,李建国,潘晓洁,等.超声光散射成像技术鉴别乳腺良、恶性肿瘤的应用价值[J].中国超声医学杂志,2010,26(4):308-310.

[6] 陈馨,袁毅路,陆有恒,等.乳腺三算子与血氧功能成像诊断系统对乳腺肿瘤的诊断研究[J].肿瘤防治研究,2008,35(5):365-366.

[7] 黄烨,陈登峰,袁璐,等.乳腺肿块微血管密度与血氧近红外光参数的实验研究[J].肿瘤防治研究,2007,34(1):51-53.

[8] 郑一君,张渊,单君,等.高频超声、乳腺X线检查及高频超声结合乳腺血氧功能成像在乳腺肿块诊断中的价值[J].上海医学影像,2013,22(1):14-18.

[9] 金宗浩,党云文.乳腺良恶性肿瘤的血氧及血流微量检测临床研究[J].中国肿瘤临床与康复,2006,13(2):104-106.

[10] 万文博,李俊来,王知力,等.血氧功能成像系统与联合高频多普勒超声检查对乳腺病灶的诊断价值[J].中国医学影像学杂志,2011,19(8):636-640.

[11] 王树生,刘学敏,顾瑞香,等.乳腺血氧功能成像系统在乳腺疾病诊断中的应用[J].中国微创外科杂志,2010,10(12):1070-1072.

[12] 肖振华,岳超源.手持式乳腺检测仪的研制与应用[J].长江大学学报:医学卷,2006,3(2):286-288.

Value of combined use of blood-oxygen functional imaging system with ultrasound and mammography in diagnosis of breast cancer

XUYilin,LIJunnan,LIUXuejing,ZHUYing,LUHong,LIUPeifang

(TianjinMedicalUniversityCancerInstituteandHospital,Tianjin300060,China)

Abstract:ObjectiveTo investigate the application value of blood-oxygen functional imaging system (BOFIS) in diagnosis of breast neoplasms. MethodsTotally 201 patients with histopathologically verified breast lesions were selected, and the histology revealed there were 140 cases of benign lesions and 61 cases of malignancies. BOFIS, ultrasound and mammography were respectively used on these patients. The sensitivity, specificity and accuracy of BOFIS, ultrasound, mammography and combined criteria were analyzed. ResultsThe sensitivities of BOFIS, ultrasound and mammography were 77.14%, 94.29% and 90.71%. The specificities were 54.10%, 86.89% and 83.61%, respectively. The accuracies were 70.15%, 92.04% and 88.56%, respectively. Significant difference was found between them (P<0.05). The combination with BOFIS can improve the diagnostic sensitivity of ultrasound/mammography alone. ConclusionsBOFIS provides a new way for the diagnosis of breast disease. After combining with the conventional examination (ultrasound or mammography), BOFIS improves the diagnostic sensitivity, and can be used as a beneficial supplement to the imageological examination of breast.

Key words:breast neoplasms; ultrasound; mammography; blood-oxygen functional imaging

(收稿日期：2015-06-27)

中图分类号：R737.9

文献标志码：A

文章编号：1002-266X(2016)04-0016-03

doi:10.3969/j.issn.1002-266X.2016.04.005

通信作者简介：刘佩芳(1963-)，女，博士，主任医师，硕士研究生导师，主要研究方向为乳腺病变各种影像学诊断，包括乳腺X线、超声、MRI等。获天津市科技进步二等奖1项，天津医科大学科技成果二等奖1项，填补天津市医药卫生空白新技术2项。共参加编写教材、专著及译著20余部，于国际及国内刊物发表论文30余篇。E-mail: cjr.liupeifang@vip.163.com

作者简介：第一徐熠琳(1985-)，女，硕士，主治医师，主要从事乳腺影像学诊断。E-mail: xyl_linda@hotmail.com

基金项目：国家自然科学基金资助项目(61271323)；国家肿瘤临床医学研究中心培育项目(2013BAI09B08)；中国乳腺癌预防模式与诊断技术研究(12ZCDZSY16000)。