二维及三维实时剪切波弹性成像在乳腺肿块评估中的应用

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　　摘要：超声弹性成像是通过对组织施加压力从而获得组织硬度信息的一种成像方式。实时剪切波弹性成像（SWE）作为一种新型的超声弹性成像技术，能够实时、定性、定量地获取组织的弹性信息，具有高度的可重复性，它不仅能够根据乳腺肿块硬度对其良恶性进行鉴别，还可以对恶性乳腺肿块的病理分型、新辅助化疗的疗效、淋巴结状态及病理范围进行评估。二维（2D）SWE在评估乳腺肿块性质及预后时发挥重要作用，三维（3D）SWE在乳腺疾病的确诊中展现了良好的诊断性能。本文主要从2D及3D SWE技术评估乳腺肿块性质及预后方面进行综述，旨在为其广泛应用于临床提供更多理论依据。
　　关键词：超声;剪切波弹性成像;乳腺肿块;淋巴结;新辅助化疗;免疫组化
　　中图分类号：R445.1;R737.9                             文献标识码：A                          DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2020.11.014
　　文章编号：1006-1959（2020）11-0042-04
　　Abstract：Ultrasound elastography is an imaging method that obtains tissue hardness information by applying pressure to the tissue. Real-time shear wave elastography （SWE）， as a new type of ultrasonic elastography technology， can obtain tissue elasticity information in real time， qualitatively and quantitatively， and has a high degree of repeatability. For identification， the pathological classification of malignant breast masses， the efficacy of neoadjuvant chemotherapy， lymph node status and pathological extent can also be evaluated. Two-dimensional （2D） SWE plays an important role in assessing the nature and prognosis of breast masses. Three-dimensional （3D） SWE has demonstrated good diagnostic performance in the diagnosis of breast diseases. This article mainly reviews the nature and prognosis of breast masses with 2D and 3D SWE techniques， and aims to provide more theoretical basis for its wide application in clinic.
　　Key words：Ultrasound;Shear wave elastography;Breast masses;Lymph nodes;Neoadjuvant chemotherapy;Immunohistochemistry
