近年來(lái)，乳腺癌發(fā)病率持續(xù)上升，已成為全球女性癌癥死亡的主要原因。早期篩查、精準(zhǔn)診斷和有效治療對(duì)提升患者生存率至關(guān)重要，醫(yī)學(xué)影像技術(shù)在其中作用關(guān)鍵。光聲成像技術(shù)原理獨(dú)特，可提供豐富的腫瘤微環(huán)境信息，為乳腺癌診治帶來(lái)新希望。那么，該技術(shù)在乳腺癌篩查、診斷和治療評(píng)估中有何表現(xiàn)？未來(lái)能否成為診治乳腺癌的得力工具？讓我們一同探索其在乳腺疾病診治中的奧秘。

研究背景與技術(shù)挑戰(zhàn)
乳腺癌的現(xiàn)狀與早期診斷的迫切性
乳腺癌的發(fā)病機(jī)制涉及基因突變、血管異常增生及微環(huán)境缺氧等多重因素。80%的乳腺癌為非特殊型浸潤(rùn)性癌（如浸潤(rùn)性導(dǎo)管癌），早期原位癌若未突破基底膜，患者5年生存率可達(dá)99%。然而，一旦發(fā)展為浸潤(rùn)性癌并伴隨轉(zhuǎn)移，生存率顯著下降。因此，早期篩查與精準(zhǔn)診斷是提高預(yù)后的核心。

傳統(tǒng)影像學(xué)方法的局限性
目前，乳腺臨床診治主要依靠醫(yī)學(xué)影像技術(shù)，常見(jiàn)的有乳腺查體、鉬靶成像、超聲成像及乳腺M(fèi)RI等。鉬靶成像雖對(duì)微鈣化敏感，但對(duì)致密型乳腺成像效果不佳。超聲成像依賴(lài)操作者經(jīng)驗(yàn)，對(duì)早期小病灶靈敏度低且診斷特異性有限。乳腺M(fèi)RI掃描時(shí)間長(zhǎng)，還需注射造影劑。而且，傳統(tǒng)影像學(xué)方法在早期篩查、精準(zhǔn)診斷和治療評(píng)估方面存在諸多局限。在早期篩查時(shí)，缺乏高速、安全且對(duì)致密型乳腺無(wú)差異的高靈敏度技術(shù)；精準(zhǔn)診斷方面，MRI成像慢，超聲和鉬靶特異性低；治療評(píng)估方面，現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法在新輔助化療中及時(shí)監(jiān)測(cè)、評(píng)估和預(yù)后，術(shù)中切緣檢測(cè)手段也難以滿(mǎn)足需求。

技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用
光聲成像原理與優(yōu)勢(shì)
基本原理：光聲成像融合了光學(xué)對(duì)比度與聲學(xué)分辨率的優(yōu)勢(shì)。其工作過(guò)程為：用脈沖激光照射組織，組織中的血紅蛋白等成分吸收光能，產(chǎn)生熱膨脹，進(jìn)而激發(fā)出超聲波。隨后，超聲換能器接收這些信號(hào)，通過(guò)特定算法重建組織內(nèi)吸收體的三維分布，能實(shí)現(xiàn)微米級(jí)分辨率，比如橫向分辨率可達(dá)0.26mm，縱向分辨率為5.6mm。此外，利用多波長(zhǎng)光源，光聲成像還可量化血氧飽和度、血管密度等生理指標(biāo)，幫助揭示腫瘤代謝特征，實(shí)現(xiàn)功能成像。

五大優(yōu)勢(shì)：一是深層高分辨率，它突破了光學(xué)散射極限，成像深度與分辨率比值≥100，能夠穿透4cm的乳腺組織。二是多模態(tài)融合，可與超聲、MRI等技術(shù)無(wú)縫結(jié)合，提供解剖與功能互補(bǔ)的信息。三是跨尺度成像，能從細(xì)胞器到器官全尺度覆蓋，例如在術(shù)中切緣檢測(cè)中精度可達(dá)20μm。四是高速動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，單次乳腺掃描僅需10-15秒，可實(shí)時(shí)追蹤血流與藥物代謝過(guò)程。五是無(wú)創(chuàng)無(wú)輻射，符合激光安全標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)需造影劑就能對(duì)內(nèi)源性血紅蛋白成像。

