乳腺血氧功能成像技術與超聲及X線檢查聯合應用診斷乳腺癌的價值

徐熠琳，李軍楠，劉雪靜，朱鷹，路紅，劉佩芳

(天津醫科大學腫瘤醫院 國家腫瘤臨床醫學研究中心天津市“腫瘤防治”重點實驗室， 天津300060)

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乳腺血氧功能成像技術與超聲及X線檢查聯合應用診斷乳腺癌的價值

徐熠琳，李軍楠，劉雪靜，朱鷹，路紅，劉佩芳

(天津醫科大學腫瘤醫院 國家腫瘤臨床醫學研究中心天津市“腫瘤防治”重點實驗室， 天津300060)

摘要：目的探討血氧功能成像技術在乳腺癌診斷中的應用價值。方法回顧性分析201例乳腺病變患者臨床資料，其中手術病理證實良性病灶140例、惡性病灶61例。分別行乳腺血氧功能成像、超聲、X線單項檢查及聯合檢查，分析其診斷乳腺癌的敏感性、特異性和準確性。結果血氧功能成像系統、超聲、X線檢查診斷乳腺癌的敏感性分別為77.14%、94.29%和90.71%，特異性分別為54.10%、86.89%和83.61%，準確性分別為70.15%、92.04%和88.56%，差異具有統計學意義(P<0.05)。超聲、X線分別聯合血氧功能成像檢查診斷的敏感性提高。結論血氧功能學成像技術與超聲及X線檢查聯合應用可提高乳腺癌診斷的敏感性，可作為乳腺影像學檢查的有益補充。

關鍵詞：乳腺腫瘤；超聲；X線攝影；血氧功能成像

乳腺癌作為女性常見的惡性腫瘤之一，發病率在世界范圍內呈上升趨勢。國際上廣泛采用和公認的乳腺影像學檢查方法主要為X線和超聲，兩種檢查方法優勢互補，對乳腺癌的早期診斷具有重要的臨床價值[1,2]。乳腺血氧成像技術(以下稱血氧成像)是近年來發展的新型成像技術，其在近紅外光結構成像基礎上與光學功能性成像進行融合，通過對組織內基本光學性質的定量分析反映其生物化學、形態學、組織結構等特征。本文回顧性分析201例乳腺病變患者血氧功能成像表現，分析其聯合超聲、X線檢查診斷乳腺惡性疾病的價值。

1臨床資料

1.1基本資料研究對象為2012年8月~2013年6月我院收治的201例乳腺疾病患者，均為女性，年齡18~76歲，平均48.7歲。201例患者均行手術治療，術后病理檢查證實乳腺惡性病變140例，占69.65%，其中非特殊類型浸潤性導管癌121例、導管內癌3例、導管乳頭狀癌7例、黏液癌3例、交界性葉狀腫瘤3例，伴大汗腺分化癌1例，化生性癌(癌肉瘤)2例；良性病變61例，其中纖維腺瘤30例、囊腫12例、導管乳頭狀瘤6例、慢性炎癥3例、良性葉狀腫瘤2例、脂肪瘤2例，導管擴張分泌物潴留2例，導管上皮乳頭狀增生2例，小葉增生1例，間質出血1例。病灶直徑0.6~3.2 cm，平均1.8 cm，其中≤2 cm 162例，約占80.6%。201例患者術前均行乳腺血氧成像檢查、超聲及X線攝影檢查。

1.2術前乳腺影像學檢查①血氧成像檢查：采用由武漢大學一海生物醫學工程研究中心與美國Greentech LLC公司聯合研發的乳腺血氧功能成像診斷系統(型號：E-SN-6)。檢查方法：患者于暗室內取前傾坐位，充分暴露雙側乳房，近紅外光源全面透照雙側乳房，留存雙側乳房圖像，使用系統自帶軟件包進行圖像后處理，觀察所得病灶血氧灰階圖像，將感興趣區(ROI)分別放置于患側乳腺病變處和健側乳腺相應位置，ROI大小通常取決于病變大小且略小于病變，分別測量病灶的血含量值及氧含量值。應用系統預設條件：血含量值<0且氧含量<0.95為“高血低氧”，作為診斷惡性標準，其他表現診斷為良性。②超聲檢查及X線攝影檢查：超聲檢查采用GE LOGIQ E9彩色多普勒超聲診斷儀。X線攝影檢查采用Hologic Selenia全數字化乳腺機攝影系統。由2名高年資醫師對超聲及X線檢查圖像進行分析，依據美國放射學會(ACR)提出的乳腺影像報告和數據系統(BI-RADS)超聲及X線標準[3]評定結果。BI-RADS 2類、3類和4A類病灶歸為良性，BI-RADS 4B類、4C類和5類病變歸為惡性。超聲或X線聯合血氧功能成像診斷評價標準：二者任一為陽性診斷為惡性，僅二者同時陰性時為良性。非特殊類型浸潤性導管癌典型病例見插頁Ⅰ圖4；乳腺纖維腺瘤典型病例見插頁Ⅰ圖5。

