弹性应变率比值法与声触诊组织量化技术对乳腺良恶性肿块的诊断价值

曹春莉，陈铭，马婷，吴芳，杜婷婷，王甲嘉，曹玉文，李军*

（1 石河子大学医学院第一附属医院，新疆 石河子832008；2 石河子大学医学院，新疆 石河子832008）

在社会经济不断发展、生活节奏不断加快、生活压力不断增加的情况下，乳腺癌在世界范围内均已成为严重危害女性健康的主要恶性肿瘤，已严重影响女性的身心健康[1-3]，在我国北京、上海等大城市的统计显示乳腺癌同样是我国女性最常见的恶性肿瘤，且发病率正在逐年升高并且出现年轻化的趋势[4]。因此，准确评估乳腺肿块的性质尤为重要。生物组织的弹性（或硬度）与病灶的生物学特性紧密相关，对于疾病的诊断具有重要的参考价值。超声弹性成像成为临床研究的热点，作为一种全新的成像技术，它扩展了超声诊断理论的内涵和超声诊断范围，弥补了常规超声的不足，能更生动地显示、定位疾病及鉴别疾病性质，使现代超声技术更为完善。近年来，超声弹性成像是发展较快的新技术，具有较好的发展前景，超声弹性应变率（strain ratio，SR）比值法采用的是手动加压探头的方法，通过对比病灶与其同深度周围正常组织的弹性，以具体数值对组织硬度进行的半定量研究[5-6]。声触诊组织量化（virtual touch tissue quantification，VTQ） 技术利用超声声脉冲对感兴趣区域的弹性组织产生剪切波，通过超快速成像系统采集组织中的横波信号。剪切波波速由剪切波相邻峰时间差和波长计算，组织硬度可以由剪切波波速定量评价。本研究通过对112 个乳腺肿块超声图像与术后病理结果进行对比，研究HI VISION Ascendus 的应变率比值弹性成像（SR）、德国西门子公司生产的Siemens S2000 声脉冲辐射力弹性成像（ARFI）以及两者联合在乳腺良恶性肿块鉴别诊断中的应用价值，寻找最佳诊断乳腺良恶性肿块性质的仪器和最佳的超声弹性诊断方法。

1 资料与方法

1.1 一般资料

1.1.1 研究对象

选取2017年11月～2018年4月在石河子大学医学院第一附属医院乳腺外科就诊并欲行手术切除的90 例女性乳腺患者，共112 个乳腺病灶，病灶大小为0.32 cm～3.93 cm，平均大小为（1.10±0.75）cm。患者年龄范围为21 岁～79 岁，平均年龄为46岁±13 岁。所有患者接受弹性应变率比值法、VTQ技术检查，最后行手术切除并进行病理学检查。该研究均经本院伦理委员会同意，患者均自愿签署知情同意书。

1.2 仪器与方法

1.2.1 选用仪器

（1） 使用日立公司HI VISION Ascendus 彩超仪，实时线阵高频探头（9L4 探头，探头频率4～10 MHz），仪器具备实时组织弹性成像单元EZU-rIE7并能任意测量多区域内的应变率。

（2）使用Siemens Acuson S2000 彩超仪，实时线阵高频探头（9L4 探头，探头频率4～9 MHz），配有声脉冲辐射力弹性成像（acoustic radiation force imPulse，ARFI）技术软件。

1.2.2 检查方法

1.2.2.1 SR 检查方法

使用HI VISION Ascendus 彩色多普勒超声诊断仪，嘱患者取仰卧位并双手上举过头，充分暴露乳房，保持体位不变，根据肿块大小来调整弹性成像感兴趣区域（region of interest，ROI）的范围，采用正确的加压方式，嘱患者呼气后屏住呼吸，当诊断仪显示屏上代表压力与压放频率曲线的波形趋于稳定后，测定SR 值，同一结节测量3 次，最后取平均值（图1）。

