感興趣區(qū)大小對剪切波彈性成像診斷乳腺腫塊的影響

叢 瑞，李 晶

(中國醫(yī)科大學附屬盛京醫(yī)院超聲科，遼寧 沈陽 110004)

感興趣區(qū)大小對剪切波彈性成像診斷乳腺腫塊的影響

叢 瑞，李 晶*

(中國醫(yī)科大學附屬盛京醫(yī)院超聲科，遼寧 沈陽 110004)

目的探討不同大小ROI對剪切波彈性成像(SWE)鑒別診斷乳腺良惡性腫塊的影響。方法對因乳腺實性腫塊接受手術治療的乳腺患者225例(共239個腫塊)進行SWE，采用“較大ROI”和“ROI=2 mm”兩種方法測量SWE彈性定量參數(shù)，包括彈性最大值(Emax)、彈性平均值(Emean)、彈性標準差(SD)及彈性比(Eratio)，采用ROC曲線比較兩種方法下各參數(shù)診斷效能的差異，獲得最佳臨界值、敏感度及特異度。結果兩種ROI下獲得的Eratio診斷乳腺惡性腫瘤的AUC差異有統(tǒng)計學意義(P=0.046)，兩種ROI測得Emax、Emean及SD診斷乳腺惡性腫瘤的AUC差異無統(tǒng)計學意義(P均>0.05)?！拜^大ROI”時Emax、Emean的特異度較高，而“ROI=2 mm”時SD及Eratio的特異度較高，差異均有統(tǒng)計學意義(P均<0.05)。兩種方法獲得的SWE參數(shù)與BI-RADS分別聯(lián)合后的診斷乳腺惡性腫瘤的AUC差異無統(tǒng)計學意義(P均>0.05)。結論不同大小ROI僅可影響Eratio診斷乳腺惡性腫瘤的效能，而對SWE定量參數(shù)(Emax、Emean、SD)及其與BI-RADS聯(lián)合后的診斷效能無顯著性影響。

超聲檢查；剪切波彈性成像；乳腺腫瘤；感興趣區(qū)

剪切波彈性成像技術(shear wave elastography, SWE)在乳腺病變診斷中的應用越來越廣泛。研究[1-4]表明，SWE有利于提高常規(guī)超聲鑒別診斷乳腺病變的能力。SWE可對病變硬度進行實時定量測量，并客觀反映組織硬度。目前，利用SWE可在采集圖像后直接測量獲取彈性最大值(Emax)、彈性平均值(Emean)、彈性標準差(SD)及彈性比(Eratio)等定量參數(shù)，但測量方法仍不統(tǒng)一。有研究[2,5-7]將ROI(直徑2 mm)置于病變或周圍最硬處進行測量，也有研究[8-9]采用“較大ROI”進行測量，以求最大程度地覆蓋病變及周圍異常區(qū)域，更全面地反映病變區(qū)域的組織硬度。Shi等[9]研究證實與“較小ROI”比較，采用“較大ROI”獲得的彈性定量參數(shù)診斷能力更高。Skerl等[10]通過比較ROI分別為 1 mm、2 mm、3 mm時彈性值的診斷效能，提出采用ROI=2 mm為最佳選擇。本研究通過比較“ROI=2 mm”及“較大ROI”所測得的參數(shù)，探討兩種ROI選取方法對SWE各彈性參數(shù)診斷能力的影響。

1 資料與方法

1.1一般資料 收集2015年8月-2016年3月于我院因乳腺實性腫塊擬接受手術切除的225例患者(239個腫塊)，年齡18～79歲，平均(44.3±12.2)歲。納入標準：常規(guī)超聲下可見實性腫塊、手術切除可獲得病理結果。排除妊娠、哺乳、乳腺內假體、接受放化療、接受過穿刺活檢、腫塊最大直徑>5 cm者。常規(guī)超聲及SWE圖像采集、測量均由同1名具有20年乳腺診斷經(jīng)驗及2年SWE圖像操作經(jīng)驗的資深醫(yī)師完成。