1.3乳腺血氧成像、 超聲檢查及X線攝影檢查診

表1　三種影像學單項檢查及血氧成像聯合X線及超聲檢查診斷乳腺癌的效能比較(%)

注：血氧成像、超聲及X線檢查三者比較，敏感性χ2=20.772,P=0.000 031；特異性χ2=21.140，P=0.000 026；準確性χ2=40.534,P=0.000 027。

斷乳腺癌的效能分析對乳腺血氧成像、超聲檢查及X線攝影檢查結果進行分析，與病理檢查結果進行比較，計算三項檢查單項及血氧成像分別聯合超聲檢查及X線檢查診斷乳腺癌的敏感性、特異性及準確性。統計學處理：采用SPSS19.0統計軟件，計數資料比較采用χ2檢驗，P<0.05為差異具有統計學意義。三種影像學單項檢查及血氧成像聯合X線及超聲檢查診斷乳腺癌的效能見表1。由表1可見，血氧成像診斷乳腺癌的敏感性、特異性、陽性預測值、陰性預測值及準確性均低于X線及超聲檢查，但其與X線及超聲檢查聯合應用時，敏感性及準確性均明顯提高。28例血氧功能檢查呈假陽性，其中纖維腺瘤12例，囊腫5例，導管乳頭狀瘤4例，慢性炎癥3例，導管擴張分泌物潴留、脂肪瘤、小葉增生和良性葉狀腫瘤各1例。

2討論

Folkman[4]于1971年首次提出腫瘤生長依賴于血管形成的學說，當腫瘤體積超過2 mm3時，其進一步生長就依賴新生血管的形成。新生血管增多、管徑增粗及組織代謝活躍使腫瘤組織內出現低氧微環境，造成腫瘤局部出現“高血低氧”狀態。而良性病變新生血管相對較少，氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白含量與周圍正常腺體組織比例相近[5~13]。利用良、惡性病變功能代謝方面的差異可為鑒別診斷提供更多信息。

血氧成像的原理是光在組織中的傳播過程中受到組織的吸收和散射，氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白是光吸收的主要內源性生色團[12]。血氧功能成像儀采用760 nm和850 nm波長的近紅外線測量和顯示病變側和健側正常乳腺組織中總體血紅蛋白濃度(包括含氧血紅蛋白和脫氧血紅蛋白)，以此反映病灶的血流量。由于含氧血紅蛋白和脫氧血紅蛋白對不同波長近紅外線的吸收特性不同，故含氧血紅蛋白濃度可反映病變區氧濃度，通過評價乳腺腫瘤血供和代謝狀態對病變的性質進行鑒別。研究證實，乳腺良、惡性病變的血含量值和氧含量值均存在明顯差異，惡性病變的血含量值明顯高于良性病變，氧含量值明顯低于良性病變，即惡性腫瘤常常表現為“高血低氧”的特征，良性疾病常常表現為“低血高氧”或其他特征[4~6]。通過對病變血、氧含量的檢測定量分析，可對腫瘤性質進行鑒別。文獻報道血氧成像診斷乳腺癌的敏感性為70.00%~86.11%，特異性為74.51%~94.27%[6]。

本研究乳腺血氧功能成像系統由由武漢大學一海生物醫學工程研究中心與美國Greentech LLC公司聯合研發，本研究血氧功能成像獨立診斷乳腺癌的敏感性(77.14%)與文獻報道一致，但特異性(54.10%)略低于文獻報道。研究發現，絕大多數乳腺癌表現為典型的“高血低氧”特征，本組28例血氧功能檢查呈假陽性結果，原因可能為：①病變本身組織代謝旺盛耗氧量高，如炎癥及某些富血運的良性腫瘤(如導管乳頭狀瘤、纖維腺瘤等)；②良性病變本身的出血；③來自檢測誤差，即檢查者對透照光源強度的把握，同一病灶多次檢查也可能出現“高血低氧”和“低血氧平”等不同結果[7~12]。本組32例血氧功能檢查出現假陰性結果，其中22例出現“低血低氧”特征，可能與腫瘤本身乏血運或微血管生成時機的個體性差異相關，但國內亦有研究表明盡管乳腺惡性腫瘤的微血管密度(MVD)較良性病變高，但MVD值與血、氧含量值之間并無相關性[6]。此外可能與本組病例小腫塊型乳腺癌所占比例相對較高(約占80.6%)、早期小腫瘤局部“高血低氧”特征相對不明顯有關。當乳房體積較大、腺體層較厚，乳腺整體透光性差，使腫塊影不易顯示和觸及；或者乳房過小、腫塊靠近腺體邊緣時，由于可透光的腺體組織太少，因此對感興趣區的選擇可能存在一定困難。

