自动乳腺全容积成像在乳腺癌中的临床研究进展及前景

荆露霞，黄备建

1.复旦大学附属中山医院超声科，上海 200032；

2.上海市影像医学研究所，上海 200032

乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤之一。早期发现和诊断对于乳腺癌的治疗和预后具有重要价值。目前乳腺癌早期发现和准确诊断主要依靠各种影像学方法，包括常规手持超声（hand held ultrasound，HHUS）、超声弹性成像（ultrasound elastography，UE）、超声造影（contrast-enhanced ultrasound，CEUS）、乳腺X线摄影（mammography，MG）、磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）及乳腺专用伽马成像（breast-specific gamma-imaging，BSGI）等。HHUS是重要的辅助筛查和诊断工具，但因其对操作者依赖性大、缺乏标准化操作，以及存储受限制、可重复性差等缺点，极大地限制了其在乳腺癌筛查和诊断中的应用。基于这些问题，自20世纪60年代末期，乳腺超声容积成像开始发展，并随着计算机技术水平的提高和超声设备的发展，自动乳腺全容积成像（automated breast volume scanning，ABVS）逐渐成为一项新兴的三维超声技术。该技术能自动完成扫描，标准化存储全容积信息，通过三维重建可获得任意平面图像，整个过程对操作者的要求较低，因此很好地克服了HHUS的操作局限。近年来，ABVS在临床应用中得以快速发展。现就其对比其他影像学技术在乳腺癌筛查和诊断中的应用研究进展及前景进行综述。

1 ABVS设备组成及使用方法

以德国Siemens公司的Acuson S2000 ABVS系统为例，该系统由常规彩色超声诊断仪、机械臂及全容积扫描探头、3D影像数据处理系统3部分组成，矩形探头频率为5～14 MHz，单次扫描可获取单侧乳房范围为15.4 cm×16.8 cm×6.0 cm的容积数据，产生层间距为0.5 mm的二维横断面图像多达318幅。检查时，患者仰卧位，双手臂举至头顶，充分暴露乳房及腋下，根据实际情况，检查者选择最佳预设参数，调整探头角度和压力，自动连续地扫描每侧乳房的正中位和内外侧位，根据受检者乳房大小可加行上下位扫描，扫描完成后将全部容积数据传输至系统工作站，自动重建出连续的冠状面、矢状面和横断面图像。

2 ABVS在乳腺癌筛查和诊断中的临床应用价值

2.1 ABVS冠状面特点和优势

HHUS检查难以获取冠状面图像，ABVS通过原始容积数据重建出符合手术视角的冠状面图像。朱罗茜等［1］和余江秀等［2］分别在HHUS根据乳腺影像报告和数据系统（Breast Imaging Reporting and Data System，BI-RADS）评估为4A类的445例和4类的278例病变中，补充冠状面特征进行再次评估后发现，ABVS提高了病变亚分类的准确率，并且联合ABVS后的诊断性能优于HHUS，他们认为ABVS有利于肿块边缘特征的显示和微钙化的检出。

一方面冠状面有助于了解肿块与周围组织及间质的相互关系，汇聚征和莲藕征等冠状面特有征象的显示为诊断提供了更多的信息［1-2］。其中，纠集征又被称为汇聚征，不同于HHUS上表现的毛刺征，病理学上肿瘤周边呈现出促纤维增生反应和肿瘤浸润周围组织引起的结构扭曲，声像图上表现为从肿块向周围组织的各方向上辐射状分布并交替出现的高低回声线［3］。在Zheng等［4］的研究中发现，纠集征是区分良恶性最强的独立预测因子，多项研究显示纠集征具有较高的特异度（98.3%～100.0%），但灵敏度为37.0%～89.6%［4-6］。但Zhan等［6］对166例HHUS评估为BI-RADS 3～4类病变，根据冠状面纠集征再次分类后发现，受试者工作特征曲线的曲线下面积（area under curve，AUC）的提高差异无统计学意义，需要大样本量进一步研究。纠集征也并非绝对的恶性征象，临床工作中应注意仔细识别，与某些良性病变如硬化性腺病、纤维腺瘤、炎性病变和手术瘢痕等相鉴别。

