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浅表器官超声影像学

超声高清微血流成像技术在鉴别乳腺良恶性结节中的应用价值

  • 罗润兰 1 ,
  • 蒋文莉 1 ,
  • 张艳 1 ,
  • 罗渝昆 , 1,
展开
  • 1.100853 北京,中国人民解放军总医院第一医学中心超声诊断科
通信作者:罗渝昆,Email:

Copy editor: 汪荣

收稿日期: 2022-11-21

  网络出版日期: 2024-03-05

版权

未经授权,不得转载、摘编本刊文章,不得使用本刊的版式设计,除非特别声明,本刊刊出的所有文章不代表中华医学会和本刊编委会的观点。本刊为电子期刊,以网刊形式出版。

Value of ultrasonic high-definition micro-flow imaging in differentiation of benign and malignant breast masses

  • Runlan Luo 1 ,
  • Wenli Jiang 1 ,
  • Yan Zhang 1 ,
  • Yukun Luo , 1,
Expand
  • 1.Department of Ultrasound, First Medical Center, Chinese PLA General Hospital, Beijing 100853, China
Corresponding author: Luo Yukun, Email:

Received date: 2022-11-21

  Online published: 2024-03-05

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摘要

目的

评估超声高清微血流成像(HD-MFI)技术在鉴别乳腺结节良恶性中的应用价值。

方法

这是一项前瞻性研究。选取2022年3月至2022年6月于中国人民解放军总医院第一医学中心行乳腺常规超声检查提示BI-RADS 3~5类的结节,所有结节均最终获得病理结果。所有结节均分别行彩色多普勒血流成像(CDFI)及HD-MFI扫查,以获得结节的血流情况,并通过HD-MFI获得结节的微血管模式(无血管、线状、树枝状、毛根样及蟹足样)。比较CDFI及HD-MFI对良性结节与恶性结节的血流检出情况及良性结节与恶性结节HD-MFI微血管模式的差异,通过ROC曲线对比分析CDFI与HD-MFI对乳腺结节良恶性的诊断效能。

结果

最终共纳入114例患者的119个乳腺结节,其中71个为良性结节,48个为恶性结节。HD-MFI较CDFI可以更多地检测出乳腺结节的3级血流信号(72.3% vs 20.1%)。在HD-MFI中,良恶性结节均多为2、3级血流信号,但恶性结节的3级血流信号比例显著高于良性结节(85.4% vs 63.4%,P<0.05)。HD-MFI显示良性结节多为无血管、线状或树枝样血管模式,恶性结节多为毛根样或蟹足样模式,微血管模式差异有统计学意义(P<0.05)。HD-MFI对乳腺结节良恶性的诊断特异度(91.5% vs 81.7%)、准确度(86.6% vs 82.4%)、阳性预测值(86.4% vs 75.5%)及曲线下面积[0.854(95%CI:0.777~0.912)vs 0.825(95%CI:0.745~0.889)]均高于CDFI。

结论

与CDFI相比,HD-MFI可以更敏感地检出乳腺结节的血流信号,其描绘的血管模式可以为乳腺结节良恶性的鉴别诊断提供更多的血流信息。

本文引用格式

罗润兰 , 蒋文莉 , 张艳 , 罗渝昆 . 超声高清微血流成像技术在鉴别乳腺良恶性结节中的应用价值[J]. 中华医学超声杂志(电子版), 2023 , 20(12) : 1242 -1247 . DOI: 10.3877/cma.j.issn.1672-6448.2023.12.004

Abstract

Objective

To evaluate the value of ultrasonic high-definition micro-flow imaging (HD-MFI) in differentiating benign and malignant breast masses.

Methods

This was a prospective study in which all the patients were enrolled from the First Medical Center, Chinese PLA General Hospital from March 2022 to June 2022, with all masses classified as breast imaging reporting and data system (BI-RADS) 3-5 categories and confirmed by pathology. The blood flow of all masses was evaluated by color Doppler flow imaging (CDFI) and HD-MFI, respectively, and the microvascular patterns (avascular, linear, tree-like, root hair-like, and crab claw-like) of all the masses were assessed by HD-MFI. The detection of blood flow between benign and malignant masses by CDFI and HD-MFI was compared respectively, as well as the differences in microvascular patterns detected by HD-MFI. The diagnostic efficacy of CDFI and HD-MFI in the diagnosis of breast masses was assessed and compared by receiver operating characteristic (ROC) curve analysis.