成像實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析
乳腺癌篩查的光聲成像設(shè)備及測(cè)試
基于線性或平面超聲陣列的設(shè)備，常以商用線性超聲陣列為改裝基礎(chǔ)，通過(guò)機(jī)械掃描實(shí)現(xiàn)全乳腺掃描，部分采用平面超聲陣列提高成像速度，但受探測(cè)孔徑和視角限制，圖像細(xì)節(jié)欠佳。Xia教授團(tuán)隊(duì)的雙掃描乳腺成像儀為雙面視圖系統(tǒng)，能獲取全乳腺血管結(jié)構(gòu)圖像，臨床測(cè)試驗(yàn)證其對(duì)惡性腫瘤的探測(cè)能力，還發(fā)現(xiàn)不同亞型腫瘤光聲特征不同。李長(zhǎng)輝教授團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了手持式和臺(tái)式設(shè)備，手持式實(shí)現(xiàn)雙模態(tài)成像，驗(yàn)證了血氧飽和度檢測(cè)準(zhǔn)確度，臺(tái)式僅進(jìn)行了體模測(cè)試。京都大學(xué)與佳能公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)的PAM-01和PAM-02，前者分析了腫瘤光聲信息，后者提高了分辨率，二者光聲與超聲融合便于臨床診斷。

基于弧形或環(huán)形超聲陣列的設(shè)備中，Ntziachristos教授團(tuán)隊(duì)的MSOT采用弧形超聲陣列，能清晰成像乳腺腫瘤中血紅蛋白和血氧飽和度分布，顯示出腫瘤與健康組織的差異。Wang教授團(tuán)隊(duì)的SBH-PACT基于環(huán)形超聲陣列，15秒可完成全乳腺掃描，能測(cè)量乳腺組織形變，在前期臨床測(cè)試中清晰顯示腫瘤周邊血管增生，還可監(jiān)測(cè)新輔助化療療效。

基于半球面超聲探測(cè)矩陣的設(shè)備具備獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。Oraevsky教授團(tuán)隊(duì)的LOUISA-3D實(shí)現(xiàn)半球面探測(cè)矩陣和雙模態(tài)成像，探測(cè)到小腫瘤及伴隨血管增生。Wang教授團(tuán)隊(duì)的多功能三維成像系統(tǒng)10秒內(nèi)可清晰成像從皮膚到胸壁的血管。Kruger教授團(tuán)隊(duì)在半球面排布超聲換能器陣列進(jìn)行螺旋掃描，清晰顯示了乳腺內(nèi)血管結(jié)構(gòu)與分布。

乳腺癌診斷的光聲成像研究
在PIONEER研究中，使用光聲-超聲檢查設(shè)備對(duì)1690名乳腺腫瘤患者成像，結(jié)果顯示光聲-超聲聯(lián)合診斷比獨(dú)立超聲診斷特異性提高14.9%。另一項(xiàng)針對(duì)209名患者215個(gè)乳腺腫塊的研究中，依據(jù)5個(gè)光聲圖像指標(biāo)評(píng)估腫塊惡性概率并調(diào)整BI-RADS級(jí)別，41%良性腫塊正確降級(jí)，47%惡性腫瘤升級(jí)，調(diào)整判讀標(biāo)準(zhǔn)后靈敏度達(dá)98.5%。

其他團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)，惡性與良性乳腺病變?cè)谘�氧飽和度水平、分布及邊界區(qū)域光聲信號(hào)上存在差異，不同亞型乳腺癌光聲信號(hào)也有區(qū)別，這些為精準(zhǔn)診斷提供依據(jù)，且光聲成像設(shè)備還有評(píng)估腫瘤轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)及結(jié)合外源性物質(zhì)實(shí)現(xiàn)特異性診斷的潛力，不過(guò)目前多處于臨床前階段。

此外，Wang教授團(tuán)隊(duì)的雙模態(tài)光聲-超聲成像系統(tǒng)可通過(guò)成像亞甲基藍(lán)染料，精準(zhǔn)識(shí)別定位前哨淋巴結(jié)，相比傳統(tǒng)超聲成像對(duì)比度更高，能實(shí)時(shí)跟蹤活檢針，精準(zhǔn)引導(dǎo)前哨淋巴結(jié)穿刺活檢。