近年来，一些研究进一步发现了冠状面征象有望在预测乳腺癌预后及分子分型方面提供帮助。Jiang等［3］研究分析了85例浸润性导管癌三维超声特征与预后因素之间的相关性，发现纠集征是小病灶、低级别，以及雌激素受体（estrogen receptor，ER）或孕激素受体（progesterone receptor，PR）表达阳性的独立预测因子，具有高回声环的纠集征仅存在于低级别和ER表达阳性的肿瘤中，可预测预后良好的乳腺癌。Zheng等［7］研究分析经ABVS检查获得的303例乳腺癌患者的声学特征与乳腺癌分子亚型之间的相关性，发现在单变量分析中纠集征是luminal A型乳腺癌的预测因子，无纠集征则是HER2过表达型和三阴性乳腺癌的预测因子，多变量分析显示，存在和缺乏纠集征象分别是luminal A型和三阴性乳腺癌的最强独立预测因子。另一项研究［8］发现边缘特征和纠集征象与乳腺癌分子分型显著相关，HER2过表达型和三阴性乳腺癌表现纠集征明显少于luminal A型或luminal B型癌，且luminal A型比luminal B型更易出现，但在研究中采用边缘征象和纠集征预测分子分型的平均准确率仅为40.6%。

另一方面，冠状面图像显示微钙化的数目通常多于矢状面和横断面，同时冠状面可直观显示迂曲走行的导管和沿导管分布的钙化区，系统后处理技术也有助于微钙化的显示［1-2］，因此可能有助于导管原位癌的检出。包凌云等［9］研究回顾性分析了67例导管原位癌的MG、HHUS和ABVS表现，结果显示MG和ABVS的导管原位癌检出率均高于HHUS，且差异均有统计学意义，并且其中ABVS检出单纯钙化或伴发微钙化的乳腺导管原位癌多于常规超声，差异有统计学意义，且与MG相近。此外还有研究［10］发现冠状面图像有助于提高术前病变大小测量的准确率，尤其对于大的弥漫性导管原位癌。

2.2 ABVS在乳腺癌筛查中的应用

因MG在微钙化的检出中具有优势，在年龄40岁以上女性的乳腺癌筛查中，其仍是主要的筛查工具，并且已证明可以降低乳腺癌患者的死亡率。但MG在致密型乳腺中的筛查灵敏度明显降低。HHUS可以不受腺体密度的限制，因此HHUS被推荐用于MG筛查提示致密型乳腺和BI-RADS 0类的辅助筛查［11］。相关研究［12］发现，使用HHUS补充MG在致密型乳腺的女性乳腺癌筛查中，癌症检出率在每千人中可以增加1.9～5.3例。ABVS通过宽幅高频探头自动连续扫描获取全容积信息及标准化存储，满足多平面重复观察的需求可能有利于检出更多病变。2010年Kelly等［13］研究发现，在4 419例无症状女性乳腺筛查中，联合ABVS较单用MG诊断乳腺癌的检出率每千人中增加了3.6例，召回率增加了5.4%。2015年，Brem等［12］在15 318例无症状致密型乳腺的女性乳腺筛查中发现，联合ABVS每千人中增加了1.9例癌症，同时伴随着召回率增加13.5%，活检率增加3.6%，特异度和阳性预测值分别降低13.4%和4.1%。2016年，Wilczek等［14］联合ABVS对1 668例致密型乳腺女性进行筛查，发现与单用MG相比，在每千人中乳腺癌增加了2.4例，并且每千人仅需额外召回9例，特异度仅减少0.7%。由此看来在无症状致密型乳腺的女性乳腺癌筛查中联合MG与ABVS检查可以提高恶性病变的检出率，ABVS与HHUS相比，二者辅助MG筛查乳腺癌的检出结果表现相当，并且ABVS可能同样能增加小病灶浸润性癌的检出率［13，15］。

临床筛查工作中，超声医师需在操作HHUS的同时进行扫查和识别病变，且仅能参照先前存储的代表性图像进行比较。相较于HHUS，ABVS可由经短期培训而无需接受过高级训练的医技人员进行，允许图像采集与判断分离，可提供用于年度比较的全乳房图像。近年来研究［12，14-17］显示，操作ABVS总检查时间约为15 min，数据读取时间为2.9～9.0 min。

