超声弹性成像在乳腺良恶性结节诊断中的应用进展

王海强，王 琳，蒋 敏，车艳玲

1黑龙江中医药大学研究生院，黑龙江 哈尔滨 150040；2长春中医药大学研究生院，吉林 长春 130117；3黑龙江中医药大学附属第一医院超声医学科，黑龙江 哈尔滨150040

近年来，乳腺癌的发病率和死亡率在全球范围内逐渐上升，在女性恶性肿瘤中所占比例也逐渐增高［1］，2020年女性乳腺癌已超过肺癌成为最常见的癌症［2］。虽然我国乳腺癌发病率较低，但我国乳腺癌的疾病负担仍在逐年增加［3］。乳腺癌的发病机制不清，可能与生殖、遗传、内分泌、饮食、环境等诸多因素有关［4,5］。乳腺结节生成伴随着相应的病理变化，然而这些病理变化可能不会引起常规超声（US）显示的解剖学、组织运动和血流动力学的变化，但通常会改变组织的基本弹性［6］。超声弹性成像（UE）由Ophir等［7］最早提出，经过不断发展，已经形成了多种弹性成像技术，主要包括静态/准静态弹性成像（RTE）、声辐射力脉冲成像（ARFI）和剪切波弹性成像（SWE）等。弹性成像技术可以通过测量组织杨氏模量值及剪切波传播速度（SWV）定量评估组织的硬度，弥补了US的不足，为乳腺结节的诊断提供了新的思路和方法。

1 RTE

1.1 RTE的基本原理

RTE对组织施加恒定外力，收集超声射频回波信号来估计轴向组织位移和应变，利用经典的时延估计技术，对采集的射频回波信号在少量准静态变形前后的帧进行自相关分析，用彩色编码沿小数据段或感兴趣区域的差分位移并转换成彩色图像，以直观反映被检组织的实际硬度。

1.2 UE评分（ES）

在UE中，用彩色图像表示组织的弹性系数大小，即组织的硬度。红色表示组织弹性系数小（硬度小），蓝色表示组织弹性系数大（硬度大），绿色表示组织弹性系数中等（硬度中等）。有学者提出5分评分法，将乳腺肿块对应的颜色赋予分值表示［8］，具体如下：1分：病灶表现为绿色；2分：病灶表现绿色和蓝色相间；3分：病灶周围为绿色，中央为蓝色；4分：整个病灶表现蓝色，但其周围区域不包括在内；5分：病灶及其周围均表现蓝色。评分≥4分为恶性，＜4分为良性。但在临床实际应用中发现该评分不适用于某些病灶，因此国内有学者在5分法基础上总结经验，提出了更为准确的改良5分法［9］。许多研究者针对ES在乳腺病灶中的诊断价值展开研究。有学者认为ES诊断乳腺病变的价值高于US，并且提出了ES是鉴别乳腺良恶性病变最有用的弹性成像参数［10］。另有研究［11］的结论与其一致；另外，该研究还发现UE与US联合应用的敏感度、特异性、准确性、阳性预测值和阴性预测值均高于两者单独应用。有研究报道ES对评分为3、4分的病灶存在部分误诊的情况，可能与操作者个人主观因素有关［12］。因此，虽然ES是一种方便快捷的方法，但由于其对操作者的依赖性较强［13］，导致检查结果主观性较大，临床应用的可靠性存在一定的争议。

1.3 应变率比值（SR）

SR是一种定量分析方法，在相同外力作用下通过计算病灶与周围正常组织应变比值而得出。比值越大，肿块相较周围正常组织的硬度就越大，肿块的恶性可能性就越高。有研究通过受试者工作特征曲线分析，得出恶性病变的SR和乳腺影像报告与数据系统（BI-RADS）分级均高于良性病变（P＜0.001），肯定了SR对于乳腺良恶性病变鉴别的价值［10］。有学者采用改良5分法对乳腺肿块进行弹性评分，测定肿块内部最硬区域以及周边最硬区域的SR，结果证实SR对于BI-RADS 4A级肿块鉴别准确度高于ES［14］。更重要的是，后续有学者在大样本多中心研究的基础上也得出了与以上研究者同样的结论，进一步证实了SR对乳腺病变的诊断效能，特别是对于ES评分和BI-RADS分级较高的病灶，SR有助于提高诊断的准确性［15］。研究表明，SR测定有较好的一致性和可重复性，能够以定量的方式反映不同组织间硬度的微小差别，有助于乳腺良恶性病灶的鉴别，但对于较大和较小病灶存在漏诊和误诊的情况，这体现了SR一定的局限性［16］。

