乳腺超声诊断弹性成像概述

乳腺疾病的超声弹性成像
（一）概述
生物组织的弹性与病灶的生物学特性紧密相关，在很大程度上依赖于组织分子构成、组织构成形式，以及ROI与周围组织的关系。

某些正常组织和病理组织之间存在着较大的弹性差异。

临床医师通过触诊发现乳腺肿瘤，就是利用手指的触觉定性地判断正常乳腺组织与肿瘤组织之间的弹性差异，从而判断有无肿块，以及进一步判断肿块的良恶性。

因此，乳腺组织的弹性信息对于乳腺疾病的诊断具有重要意义，但是传统的成像模式如CT、MRI和二维或彩色多普勒超声都无法直接提供组织弹性这一基本的力学属性信息。

近年来，弹性成像发展迅速，尤其是超声弹性成像技术，提供了一种崭新的半定量或定量研究组织弹性信息的方法，引起了广泛关注。

1991年Ophir首先报道了定量测量软组织应变与弹性模量的方法。

Krouskop等研究显示乳腺显微组织的硬度是脂肪组织的10~100倍，而浸润性导管Ca的硬度则远远超过了正常乳腺组织的硬度。

为了更好的理解超声弹性成像的原理，首先介绍一些弹性成像中的基础术语。

(1)应力与应变
应力(stress)是指力作用于物体，当作用力与弹性平衡时弹性体所呈现的力。

应变(strain)是指外力作用于物体，产生形态或提及的改变。

应力与应变式描述物体弹性(elasticity)的基本物理量。

(2)弹性系数(modulus of elasticity)
弹性系数(modulus of elasticity)为一常数，为应力与应变之比(应力/应变)。

在弹性成像中，通常采用杨氏系数(Young’s modulus, 线性伸长系数)。

杨氏系数=应力/应变=F×L/A×△L(F:外力；L:线原长；A:截面积；△L:伸长长度)。

组织被压缩时，只内所有的点都会产生一个纵向(压缩方向)的应变，如果组织内部弹性系数分布不均匀，组织内的应变分布也会有所差异。

弹性系数大的区域，引起的应变比较小；反之，弹性系数小的区域，相应的应变比较大。

弹性成像的基本原理为弹性成像通过收集被测体的磨时间段内的信号，利用自相关技术(combined autocorrelation method，CAM)，对压缩前、后的射频信号进行分析，估计组织内部不同位置的位移，从而计算出组织内部的应变分布情况。

然而组织内部的应变不仅分别与组织的弹性模量分布有关，海域组织的形状和边界等因素有关。

因此，应变图像的结果不能完全反映组织弹性模量的差异。

目前理论方面的研究主要是通过逆问题的求解，由组织内部的应变分布和边界条件的假设，重建其弹性系数，以便于更准确的反映组织内内在弹性性质。

（二）应用
(1)操作方法
加压手法分为徒手加压(free-hand)与振动器加压两类。

在徒手加压时，手持探头在病灶部分做微小、中等速度的振动(加压-减压)，尽量保持振动方向与胸壁垂直。

由于组织受压产生的应变与位移，与加压的压力大小有关，亦可因压放的频率高低而不同，因此在部分仪器的显示屏上，可显示一个综合指标----施加的外力、施加外力的频率，以数字1~7表示。

临床实际操作时，一般使仪器显示屏上的压力数字控制在2~3级为宜。

弹性图像的取样框应稍大于病灶范围，应包括皮下组织、腺体组织和部分胸肌组织，尽量使病灶居于取样框的中央部位。

弹性图可以灰阶或彩色编码成像。

(2)弹性硬度分级
以下以日立EUB-8500超声诊断仪为例，介绍弹性图像硬度分级。

该系统以彩色编码不同组织的弹性大小，绿色表示取样框内组织的平均硬度，红色表示比平均硬度软，蓝色表示比平均硬度硬。

目前，临床广泛应用的是Ueno等推荐的硬度分级标准，该方法格局低回声病灶区县市的不同颜色，将病灶表现分为5级别：1级，病灶区域整个变形明显，病灶表现为均匀的绿色，与周围乳腺组织相同；2级，病灶区域大部分扭曲变形，病灶表现为蓝绿相间的“马赛克”状；3级，病灶区域的边缘扭曲变形，病灶中心为蓝色，周围部分为绿色；4级，整个病灶区域没有明显变形，整个病灶表现为蓝色；5级，病灶区域以及周边没有明显变形，表现为整个病灶表现为蓝色。

乳腺囊肿在弹性成像中有特殊的表现，即由浅至深分别为蓝、绿、红的分层状结构；多数学者认为这种表现是由弹性成像中的应变伪像造成的。

由于其特殊表现无法归类于5分法分类，目前倾向于视为弹性成像中的一类特殊现象。

(3)临床应用结果
已经有的临床研究结果显示，良性病变的组织弹性评分通常以1~3级多见，而恶性病变以4~5级多见。

罗葆明等对170例患者共计219个乳腺结节进行检查，采用RTE5分评分法进行评价，RTE4分以上为恶性，3分以下为良性。

所有患者均获手术病理证实。

在166个良性结节中，组织弹性评分1~3级者162个(97.6%)；在53个恶性结节中，组织弹性评分4~5级者45个(84.9%)。

在Itoh等的研究中，恶性病灶的平均硬度为4.2±0.9，而良性病例的平均硬度为2.1±1.0，二者有显著性差异(P＜0.001)。

研究显示，恶性病变的硬度与病灶的大小、深度、腺体类型均无关[参考文献]，这对于发现较小的乳腺Ca具有重大意义。

常规超声对乳腺Ca的发现和诊断与病变大小、深度及所在的乳腺背景回声类型有一定的关系。

常规超声对较小的乳腺病灶(＜5mm)显示率低于50%。

弹性成像提供了组织弹性差异这一新的力学属性，由于某些病变组织与正常组织间的弹性系数的变化较之与常规超声的声阻抗差大几个数量级，故可发现在常规超声声像图上模糊不清的病变，或者给出病变区与正常区域间硬度上的相对差别。