在操作ABVS时，标准化扫查流程、对医技人员进行持续培训及尽量覆盖任何周边部分可以提高检出率。值得注意的是，随着检出率的提高，召回率也相应增加。研究［18］表明ABVS存在学习曲线，随着诊断经验的提高，有望进一步提高检出率，减少召回率和假阳性率。基于ABVS的计算机辅助检测技术（computeraided detection，CAD）是一项新技术，有望提高ABVS在乳腺癌中的筛查价值。有研究［19］发现，使用CAD辅助ABVS检测较单用ABVS平均阅读时间明显缩短（133.4 s/例vs158.3 s/例），在保持高灵敏度的同时，8例评估者的平均特异度从67%增加到71%，但差异无统计学意义。Xu等［20］研究发现使用CAD辅助ABVS优于单用ABVS，尤其在经验不足的医师对比中差异有统计学意义。

2.3 ABVS在乳腺癌诊断中的应用

2.3.1 HHUS

多项研究［5，6，21］表明ABVS的病变检出率优于HHUS。有研究［21］回顾性分析了417例病变中ABVS和HHUS的检出表现，发现ABVS检出病变数明显多于HHUS，并且认为ABVS通过冠状面显示汇聚征及检出微钙化的优势较HHUS更有利于恶性病变的检出。Zhan等［6］研究发现ABVS在174例病变中多检出的8例病变均小于1 cm且其中4例为恶性病变，认为ABVS对小病变的检出具有优势。ABVS探头配备有768个压电晶体，频率可达到14 MHz，高分辨率有利于检测到被HHUS忽略的微小乳房病变。同时，连续扫描、通过标准化存储全容积信息满足在多平面上进行可重复性的观察，也避免了对病变的漏诊。

2015年，Meng等［22］对13项高质量研究进行Meta分析发现，ABVS对乳腺病变具有较高的诊断价值，研究显示总的灵敏度、特异度和AUC分别为92.0%、84.9%和0.967 3，同时在8项研究中对比分析了ABVS和HHUS的诊断性能，结果ABVS对比HHUS具有相当的灵敏度、较低的特异度和较高的AUC。随后，Kim等［23］研究分析显示，ABVS和HHUS具有相当的灵敏度和特异度。2018年，Choi等［24］在831例乳腺病变中评估二者的诊断性能，结果ABVS和HHUS检查的灵敏度（84.2%vs84.2%）、特异度（80.5%vs83.9%）和AUC（0.88vs0.90）差异均无统计学意义。

2.3.2 UE

UE是一项基于乳腺正常、良恶性病变组织间的弹性（硬度）差异，利用超声定性或定量地评估组织弹性，从而用于诊断乳腺病变良恶性的技术。将ABVS与UE进行对比研究，二者分别及联合诊断乳腺病变的灵敏度、特异度和准确率见表1。二者均表现出较高的诊断价值，4项研究中有3项研究结果显示ABVS的灵敏度、特异度及准确率优于UE。UE仅反映弹性信息，缺乏形态学特征，对于良性病变伴有钙化、纤维化增加或间质玻璃化时，容易将其误诊为恶性，而对于本身组织硬度较低的恶性病变如髓样癌或当恶性病变发生液化时，容易将其误诊为良性。另外，UE对于位置较深或体积较大的病变也会造成误判。但闵贤等［27］研究发现UE对于诊断乳腺小病变的灵敏度优于ABVS，对于恶性小病变的检出UE具有较高的诊断价值。三阴性乳腺癌在ABVS及HHUS图像上常因缺乏特异征象而易被误诊。有研究［29］发现，UE测得的硬度值与乳腺癌的免疫组织化学亚型存在相关性，三阴性乳腺癌的平均硬度值高于其他亚型，此特点可能有助于该类型病变的鉴别诊断。部分研究［27-28］将ABVS和UE联合应用发现，ABVS提供病变形态学特征结合UE弹性信息，二者优势互补可以提高乳腺良恶性病变的诊断价值。

2.3.3 CEUS

CEUS是通过静脉注射微泡造影剂，以增强乳腺血管的后散射回声，实时地观察乳腺组织和病变组织的血流灌注情况，进而通过分析病变的增强强度、增强类型、廓清方式、造影剂分布、血管形态等特征来鉴别病变良恶性的技术。CEUS较能量或彩色多普勒超声对于显示与肿瘤新生血管相关的微血管和低速血流的灵敏度高。有Meta分析［30］显示，CEUS对于诊断乳腺良恶性病变总的灵敏度、特异度分别为93%和86%，较常规超声的诊断性能更高，但良恶性病变的血供分布特点之间存在一些交叉并且CEUS无法显示病变的形态学特征，因此不建议单独应用。目前关于ABVS和CEUS诊断乳腺良恶性病变的对比研究仍较少。潘莉莉等［31］研究显示，CEUS的诊断灵敏度与ABVS一致，特异度及准确率低于ABVS，但CEUS有助于诊断ABVS和常规超声上表现不典型的乳腺病变及缺乏恶性征象的三阴性乳腺癌，在研究中将三者联合应用能提高对乳腺良恶性病变的鉴别诊断能力。