1.4 面积比值法（AR）

AR是指病灶的弹性成像模式下面积与二维成像面积的比值，根据其比值大小判断病变的良恶性。弹性成像相较二维成像对乳腺病灶解剖结构以及内部回声等情况反映差，但弹性成像对二维成像无法检出而硬度已发生改变的早期病灶更敏感。有研究表明乳腺良恶性病变的面积比存在显著差异［17］。有学者认为AR与ES对乳腺良恶性病变的诊断价值相当，且二者联合可提高诊断的准确性［18］，这与另一研究［19］的结果一致。ES可反映病灶周边组织的硬度，而AR对于恶性病灶的识别也很敏感，许多研究都表明AR对乳腺病变良恶性具有较好的判断价值，且AR与ES联合应用可进一步提高对乳腺恶性病灶的识别率。

2 ARFI

2.1 ARFI基本原理

ARFI于2002年被提出，是一种新的基于辐射力的成像方法，它可以提供有关组织局部机械特性的信息［20］。其原理为使用短持续时间（＜1 ms）声辐射力使感兴趣区域组织产生局部微小位移（10 μm左右），并使用超声互相关技术跟踪这些位移，而位移大小与局部组织硬度成反比，因此可根据位移评价感兴趣区域组织硬度。ARFI技术分为声触诊组织成像（VTI）技术、声触诊组织定量（VTQ）技术和声触诊组织成像量化（VTIQ）技术。

2.2 VTI技术

VTI属于定性分析，通过显示感兴趣区的黑白色来反应组织的弹性特征，黑色表示组织硬度大，白色表示组织硬度小。VTI测量恶性病灶面积大于二维灰阶超声，既往多项研究证实了这一观点［21-22］。因此，在诊断乳腺良恶性病变中运用VTI图与二维灰阶图面积比能够更加客观地评价［23］，并且VTI图与二维灰阶图面积比与VTI评分法联合应用可提高乳腺良恶性病变鉴别诊断的敏感度、特异性和准确性。有研究肯定了VTI可以无创为临床提供大量的补充信息，可能成为乳腺肿块的有效诊断工具，但由于VTI无法对病灶进行定量分析以及受主观性因素影响较大，使其临床应用广泛性受到很大的限制［24］。随着第三代ARFI，即VTIQ技术的问世和广泛应用，加之VTI自身缺陷和不足，现已较少应用。

2.3 VTQ技术

VTQ通过测定SWV，定量评估病灶的硬度，弥补了RTE及VTI定性或半定量的缺陷。测得的SWV值越大，证明病灶硬度越大，恶性程度越高。有研究表明VTQ可为病变组织硬度提供标准化的量化结果［25］。有研究发现，VTQ鉴别乳腺良恶性结节SWV平均值的临界值为4.02 m/s，在临床应用中可以通过检测结节边缘区的SWV平均值或最大值作为鉴别诊断指标之一［26］。该研究认为VTI与VTQ联合应用可进一步提高诊断的敏感性。相较于VTI，VTQ有很大的优势，但由于受到采样框大小的限制，在实际临床应用中会增加体积较小或体积较大肿块测量的误差率。另外，并非所有恶性肿瘤硬度都较大，有些恶性肿瘤（黏液癌、髓样癌、导管内癌等）硬度偏软，测得的SWV值较小，而有些良性肿瘤（纤维腺瘤、导管内乳头状瘤等）硬度偏硬，测得的SWV值较大。有些良性肿瘤内部发生钙化、胶原化等情况时，硬度会增加，测得的SWV值也会有所增大［27］。