1.2儀器與方法 采用SuperSonic Imaging AixPlorer實時剪切波彈性成像超聲診斷儀，線陣探頭，頻率4～15 MHz。首先行乳腺常規(guī)超聲檢查，記錄病灶的聲像圖特征，并根據(jù)2013年美國放射學會乳腺影像報告與數(shù)據(jù)系統(tǒng)(breast imaging reporting and data system, BI-RADS)對病灶進行分類。切換至SWE模式，量程固定于0～180 kPa。囑患者屏氣，探頭靜置 5～10 s，進行連續(xù)掃查，獲得穩(wěn)定的SWE圖像。

采用儀器自帶定量測量工具(Q-BOX)對SWE圖像進行測量，首先采用“較大ROI”測量(圖1A)，將ROI盡量覆蓋腫塊及其周邊表現(xiàn)較硬區(qū)域，同時盡量避免包括正常組織區(qū)域；將另一ROI直徑固定為2 mm，并置于周邊同等深度的正常組織，獲得腫塊區(qū)域的Emax、Emean、SD及Eratio。再采用固定 “ROI=2 mm”測量(圖1B)，ROI直徑均為2 mm，將ROI置于腫塊或周邊最硬處，另一ROI與“較大ROI”正常組織的放置方法相同。同一腫塊，橫/縱切面各獲取3幅圖像，采用以上兩種方法分別測量3次，取均值。

1.3診斷標準 常規(guī)超聲分別聯(lián)合“較大ROI”和“ROI=2 mm”的彈性參數(shù)，根據(jù)各彈性參數(shù)的最佳臨界值，將高于臨界值的BI-RADS 3、4a類病灶分別升級為BI-RADS 4a、4b類，將低于臨界值的BI-RADS 4a、4b類病灶分別降級為BI-RADS 3、4a類[2,11]。

1.4統(tǒng)計學分析 采用SPSS 17.0和MedCalc 15.8統(tǒng)計分析軟件。符合正態(tài)分布的計量資料以±s表示，采用不同ROI選取方法所測各參數(shù)值的比較采用獨立樣本t檢驗；計數(shù)資料比較采用χ2檢驗。繪制各參數(shù)診斷乳腺惡性腫瘤的ROC曲線，獲得曲線下面積(area under curve, AUC)、最佳臨界值、敏感度及特異度。比較各參數(shù)及聯(lián)合BI-RADS后的AUC值、敏感度及特異度。以P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

在239個乳腺病灶中，良性病灶131個，包括纖維腺瘤55個，腺病57個，導管乳頭狀瘤14個，炎癥4個，脂肪瘤1個。惡性病灶108個，包括浸潤性導管癌81個，導管原位癌15個，浸潤性小葉癌2個，浸潤性小管癌2個，導管乳頭狀癌2個，黏液癌4個，葉狀腫瘤2個。良、惡性患者年齡和病灶大小差異均有統(tǒng)計學意義(P均<0.05)，見表1。

良、惡性患者在不同ROI時的Emax、Emean、SD及Eratio差異均有統(tǒng)計學意義(P均<0.001，表1)。在“較大ROI”中，Emax、SD診斷乳腺惡性腫瘤的AUC均高于Eratio，差異有統(tǒng)計學意義(P=0.034、0.025)?！癛OI=2 mm”時，Emax、Emean、SD及Eratio

表1 良、惡性乳腺實性腫塊患者年齡、病灶大小及彈性參數(shù)的比較(±s)

表1 良、惡性乳腺實性腫塊患者年齡、病灶大小及彈性參數(shù)的比較(±s)

腫塊性質年齡(歲)病灶大小(mm)較大ROIEmax(kPa)Emean(kPa)EratioSDROI=2mmEmax(kPa)Emean(kPa)EratioSD良性38.8±11.216.50±6.5352.89±38.5117.89±9.192.66±1.339.47±7.0946.02±38.1437.20±31.065.59±4.845.64±5.87惡性51.0±9.918.40±6.77140.22±78.4639.36±22.214.62±2.3226.63±16.25134.52±79.78110.65±68.7013.06±8.4916.24±10.08t值-8.96-2.22-10.56-9.40-7.79-10.20-10.57-10.28-8.12-9.66P值<0.0010.027<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001