本研究5例超聲假陰性和8例X線假陰性病例，聯合血氧功能成像后得到正確診斷，包括3例超聲、X線均為假陰性，而血氧功能成像為陽性。超聲、X線分別聯合血氧功能成像后使診斷的敏感性得到不同程度提高，超聲診斷敏感性由94.29%提高至97.86%，X線由90.71%提高至97.14%，在一定程度上降低了對乳腺癌的漏診率，因此對乳腺癌的篩查工作具有重要意義。此外，聯合血氧功能成像后，傳統影像學檢查的陰性預測值亦得到提高，避免了對陰性結果者行不必要的穿刺活檢。

本組研究中2例纖維腺瘤，超聲及X線均表現為形態不規則腫塊，BI-RADS分類分別為4B和4C，但血氧功能成像顯示病變為“低血氧平”(血含量值為0.07，氧含量值為0.98和1.00)，而并非典型乳腺癌“高血低氧”表現，提示病變代謝特征并不符合典型乳腺癌表現，存在良性可能性。由于常規超聲和X線診斷主要依靠病變的形態學特征，對于形態學表現不典型病變的診斷可能存在困難，此時如能聯合血氧功能成像，提供病變的代謝改變等功能學信息，將有助于診斷。

綜上所述，血氧成像通過對病灶血、氧含量值的定量分析反映腫瘤的代謝特征，并具有一定的敏感性、特異性和準確性，為乳腺病變的術前診斷提供了新思路，且具備安全無創、費用低廉、操作簡便、可重復性好等優點，可作為一項功能學成像新方法與超聲、X線攝影等傳統形態學成像方式聯合應用、相互補充，因此具備良好的應用前景。本研究的不足之處為病例數量相對較少；研究病例均為腫塊性病變。有待擴大樣本量及對非腫塊性病變及鈣化型病變進一步研究。

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Value of combined use of blood-oxygen functional imaging system with ultrasound and mammography in diagnosis of breast cancer

XUYilin,LIJunnan,LIUXuejing,ZHUYing,LUHong,LIUPeifang

(TianjinMedicalUniversityCancerInstituteandHospital,Tianjin300060,China)

Abstract:ObjectiveTo investigate the application value of blood-oxygen functional imaging system (BOFIS) in diagnosis of breast neoplasms. MethodsTotally 201 patients with histopathologically verified breast lesions were selected, and the histology revealed there were 140 cases of benign lesions and 61 cases of malignancies. BOFIS, ultrasound and mammography were respectively used on these patients. The sensitivity, specificity and accuracy of BOFIS, ultrasound, mammography and combined criteria were analyzed. ResultsThe sensitivities of BOFIS, ultrasound and mammography were 77.14%, 94.29% and 90.71%. The specificities were 54.10%, 86.89% and 83.61%, respectively. The accuracies were 70.15%, 92.04% and 88.56%, respectively. Significant difference was found between them (P<0.05). The combination with BOFIS can improve the diagnostic sensitivity of ultrasound/mammography alone. ConclusionsBOFIS provides a new way for the diagnosis of breast disease. After combining with the conventional examination (ultrasound or mammography), BOFIS improves the diagnostic sensitivity, and can be used as a beneficial supplement to the imageological examination of breast.

Key words:breast neoplasms; ultrasound; mammography; blood-oxygen functional imaging

(收稿日期：2015-06-27)

中圖分類號：R737.9

文獻標志碼：A

文章編號：1002-266X(2016)04-0016-03

doi:10.3969/j.issn.1002-266X.2016.04.005

通信作者簡介：劉佩芳(1963-)，女，博士，主任醫師，碩士研究生導師，主要研究方向為乳腺病變各種影像學診斷，包括乳腺X線、超聲、MRI等。獲天津市科技進步二等獎1項，天津醫科大學科技成果二等獎1項，填補天津市醫藥衛生空白新技術2項。共參加編寫教材、專著及譯著20余部，于國際及國內刊物發表論文30余篇。E-mail: cjr.liupeifang@vip.163.com

作者簡介：第一徐熠琳(1985-)，女，碩士，主治醫師，主要從事乳腺影像學診斷。E-mail: xyl_linda@hotmail.com

基金項目：國家自然科學基金資助項目(61271323)；國家腫瘤臨床醫學研究中心培育項目(2013BAI09B08)；中國乳腺癌預防模式與診斷技術研究(12ZCDZSY16000)。