1.2.2.2 ARFI 检查方法

使用Siemens Acuson S2000 型彩色多普勒超声诊断仪，嘱患者取仰卧位并双手上举过头，充分暴露乳房，保持体位不变，二维显示结节最大切面，将其调至探头中心，手持探头在病灶部位轻微振动，当控制仪器显示屏上的QF 值为45～60 为宜。启动ARFI 技术，平缓移动探头，不加压，发现病灶后，嘱患者屏气，将弹性取样框置于ROI，记录该处剪切波速度（shear wave velocity，SWV），测量5 次，取平均值。测量时保持探头与扫查部位垂直，注意避开钙化或液化坏死区域。此仪器可测量的剪切波速度值范围是0～9.00 m/s，故当肿块为液性或者过硬时测量值均显示为“X.XX m/s”。在本研究中，当实性肿块测量值中出现“X.XX m/s”且能排除囊性变后则取所能测得的最大值“9.00 m/s”计算（图2）。

图1 乳腺弹性应变率比值图像Fig.1 Image of breast elastic strain rate ratio

图2 乳腺声脉冲辐射力弹性成像图像Fig.2 ElastograPhy image of breast acoustic Pulse radiation force

1.3 统计学处理

应用SPSS.17.0 统计软件进行分析，计量资料采用±S表示，计量资料的两组间比较采用独立样本t检验，以病理结果作为金标准，绘制受试者工作特征（Receiver oPerating characteristic，ROC）曲线，并计算曲线下面积（area under curve，AUC），进一步计算Youden 指数（特异度+ 灵敏度-1），以其最大值所对应的 SR 值、SWV 值作为判断乳腺肿块良恶性的截断值，计算弹性应变率比值法及VTQ 技术以及两者联合诊断乳腺良恶性肿块的灵敏度、特异度、准确度、阳性预测值及阴性预测值。ROC 曲线下的面积差异比较采用Z 检验，采用MedCalc 12.7.0.0软件对ROC 曲线下面积进行比较。以P＜0.05 认为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 病理结果

乳腺良性病灶56 例，共78 个，包括乳腺纤维腺瘤29 个，乳腺腺病26 个，乳腺腺病合并纤维腺瘤12 个，导管内乳头状瘤4 个，腺病合并导管内乳头状瘤2 个，脂肪坏死结节2 个，乳腺囊性增生1 个，脂肪瘤样增生1 个，玻璃样变性1 个；乳腺恶性病灶34 例，共34 个，包括浸润性导管癌25 个，导管内原位癌5 个，粘液癌2 个，混合型乳腺癌1 个，浸润性小叶癌1 个（表1）。

表1 101个乳腺结节病理类型Tab.1 101 Pathological tyPes of breast lesions

2.2 弹性应变率（SR）比值对乳腺良恶性肿块的研究结果及诊断效能

以病理结果为金标准，乳腺良恶性肿块的SR值分别为2.43±0.99、5.36±1.93，二者比较差异有统计学意义（P＜0.05）（表2）。

采用ROC 曲线分析，SR 比值法诊断乳腺良恶性肿块的曲线下面积为0.940，95%CI（0.879，0.976），P＜0.05，Youden 指数最大值为0.839，该点所对应的SR 值为3.10。以此为截断值，≤3.10 的为良性，共72个，＞3.10 为恶性，共40 个（表3）。

表2 乳腺良恶性肿块的SR 比值、SWV 值比较Tabl.2 ComParison of SR and VTQ values of benign and malignant lesions in breast

表3 SR 比值法鉴别乳腺良恶性肿块与病理结果对照Tab.3 ComParison of SR value in differentiating breast benign and malignant nodules from Pathology

此截断值判断乳腺良恶性肿块的敏感度、特异度、准确率、阳性预测值（Positive Predictive values，PPV）、阴性预测值（negative Predictive values，NPV）分别为90%（70/78）、94%（32/34）、91%（102/112）、97%（70/72）、80%（32/40）（表4）。

表4 弹性应变率（SR）比值法、声触诊组织量化（VTQ 值）技术及两者联合对乳腺良恶性肿块诊断价值Tab.4 ComParison of diagnostic value of stain rate ratio（SR），Virtual touch tissue quantification （VTQ） technique for benign and malignant breast lesions

2.3 声触诊组织量化（VTQ）技术对乳腺良恶性肿块的研究结果及诊断效能

以病理结果为金标准，乳腺良恶性肿块的SWV分别为3.30 m/s±1.75 m/s、8.75 m/s±1.08 m/s，二者比较差异有统计学意义（P＜0.05）（表2）。