表2 4個彈性參數(shù)診斷乳腺良、惡性腫瘤的效能

表3 4個彈性參數(shù)分別與BI-RADS聯(lián)合診斷乳腺良惡性實性腫塊的效能

圖1 ROI放置方法 A.“較大ROI”測量方法; B.“ROI=2 mm”測量方法

診斷乳腺惡性腫瘤的AUC差異均無統(tǒng)計學意義(P均>0.05)。兩組彈性參數(shù)的AUC值均明顯低于BI-RADS分類的AUC值，差異有統(tǒng)計學意義(P均<0.05)，見表2。

“較大ROI”和“ROI= 2 mm” 時，所測Emax、Emean及SD診斷乳腺惡性實性腫塊的AUC差異無統(tǒng)計學意義(P=0.555、0.534、0.780)，僅Eratio診斷乳腺惡性實性腫塊的AUC差異有統(tǒng)計學意義(P=0.046)，見表2和圖2。“較大ROI”中Emax及SD乳腺惡性實性腫塊最佳臨界值均高于“ROI=2 mm”(P均<0.05)，而“ROI=2 mm”的Emean及Eratio最佳臨界值均高于“較大ROI”(P均<0.05)?！拜^大ROI”較“ROI=2 mm”的Emax診斷乳腺惡性實性腫塊特異度較高，而敏感度較低(P均<0.05)；“較大ROI”的Emean乳腺惡性實性腫塊的特異度、敏感度均明顯高于“ROI=2 mm”(P均<0.05)； “ROI=2 mm”的SD及Eratio診斷乳腺惡性實性腫塊的特異度較高，敏感度較低，與“較大ROI”時比較差異均有統(tǒng)計學意義(P均<0.05)，見表2。

“較大ROI”和“ROI=2 mm”時，Emax、Emean、SD和Eratio分別與BI-RADS聯(lián)合后乳腺良惡性實性腫塊的AUC值差異均無統(tǒng)計學意義(P=0.444、0.293、0.455、0.717，表3)。Emax、Emean與BI-RADS聯(lián)合后特異度在兩種測量方法下均明顯高于單獨BI-RADS時，采用“較大ROI”測量Eratio時可獲得明顯高于單獨BI-RADS時的特異度，且敏感度降低，差異均有統(tǒng)計學意義(P均>0.05)。采用“較大ROI”測量Eratio正確降級的患者數(shù)較“ROI=2 mm”時多3例，見圖3。

圖3 患者女，42歲，右乳腺低回聲結節(jié)，病理證實為乳腺纖維腺瘤 在“較大ROI”測量方法(A)下所得Eratio為2.2，小于其最佳臨界值(2.83)，可將BI-RADS4a類病變降級為BI-RADS 3類；在“ROI=2 mm”測量方法(B)下所得Eratio為8.6，大于其最佳臨界值(8.08)，未能成功降級

圖2 “較大ROI”與“ROI=2 mm”測量所得Eratio的ROC比較

3 討論

本研究對同一組病例采用兩種大小不同的ROI測量彈性參數(shù)，分別比較采用兩種測量方法獲得的彈性參數(shù)(Emax、Emean、SD、Eratio)，發(fā)現(xiàn)僅“ROI=2 mm”時所得Eratio診斷乳腺惡性實性腫塊的AUC值明顯高于“較大ROI”(P=0.046)，而ROI大小對Emax、Emean及SD診斷效能影響不大。Skerl等[10]認為Emean及SD診斷能力受ROI大小影響，與本研究結果不同，可能因列入比較的ROI大小不同，前者采用直徑分別為1 mm、2 mm、3 mm的ROI，因既往研究[2,6-9]采用“ROI=2 mm”和“較大ROI”較多，本研究采用“ROI=2 mm”和“較大ROI”兩種方法。本研究采用BI-RADS分類與SWE彈性參數(shù)聯(lián)合升級、降級BI-RADS 3類、4a、4b類病灶，發(fā)現(xiàn)ROI大小的不同對SWE與BI-RADS聯(lián)合后的AUC值亦無顯著性影響。既往研究[12-14]中，ROI大小設定較不統(tǒng)一，也有研究[11,15]并未說明ROI的大小。根據(jù)本研究結果，不同大小ROI對SWE定量參數(shù)及其與BI-RADS聯(lián)合的診斷效能影響均不大，因此，可認為即使采用不同大小ROI，之前研究所得診斷效能仍具有較好的可比性。

