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超声弹性成像在乳腺病变诊断中的应用现状

来源:现代肿瘤医学 阅读数:888 时间:2020-01-10

  近年来,乳腺癌发病率已居全球女性恶性肿瘤发病率首位,且发病人群年轻化。早期乳腺癌症状隐匿,因此,早期发现、早期治疗对乳腺癌患者的生活质量及生存预后至关重要。目前临床上用于乳腺疾病的筛查及诊断的方法主要有:触诊、乳腺钼靶X线摄影、超声、磁共振成像等无创检查以及穿刺活检术、手术取组织活检和麦默通旋切术活检等。而UE技术是超声影像学发展至今的结晶,其通过对乳腺病灶硬度信息的提取,对病变组织进行定性及定量诊断,成为早期乳腺癌诊断不可或缺的影像学检查方式和乳腺癌个体治疗效果重要的评估方式,UE因其易操作、无创、经济、诊断效率高等被广泛应用于临床。

超声弹性成像在乳腺病变诊断中的应用现状

  1.超声弹性成像原理及相关技术

  Ophir等在1991首次提出了UE的概念,其基本原理总结为:①通过超声探头给予被测组织激励(组织内压力来源有多种不同途径,可以是静态微小压缩、声脉冲辐射力等外部压力,也可以是机体本身内部不同器官的血压变化、自主呼吸等内部压力);②在其激励的作用下,测量被测组织发生移位、应变率、位移幅度和剪切波速度等;③超声设备通过对其回波信号的回收,自动计算出一系列弹性力学参数,包括杨氏模量、泊松比、剪切模量、位移图和弹性图等,把力学改变量通过转换反映在图像上,通过数字信号及图像处理的技术,对比分析计算不同参数的改变量,从而反应弹性模量等力学属性的差异。

  2.超声弹性成像技术的生物学基础

  研究已证实肿瘤的形态学表现是由分子生物学因素和组织病理学决定的,肿瘤硬度的改变属于肿瘤的形态学改变特征之一。而弹性(硬度)是生物组织本身的固有属性,随着病变组织的发生发展,内部基因及细胞因子的突变及异常表达,引起组织病理学改变,病灶的硬度与病变组织内部成分密切相关,一定程度上取决于病灶内部的分子构成,从而与病变组织的生物学特性紧密相连,该技术正是以此作为理论基础并取得了一定的成效。同时肿瘤的形态学改变一定程度上也可以直接或间接反映在影像学上,通过分析病变组织内部影像学表现的差异,来间接评估其生物学行为。

  研究发现乳腺内部不同组织成分间弹性系数从小到大排列:脂肪组织、乳腺、乳腺纤维化、非浸润性导管癌、浸润性导管癌。李俊来等发现乳腺正常组织及不同病变下的组织弹性值不同,由大到小依次为:浸润性导管癌、腺病、腺病伴纤维瘤形成或导管内乳头状瘤、纤维腺瘤、腺体、脂肪,乳腺恶性肿瘤硬度要大于良性肿瘤及乳腺正常组织。

  3.超声弹性成像

  在乳腺疾病诊断中的应用经过近20年的不断发展,国内外常用于临床的UE技术包括:压迫性弹性成像、声辐射力脉冲成像和剪切波弹性成像。随着影像诊断技术的不断发展,UE技术现已经发展为一种可以实时定量测量人体内部器官及不同组织的全新技术—实时剪切波弹性成像(shear wave elasticity imaging,SWE),因此成为大家研究的热点。

超声弹性成像在乳腺病变诊断中的应用现状

  3.1压迫式弹性成像

  3.1.1弹性评分法(elasticity score,ES)

  是一种定性的诊断方法,根据不同组织受压后,将其前后发生位移的大小转换成不同颜色标示显示的区域,通过不同的颜色间接评估组织相对硬度。基于此,日本Tsukuba大学Itoh等提出了乳腺病灶超声弹性成像5分评分法,具体评分标准如下:1分:肿瘤组织均发生形变,病灶及周围组织均为绿色;2分:肿瘤组织大部分形变,以绿色为主的绿蓝混合马赛克状;3分:肿瘤组织边界发生形变,周边为绿色,中央部分未形变,显示为蓝色;4分:肿瘤组织整体均未发生形变,整体显示为蓝色;5分:病灶及周边组织都未发生形变,灶及周围均为蓝色。其诊断标准:≤3分为良性,≥4分为恶性。但在实际临床中一些图像表现不符合上述中的任何一种,一定程度上会增加此种病例的误诊与漏诊率。因此,国内学者又相继提出不同的评法。

  目前国内应用最多的弹性评分法,是由罗葆明教授等提出的改良五分法,此评分法图像相对更明确,较前诸法,其具有更高的准确率。研究证实改良弹性成像评分法对BI-RADS4类乳腺病变良恶性的鉴别诊断有较高的临床应用价值,其可作为常规超声检查的补充,可减少BI-RADS4类活检率。

  3.1.2应变率比值法(strain rate ratio,SR)

  通过乳腺病变组织与相邻腺体组织相同的压力,并测量其应变率的比值,客观反映病灶相对硬度,是一种半定量分析方法,一般比值越大,肿块相对于周围组织的硬度就越大,相对肿块的恶性可能性就越大。部分学者研究发现,SR法对乳腺恶性肿瘤的诊断特异性及准确性均高于改良5分法,是一种更为客观的诊断方法。对于常规超声无典型表现的病灶诊断比较困难,容易发生误诊或漏诊,应用SR可以明显提高其准确率,虽然该快速简便、特异性高等,但也存在一定的局限性,其对操作者要求较高,重复性较差,诊断准确率会因此受到一定的影响。

