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声脉冲辐射力弹性成像联合三维超声对乳腺癌的诊断价值初探

作者:蔡玉英,胡萍香,胡业深,肖小鹏,广东省深圳市中医院超声影像科

 

乳腺癌是女性常见的恶性肿瘤,而超声是其常用的诊断方法,能为手术方式的选择提供依据,具有独特的优势。本文就乳腺癌超声诊断方法及声脉冲辐射力弹性成像(acoustic radiation force impulse,ARFI)联合三维超声乳腺癌诊断中的应用,综述如下。

 

1.乳腺癌的流行病学情况

 

乳腺癌在女性恶性肿瘤发病中居首位,同时也是致死率最高的恶性肿瘤之一。在全球,乳腺癌的发病率有明显的地域差异,其中美国、北欧发病率最高。据国际肿瘤研究协会统计,2002年全球约1150000人新诊断为乳腺癌,约411000的人死于乳腺癌,在此基础上,每年新增发病率0.5%~3.0%。我国原属于乳腺癌相对低发区,但随着全球化的发展,文化差异与生活习惯的变化,我国乳腺癌的发病率逐年上升。据统计,2000—2005年间,在全身恶性肿瘤中,我国女性乳腺癌发病死亡率增长幅度最大。

 

据国家癌症中心收集各登记处2012年数据,我国乳腺癌的发病率为0.23%,占全身恶性肿瘤发病率的7.6%,成为女性发病第一的恶性肿瘤,约6万多人死于乳腺癌。据研究报道,早期乳腺癌的5年生存率高达98%,而晚期乳腺癌仅约23%。因此,乳腺癌患者早期诊断,早期治疗,对降低乳腺癌的死亡率,提高生存率及生存质量具有重要意义。

 

超声检查具有经济、无创、无辐射、方便、实时动态连续性扫查等特点,是评估乳腺的首选影像学检查方法,对乳腺肿块良恶性的鉴别、乳腺癌的检出有着独特的优势。

 

2.超声诊断乳腺癌的国内外进展

 

1958年,国内首次使用A型超声波检查乳腺。1974年,实时超声显像法开始应用。灰阶超声诊断乳腺肿块以肿块形态不规则、纵横比失调、边缘不光滑、内部回声不均匀或有沙砾样钙化、后方回声衰减为恶性特征。20世纪90年代初,我国开始采用彩色多普勒超声系统研究乳腺病,认为乳腺良恶性肿块在血流的丰富程度、最高收缩期血流速度、RI等方面差异有统计学意义。

 

CDFI检测病灶内及其周边的血流信号,通过血流信号数量及分布位置以判断病灶的良恶性。1961年,Baun和Greenwood提出三维超声成像的概念,此后多项研究工作开始发展。2002年,李泉水等报道了三维超声重建冠状面诊断乳腺良恶肿物,认为在三维重建冠状面,肿块的“纠集征”在良恶性中检出率存在差异。1991年Ophir等提出“弹性成像”的概念,1993年Cespedes等采用步进电机和螺旋装置驱动嵌有探头的挤压平板对组织施加压力进行实验研究以实现弹性成像。1998年Krouskop等报道,乳腺弹性系数从小到大为脂肪组织<乳腺组织<乳腺纤维化组织<非浸润性导管癌<浸润性导管癌,提出乳腺内组织弹性与病理学有密切关系。

 

2005年徐智章总结提出超声弹性成像通过弹性分级在乳腺良、恶性病变鉴别中具有一定价值,之后,罗葆明等对超声弹性成像又进行了深入细致的研究,认为超声弹性成像与常规超声互补不足、取长补短。国内对三维成像技术的作用是肯定的,但对弹性成像,《中国抗癌协会乳腺癌诊治指南与规范(2013版)》中提到“弹性成像是针对不同组织的弹性差别进行的,一般认为恶性肿瘤中的组织大部分具有较高的硬度。由于目前各厂家仪器的不同设定,弹性成像未能形成统一的诊断标准”。

 

3.ARFI联合三维超声诊断乳腺癌的临床价值及应用

 

对乳腺肿块的诊断,临床医师一般采用手触诊物理检查,根据乳腺肿块的硬度、活动度及其与邻近组织的关系初步确定肿块的性质。一般认为,物理触诊较软、边界清楚、活动度较好的肿块为良性;而触诊较硬或者较韧、边界不清,活动度差的肿块则为恶性。然而对那些体积较小、位置较深的病灶,用手触诊物理检查方法易漏诊。另外,这种方法存在主观性,因不同医师的临床经验不同,对同一病灶的触诊感觉也不同;且同一医师在不同时间触诊的结果也可能不同。为避免这种主观性,近年来兴起的弹性成像及三维成像开始应用于临床,以期为临床提供更多客观量化的指标。

 

3.1ARFI的原理

 

弹性成像是指利用探头对组织施加一个激励作用,组织产生响应,应用互相关方法对信号分析,从而得到的组织内部应变分布。相较于传统的弹性成像,ARFI有以下优势:无需手动额外向组织施加压力,或依赖患者自身的运动(如呼吸、心跳),压力稳定,不受操作者或患者的影响;低压脉冲波有更好的穿透力,可获得更深部组织弹性情况;具有更好的重复性、可操作性。