朱庆莉等在个案报道中曾提及在1例浸润性导管Ca的检查中，采用灰阶超声仅见1个病灶(1.9cm)，而弹性成像发现了该病灶旁的2个未曾被灰阶发现的结节，后被术后病理证实为浸润性病灶，直径分别为0.6cm和0.7cm，结合弹性成像结果后，可以使一部分病例的超声诊断敏感性得到提高。

Garra在研究中发现，部分乳腺Ca在灰阶超声显示病灶后方明显衰减，在弹性图像中则可清楚地显示原本隐藏于声影之中的肿块后边界，从而得到一个病变区与正常区域间硬度上的分界。

然而，乳腺肿的脂肪组织、腺体组织，以及致密结缔组织的硬度有很大差异，在弹性图像中形成了一个相对不均匀的背景，朱庆莉等在研究中发现某些乳腺组织也可表达为硬度大的区域，如Coop’s 韧带或其他致密结缔组织，因此弹性成像评分为5级对常规超声隐形乳腺Ca的诊断价值还有待更多病例的积累和进一步证实。

超声组织弹性成像评分1分的临床意义：由于乳腺Ca，包括浸润性Ca和导管内Ca，硬度远远高于正常乳腺组织，所以如果病变的弹性系数与周围正常组织相近，那么乳腺Ca的可能性就很小。

以往，部分乳腺病变在常规超声中显示为低回声的局限性病变，当病变较小或声像图表现不典型时，往往只能采用活检的方式确定其性质。

但是，如果这些病灶的弹性成像为1级，则说明其硬度与周围组织相近，往往提示病变的性质为良性。

迄今为止，文献报道中弹性成像分级为1级者仅有2例为恶性病变，且均限于弹性成像在乳腺疾病诊断中应用研究的早
期。

因此，部分研究者认为，弹性分级为1级的乳腺肿块基本上可以排除恶性病变的可能，避免不必要的活检。

这对于常规二维灰阶超声声像图上显示边界不清、形态不规则的良性病变、部分炎症性病变的准确诊断有很大帮助，与常规超声结合肯定可以提高乳腺Ca检出诊断的特异性。

弹性成像的假阴性与假阳性：乳腺病灶的特殊组织学改变可能直接影响超声弹性成像的诊断特异性。

多数浸润性乳腺Ca其硬度明显高于周围的乳腺组织，弹性成像可做出正确诊断。

但是，部分特殊类型的乳腺Ca，如髓样Ca和粘液Ca，以及一部分内部合并坏死、液化的恶性病灶，影响了弹性成像诊断的准确性。

同时较大的乳腺病灶，由于却反病灶与周围组织的对照，无法准确评估其应变，因而使诊断的准确度偏低。

从病理组织学的角度分析，引起良性病变硬度增加，造成弹性成像诊断假阳性的原因可能包括：纤维腺瘤合并钙化，硬化性腺病，导管内乳头状瘤合并梗死、变性等。

此时，紧密结合常规超声的声像图特征，可能对做出准确诊断有很大帮助。

减少超声弹性成像结果差异的方法：保证操作时的标准型和一致性是至关重要的，但是由于临床实际操作的实际条件所限，并不是每一个检查过的病例都具有很好的可重复性。

因此，规范化操作显得很有必要：1、要保证病灶居于图像的中央；2、加压获取图像时应匀速、垂直于胸壁，尽量避免侧向华东以尽量避免弹性伪像的形成；3、超声弹性成像不适用于过大的病灶。

此外，全面掌握乳腺常规超声的诊断技术，在此基础上分析理解弹性成像的结果，对两种成像方法采取优势互补的方法，对提高诊断准确性有很大帮助。

（三）超声弹性成像的局限性与展望
目前公认的评分标准难以判定部分乳腺肿瘤，存在一定的假阴性或假阳性，仍有待于进一步完善，但是如何完善却是一个不争的、尚待商榷的事实。

造成误差的原因很可能或者是否确实与ROI局部恶性可能病灶内是不是存在坏死、液化或者ROI局部良性可能病灶内是不是存在硬化、钙化等有关，尚有待进一步扩大样本量之后回顾性分析所证实。

二维常规灰阶超声，彩色多普勒超声血流成像，超声弹性成像及其他影像学检查手段的结合以及优势互补是一个比较值得采取的、中肯的建议。

弹性成像的图像质量在很大程度上取决于数据采集的质量，目前在有效获取弹性成像数据方面还存在一定的困难。

虽然现在研究还处于起步阶段，但是可以确信，弹性成像作为一种全新的成像技术，扩展了超声诊断的范围，弥补了常规超声的不足，应该是具有广阔的应用前景。