表5 VTQ 技术鉴别乳腺良恶性肿块与病理对照结果Tab.5 ComParison of VTQ in differentiating breast benign and malignant lesions from Pathology

采用ROC 曲线分析，VTQ 技术诊断乳腺良恶性肿块的曲线下面积为0.963，95%CI（0.909，0.989），P＜0.05，Youden 指数的最大值为0.894，该点所对应的SWV 值为5.13 m/s。以此为截断值，≤5.13 m/s为良性，共73 个，＞5.13 m/s 为恶性，共39 个（表5），此截断值判断乳腺良恶性肿块的敏感度、特异度、准确率、PPV 和NPV 分别为92%（72/76）、97%（33/34）、94%（105/ 112）、99%（72/73）、85%（33/39）（表5）。

2.4 两者联合对乳腺良恶性肿块的研究结果及诊断效能

以病理结果为金标准，对两者技术进行，即2 种检查方法中任一为阳性结果则诊断为阳性，则联合后判断良性肿块共73 个，恶性肿块共39 个（表6），判断乳腺良恶性肿块的敏感度、特异度、准确率、PPV 和NPV 分别为97%（73/75）、100%（37/37）、98%（110/112）、100%（73/73）、95%（37/39）（表6）。

表6 两者联合鉴别乳腺良恶性肿块与病理对照结果Tab.6 ComParison of combining SR and VTQ in differentiating breast benign and malignant lesions from Pathology

2.6 弹性应变率（SR）比值法、声触诊组织量化（VTQ）技术及两者联合对乳腺良恶性肿块诊断效能比较

SR 比值法、VTQ 技术诊断乳腺良恶性肿块的ROC 曲线下面积比较（图3），SR 比值法与VTQ 技术曲线下面积比较无统计学差异（Z=0.786，P＞0.05）。

图3 弹性应变率（SR）比值法、声触诊组织量化（VTQ）技术诊断乳腺良恶性肿块的ROC 曲线下面积Fig.3 Stain rate ratio（SR），virtual touch tissue quantification （VTQ） and mammograPh

3 讨论

随着物理学和超声检查技术的不断发展，能够反映组织硬度的弹性成像得到了快速发展，其主要原理是利用乳腺肿瘤组织与周围正常组织间弹性系数的不同进而推断乳腺肿块的良恶性[7]。应变率弹性成像（SR）、声脉冲辐射力弹性成像（ARFI）均已成为检查乳腺疾病的较新方法，然而不同类型的超声诊断仪器对乳腺良恶性肿块的鉴别是否有差异，国内外研究均较少，本研究使用日本日立公司生产的HI VISION Ascendus 及德国西门子公司生产的Siemens S2000 所配有的两种弹性成像方式对乳腺肿块的性质进行研究。

弹性应变率（SR）比值法是通过比较病灶与其相邻的腺体组织或脂肪组织的平均应变率来评价病灶的弹性，即半定量的方法对可疑病灶的进行客观评估[8-9]。本研究中发现乳腺良、恶性肿瘤的SR 比值差异具有统计学意义，反映了良恶性肿瘤在一定外力的作用下发生的形变程度不同，良性结节大多质软，发生的形变大，恶性结节大多质硬，发生的形变小。以病理结果为标准，构建ROC 曲线，曲线下面积为0.940，说明准确率较高，并确定截断值为3.10，与葛晖等[10]以3.08 作为诊断乳腺良恶性肿块的最佳截断值较为相近，高于于蕾[11]等的以2.78 作为最佳截断值。以SR 值＞3.10 判定为恶性、≤3.10判定为良性，超声弹性SR 比值法诊断乳腺恶性疾病的敏感度、特异度、准确率、PPV 和NPV 分别为90% （70/78）、94% （32/34）、91% （102/112）、97%（70/72）、80%（32/40），表明SR 以3.10 为截断值可以较好地区分乳腺肿块的良恶性，以该点为截断值诊断乳腺肿块的准确性高，假阴性低。在本研究中，以3.10 作为SR 值的截断值有3 个结节被误诊，其中2 个结节病理结果为单纯性粘液癌，其间质及胞浆内含大量粘液，周边有少量纤维组织，且浸润性较弱，所以质地较浸润性导管癌软，造成误诊，还有1 个结节病理结果为原位癌，其体积较小，处于早期状态，对周边组织无浸润，也造成了误诊。