Results

A total of 114 patients with 119 breast masses were enrolled in this study, and there were 71 benign and 48 malignant masses. More Alder's grade 3 blood flow signals were detected by HD-MFI than by CDFI (72.3% vs 20.1%). On HD-MFI, both benign and malignant breast masses were mostly displayed as Alder's grades 2 and 3, and the proportion of grade 3 malignancies was higher than that of benign masses (85.4% vs 63.4%, P<0.05). Avascular, line-like, and tree-like microvascular patterns were more frequently seen in benign masses by HD-MFI, while root hair-like and crab claw-like patterns were more frequent in malignant masses (P<0.05). The diagnostic specificity (91.5% vs 81.7%), accuracy (86.6% vs 82.4%), positive predictive value (PPV) (86.4% vs 75.5%), and area under the curve [0.854 (0.777~0.912) vs 0.825 (0.745~0.889)] of HD-MFI were higher than those of CDFI.

Conclusions

HD-MFI is a more sensitive technique in detecting blood flow of breast masses in comparison with CDFI. HD-MFI could provide more blood flow information in differentiating benign and malignant breast masses through microvascular patterns.

乳腺癌已超过肺癌成为全球第一大癌症,也是女性最常见的癌症死亡原因之一1。乳腺癌在我国的发病率呈现出老龄化、双峰趋势,峰值年龄分别为45~55岁及70~74岁2-3。其诊断和治疗一直都是临床关注的重点和难点。良性乳腺结节的血管走行直且管径大小一致,而恶性结节的血管走行杂乱、扭曲,对乳腺结节血管走行的研究是超声鉴别诊断其良恶性的重要依据4。彩色多普勒血流成像(color Doppler flow imaging,CDFI)是检测血流最常用的方法,但由于不能检测低速血流,其应用价值有限。超声造影可检测病灶的微血流,但不能直接显示肿瘤内部血管的形态4,属于有创检查,且造影剂价格较高,因此其临床应用受到一定的限制。而高清微血流成像(high-definition micro flow imaging,HD-MFI)是一项无创的超声血流检测新技术,具有无角度依赖性、高灵敏度及高分辨率的特点,且无需造影剂即可检测低速血流信号,并可描绘病灶的微血管模式。因此,本研究拟探讨HD-MFI在乳腺结节中的血流信号检出情况,以及其描绘的微血管模式在乳腺结节良恶性鉴别中的应用价值,以期为乳腺癌的诊断提供一种更新、诊断效能更高的无创超声检查技术。

资料与方法

一、对象

选取2022年3月至2022年6月于中国人民解放军总医院第一医学中心就诊的乳腺结节患者。纳入标准:(1)超声分类为乳腺影像报告与数据系统(breast imaging reporting and data system,BI-RADS)5 3~5类的乳腺结节;(2)女性患者;(3)经穿刺或者乳腺结节旋切获得病理结果。排除标准:(1)3个月内接受过放疗或化疗者;(2)近1个月内接受过乳腺结节穿刺活检者;(3)伴严重脏器疾病或血液系统疾病者。共纳入114例患者的119个乳腺结节(5例患者纳入双侧乳腺结节)。患者年龄范围21~83岁,平均年龄(46.07±12.68)岁。本研究为一项前瞻性研究,经中国人民解放军总医院医学伦理委员会批准(批件号:2022-349),所有患者均签署对于本研究的知情同意书。

二、仪器与方法

1.仪器:采用Philips Elite超声诊断仪,配备eL18-4线阵探头(4~18 MHz)和HD-MFI成像软件。
2.超声检查:纳入对象分别进行灰阶超声、CDFI及HD-MFI检查,以评估结节的血流情况。患者平卧,双手上举外展,平静呼吸,沿乳腺导管方向行放射状检查。首先对其进行常规超声检查,以确定乳腺结节所在的区域,至少存留2幅乳腺结节灰阶图像,若同一乳房存在多个结节,则选择最大结节进行检查。选择最大的切面测量结节的最大径线,测量3次取平均值,并记录乳腺结节的部位、形态、内部回声、边缘、纵横比、钙化情况,并根据BI-RADS5对结节进行分类。然后分别采用CDFI及HD-MFI观察乳腺结节统一切面的内部及周边血流分布情况。选择血流显示最多的切面,并对标尺和增益进行调整以显示小血管,不出现或仅出现少许背景噪声为宜,调整感兴趣区域包括整个结节以评估结节的血流灌注和微血管结构并分别存留静态和动态图像(5~8 s)。
3.观察指标及评价标准:由2名工作经验分别为7年和9年的超声医师在病理未知的情况下对图像进行判读,结果不一致时,经协商后记录判读结果。参照Alder血流半定量分级法6,将乳腺结节的血流情况分为以下4级:0级:病灶内无任何血流信号;Ⅰ级:病灶内有少量血流信号显示,可见1~2处点状或棒状血流信号;Ⅱ级:病灶内有中量血流信号显示,可见3~4处点状血流信号或长度≥病灶半径的小血管;Ⅲ级:病灶内血流信号丰富,可见5处点状血流信号或2条以上的血管或其内部血管交织成网状。根据超微血流成像(superb micro-vascular imaging,SMI)对乳腺结节微血管模式的分类方法,将HD-MFI描绘的乳腺结节微血管模式分为以下5种47:(1)无血管:结节内无血流显示;(2)线状:结节内可见1~2条散在、规则的线样血管或仅出现数个点状血管;(3)树枝状:结节内血管发出数个小分支状,走行笔直,多伴外周血管环;(4)毛根样:结节内血管扭曲杂乱,周围可见粗大、扭曲的血管(一般少于2条);(5)蟹足样:结节周围可见2条以上粗大扭曲的血管,部分呈放射状或毛刺样改变。