本研究結果顯示，同一彈性參數(shù)在不同測量方法下的最佳臨界值及敏感度、特異度不同。在“較大ROI”測量方法下Emax及SD的最佳臨界值較高，而在“ROI=2 mm”測量方法下Emean及Eratio可獲得較高的臨界值，與Skerl等[10]的研究結果相似，后者認為SD的最佳臨界值隨ROI的加大而增大，而Emean的最佳臨界值則隨ROI的加大而減低。

采用“較大ROI”測量方法時，Emax、Emean的特異度較高，而在“ROI=2 mm”測量方法下Eratio及SD所得特異度較高；Emax與BI-RADS、Emean與BI-RADS聯(lián)合后的特異度均明顯高于單獨BI-RADS分類，測量方法不同對其無影響；而“較大ROI”測量方法下所得Eratio與BI-RADS聯(lián)合所得特異度明顯增高，與Eratio在“ROI=2 mm”方法下特異度較高的結果矛盾，可能與聯(lián)合后最佳診斷臨界值設定較高有關，推測“ROI=2 mm”更適于Eratio的測量，但有待進一步研究證實。以上參數(shù)特異度的增加均伴敏感度的明顯減低，與既往研究[2,14]認為SWE可增加常規(guī)超聲診斷乳腺病變的特異度，而不降低其敏感度的觀點不同。本研究中，各SWE彈性參數(shù)均低于BI-RADS分類的診斷效能，也與既往研究[2,5-6,11,13]認為SWE診斷效能高于BI-RADS的結果不同，但與Kim等[7,12]研究結果相近，均認為SWE尚不能超越BI-RADS分類的診斷效能。提示SWE應作為常規(guī)超聲診斷乳腺病變的一項較好的輔助技術[6-7,13]。

本研究的局限性：常規(guī)超聲的分類評估及SWE圖像采集、測量均由經(jīng)驗豐富的資深醫(yī)師完成，BI-RADS分類診斷效能已得到公認，聯(lián)合SWE后診斷效能的提升空間相對較小，可能影響SWE與BI-RADS聯(lián)合的診斷效能；僅比較了這兩種測量方法，未比較應用其他大小ROI的方法；樣本量相對較少，需進行更多大樣本研究。

綜上所述，SWE作為一項新的診斷技術，其診斷效能尚難超越BI-RADS分類的診斷能力；“ROI=2 mm”和“較大ROI”兩種不同測量方法僅對Eratio診斷效能有一定影響，對其他SWE彈性定量參數(shù)及與BI-RADS聯(lián)合后的診斷效能均無顯著性影響。

[1] Evans A, Whelehan P, Thomson K, et al. Quantitative shear wave ultrasound elastography: Initial experience in solid breast masses. Breast Cancer Res, 2010,12(6):R104.

[2] Berg WA, Cosgrove DO, Dore CJ, et al. Shear-wave elastography improves the specificity of breast US: The BE1 multinational study of 939 masses. Radiology, 2012,262(2):435-449.

[3] Chang JM, Moon WK, Cho N, et al. Clinical application of shear wave elastography (SWE) in the diagnosis of benign and malignant breast diseases. Breast Cancer Res Treat, 2011,129(1):89-97.

[4] Klotz T, Boussion V, Kwiatkowski F, et al. Shear wave elastography contribution in ultrasound diagnosis management of breast lesions. Diagn Interv Imaging, 2014,95(9):813-824.

[5] Evans A, Whelehan P, Thomson K, et al. Differentiating benign from malignant solid breast masses: Value of shear wave elastography according to lesion stiffness combined with greyscale ultrasound according to BI-RADS classification. Br J Cancer, 2012,107(2):224-229.

[6] Au FW, Ghai S, Moshonov H, et al. Diagnostic performance of quantitative shear wave elastography in the evaluation of solid breast masses: Determination of the most discriminatory parameter. AJR Am J Roentgenol, 2014,203(3):328-336.