 

ARFI的原理是探头向ROI发射低压脉冲波,使ROI发生纵向压缩和横向振动,从而产生声剪切波,进而衍生出声触诊组织定量(virtual touch tissue quantification,VTQ)技术和声触诊组织成像(virtual touch tissue imaging,VTI)技术,而2种技术生成的声波依靠与换能器的相互作用,可分别提供定性或定量指标。VTI以ROI内病变的彩色编码叠加到二维灰阶图像以表示组织的相对软硬度。VTQ技术则根据时间峰值计算出ROI内剪切波的速度值(shear wave velocity,SWV),单位为“m/s”。VTQ通过SWV进行组织弹性估测,组织越硬,弹性则越好,位移越明显,剪切波速度也越大,从而提供组织弹性的定量信息。

 

一般认为恶性肿瘤中的组织大部分具较高的硬度。目前研究认为,乳腺内组织的硬度依次为浸润性导管癌>导管内原位癌>乳腺纤维化组织>正常乳腺组织>脂肪组织。

 

3.2ARFI诊断乳腺癌的优势及不足

 

ARFI类似于组织的物理触诊检查,通过分析病灶的软硬度以判断病灶的良恶性,尤其对乳腺肿块良恶性的鉴别有独特优势:无创,无需任何外部压力,重复性好,乳腺肿块的弹性直接用SWV量化,很大程度上避免了临床医师触诊的主观性。并非所有乳腺肿块的弹性都能用VTQ值测量。部分研究者认为,非均质性组织在本质上会吸收超声能量,所以当乳腺肿块内回声不均(如出现了不规则分布的坏死液性暗区及钙化灶),VTQ值>9m/s,即当SWV超出了机器预设的生物力学范围时,很难显示出一个具体数值,出现x.xxm/s的情况;当部分脉冲以不同斜角进入组织间的界面时,声速会不同,也会影响测量结果;当乳腺肿块靠近心脏或患者不能配合完成屏息时,也会影响VTI和VTQ值的测量。

 

3.3三维超声的原理及其诊断乳腺癌的优势

 

三维超声通过超声诊断仪探头采集完二维图像后,按照一定顺序将图像加以重建而获得3个互相垂直的平面(横断面A、矢状面B及冠状面C)及重建后的空间立体形态,通过调整方向与角度等可获得不同方位组织或病变的空间立体结构。三维超声断层显像技术(volume contrast imaging,TUI)和容积对比成像(volume contrast imaging,VCI)是三维超声新技术。TUI与CT和MRI显像方式相似,能同时显示检查部位的一系列平行断面,可对静态容积数据行多方位断层成像,也可实时断层成像,

 

通过适当调整层间距,X、Y、Z3个轴位随意调整,直至显示出最佳图像,可选择性保留图像重点,并对图像进行不同方位全面显示,以更好地显示病灶的细微特征。VCI提供厚层或薄层成像,既能对表面结构进行评估,以更加详细地显示病灶立体表面信息;又能显示脏器内回声较强的结构,还部分地保留了周围组织的灰阶信息,与传统二维超声相比,能提高病灶与周围组织的对比度。

 

三维超声增加了二维超声无法显示的病灶形态、边界及内部回声的细微特征,可更清晰地显示病灶和周围组织的立体形态、内部结构及其空间关系,并能完整地提供界面回声聚集的情况,定量评价肿瘤的体积、了解肿瘤内部情况,清晰显示肿瘤与周边组织的关系及其内部、周边血流情况,在乳腺良恶性肿瘤的切除中进行术中引导以提高手术效率。特别是三维图像中的冠状切面能显现的“星芒征”(也称“汇聚征”、“太阳征”),国内外多个研究者以此鉴别乳腺肿块良恶性,敏感性最高达78.38%,特异性最高达94.94%,准确性最高为86.93%。另外,三维超声能清晰地展示乳腺肿瘤与周边组织的立体关系,为临床手术提供更多的信息。

 

三维成像也有其局限性:仅提供乳腺肿块表面的信息、轮廓、形态,对内部结构显示不尽如人意;采用的探头一般都较大,当操作时间较长、手臂力量控制不好时,图像会出现伪像;当乳腺肿块位于心脏部分时,图像也会出现伪像,特别是在能量模式下,易造成误诊。

 

3.4ARFI联合三维超声诊断乳腺癌的优势

 

三维超声在二维超声的基础上,增加了冠状切面图像、三维重建及新技术TUI、VCI,可清晰显示乳腺肿块的大小、形态、边界、内部回声、后方回声、血流情况及立体结构、空间关系。冠状切面“星芒征”的特异性及三维分辨血流显像显现的“血管造影”效果,乳腺癌形态学和血流动力学上的改变则能基本在图像中显现出来。而ARFI则从乳腺肿块的软硬度方面判断,根据临床经验,乳腺癌一般较乳腺良性肿块硬,VTI表现为蓝色,VTQ则表现为SWV>3.42或3.58m/s。三维超声与ARFI联合既能反映乳腺肿块的形态学、血流动力学信息,同时将乳腺肿块的软硬度情况以图像和数据的方式展现出来,提高了乳腺癌的诊断准确性。

 

来源:中国中西医结合影像学杂志2017年1月第15卷第1期

 

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