2.4 VTIQ技术

VTIQ在VTQ的基础上，对SWV进行彩色编码以获得剪切波分布图。因此，VTIQ整合了VTI及VTQ的优势，对微小病灶的诊断优于其他ARFI技术［28-29］。有学者回顾性分析了60 例乳腺肿块患者，通过与BIRADS分类对比，发现VTIQ鉴别诊断乳腺良恶性肿块的敏感度、特异性、准确性、阳性预测值、阴性预测值以及约登指数均较高［30］。有学者利用VTIQ进行乳腺疾病研究，通过测量病灶及邻近组织的SWV以及病灶-脂肪速度比，用受试者工作特征曲线分析得出两者具有相同的诊断性能，并证实VTIQ鉴别诊断乳腺良恶性病变具有较高的性能，其临床应用可重复性也是一大亮点［31］。但应该注意的是，在应用VTIQ时，应根据肿块体积大小、内部回声情况及彩色编码图特征进行Vmax、Vmin或Vmean的选择，以达到最佳的诊断效果［32-33］。有学者将VTIQ与SWE对乳腺良恶性病灶的鉴别诊断价值进行比较，认为两者均具有较高价值，但VTIQ对BI-RADS 4A类病灶诊断优于SWE，可能与两者采样框大小不同以及VTIQ独特的质量控制模式有关［34］。另外，由于乳腺恶性肿瘤内部存在异质性，可以根据VTIQ检测的SWV来评估乳腺癌的生物学特性，从而为临床个体化治疗提供影像学依据［27,35］。

3 SWE

3.1 SWE基本原理

SWE使用声辐射力激励组织产生剪切波，通过快速平面波激励来跟踪剪切波传播时的位移和速度，根据SWV计算出组织的杨氏模量值，以反映被测组织的硬度。两者之间的关系为E=3G=3ρc2，单位为kPa，其中G表示剪切模量，ρ表示组织密度（硬度），c表示剪切波传播速度，即SWV。剪切波图像自动与标准B型图像配准，以提供具有解剖学特异性的定量彩色弹性图。

3.2 SWE在乳腺肿块鉴别诊断中的应用

SWE对于乳腺病灶可以从定量和定性两个方面进行评估，因此国内外对于SWE在乳腺肿块良恶性鉴别诊断中的价值研究甚多。有学者通过对比研究得出剪切波弹性图与应变弹性图的受试者工作特征曲线下面积无显著差异（P＞0.05），即应变弹性成像和SWE的诊断效能接近［36］。另有研究者［37-39］也证实了前述研究的结论，但在实际临床应用中应变弹性成像需手动施压，操作重复性差，而且应变弹性成像对质地不均匀结节的诊断效能低于SWE。与US相比，SWE定性和定量参数的特异性、阳性预测值和准确性均显著提高（P＜0.001），Emax可作为最具区分性的参数［40-41］，可能与乳腺病灶间质内不同胶原纤维形态排列有关［42］，但仅能反映病灶整体的硬度大小，无法体现病灶内部硬度的差异性。研究发现乳腺病灶内部硬度异质性与病理结构密切相关［27］。为此，有学者采用新指标刚度梯度定量评估病灶内部硬度的异质性，即刚度梯度=（Emax-Emean）+Emax。这一新指标可以弥补常规SWE参数的不足，提高了BI-RADS分类鉴别乳腺良恶性病灶的特异性，可以减少不必要的穿刺活检或手术［43］。

4 结语

目前研究表明，对于UE，无论是RTE、ARFI还是SWE，对乳腺良恶性结节的鉴别都有其独特的优势，比US准确。许多研究者侧重于比较各种弹性成像参数之间的诊断效能，并认为将其联合应用才能提高诊断的准确性，但这些研究大都是小样本、单中心研究，结论的准确性亟待进一步确认；重要的是在大样本、多中心对有症状和筛查出肿块的患者进行类似的研究，如能得到同样的结论，下一步将是确定如何最好地将两者结合来提高其鉴别诊断效能。众多研究证实SWE和VTIQ技术诊断效能在各种弹性成像中处于绝对优势，但也有各自的局限性，在运用时应根据乳腺结节的实际情况选择最佳的检查手段。文献报道常规乳腺超声检查中运用的BI-RADS能较好地判断2级和5级的乳腺病变，但对于3、4 级病灶的判定存在一定难度。运用UE 校正BIRADS分级可显著提高乳腺病灶良恶性鉴别诊断的效能，减少不必要的活检或手术。总之，尽管UE出现较晚，但在软组织疾病诊断方面日益成熟，甚至在一些结节性疾病的诊断中已经成为不可替代的影像检查手段；尤其是SWE实时、定量、可重复性高以及无创性等优点，使其在临床上具有很大的应用前景。基于以往研究，笔者坚信在未来乳腺良恶性结节的鉴别诊断中，UE将扮演非常重要的角色。