剪切波弹性成像评估乳腺肿瘤弹性模量参数特征及其与胶原纤维的关系

朱婷娅，李玲丽

(临海市妇幼保健院 超声科，浙江 临海 317000)

乳腺癌作为常见的女性恶性肿瘤，在我国具有较高的发病率及死亡率[1]。乳腺癌的发生发展受癌细胞及间质成分交互作用的微环境影响[2]，胶原纤维是乳腺癌的主要间质成分，在乳腺癌的发生发展过程中有着重要作用[3]。剪切波弹性成像 (shear-wave elastography，SWE)作为一种全新的超声弹性成像技术，可通过定量分析肿瘤组织的硬度特征以鉴别其良恶性质，是常规超声检查的有益补充。本研究运用剪切波弹性成像定量分析乳腺肿瘤的弹性模量参数特征，探讨其与胶原纤维面积的相关性。

1 资料与方法

1.1 研究对象 选取2016年7月—2018年7月在临海市妇幼保健院行手术切除治疗的105例乳腺肿瘤患者作为研究对象。所选对象均为女性，年龄21～71岁、平均52.65±12.52岁，共计139个病灶，病灶最大径线0.60～4.2 cm、平均2.32±0.86 cm。根据术后病理结果分为良性病灶组和恶性病灶组，良性病灶组56例，共计76个病灶，年龄21～71岁、平均52.14±13.38岁；恶性病灶组49例，共计63个病灶，年龄23～70岁、平均53.22±11.58岁，两组间年龄比较差异无统计学意义(t=0.44，P=0.661)。所有肿瘤病灶术前均接受剪切波弹性成像检查，并对术后病理组织标本进行胶原纤维面积分析。本研究经医院伦理委员会批准，所选患者均签署知情同意书。

1.2 检测方法 采用AixPlorer超声诊断仪(Super Sonic Imagine公司)，配有4 MHz～15 MHz的高频探头。患者取仰卧位，安静平躺，将双侧乳房和腋窝充分暴露。首先对乳腺肿瘤病灶进行常规超声检查，观察肿瘤病灶的位置、形态、大小、包膜、边界、内部结构及回声、血供、与周围组织关系等情况；然后启动剪切波弹性成像模式，嘱患者屏气，在不施加任何压力情况下，在感兴趣区静置3 s，待超声图像稳定后定帧并存储图像。选取感兴趣区时，取样框大小应尽可能覆盖肿瘤病灶。测量并记录各弹性模量参数：弹性模量平均值、弹性模量最大值、弹性模量最小值。同一肿瘤病灶数据均重复测量3次，取平均值。见图1。

1.3 胶原纤维面积分析 对术后病理组织标本进行Van Gieson (VG)染色[4]：将病理组织标本进行切片脱蜡，Weigert铁苏木素进行10 min浸染后水洗，以1%盐酸酒精进行分化。流水持续冲洗数分钟，VG染液进行2 min浸染后，以95%酒精进行分化。无水酒精进行脱水后，以二甲苯进行透明处理，并以中性树胶封固后，光学显微镜下观察。使用Image-Pro Plus 5.1软件对术后病理组织标本进行胶原纤维面积分析。每张切片上使用高倍镜(×400)随机选取5个视野，计算并记录每一个视野内胶原纤维面积，取平均值。见图2(封三)。

1.4 统计学方法 采用 SPSS 20.0 统计软件，计量资料比较采用t检验，相关性分析采用 Pearson 相关分析，P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 术后病理结果 63个恶性肿瘤病灶中浸润性导管癌49个，浸润性小叶癌8个，导管内癌6个；76个良性肿瘤病灶中纤维腺瘤37个，乳腺腺病24个，导管内乳头状瘤15个。良性病灶组病灶最大径线0.60～4.2cm、平均2.34±0.91 cm；恶性病灶组病灶最大径线0.70～3.8 cm、平均2.29±0.81 cm；病灶平均最大径线比较，差异无统计学意义(t=0.353，P=0.725)。恶性病灶组的病灶胶原纤维面积(14 475.26±5216.47 μm2)大于良性病灶组(9874.92±3837.14 μm2)，差异有统计学意义(t=5.981，P<0.001)。

2.2 弹性模量参数比较 恶性病灶组的病灶弹性模量平均值、弹性模量最大值均大于良性病灶组，差异均有统计学意义(P<0.05)；见表1。

表1 两组患者弹性模量参数比较

2.3 弹性模量参数与胶原纤维面积的相关性 乳腺肿瘤病灶的弹性模量平均值(r=0.763,P<0.001)、弹性模量最大值(r=0.836,P<0.001)均与胶原纤维面积呈正相关。

3 讨论

肿瘤组织中的间质成分不仅具备肿瘤性特征，且对肿瘤细胞可产生力学效应，影响细胞外基质的反应状态及数量[5]。研究显示[6-9]，乳腺癌间质成分参与癌细胞的生长发展，乳腺癌间质中的胶原纤维含量及构成特征与乳腺癌的侵袭转移能力密切相关。因此，评估乳腺癌胶原纤维含量有着重要临床意义。剪切波弹性成像是一种全新的超声弹性成像技术，实现了声波下的触诊，其基本原理是通过计算剪切波在组织结构中的速度变化获得组织弹性图像，测定组织密度获取其弹性模量值，从而客观定量地评价组织的硬度特征，弹性模量值越大代表组织硬度越大[10-13]。

本研究结果显示，恶性病灶组的病灶弹性模量平均值、弹性模量最大值均明显大于良性病灶组，原因可能一方面与乳腺癌细胞大量增殖并向周围组织浸润、与邻近结构组织粘连使其活动度下降、弹性硬度增加有关；另一方面与乳腺癌间质微环境发生结缔组织增生反应、异常激活的成纤维细胞合成分泌大量胶原蛋白导致肿瘤弹性硬度增加有关；提示运用剪切波弹性成像定量分析乳腺癌病灶的弹性模量参数特征有助于乳腺癌的鉴别诊断。

胶原纤维作为乳腺癌主要间质成分，构成了癌细胞的主要骨架结构。胶原纤维是一种结构蛋白，在细胞外基质中含量丰富，与组织的抗张强度密切相关[14-15]。本研究结果显示，恶性病灶组的病灶胶原纤维面积明显大于良性病灶组，提示乳腺癌具有更丰富的胶原纤维含量。胶原纤维的韧性及硬度远大于癌细胞，胶原纤维含量的多少决定了肿瘤的组织硬度。在乳腺癌的发生发展过程中，随着胶原纤维含量增多，细胞外基质硬度随之增大[16-17]。本研究结果显示，乳腺肿瘤病灶的弹性模量平均值、弹性模量最大值均与胶原纤维面积呈正相关，提示随着弹性模量参数值越大，乳腺肿瘤的胶原纤维面积越大，这可能与乳腺肿瘤在发生发展过程中常常伴随着大量细胞外基质胶原表达增加、相互交联、沉积及线性化等病理性改变有关[18-20]。本研究结果还显示，乳腺肿瘤病灶的弹性模量最大值与胶原纤维面积的相关性较高，提示运用弹性模量最大值更有助于反映乳腺肿瘤的胶原纤维含量状态。

综上，剪切波弹性成像的弹性模量平均值和最大值与乳腺肿瘤的胶原纤维面积呈正相关，可为临床评估乳腺肿瘤胶原纤维含量以及鉴别乳腺肿瘤提供影像学参考。