表 1 ABVS与UE诊断乳腺病变的灵敏度、特异度、准确率对比

2.3.4 MRI

MRI也是一项三维乳腺成像技术，其对软组织的分辨力高，不受乳腺腺体密度的影响。在乳腺癌筛查技术中，动态增强MRI的灵敏度最高，其有助于检出隐匿性癌症，被推荐用于终身风险超过20%的高风险人群的筛查［32］。由于良恶性病变MRI表现之间存在重叠，会造成相对较高的假阳性率。加之MRI检查成本高、成像时间长、禁忌证多且被检者舒适度差等缺点，因此不推荐用于常规或中等风险人群的筛查。阳练［33］比较了80例乳腺病变ABVS和增强MRI的诊断性能，发现二者诊断的灵敏度（94.6%vs94.6%）和特异度（79.1%vs86.0%）差异均无统计学意义，这与王培蕾等［34］研究结果一致。在测量病变大小方面，二者差异亦无统计学意义，且与病理学测量结果一致。ABVS在诊断非肿块性病变方面较MRI有所不足，并且无法显示腋窝、纵隔和胸骨后淋巴结情况，但其对钙化的灵敏度优于MRI，与增强MRI均具有较高的诊断价值。

2.3.5 BSGI

BSGI又称分子乳腺成像，与基于解剖学诊断的MG和HHUS等不同，BSGI是利用肿瘤功能和代谢信息进行诊断的影像技术，BSGI检出乳腺癌的灵敏度不受乳腺腺体密度的影响，其最大的优势是可检出MG中的隐匿性病变。严丽霞等［35］分析210例乳腺病变的ABVS和BSGI的诊断结果发现，ABVS的特异度高于BSGI，但灵敏度和AUC差异均无统计学意义。近年来，一些研究报道使用BSGI对乳腺致密的女性进行补充筛查，对MG筛查时评估为致密型乳腺女性补充BSGI检查的结果显示每千人中增加了7.5～16.5例癌症检出数［36］。尽管BSGI较ABVS在乳腺癌检出和诊断性能方面表现出优势，但仍存在以下不足：BSGI对于亚厘米的乳腺癌和较大的纤维腺瘤、炎性病变、脂肪坏死、乳头状瘤、乳腺内淋巴结、非典型增生等良性病变易造成漏诊和误诊［37］；每次检查需获得双侧乳房的头尾位和内外斜位图像，单幅图像获取时间为7～10 min，总检查时间明显长于ABVS；同时示踪剂会造成辐射暴露，对于孕妇及示踪剂过敏者属绝对禁忌。相比BSGI，ABVS无辐射和方便易行的特点具有优势。

3 ABVS的局限性

ABVS存在以下缺点：首先，ABVS存在技术缺陷，包括难以完成腋窝区域扫查以及该区域淋巴结的评估，仅可提供灰阶图像，缺少组织、血管和弹性信息，且无法补充多普勒超声技术和UE来鉴别病变的良恶性，在检查期间不允许调整参数；其次，在患有晚期乳腺癌且皮肤表面有真菌或巨大乳腺肿块的患者中，该类患者乳房不宜受压并且扫描效果不佳，受检查压力的影响，可改变部分图像特征；最后，到目前为止，ABVS尚缺乏标准化的诊断规范。

4 总结与展望

ABVS作为一项新的三维成像技术，在乳腺癌筛查和诊断中具有与其他技术相当的表现，其独特的冠状面可为病变的检出和诊断提供了更多的信息，尤其对于导管内病变，自动标准化的采集存储方式克服了HHUS可重复性差的缺点，ABVS在病变定位和大小测量方面提供更准确客观的信息，可以满足前后评估随访的需求。此外，该技术允许在工作站进行延迟读片，并进行非实时审查，优化了超声科医师的工作环境。ABVS在临床应用中有待进一步发展，除了克服技术缺点外，还需进一步充分利用其技术优点和冠状面所提供的信息，高效联合其他技术多模态方法进一步提高对乳腺病变的诊断价值，为乳腺癌的分子分型提供更准确的预测，并结合CAD有效地将其整合到大规模的筛查工作流程中，以进一步提高早期乳腺癌的检出率。