乳腺超声弹性成像

乳腺超声弹性成像四川大学华西医院彭玉兰一、概述1.乳腺超声的优势和劣势高分辨率乳腺超声能够发现大量临床扪诊阴性和×射线检查阴性的微小病变，深受临床的欢迎。已经成为乳腺病变最最常用的一种检查技术。乳腺超声可分为以下几种类型：（1）B型（灰阶超声）：优势：高分辨率，检出大量临床扪诊阴性和X射线检查阴性的乳腺病变；以病理为金标准，乳腺癌的检出率达99%。局限性：定性困难，大约40%的病变难以判断良恶性。（2）D型（多普勒血流成像）：恶性多为2-3级，良性0-2级，良恶性血流分级有明显交叉。触诊：病变硬度，与周围组织的粘连度，判断良恶性。（3）E型（弹性成像）：提供组织硬度信息的成像模式。下面为不同病理类型的良性病变和恶性病变的二维超声图像，分析后可发现，二维超声比较容易发现病变，但难以定性。■良性病变■恶性病变下表为8412例乳腺超声检查的报道以病理为金标准，乳腺二维超声对乳腺癌的检出率达到99%，但定性困难。超声诊断乳腺癌的诊断学评价：以病理为金标准，判断超声诊断的敏感度，特异度，准确度都很高，大于85%。，见下表。各项评价指标为：敏感度：86.5％；特异度：91.5％；准确度：89.7％；阳性预测值：84.9％；阴性预测值：92.4％。2.触诊触诊是最为常用、有效的临床检查方法，至今已沿用了几个世纪。然而，触诊是一种主观的判断，与检查者的经验有很大关系，缺乏客观的量化指标，且深部组织不易触及。从工程学角度，触诊实际上是评价人体组织对抗变形的物理特性，这种特性称为弹性模量。弹性模量=应力/应变。二、超声弹性成像1.超声弹性成像的概念超声弹性成像的概念：超声弹性成像又称组织应变成像，或E型超声，是一种提供组织硬度的成像模式，反应组织的生物力学特性，一种新维度的超声信息，为医生提供更多诊断信息，有助于病变定性诊断关于超声弹性成像的英文名称，目前文献中有以下几种：Elastography（E模式）、ElasticityImaging（EI）、UltrasoundElastography（UE）、Real-timeTissueElastography（RTE)、StrainImaging应变成像、elasto-sonography/elasto-ultrasonography。2.超声弹性成像的原理超声弹性成像技术的发展见下图。不同的组织有不同的弹性模量，弹性模量的差异是弹性成像的生物学基础。手术标本的实验测试：乳腺脂肪、乳腺纤维化、非浸润性癌、浸润性癌（硬癌）弹性系数各不相同。脂肪组织→腺体组织→纤维化组织→非浸润性癌→浸润性导管癌，弹性系数系数逐渐增大。乳腺癌的弹性模量比正常脂肪和腺体组织高5—20倍，恶性肿瘤的弹性模量比纤维腺瘤高2—3倍。见左图。组织弹性系数的差别远远比声阻抗的差别大几个数量级，故可以发现B型图像上模糊不清的病变。右图为B型超声和E型超声的区别。其中绿色模块与周围组织声阻抗不同，B模式显示；黄色模块与周围组织声阻抗相似，B模式不显示；黄色模块与周围组织硬度不同，E模式清晰显示。下图可见，两种疾病二维成像图上非常相似，接近卵圆形，低回声，后方没有衰减，回声比较均匀，无法区分两种疾病。弹性成像超声可区分两种疾病，见下图。左侧病变为均匀绿色形变，表明组织比较软，为纤维腺瘤；右边病变基本上没有形变，为蓝色，表明病变比较硬，为浸润性导管癌。如果把性质不同的两种组织想象成两个小球，那么不同组织在受到一定压力的情况下，变形的程度各不相同，良性病变软，变形程度大；恶性病变硬，变形程度小。变形程度的信息编码成像即弹性成像。弹性成像的原理即生物体组织受到外力的作用产生变形，硬的病变变形小，软的病变变形大。在受到外力的过程中这种变形就产生位移，位移代表变形的程度，也就是组织的硬度。