三、统计学分析

采用SPSS 27.0统计学软件进行数据分析和处理,符合正态分布的计量资料以表示,组间比较采用独立样本t检验,计数资料以例(%)表示,组间比较采用χ2检验或Fisher精确检验以及多重比较Bonferroni法。以病理结果作为金标准,通过ROC曲线分别计算CDFI与HD-MFI诊断乳腺结节良恶性的敏感度、特异度、阳性预测值、阴性预测值和曲线下面积。以P<0.05为差异有统计学意义。

结果

一、一般资料

病理结果显示,114例患者的119个乳腺结节中,71个为良性结节,包括纤维腺瘤26个、腺病20个、腺病合并纤维腺瘤12个、导管内乳头状瘤8个及炎性改变5个;48个为恶性结节,包括浸润性乳腺癌33个、导管内原位癌10个、浸润性乳腺癌合并乳腺纤维腺瘤4个及包裹性乳头状癌1个。恶性结节的发病年龄、结节大小均大于良性结节,差异有统计学意义(P均<0.05)。在常规二维超声上,恶性结节中表现为形态不规则、边缘不清晰、纵横比>1、后方回声衰减以及微钙化等特征的结节占比高于良性结节,两者比较差异均有统计学意义(P均<0.05,表1)。
表1 乳腺良性与恶性结节的一般资料及常规超声特征比较
基本资料 良性结节(n=71) 恶性结节(n=48) 统计值 P
年龄[岁,()] 41.51±11.12 52.81±11.88 t=-5.291 <0.001
结节大小[cm,()] 1.52±0.90 2.27±1.83 t=-2.613 0.011
形态 [例(%)] χ2=16.191 <0.001
规则 36(50.7) 7(14.6)
不规则 35(49.3) 41(85.4)
边缘 [例(%)] χ2=20.352 <0.001
清晰 43(60.6) 9(18.8)
不清 28(39.4) 39(81.2)
纵横比 [例(%)] χ2=8.960 0.003
<1 66(93.0) 35(72.9)
>1 5(7.0) 13(27.1)
回声 [例(%)] χ2=3.762 0.152
低回声 66(93.0) 44(91.7)
囊实混合回声 3(4.2) 0
实性不均回声 2(2.8) 4(8.3)
后方回声 [例(%)] χ2=16.901 <0.001
增强 12(16.9) 9(18.8)
衰减 16(22.5) 27(56.3)
无变化 43(60.6) 12(25.0)
钙化[例(%)] χ2=11.345 0.003
无钙化 61(86.0) 33(68.8)
微钙化 5(7.0) 14(29.2)
粗大钙化 5(7.0) 1(2.0)
BI-RADS分类 [例(%)] χ2=62.392 <0.001
3 3(4.2) 0
4a 55(77.5) 8(16.7)
4b 12(16.9) 21(43.8)
4c 1(1.4) 11(22.9)
5 0 8(16.7)

注:BI-RADS为乳腺影像报告与数据系统

二、CDFI及HD-MFI对乳腺结节中的血流检出情况

与CDFI在乳腺结节中的血流信号检出相比,HD-MFI可检出更多的3级血流信号(72.3% vs 20.1%),更少的0级(5.0% vs 30.3%)、1级(8.4% vs 24.4%)及2级(14.3% vs 25.2%)血流信号,两者差异有统计学意义(P<0.05,表2)。
表2 CDFI与HD-MFI对乳腺结节进行Alder血流分级的结果比较[例(%)]
检查方式 结节个数 Alder血流分级
0级 1级 2级 3级
CDFI 119 36(30.3) 29(24.4) 30(25.2) 24(20.1)
HD-MFI 119 6(5.0) 10(8.4) 17(14.3) 86(72.3)
χ2 69.226
P <0.001