乳腺癌治療評(píng)估的光聲成像應(yīng)用
在乳腺癌治療中，新輔助化療、手術(shù)切緣指導(dǎo)和藥物輸送監(jiān)測(cè)都至關(guān)重要，光聲成像技術(shù)在這些方面發(fā)揮著獨(dú)特作用。新輔助化療可增加保乳可能性、降低腫瘤分期，但現(xiàn)有醫(yī)學(xué)影像技術(shù)難以在化療過(guò)程中有效監(jiān)測(cè)病灶響應(yīng)，療效評(píng)估準(zhǔn)確率也不高。Wang教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)的SBH-PACT系統(tǒng)可用于腫瘤探測(cè)和監(jiān)測(cè)化療中腫瘤響應(yīng)。通過(guò)化療前、中、后光聲掃描，分析病灶血管相關(guān)特征獲取光聲信息指標(biāo)，與組織病理學(xué)對(duì)照顯示，這些指標(biāo)對(duì)評(píng)估化療響應(yīng)意義重大，有望實(shí)現(xiàn)病理完全響應(yīng)的無(wú)創(chuàng)評(píng)估。

外科手術(shù)是乳腺癌重要治療手段，多數(shù)患者選擇保乳手術(shù)。光聲成像可標(biāo)記腫瘤定位邊緣、檢測(cè)切緣并進(jìn)行無(wú)標(biāo)記術(shù)中病理成像。而當(dāng)前臨床依賴(lài)的術(shù)中冰凍切片技術(shù)耗時(shí)久，且存在抽樣檢測(cè)和依賴(lài)醫(yī)生經(jīng)驗(yàn)等問(wèn)題，術(shù)后病理檢測(cè)還導(dǎo)致部分患者需二次手術(shù)。紫外光聲顯微成像能節(jié)省染色時(shí)間，還有團(tuán)隊(duì)通過(guò)技術(shù)改進(jìn)提高成像速度、增強(qiáng)成像特異性，同時(shí)多個(gè)團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)納米顆粒增強(qiáng)腫瘤光聲信號(hào)。

在藥物輸送監(jiān)測(cè)方面，光聲成像憑借高對(duì)比度、高成像速度等優(yōu)勢(shì)在小動(dòng)物研究中表現(xiàn)良好，可監(jiān)測(cè)光熱劑與光敏劑，為相關(guān)治療提供依據(jù)。針對(duì)吸收弱的藥物，研究團(tuán)隊(duì)研制特殊藥物載體增強(qiáng)成像對(duì)比度。雖然該技術(shù)在藥物輸送監(jiān)測(cè)領(lǐng)域尚處早期，但具備補(bǔ)充PET的潛力，能提供優(yōu)質(zhì)的局部組織成像。

總結(jié)與展望
光聲成像技術(shù)為乳腺疾病診治帶來(lái)了新契機(jī)。在早期篩查上，能憑借對(duì)腫瘤微環(huán)境生理特性的探測(cè)，實(shí)現(xiàn)無(wú)創(chuàng)、高速的腫瘤檢測(cè)與BI-RADS分類(lèi)，減少不必要活檢。精準(zhǔn)診斷方面，依據(jù)腫瘤微環(huán)境的生理指標(biāo)，可更準(zhǔn)確評(píng)估腫瘤良惡性、分型及分級(jí)。治療評(píng)估中，能有效監(jiān)測(cè)腫瘤對(duì)治療的響應(yīng)，提供預(yù)后信息，助力診療一體化，還能輔助外科手術(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)操作。不過(guò)，光聲成像技術(shù)要廣泛應(yīng)用仍面臨挑戰(zhàn)。如當(dāng)前缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致設(shè)備性能參差不齊；技術(shù)與臨床需求有差距，三維成像雖好，但臨床更依賴(lài)二維成像等問(wèn)題。未來(lái)，需建立統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，開(kāi)展大規(guī)模臨床試驗(yàn)，促進(jìn)技術(shù)與臨床深度融合，讓光聲成像更好地服務(wù)于乳腺癌診治。

論文信息

聲明：本文僅用作學(xué)術(shù)目的。

黃可爾, 張良, 林勵(lì). 乳腺光聲成像進(jìn)展[J]. 中國(guó)激光, 2024, 51(9): 0907003. 

DOI:10.3788/CJL231451.