弹性成像过程中包括下面几个环节（1）作用力Force：①外加：微小压力，低频振动；②内在：心脏搏动，血压变化，呼吸等。1%量级即可。（2）应力stress：引起介质周期性微小位移，追踪ROI区域组织的位移变化，反应组织硬度。（3）显示show：灰阶编码图或彩色编码成像，半透明地覆盖在二维图像上，可得到弹性成像图。（4）成像速度≥25f/s，可实时成像。超声弹性成像能够直观地显示和量化组织弹性，是一种非侵入性成像方法，一种全新的反映组织生物力学特性的检查手段。超声弹性成像最早是日立超声，现在几乎各大厂家都推出了各自的弹性成像技术，如西门子、飞利浦、东芝、麦迪逊。这些超声弹性成像技术图像显示有彩色、灰阶、伪彩，并提供一些量化参数，如大小比（面积）、应变率（病变/参考组织应变比）。3.组织硬度的评分标准超声弹性成像上对于组织硬度的评分标准一般采用日本竹波大学植野教授的5分制评分标准，见下图。（1）首先观察病变的二维图像，用二维图像找到病变，然后单键进入弹性成像的模式，ROI放在病变区域，ROI的大小通常是病变的2—3倍。探头轻放垂直于胸壁，压力压放频率控制显示（数字或颜色靶标），多种显示模式。简单易行。弹性成像通常有左右两副图象，左侧为二维超声，右侧为弹性成像，对比显示。弹性成像有三种显示方式：①灰阶显示；②彩色显示：红色表示软，蓝色表示硬，绿色表示平均硬度；③伪彩显示。见右图弹性成像评分1-3分判断为良性，4-5分判断为恶性。（2）量化参数。包括大小比较、应变率及应变率比。A.大小比较：比较肿瘤在弹性成像图像和二维超声图像的大小，采用直径比或面积比A1/A2B.应变率及应变率比：病变区及对照区的应变率及两者的比值,Strain1/Strain2。（3）不同病例类型的弹性图像表现以及评分标准的应用。■浸润性导管癌（1）病例1，F47Y，浸润性导管癌。二维成像示最大长径27mm，低回声，形态不规则，毛刺状，有血流信号。弹性图与二维图的病变面积比1.45，应变率比2.64，整个病变以及周围为蓝色，评分5分。（2）病例2，左乳浸润性导管癌。二维成像示包块45×39×83mm，血流丰富，不规则，速度高，阻力指数增高。右下角可见弹性成像的彩色显示和弹性成像的灰阶显示，彩色显示病变为均匀蓝色，弹性图为黑色病变，表明该病变硬。该病变比较大，大的病变可以采用换不同的切面，或者是把包块放在边缘得到对照组织，从而进行应变率的比较。（3）病例3，F45Y，浸润性导管癌。二维成像示病变回声强弱不等，有液化、钙化。明显指向中央的血流信号，速度增高，阻力指数增大。弹性成像灰阶显示为黑色病变，彩色显示为蓝色病变，表明较硬。弹性成像与二维成像大小小1.65倍，应变率比3.32，评分5分。（4）病例4，浸润性导管癌，伴腋窝淋巴结转移分别进行乳腺癌包块和腋窝淋巴结包块超声弹性成像。乳腺包块弹性图像示蓝色，面积比1.13，应变率2.46；腋窝淋巴结示蓝色病变，应变比6.33。■导管内癌（1）病例1，F50Y，导管内癌。二维超声示病变直径1cm左右，边缘模糊不清，回声不均匀，无明显血流信号。后方没有衰减，很难判断病变性质。弹性图像灰阶显示以黑色为主，病变面积明显大于二维图像；彩色模式以蓝色为主，病变面积明显大于二维图像，面积比2.12，应变率2.56，评分5分。因此，弹性成像有助于早期乳腺癌的诊断。（2）病例2，〈右乳〉导管内癌，灶性浸润。二维图像边界模糊不清，杂乱低回声，血流紊乱。弹性成像灰阶显示黑色为主的硬的病变。弹性成像彩色模式示蓝色为主的硬的病变，应变率1.53。因此，弹性成像帮助判断病变的边缘、范围，病变的硬度有助于良恶性的判断。■纤维腺瘤（1）F34Y，纤维腺瘤。