立体光学触诊技术在乳腺癌切缘评估中的诊断可行性研究：一种低成本实时术中解决方案

《BMC Cancer》：Diagnostic feasibility study of stereoscopic optical palpation for breast tumour margin assessment

语 为解决乳腺癌保乳手术(BCS)中切缘阳性率高（20-30%需二次手术）的临床难题，Fang等开展了立体光学触诊技术(SOP)的诊断可行性研究。该技术通过双摄像头快速生成组织表面应力图，结合自动分类器实现癌组织识别，结果显示对1 mm内切缘癌灶检测灵敏度达82.1%、特异性83.6%。SOP以低成本、两分钟快速成像的优势，为术中实时切缘评估提供了新策略，有望降低二次手术率并优化医疗资源分配。

　　

在全球范围内，乳腺癌是女性中最常见的恶性肿瘤，每年新增病例超过200万例。乳腺癌保乳手术（BCS）作为早期乳腺癌的常用治疗方式，相较于乳房切除术能保留更多组织、缩短恢复时间并减少并发症。然而，高达20-30%的BCS患者因术后病理检查发现切缘存在癌细胞而需接受二次手术，这不仅延长康复周期、增加并发症风险，还会带来人均超过1万美元的额外医疗支出。现有术中切缘评估技术如冰冻切片分析和印片细胞学虽准确性较高（78-96%），但耗时长且仅能评估有限组织区域；标本放射摄影和超声等传统影像技术则因分辨率低、对比度差而准确性不足。光学相干断层扫描（OCT）和离体磁共振成像等新兴技术虽具潜力，却因成本高、操作复杂难以普及。

在此背景下，光学弹性成像技术应运而生。该类技术通过测量组织力学特性（如硬度）识别癌变区域，因癌组织通常较正常组织更硬。定量微弹性成像（QME）和光学触诊等技术已证明在切缘评估中具有高准确性，但OCT系统成本高昂且成像速度受限。为此，研究团队开发了立体光学触诊（SOP）这一低成本替代方案。SOP采用双数码相机并行排列，通过压缩组织表面的合规硅胶层并分析其形变，在两分钟内生成高分辨率应力图谱，直观显示组织硬度分布。为验证SOP的临床可行性，团队对48例BCS患者的新鲜切除标本进行前瞻性研究，旨在评估其检测1 mm内切缘癌灶的诊断能力。

研究采用的关键技术方法包括：

1. 1.
   立体光学触诊系统：使用两台Ximea MU181-CR-ON相机（视野29×29 mm2）采集组织表面图像，通过紫外光激发硅胶层内磷光微粒子生成位移图，并转换为应力图谱；
2. 2.
   组织-影像配准协议：将SOP应力图与术后组织学切片进行空间匹配，确保评估区域精准对应；
3. 3.
   自动分类器与交叉验证：基于应力阈值和圆形核卷积算法构建分类模型，采用10折交叉验证优化参数（平均最优核直径2.12 mm，应力阈值10.09 kPa），以客观评估诊断性能。

应力图谱显示癌组织硬度显著提升

研究共扫描169个切缘，筛选247个10×10 mm2区域（ROIs）纳入分析，其中11.3%的ROIs存在1 mm内癌灶（包括浸润性导管癌IDC、导管原位癌DCIS等）。SOP应力图谱一致显示癌区域应力值显著高于良性组织（如脂肪或基质）。

图2案例中，ROI1对应IDC区域应力明显集中，而ROI2良性组织应力分布均匀，与组织学结果高度一致。类似地，图3中DCIS区域亦呈现应力升高特征，证实SOP对不同乳腺癌亚型均具识别能力。

自动分类器实现高精度切缘评估

10折交叉验证结果显示，SOP对1 mm内切缘癌灶检测灵敏度为82.1%（95%置信区间CI: 67.9-96.4%），特异性83.6%（CI: 78.5-88.1%），准确率83.4%（CI: 78.5-87.9%）。尽管癌灶 prevalence（11.3%）低于预期导致统计效能部分受限，但其性能显著优于传统影像技术（如超声灵敏度约50%）。分类器参数优化中，应力阈值10.1 kPa与核直径2.12 mm的组合最佳，表明SOP可通过量化力学特征可靠区分癌与良性组织。

技术优势与临床转化潜力

SOP的核心优势在于快速（单视野成像仅2分钟）、低成本（仅需数码相机与合规层）及易集成性。相较于QME（灵敏度92.9%，特异性96.4%），SOP虽准确性略低，但更适于开发手持式探头，用于术中原位检测。研究同时指出SOP的局限性：仅提供二维表面信息，无法评估深层肿瘤；组织配准依赖切片近似，可能引入误差；且应力分布受边界条件影响，未来需结合有限元分析（FEA）提升精度。

本研究首次通过前瞻性诊断试验证实SOP在BCS切缘评估中的可行性。其高灵敏度与特异性、快速成像能力及低成本特性，使之成为资源有限地区术中实时诊断的理想选择。未来工作将聚焦于开发手持探头、多应变水平成像以获取深度信息，并结合OCT等模态提升综合性能。SOP的技术突破不仅有望降低BCS二次手术率，更为光学弹性成像技术的临床普及开辟了新路径。