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为解决超声成像诊断淋巴结（LN）转移准确性依赖操作人员技能和系统设置，且肿瘤组织衰减系数（AC）变化不明等问题，研究人员开展小鼠淋巴结肿瘤的衰减估计和声学表征研究。结果显示 AC 随肿瘤生长下降，且组织声学特性有差异，有助于提高定量超声诊断准确性。
在癌症的诊疗过程中，判断淋巴结（LN）是否发生转移是极为关键的一环，它就像一把 “钥匙”，很大程度上决定着后续治疗方案的选择。目前，LN 活检是诊断转移的 “金标准”，然而这种方法具有侵入性，会给患者带来一定痛苦和风险 。超声成像作为一种非侵入性手段，本可以在实时诊断 LN 转移和评估肿瘤方面发挥重要作用，可它却存在一个 “致命弱点”—— 诊断的准确性过于依赖操作人员的技能和设备的系统设置，这就好比一把 “不太精准的尺子”，测量结果容易出现偏差。
与此同时，定量超声（QUS）技术本有望突破这一困境。它能够通过量化的参数来反映肿瘤引起的组织微观结构变化，提供更加客观、稳定的诊断依据。其中，背向散射系数（BSC）是 QUS 中的一个重要参数，它与组织中散射体的大小、浓度、形状以及声阻抗差异密切相关。然而，计算 BSC 时需要对组织衰减进行补偿，可肿瘤组织的衰减系数（AC）在肿瘤生长过程中的变化规律却一直不为人知。而且，肿瘤区域的声学特性，比如声阻抗和声波速度（SoS）等，同样迷雾重重。这些未知因素就像一道道屏障，严重阻碍了超声技术在癌症诊断领域的进一步发展。
为了突破这些困境，来自日本多所高校（东北大学、富山大学、浜松医科大学、千叶大学）的研究人员组成了一支科研团队，开展了一项极具意义的研究。他们的研究成果发表在《Molecular Imaging and Biology》杂志上，为解开肿瘤诊断的难题带来了新的曙光。
研究人员采用了多种关键技术方法。在实验动物和细胞模型的选择上，他们选用了 MXH10/Mo/lpr 小鼠的髂下淋巴结（SiLN），并将表达荧光素酶基因的 FM3 A-Luc 小鼠乳腺癌细胞接种到其中。实验过程中，研究人员综合运用了体内测量和体外测量两种方式。体内测量时，利用生物发光成像系统（IVIS Lumina LT series III）评估肿瘤生长情况，同时使用超声扫描仪（Vevo 770）搭配 25MHz 的单元素换能器进行超声测量，进而估计 AC 等声学参数；体外测量方面，在实验结束后获取 SiLN 样本，一部分样本用于声阻抗测量，另一部分经福尔马林固定、石蜡包埋切片后，分别用于 SoS 分析和病理观察。在具体的参数计算过程中，运用了对数差分法计算 AC，通过参考介质理论和声信号飞行时间等原理分别计算声阻抗和 SoS。
下面来看具体的研究结果：
- 肿瘤生长与 AC 的关系：生物发光成像结果清晰地显示，随着时间的推移，LN 中的生物发光强度不断增强，这意味着肿瘤在持续生长。与之相对应的是，AC 整体呈现下降趋势，最大降幅从 1.0 dB/cm/MHz 降至 0.6 dB/cm/MHz，而且 AC 估计值的标准差（SD）随着接种后天数的增加而增大，从 0.22 dB/cm/MHz 最大增加到 0.35 dB/cm/MHz。通过绘制 AC 估计值与生物发光强度的散点图，发现两者之间存在显著的负相关关系（r=-0.47，p≤0.05），即生物发光强度越高，AC 越低。在肿瘤生长早期，两者的数值分布较为分散，但在接种后 14 天左右，开始呈现出稳定的变化趋势，这可能暗示着肿瘤进入了一个新的发展阶段。
- 不同组织的声学特性差异：通过对声阻抗、SoS 和病理图像的空间对比发现，正常组织（实质组织）和肿瘤组织的细胞结构存在明显差异。实质组织中细胞排列紧密，细胞数量密度大；而肿瘤组织中细胞分布稀疏。这种结构差异也反映在声学特性上，实质组织的声阻抗范围为 1.75 - 1.85 MRayl，SoS 为 1600 - 1650 m/s；肿瘤组织（伴有纤维化或单纯肿瘤组织）的声阻抗范围在 1.60 - 1.80 MRayl，SoS 在 1500 - 1650 m/s（伴有纤维化的肿瘤组织）或 1500 - 1550 m/s（单纯肿瘤组织），这些数据表明不同类型的组织具有独特的声学 “指纹”。
在研究结论和讨论部分，本次研究意义重大。首先，研究发现肿瘤生长过程中 AC 下降，这一结果对于改进 QUS 分析中的衰减补偿具有重要意义。因为 AC 的减小会使衰减校正项的斜率变小，进而改变 BSC 的频谱斜率，这种变化可能会增强 QUS 对转移性和非转移性 LN 的鉴别能力，让超声诊断更加精准。其次，通过对声阻抗和 SoS 的初步声学表征研究，揭示了正常组织和肿瘤组织微观结构的差异，为进一步理解肿瘤的生物学特性提供了声学层面的证据。不过，研究也存在一些局限性。比如，实验选用的小鼠模型中，未对转移性 LN（如腋窝 LN）进行详细表征，这是由于在该模型中转移性 LN 的转移分布较为局部，导致在进行衰减估计时，空间分辨率和 AC 估计精度之间存在较大矛盾；在成像频率选择方面，虽然 25MHz 适用于体内成像，80MHz 和 300MHz 适用于体外声学显微镜观察，但不同频率的选择是在分辨率、穿透深度和衰减之间进行权衡的结果；而且，研究中的对数差分法假设组织特性相对均匀，这可能无法完全反映肿瘤浸润淋巴结的异质性。未来的研究可以从这些方面入手，进一步完善对肿瘤声学特性的认识，提高超声在癌症诊断中的应用价值。