声脉冲辐射力弹性成像（Acoustic Radiation Force ImPulse，ARFI）技术是较新的能定量检测组织硬度的弹性成像方法，从直观成像和明确定量两个方面实现对被探查组织硬度的检测[12-14]。VTQ 技术是利用超声声脉冲对感兴趣区域的弹性组织产生剪切波，通过超声机配备的超快速成像系统捕获，采集组织中的横波信号。剪切波速由剪切波相邻峰时间差和波长计算，组织硬度可以由剪切波波速定量评价[15]。与实时弹性成像技术相比，该技术在检测过程中无需人为施压，既可以定性分析组织硬度，也可以对组织硬度进行定量测定，实现了对实时弹性成像技术的完美升华。本研究以病理结果为金标准，VTQ 技术诊断乳腺良恶性肿块有统计学差异。VTQ 值所构建的ROC 曲线下面积为0.963，以5.13 m/s 为截断值判断乳腺良恶性肿块的敏感度、特异度、准确率、PPV 和NPV 分别为92%（72/76）、97%（33/34）、94%（105/112）、99%（72/73）、85%（33/39），与Meng W[16]等的研究结果相似，说明准确率较高。通过本组病例获得SWV 值的截断值，表明VTQ 以5.13m/s 为截断值可以较好地区分乳腺肿块的良、恶性。但与Kim[17]等 以3.42m/s、Tozaki[18]等以3.56 m/s为截断值研究结果相差很大，可能是由于各研究中良恶性肿块病理类型分布及所占比例差异所致。在本研究中有6 个乳腺结节误诊，3 个为乳腺纤维腺瘤，其内含有大的钙化，分析误诊原因是纤维腺瘤由间质细胞和腺上皮细胞膨胀增生所形成，其内富含黏多糖，通常质地比较软，当内部伴多发粗大钙化灶、胶原化或玻璃样变等使组织质地变硬导致SWV 值增高出现误诊。

弹性应变率（SR） 比值法及声触诊组织量化（VTQ）技术诊断乳腺良恶性肿块有统计学差异，可以用于对乳腺良恶性肿块的诊断，且运用弹性应变率（SR）比值法的诊断效能稍低于声触诊组织量化（VTQ） 技术，但两者差别无统计学意义（Z=0.786，P=0.431），与宫丽杰等[19]的研究一致，表明两者诊断乳腺疾病的价值相似，均可作为对乳腺良恶性肿块的诊断，为临床医师诊断乳腺疾病提供帮助。两者联合后诊断乳腺良恶性肿块的敏感性、特异性、准确 性、 PPV、NPV 分 别 为97%（73/75）、100%（37/37）、98%（110/112）、100%（73/73）、95%（37/39），表明两者联合后，诊断效能明显提高。对于较小、边界不清的病灶，测量SR 值时，仪器无法准确识别病灶区域，感兴趣区域将周围部分正常组织包含在内，使得SR 值未能真实反映病灶的弹性应变值，造成误诊，而使用VTQ 技术则会避免对小病灶的误诊。弹性应变率比值法与VTQ 技术联用对乳腺肿块良恶性的鉴别诊断价值最佳，两种方法互相补充可弥补单用时的不足，从而提高诊断效能。

本研究的局限性为所研究的样本量较少，而且病理种类也较单一，尤其是恶性肿瘤较少（只占31%），恶性肿瘤的病理类型中主要是浸润性导管癌（占73.5%），在今后研究中，将扩大样本量及样本种类进一步揭示超声弹性成像对乳腺良恶性肿块的诊断效能及不同病理类型的乳腺疾病的超声弹性成像特征，以更好的为临床提供帮助。

综上所述，对于乳腺良恶性肿块的影像学诊断，有赖于超声、乳腺X 线摄影、核磁等多种检查方法，超声弹性中的弹性应变率比值法和VTQ 技术对乳腺良恶性肿块有一定的诊断价值，HI VISION Ascendus 的应变率比值弹性成像（SR）、德国西门子公司生产的Siemens S2000 声脉冲辐射力弹性成像（ARFI）技术对乳腺疾病的诊断价值相当，均可以为临床诊断乳腺良恶性肿块提供帮助，两者联合可以提高对乳腺良恶性肿块的诊断效能。