　　目前，乳腺肿块已经成为影响女性生活质量、威胁女性健康的常见疾病，乳腺癌作为女性常见的恶性肿瘤之一，占全部恶性肿瘤的20%以上[1]。早期乳腺癌的治愈率高达90%，而进展期乳腺癌仅有40%，因此尽早诊断乳腺肿块的良恶性质，同时对恶性乳腺肿块的病理分型、病理范围、淋巴结状态及疗效进行预测，个体化地提供最合适的治疗方案，对改善患者的预后具有重要意义。常规超声作为乳腺肿块筛查的首选检查方式，是一种低成本且无创、无辐射的成像方法，优于钼靶、计算机断层扫描（CT）及磁共振成像（MRI），同时具有高敏感性、高分辨率的優势，但特异性较低[2]，仅能评估肿块的形态学特征，而超声弹性成像技术则可以评估乳腺肿块硬度信息，提高诊断性能。弹性成像技术包括应变力弹性成像（SE）及SWE。SE是通过操作者手动加压使组织发生位移，测量病变与周围组织之间的相对应变，更加依赖操作者，且仅能提供组织硬度的定性信息。SWE作为弹性成像的全新技术，可以实时地获取局部组织结构的定性及定量参数，具有高度的可重复性[3];3D SWE技术可将图像的横状面、矢状面及冠状面的弹性信息进行重建，更加全面、立体地提供病变的硬度及解剖信息，已成为近些年的研究热点。本文就SWE的原理、在鉴别乳腺肿块良恶性方面及评估乳腺癌预后因素中的应用价值作一综述，旨在为其广泛应用于临床提供更多理论依据。
　　1 SWE的原理
　　SWE是由聚焦的超声探头发射声辐射脉冲波[4]，激励组织产生力学振动而形成横向剪切波，通过“马赫圆锥”形式强化可提高传播距离及振幅，以传递组织结构的弹性信息，而后利用彩色编码图像显示组织硬度分布图，颜色范围从深蓝色（硬度低）到红色（硬度高），从而实时地获取局部组织结构的定性及定量参数，且不需要操作者手动加压，因此具有高度的可重复性。此外，以“马赫圆锥”式的波源连续聚焦，SWE也可避免在同一位置长时间聚焦引起组织的伤害。在计算感兴趣区域的定量参数（即杨氏弹性模量值）时，组织剪切波速度转化为杨氏弹性模量值的公式为E=3ρ（E：杨氏弹性模量值;ρ：组织密度;CS：组织剪切波速度），E值越大，代表硬度越高。 　　2 SWE在鉴别乳腺肿块良恶性方面的应用价值
　　2.1定量参数的应用  在获取SWE定量参数时，需将直径为1～4 mm系统的内置感兴趣区域（ROI）放置于肿块最硬区域和周围正常组织处，可获取一系列参数，如平均弹性值（Emean）、最大弹性值（Emax）、肿块与周围脂肪组织硬度比值（Eratio）和标准差（Esd），其中Esd常用于显示肿块内部的均质性。
　　与应用其他弹性技术的结果类似，恶性肿块的SWE定量参数明显高于良性肿块[5]。常规超声联合2D SWE定量参数能够提高鉴别乳腺肿块的诊断效能，但目前尚无统一的参数及最佳截断值。Xue Y等[6]Mata分析认为，Emax的诊断效能优于Emean;与其结果类似，Song E等[5]研究认为，以Emax为145.7 kPa作为预测乳腺恶性肿瘤的截断值具有最佳的诊断效能。Choi H等[7]研究认为，对于纯导管内原位癌、直径小于10 mm及低级别的肿块，应用Emax进行诊断易出现假阴性的结果。此外，由于超声仪器的预设压力会改变组织的弹性性能，影响对肿块硬度的测量，Au F等[8]研究提出，Eratio作为肿块及周围脂肪组织硬度的比值，会较少受到预设压力的干扰，具有更好的诊断学效能，最佳截断值为3.56。Park H等[9]也将肿块癌周基质的硬度也纳入研究中，发现其弹性值在恶性肿瘤中存在显著性增高。
　　Choi H 等[10]的3D SWE研究发现，横断面诊断学效能好，Emax最佳截断值为130 kPa，Emean最佳截断值为85.8 kPa，而冠状面定量参数的诊断效能较差，可能是由于冠状面图像中肿块与周围的脂肪组织更难区分。但Wang Q等[11]研究认为，矢状面具有最高的诊断效能。Tian J等[12]研究发现，通常恶性肿块的组织结构表现为不均质，在3D SWE更能显示整个肿块的均质性特征，因此Esd具有更高的诊断特异性。且对于同一肿块，3D SWE的定量参数均高于2D SWE[11]，主要原因是由于乳腺癌的不均质性，通过3D SWE可以立体显示肿块最硬部分[13]。另外，由于剪切波速度的测量易受外界压力影响，3D探头比2D探头重，在图像获取过程中易产生额外的压力，导致测值偏高。因此，相对于2D SWE，常规超声联合3D SWE在保证不损伤特异性的前提下，可以表现出更高的敏感性，有效降低假阴性率，避免临床工作中的漏诊。