注:CDFI为彩色多普勒血流成像;HD-MFI为高清微血流成像

无论CDFI还是HD-MFI,乳腺良性结节与恶性结节的血流分级之间差异均存在统计学意义(P均<0.05,表3)。在CDFI中,良性乳腺结节的血流多为0级和1级,而恶性乳腺结节的血流多为2级和3级;而在HD-MFI中,良恶性乳腺结节的血流均多为2级和3级,但恶性结节的3级血流信号比例高于良性结节(85.4% vs 63.4%,P<0.05)。
表3 CDFI、HD-MFI检测的良性与恶性乳腺结节Alder血流分级比较[例(%)]
结节性质 结节个数 Alder血流分级 统计值 P
0级 1级 2级 3级
CDFI χ2=10.553 0.014
良性 71 28(39.4) 19(26.8) 13(18.3) 11(15.5)
恶性 48 8(16.7) 10(20.8) 17(35.4) 13(27.1)
HD-MFI χ2=14.207 0.016
良性 71 6(8.5) 9(12.7) 11(15.5) 45(63.4)
恶性 48 0 1(2.1) 6(12.5) 41(85.4)

注:CDFI为彩色多普勒血流成像;HD-MFI为高清微血流成像

三、良性结节与恶性结节的HD-MFI乳腺结节微血管模式比较

119个乳腺结节中,良性结节主要表现为树枝样(54/71,76.1%)、线样(10/71,14.0%),而恶性结节则主要表现为蟹足样(23/48,47.9%)、毛根样(13/48,27.1%),微血管模式差异有统计学意义(P<0.05,表4图12)。
表4 良性与恶性乳腺结节的HD-MFI微血管模式比较[例(%)]
结节性质 个数 微血管模式
无血管 线样 树枝样 毛根样 蟹足样
良性 71 6(8.5) 10(14.0) 54(76.1) 0 1(1.4)
恶性 48 0 4(8.3) 8(16.7) 13(27.1) 23(47.9)
χ2 87.747
P <0.001

注:HD-MFI为高清微血流成像

图1 良性乳腺结节的彩色多普勒血流成像(CDFI)及高清微血流成像(HD-MFI)图像(患者,女性,48岁,左乳8点结节超声图像)。图a为常规二维超声图像;图b为CDFI提示结节内可见1级血流信号;图c为HD-MFI提示结节内可见3级血流信号,该结节微血管模式呈树枝样;术后病理提示乳腺腺病伴纤维腺瘤形成
图2 恶性乳腺结节的彩色多普勒血流成像(CDFI)及高清微血流成像(HD-MFI)图像(患者,女性,66岁,左乳2点结节超声图像)。图a为常规二维超声图像;图b为CDFI提示结节内可见2级血流信号;图c为HD-MFI提示结节内可见3级血流信号,该结节微血管模式呈蟹足样;术后病理提示乳腺浸润性癌

四、CDFI及HD-MFI对乳腺结节良恶性的诊断效能比较

根据本研究CDFI及HD-MFI在乳腺良恶性结节中的差异,将Alder血流分级0~1级认为是CDFI的良性结节特征;Alder血流分级2~3级则为CDFI恶性结节特征;Alder血流分级0~2级及微血管模式无血管、线样及树枝样模式认为是HD-MFI的良性结节特征;Alder血流分级3级及微血管模式毛根样及蟹足样模式则认为是HD-MFI的恶性结节特征,以病理结果作为金标准,分别计算CDFI及HD-MFI的诊断效能。结果显示,与CDFI比较,HD-MFI对乳腺结节良恶性的诊断特异度(91.5% vs 81.7%)、准确性(86.6% vs 82.4%)、阳性预测值(86.4% vs 75.5%)及曲线下面积[0.854(95%CI:0.777~0.912)vs 0.825(95%CI:0.745~0.889)]均较高,但HD-MFI的诊断敏感度(79.2% vs 83.3%)及阴性预测值(86.7% vs 87.9%)略低于CDFI(图3表5)。
图3 超声彩色多普勒血流成像与超声高清微血流成像的ROC曲线

注:US为超声;CDFI为彩色多普勒血流成像;HD-MFI为高清微血流成像

表5 CDFI与HD-MFI对乳腺良恶性结节的诊断效能比较(%)
检测方法 敏感度 特异度 准确性 阳性预测值 阴性预测值 AUC(95%CI)
CDFI 83.3 81.7 82.4 75.5 87.9 0.825(0.745~0.889)
HD-MFI 79.2 91.5 86.6 86.4 86.7 0.854(0.777~0.912)