  3.2声辐射力脉冲成像技术

  与常规超声不同,声脉冲辐射力成像(acoustic radiation force impulse,ARFI)技术利用超声探头短时程发射聚焦声脉冲,使感兴趣区域组织发生微小位移产生沿横向传播的剪切波,然后利用该超声探头扫描回收微小位移,通过对射频数据剪切波产生前后在感兴趣区域组织中的位移大小,利用其横向传播的速度从而对病灶内部组织弹性(硬度)分布进行定性和定量评估。

  声触诊组织成像(virtual touch tissue imaging,VTI)技术和声触诊组织定量(virtual touch tissue quantification,VTQ)构成了ARFI技术。应用面积比法,实现了对乳腺病变的半定量诊断,通过测量在弹性图上的病灶面积与灰阶图上测量的病灶面积进行比较,与应变率法不同,不需要人为加压,仪器可以自动算出面积比值,为判断良恶性肿瘤提供一定的参考。Golatta等单独应用VTI技术诊断乳腺良恶性所得曲线下面积为0.94,单独应用BI-RADS所得曲线下面积为0.96,两种诊断方式联合所得曲线下面积为0.98,联合应用能极大的提高乳腺病变诊断的准确率。郭丹丹等研究发现当VTQ值≥2.9m/s,作为乳腺良恶性诊断界值时,灵敏度高达93.2%。上述说明ARFI对诊断及鉴别乳腺良恶性病变具有较高的应用价值。

  3.3剪切波弹性成像技术

  随着乳腺疾病诊断技术的不断发展,UE已经发展为一种可以实时定量测量人体不同器官及不同组织的全新技术。SWE最初由美国学者Sarvazyan等提出。其基本原理为:利用超声探头晶片发射脉冲激励感兴趣区域组织,在其内部产生“马赫锥”现象,形成瞬时波剪切波源,通过帧频高达10000帧/s的超快速超声探头收集其在感兴趣区域组织内反射的回波信号,以此来计算感兴趣区组织内剪切波的传播速度,在不同生物组织中剪切波传播速度的不同,可以定量测定不同组织的弹性模量值。Chung等应用平均弹性模量分析乳腺良恶性肿瘤,其乳腺癌的平均弹性模量(153.3±58.1)kPa,而良性肿瘤(46.1±42.9)kPa。

  史宪全等认为最大弹性模量值的诊断效能最佳,与国外部分学者研究结论相似,丁新华等应用Meta分析结果也证实了最大弹性模量值诊断最优。而部分学者则认为弹性比值具有最大诊断效能;Gweon等认为弹性标准差相对其他参数诊断价值更高。如何选择不同定量参数以及诊断临界值来评估乳腺病灶良恶性,给临床医师带来一定的困惑。笔者认为,上述不同研究结论的原因,可能与中西方女性乳腺组织内部结构差异相关,也可能是纳入病例样本量不同、样本不均匀等有关,有待大数据、多中心研究进一步验证。

  4.超声弹性成像

  在新版BI-RADS分类中的应用2003年美国放射学会(American College of Radiology,ACR)提出了乳腺影像学报告及数据系统(breast imaging report and data system,BI-RADS),于2013年第五次修订,统一了乳腺超声相关专业术语及分类标准,为临床超声工作提供了规范和标准。中国抗癌协会依此制定了乳腺癌诊治指南与规范2017版,分级标准如下:3类肿块良性可能性大,恶性危险性<2%,建议短期随访(3~6个月);BI-RADS4类划分3个亚类4A、4B、4C,恶性可能性为2%~95%。其中,4A更倾向于良性肿瘤,此类恶性符合率为3%~10%,4B恶性符合率为11%~50%,4C提示恶性程度较高,符合率为51%~94%,由于BI-RADS4类可疑恶性范围跨度较大且超声表现复杂,存在着一定的重叠性,2017版中明确指出评估4类建议组织病理学检查,包括:细针抽吸细胞学检查、空心针穿刺活检术、手术活检取病理组织等。但对于4类高穿刺率,无疑增加患者痛苦,浪费医疗资源。

  因此,亟需一种无创且可靠的方法作为BI-RADS分类的补充,UE发展至今,相对比较成熟,其通过获取组织硬度来评估良恶性,既往研究已经证实了UE对BI-RADS4A乳腺肿物具有较高的诊断价值,同时联合弹性评分法,极大地提高了诊断的准确性和特异性。同时也能减少4类中不必要的活检,特别是4A中肿物硬度较低患者,可将活检改为密切随访。

  5.展望

  由于UE临床应用时间相对较短,目前仍存在一些不完善之处,一些研究结论尚存在争议,目前对于不同参数的选择以及临界值的选择和研究结论的一致性较差,期待以后能进行多器官、多层面、多中心大数据的研究,统一诊断标准,选择合适的诊断方法,优化弹性参数选择。UE的出现也代表了超声技术的一个新的里程碑,为临床医务工作者提供了更为丰富的病变组织信息,具有良好的临床应用前景。

  来源:李健,曲文志,涂巍,温健.超声弹性成像在乳腺病变诊断中的应用现状[J].现代肿瘤医学,2019,27(17):3147-3150.