　　2.2定性参数的应用  尽管定性分析主观性强，但是SWE定性及定量参数的诊断效能并无统计学差异[14]，且前者具有更加简单、快捷的优势。应用定性参数时，通常采用“四色叠加模式图”方法，将SWE图像分为以下模式[15]：①“模式一”：肿块内部及周围组织为均匀一致的蓝色，无特殊征象;②“模式二”（垂直线条征）：在肿块远处垂直于皮肤或胸壁侧出现不同于肿块内部及周围组织的颜色;③“模式三”（硬环征）：在肿块边缘出现局限性且完整的橙、红色区域;④“模式四”（彩色肿块征）：肿块内部呈现不均匀的彩色。此外，另有研究显示[16]，SWE图像可增加3种模式图征象;⑤“马蹄征”：局限性的彩色边缘呈现在肿块周围，存在开口;⑥“斑点征”：在肿块的上方或下方可见彩色区域;⑦“中心空洞征”：肿块内部缺失SWE信号，其余部分完全充填。Hong S等[17]研究中纳入四色叠加模式的前4种模式图，发现最佳截断值在“模式二”和“模式三”之间，且观察者间具有极好的一致性。Lin X等[16]研究提出，此模式中“斑点征”及“垂直线条征”的出现与人为压力相关，无法对恶性肿块进行预测，而“硬环征”及“马蹄征”则对恶性肿块具有较好的预测价值，原因为：①由于促结缔组织增生反应，或者是癌细胞浸润至周围间隙组织中所致，与导管内原位癌相比，“硬环征”更易出现在浸润性导管癌中[18];②恶性肿块的癌周组织导致剪切波能量的衰减，从而使肿块内部剪切波振幅降低或存在噪声，在图像中表现为剪切波速度降低。但在临床工作中，具有“硬环征”的图像也会出现在乳腺良性肿块中，Xiang L等[2]等研究发现，当肿块位置深在、边界不清晰、内部成分不均质、血流信号丰富或患者年龄较大时，更容易出现假阳性的结果。
　　对于3D SWE的定性参数，Chen Y等[18]研究发现，在不损伤特异性的前提下，3个平面的彩色模式图均可增加诊断的敏感性，同时在恶性肿块的图像中，“硬环征”更易出现在冠状面，与常规超声联合时具有最佳的诊断效能，而在横断面和矢状面更多表现为“馬蹄征”。因此，在应用3D SWE定性参数鉴别诊断时，不同平面中所要关注的图像特征应有所不同。总之，SWE定性及定量分析在一定程度上均有助于对乳腺肿块的鉴别诊断，但在实际应用中需注意可能产生误诊的因素，避免做出错误的判断;同时，SWE分析中所采用的参数及最佳截断值标准，仍需更多的大样本研究进行统一。
　　3 SWE在评估乳腺癌预后因素中的应用价值
　　3.1 SWE与乳腺癌免疫组化亚型的相关性  乳腺癌免疫组织化学分析参数包括雌激素受体（ER）和孕酮受体（PR）、HER2以及Ki-67指数，根据表达受体的不同可分为管腔A型、管腔B型、富含HER2型及三阴性乳腺癌。其中，富含HER2型及三阴性乳腺癌的预后较差。Cho E等[19]对2D SWE Emax与免疫组化之间的关系进行研究，结果发现ER及PR阳性时，肿块具有较低的弹性值，而三阴性及HER2阳性的乳腺癌弹性值显著增高。Chang J等[20]对337个浸润性乳腺癌患者进行回顾性分析，发现Emean值在ER阳性、富含HER2型及三阴性乳腺癌中呈递增趋势，同时也发现仅在超过10 mm的HER2阳性和三阴性乳腺癌中弹性值具有统计学意义，在小于10 mm乳腺癌中硬度区别并不明显。Kang H等[21]研究显示，只有当肿块大小不超过20 mm时，三阴性乳腺癌才可以作为影响Emean值增大的独立因素。因此SWE仍需与常规超声联合应用才能对乳腺癌的分子亚型有更高的预测价值。 　　3.2 SWE在預测乳腺癌新辅助化疗效果方面的应用  对于早期或局部晚期，且不能通过立即手术进行最佳治疗的乳腺癌患者，新辅助化疗（NAC）已成为常用的保乳治疗方案，此方式适用于大多数患者，但仍有部分肿块在治疗期间进一步发展[22]，延误最佳手术时间，因此能在治疗早期筛选出对NAC敏感的患者至关重要。