注:CDFI为彩色多普勒血流成像;HD-MFI为高清微血流成像;AUC为曲线下面积

讨论

血管生成在肿瘤的发生、增殖、迁移及浸润中具有十分重要的作用,微血管结构在良恶性肿瘤中具有显著差异8。病理研究结果显示,恶性乳腺结节可释放大量血管内皮生长因子,促进新生血管的形成、增加肿瘤血液供应,但此类血管多扭曲、粗大且血管内皮细胞排列不一致、细胞间隙较大、无肌层,并存在大量动静脉瘘或冠状瘘;而良性结节微血管直径均一,走行笔直9。本研究利用HD-MFI技术检测乳腺结节中的微血管模式,探索其在乳腺结节良恶性鉴别中的应用价值。
既往研究显示,MFI较CDFI可更敏感、更准确地检测出微血管及血流信号,在诊断乳腺结节良恶性中具有较高的敏感度、特异度和准确性10-11。宋青等12研究结果显示,MFI可以更准确地鉴别甲状腺良恶性结节。Han等13在MFI评估肝脏局灶性结节的血管结构中发现,MFI与超声造影所显示的微血管结构具有较高的一致性,且MFI所示的血管形态与肝脏结节的病理分型具有显著的相关性14。本研究采用的HD-MFI是一项采用全新血流成像及智能算法的新技术,可有效滤过组织运动对血流的干扰,在MFI基础上提高时间和空间分辨率,增强血流信号 ,可在无造影剂的条件下检测到结节的微血管模式和低速血流信号,并提高显示率。
据报道,在CDFI检出的血流信号中,恶性乳腺结节中常可见较丰富的血流信号,而良性乳腺结节多为无血流或少血流6。本研究中CDFI的结果也证实了这一点。此外,在本研究中,HD-MFI较CDFI可以检出更多的3级血流信号及更少的0级、1级及2级血流信号,提示HD-MFI较CDFI可更敏感、更准确地检测出乳腺结节的血流信号。然而,在HD-MFI中,尽管恶性乳腺结节的3级血流信号比例显著高于良性乳腺结节,但良性与恶性乳腺结节中血流信号均多为2级和3级。这可能是由于本研究样本量少以及HD-MFI较CDFI检出了更多的血流信号所致。
SMI是一项能够敏感地检测低速血流的超声技术,目前已有文献报道SMI可描绘乳腺结节的微血管模式,且良性结节的微血管模式多为无血管、线样及树枝样模式,而恶性结节则多为毛根样及蟹足样模式715。本研究发现HD-MFI可描绘乳腺结节的微血管模式,大部分乳腺良性结节(70/71)显示为无血管、线状及树枝样模式,大多恶性结节(36/48)则呈毛根样及蟹足样模式其结果与SMI在乳腺结节中的微血管模式一致715。但在本研究中,有1例良性结节(病理确诊为炎性改变)的微血管模式图被误诊为蟹足样模式,该模式主要表现为结节周围存在多条增粗扭曲的穿入血管或毛刺样血管,这种模式多表现为结节边界不清,呈蟹足样浸润性生长或周边有高回声带。这可能是由于该结节边界不清,其内血流丰富且血管走行扭曲、杂乱,且微血管模式图为定性指标,受到一定的主观因素影响。
本研究通过ROC曲线对比分析发现,HD-MFI对乳腺结节良恶性的诊断效能优于CDFI,且HD-MFI的诊断特异度、准确性高于CDFI。这提示HD-MFI较CDFI可以更准确地鉴别诊断乳腺良恶性结节。
本研究的局限性在于:(1)本研究是单中心研究,样本量较小;(2)纳入病例均为进行旋切或穿刺手术患者,存在一定的选择偏倚;(3)所有检查均为同一医师操作实施,未进行操作者间的一致性评估;(4)所纳入病例包括所有阶段的乳腺癌患者,对于该技术能否早期诊断乳腺癌,尚有待进一步研究;(5)本研究未进行HD-MFI与MFI及SMI在检测乳腺结节血流敏感度方面的对比分析。
综上所述,HD-MFI是一项有前景的诊断乳腺良恶性结节的技术,与CDFI相比,HD-MFI可以更敏感地检测出乳腺结节的血流信号,且其描绘的血管模式为鉴别乳腺结节的良恶性提供了更多的信息,可更准确地诊断乳腺良恶性结节。
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