二维成像示边界清楚，形态规则，后方回声增强，有少量的血流信号，速度比较低，阻力指数也比较低，弹性成像的彩色模式看到弹性成像的面积小于二维成像的面积，应变率比是1.27。弹性图像看得是以绿色为主。（2）F40Y,〈右乳包块〉腺病伴纤维腺瘤。二维成像示包块边界清楚，回声比较均匀，后方回声增强，血流速度高，阻力指数轻度增高，弹性成像的彩色模式以绿色为主，混杂蓝色；评分2分。■F28Y，慢性炎症伴脓肿二维图像上示混合性包块，边界模糊不清，中间有液化。弹性图像示边界清楚，以蓝色为主的硬的病变，应变率比1.96，面积比1.45，评分5分。因此，弹性成像时不是孤立地只看弹性评分，还要结合二维超声的图像及病史。该病例单纯根据弹性评分可能误判为恶性病变。■F65Y，肉芽肿性炎，TB边界清楚，形态规则，回声比较均匀，弹性成像面积和二维面积之比1.11，应变率比2.60。■纤维腺瘤，玻变伴钙化二维图像示钙化。弹性图像可见蓝色均匀病变，应变率比5.01，质地很硬。评分5分。■乳腺囊肿乳腺囊肿典型表现：由浅到深为蓝色、红色、绿色，BRG三色，同意大利学者GiorgioRizzatto的观点一致。左下图是飞利浦超声的AI技术，示无回声病变的彩色显示，所以无回声的病变给予颜色的显示更加形象。无回声成像技术乳腺囊肿的典型表现也可为BGR，即蓝色、绿色、红色三色症，同日本学者AkoItoh的观点一致。■浸润性导管癌同时伴有有双侧乳腺多发性囊肿下图表明弹性成像对小的囊肿（几个毫米）也有很好的显示。对两组病变EI的大小和应变率分析发现，恶性病变弹性成像的面积比二维的明显的增大，面积比良性组1.14，恶性组1.38；应变率良性组1.82，恶性组2.99，有统计学差异。见下表。乳腺良恶性病变EI的大小和应变率大小（面积比）应变率恶性组均数1.382.99标准差0.230.49良性组均数1.141.82标准差0.090.50P值0.0480.002结论（1）弹性成像的面积：恶性肿瘤弹性影像的面积通常比灰阶超声大；良性病变弹性影像的面积通常比灰阶超声小。有部分重叠。恶性组1.38±0.23；良性组1.14±0.04。（2）弹性成像应变率：恶性组应变率高于良性组；恶性组病变质地相对硬，良性组病变质地相对软。恶性组2.99±0.49；良性组1.82±0.50。弹性成像对乳腺癌的诊断效能：以弹性成像评分≥4分诊断恶性，≤3分诊断良性，敏感度86%、特异度83%、准确度92%。结合常规超声，CDFI，有更高的诊断水平。高频超声经常对无回声的病变是低回声还是无回声判断起来有困难，无回声成像技术（AI技术）有助于良恶性的鉴别诊断。小结（1）乳腺超声弹性成像的优点：乳腺超声弹性成像有助于①病变的良恶性判断；②病变的早期诊断；③癌变扩散区域的确定；④新辅助化疗效果的确认。（2）EI的发展：①评分不断完善：改良5分法（中山二院罗葆明教授）、增加0级：囊肿（BGR意大利,BRG日本）；②临床应用不断拓展：如甲状腺（4级），前列腺、肌间血栓、皮肤肿瘤，评估肝纤维化程度、鉴别肝硬化结节和癌结节等。（3）弹性成像的影响因素：①手法轻，足够的耦合剂；②声束与胸壁垂直；③ROI的大小：2-3倍；④对比组织的选择：脂肪或腺体；⑤病变大小：EI对小病灶敏感；⑥病变深度：无明显影响。（4）弹性成像的局限性：①粘液癌、髓样癌、叶状囊肉瘤等可能假阴性；②机化或钙化等良性病变可能假阳性；③腋窝病变的应变率等判读标准可能与乳腺病变不同（周围脂肪组织多）。临床表现、二维、病理等有助于对弹性成像的理解和判读，综合判断，提高诊断水平。超声弹性成像能够直观地显示和量化组织弹性，可辅助判断病变的恶性程度。然而单纯根据超声弹性成像的评分判断，有可能将良性病变误判为恶性病变，因此还要结合二维图像以及病史等进行综合分析。谢谢大家！