有研究发现[23]，在最初及化疗2周期后，对于NAC有效者的肿块通常具有较低的SWE弹性值，反之弹性值更高;同时对NAC有效的肿块在治疗2周期后硬度会发生明显的改变，反之无显著变化。Ma Y等[24]将弹性参数与病理指数相结合发现，ΔEmean（化疗2期后与最初时Emean的变化率）及病理参数Ki-67均有较好的预测价值，二者联合应用时则显示出更好的效能。目前，Evans A等[25]将SWE、常规超声及MRI进行比较，结果发现Emean或ΔEmean（3周期后最初时Emean的变化比率）与常规超声联合应用时，可以获得与MRI相似甚至更好的预测性能，同时可以提供肿块大小等结构特征及硬度等功能信息;此外与常规超声相比，SWE技术利用其定量测量硬度的优势，可以更加准确的鉴别术区残余灶与瘢痕灶，提高诊断性能。SWE技术作为评估NAC疗效的一项重要方式，在早期便可以监测乳腺癌硬度的变化以及对残余灶进行鉴别，弥补了常规超声及MRI的不足，为确定治疗方案提供有效的参考价值。
　　3.3 SWE在预测乳腺癌患者淋巴结状态方面的应用  乳腺癌淋巴结的状态是最有价值的预后指标之一，直接影响治疗方案的选择。由于前哨淋巴结活检的最佳时间仍具有争议，同时在新辅助化疗后活检也具有较高的假阴性率，因此通过乳腺肿块的弹性信息预测淋巴结状态受到了更多学者的关注。Evans A等[26]应用SWE技术对396个浸润性乳腺癌患者进行研究，发现当肿块的Emean值小于50 kPa时，淋巴结转移率为7%;大于150 kPa时，转移率升高至41%;在单因素及多因素逻辑回归分析中，Emean均可作为预测淋巴结转移的独立因素，为术前的评估提供了更多的预后信息。但目前对于肿块弹性信息与预测淋巴结状态间关系的研究仍处于初步阶段，针对此方向的研究极少，且未有研究纳入不同弹性参数进行比较，无统一的标准可用于临床，因此利用此方法预测淋巴结的状态还需要大量的研究探索。
　　3.4 SWE在预测肿块病理范围方面的应用  乳腺肿块的确切病理范围是重要的预后参数。超声所测量乳腺肿块的尺寸常小于病理结果，每当低估1 mm时，会使不完全切除的几率增加14%，复发风险也随之增加[27]。因此，术前精确测量肿块的大小尤为重要。有研究发现[28]，当恶性肿块的癌细胞浸润周围组织时，基质硬度发生改变，因此弹性成像在测量肿块大小时具有一定优势。Farrokh A等[28]利用常规超声、钼靶和2D SWE测量肿块大小并与病理大小进行比较发现，利用2D SWE预测肿块大小结果最为精确，对于浸润性小叶癌或者>15 mm的肿块，3种测量方式均低估肿块大小;而对于其他类型肿块，2D SWE会高估肿块范围。而后Farrokh A等[29]又将3D SWE纳入研究发现，在预测肿块大小时2D SWE优于3D SWE，然而对于浸润性小叶癌，3D SWE的测量结果更接近病理学结果。因此，在术前能够利用SWE测量肿块大小，可在一定程度上减少不完全切除率，避免因复发或切除不全造成的二次手术。
　　4总结
　　超声弹性成像作为常规超声的补充可以提供组织硬度值等功能性信息。在鉴别乳腺肿块良恶性方面，2D及3D SWE定性及定量弹性信息的应用均可以提高诊断的准确性;此外，2D SWE在预测乳腺癌的预后信息时（如乳腺癌的病理分型、病理范围、淋巴结状态及对新辅助化疗的敏感性）表现良好，同时3D SWE也在预测乳腺癌的病理分型及病理范围时提高了诊断学效能，能够为临床确定治疗方案提供有价值的信息，但目前尚无3D SWE在预测患者淋巴结状态及对新辅助化疗的敏感性方面的研究。总之，2D SWE技术已逐渐趋于成熟，与常规超声的联合应用展现出良好的诊断性能，对临床工作有一定的指导意义;而对于3D SWE技术的应用仍需要更多大样本、多中心的研究，为广泛应用于临床提供更多理论依据。
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　　收稿日期：2020-03-14;修回日期：2020-04-22
　　編辑/成森
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