[7] Kim SJ, Ko KH, Jung HK, et al. Shear wave elastography: Is it a valuable additive method to conventional ultrasound for the diagnosis of small (

[8] Yoon JH, Jung HK, Lee JT, et al. Shear-wave elastography in the diagnosis of solid breast masses: What leads to false-negative or false-positive results? Eur Radiol, 2013,23(9):2432-2440.

[9] Shi XQ, Li JL, Wan WB, et al. A set of shear wave elastography quantitative parameters combined with ultrasound BI-RADS to assess benign and malignant breast lesions. Ultrasound Med Biol, 2015,41(4):960-966.

[10] Skerl K, Vinnicombe S, Giannotti E, et al. Influence of region of interest size and ultrasound lesion size on the performance of 2D shear wave elastography (SWE) in solid breast masses. Clin Radiol, 2015,70(12):1421-1427.

[11] Feldmann A, Langlois C, Dewailly M, et al. Shear wave elastography (SWE): An analysis of breast lesion characterization in 83 breast lesions. Ultrasound Med Biol, 2015,41(10):2594-2604.

[12] Lee EJ, Jung HK, Ko KH, et al. Diagnostic performances of shear wave elastography: Which parameter to use in differential diagnosis of solid breast masses? Eur Radiol, 2013,23(7):1803-1811.

[13] Youk JH, Gweon HM, Son EJ, et al. Diagnostic value of commercially available shear-wave elastography for breast cancers: Integration into BI-RADS classification with subcategories of category 4. Eur Radiol, 2013,23(10):2695-2704.

[14] Park J, Woo OH, Shin HS, et al. Diagnostic performance and color overlay pattern in shear wave elastography (SWE) for palpable breast mass. Eur J Radiol, 2015,84(10):1943-1948.

[15] Evans A, Whelehan P, Thomson K, et al. Invasive breast cancer: Relationship between shear-wave elastographic findings and histologic prognostic factors. Radiology, 2012,263(3):673-677.

Influenceofregionofinterestsizeonperformanceofshearwaveelastographyinbreastmasses

CONGRui,LIJing*

(DepartmentofUltrasound,ShengjingHospitalofChinaMedicalUniversity,Shenyang110004,China)

ObjectiveTo explore the influence of ROI size on the diagnostic performance of shear wave elstography (SWE) of breast masses.MethodsA total of 225 consecutive patients with 239 solid breast masses underwent SWE before surgery, and then quantitative SWE parameters, including the maximum stiffness (Emax), mean stiffness (Emean), ratio of stiffness of the mass to stiffness of surrounding fat (Eratio) and standard deviation (SD), were measured by two methods, one method was using "larger ROI" to include the largest part of a mass, and the other was placing fixed "ROI=2 mm" over the stiffest part of the lesion to measure. The diagnostic performance of the two methods were evaluated by ROC curve, and the cut-off value, sensitivity and specificity of each SWE parameter were obtained.ResultsThere were no statistically significant differences between the performance of Emax, Emean and SD from the two different methods (allP>0.05), the performance of Eratio of the two methods showed significant difference (P=0.046). The significantly higher specificity of Emax and Emean in the "larger ROI" were found, and the significantly higher sensitivity of SD and Eratio in the "ROI=2 mm" was found. Furthermore, the diagnostic performance of combination of SWE and BI-RADS were not greatly affected by the ROI size, the difference had no statistical significance (allP>0.05).ConclusionThe ROI size only affects the diagnostic performance of Eratio, and donot affect the diagnostic performance of the quantitative SWE parameters (Emax, Emean, SD) and combination of SWE and BI-RADS.

Ultrasonography; Shear wave elastography; Breast neoplasms; Region of interest

叢瑞(1989—)，女，吉林白山人，在讀碩士。研究方向：剪切波彈性成像的臨床應用。E-mail: congrui2684@163.com

李晶，中國醫(yī)科大學附屬盛京醫(yī)院超聲科，110004。E-mail: lijing@sj-hospital.org

2017-02-10 [

] 2017-08-02

10.13929/j.1003-3289.201702010

R737.9; R445.1

A

1672-8475(2017)09-0534-05