乳腺超聲診斷系統(tǒng)應(yīng)用于大規(guī)模乳腺篩查的可行性研究

牟泳霖，曹軍英，金 壯，于 馨，蔣 南

（北部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院超聲診斷科，沈陽 110016）

0 引言

乳腺癌居女性惡性腫瘤發(fā)病首位[1]。我國女性乳腺癌發(fā)病率和死亡率有明顯增長趨勢，且發(fā)病年齡趨年輕化[2]，乳腺癌已成為危害我國女性健康的重要疾病[3]，早發(fā)現(xiàn)、早診斷和早治療對提高患者生活質(zhì)量、延長生命及減輕疾病負擔(dān)具有重要意義。乳腺篩查對早發(fā)現(xiàn)乳腺病灶至關(guān)重要，我國每年都在這項惠民工程上投入大量資金。超聲診斷因其安全性高、重復(fù)性強等優(yōu)勢，在乳腺癌的診斷及預(yù)后中發(fā)揮重要作用[4]，是致密型乳腺首選篩查方式[5-6]。乳腺超聲與鉬靶攝影的比較研究結(jié)果表明[5，7-8]，超聲對致密型乳腺微小腫塊診斷優(yōu)于鉬靶。中國婦女乳房密度普遍較高，依據(jù)我國現(xiàn)有的醫(yī)療資源配置特點，我國現(xiàn)階段選擇手持超聲（hand held ultrasound，HHUS）作為乳腺癌篩查手段[9-10]，但我國人口基數(shù)龐大，醫(yī)療資源有限，大規(guī)模進行HHUS檢查有一定困難，乳腺超聲診斷系統(tǒng)AIBUS應(yīng)運而生。采用AIBUS進行乳腺篩查時，現(xiàn)場無須配備超聲醫(yī)生，由經(jīng)過簡單培訓(xùn)的操作者即可完成，掃查獲取的圖像實時傳輸?shù)皆贫?，實現(xiàn)遠程閱片。本文旨在比較AIBUS與HHUS對乳腺腫瘤的檢出率和檢查時間，初步探索影響AIBUS圖像質(zhì)量的因素，探討AIBUS在大規(guī)模乳腺篩查中推廣應(yīng)用的可行性。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取自愿參加乳腺篩查的遼寧省女性共1 800名，均簽署知情同意書。本研究已通過醫(yī)院倫理委員會審核[倫審Y（2020）065號]。納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）18～74歲女性；（2）身體質(zhì)量指數(shù)（body mass index，BMI）≤30 kg/m2。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）精神異常；（2）掃查區(qū)域皮膚燒、燙傷或人體表面組織有損傷；（3）單側(cè)乳腺切除者。

1.2 儀器與檢查方法

由經(jīng)培訓(xùn)的調(diào)查員對受檢者進行流行病調(diào)查后，每位受檢者均進行HHUS和AIBUS檢查并記錄結(jié)果。

HHUS檢查：由三甲醫(yī)院工作5 a以上的醫(yī)師采用中國邁瑞M7便攜彩超進行檢查，探頭帶寬4～12 MHz，中心頻率8 MHz，受檢者平臥位，雙手置于頭上方，充分暴露下頸部、胸部及雙側(cè)腋下。檢查時雙側(cè)乳房按一定順序分別行縱、橫和扇形切面的連續(xù)掃查，最后掃查乳頭的中心區(qū)，將腫塊最大徑線的單幅靜態(tài)圖像和整個腫塊的動態(tài)圖像存盤，若無腫塊者每個乳腺存儲靜態(tài)圖像1張。

AIBUS檢查：采用深圳瀚維AIBUS100進行檢查，超聲探頭帶寬6.5～10 MHz，中心頻率7.5 MHz，機械臂自由度為5軸，機械臂平均速度為0.8 cm/s。受檢者脫掉上衣，穿著固定乳腺的背心，采取與HHUS檢查相同的體位進行AIBUS掃查。頭置于床洞，身體中心線與定位光標(biāo)對齊，選擇乳腺“大、中、小”并刷身份證進入系統(tǒng)，根據(jù)屏幕提示確定掃查上、下線及乳頭位置，機器根據(jù)乳房形態(tài)規(guī)劃掃查路徑，掃查范圍包括整個乳腺和腋下，遇到異常情況可按復(fù)位鍵。掃查結(jié)束后，將超聲圖像上傳到遠程影像云，超聲醫(yī)生在計算機端通過閱片工作站判讀超聲結(jié)果。

1.3 診斷方法與質(zhì)控

圖像判讀由2位有10 a以上乳腺超聲診斷經(jīng)驗的醫(yī)師背靠背完成，差異部分由2位醫(yī)師討論后得出統(tǒng)一結(jié)論。發(fā)現(xiàn)腫塊則診斷為陽性病例。抽取1%紙質(zhì)版結(jié)果與錄入的電子版數(shù)據(jù)進行復(fù)審，對于錄入不一致的結(jié)果查閱原始數(shù)據(jù)后進行修改，并重新錄入。

1.4 統(tǒng)計學(xué)處理

采用SPSS 22.0統(tǒng)計分析軟件進行數(shù)據(jù)分析，計量資料以xˉ±s表示，組間比較采用t檢驗；計數(shù)資料以n（%）表示，組間比較采用χ2檢驗；對影響AIBUS影像質(zhì)量的因素先進行單因素分析，然后將有統(tǒng)計學(xué)意義的因素納入二分類Logistic回歸分析模型進行多因素Logistic回歸分析。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 HHUS與AIBUS陽性病例檢出率及檢出時間對比

HHUS篩查出480人有腫塊（陽性病例檢出率為26.67%），共1 016個腫塊，AIBUS篩查出461人有腫塊（陽性病例檢出率為25.61%），共987個腫塊，2種檢查方法間陽性病例檢出率的差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P=0.471）。HHUS與AIBUS對不同乳腺腫塊的檢出情況見表1，對于D≤1 cm的囊性腫塊，二者差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P=0.039）；對于1 cm＜D≤2 cm的囊性腫塊及實性腫塊，二者差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P均＞0.05）。同一腫塊HHUS與AIBUS顯示情況如圖1所示。

圖1 右乳內(nèi)下限腫塊HHUS與AIBUS圖像

表1 HHUS與AIBUS對不同乳腺腫塊檢出情況比較[n（%）]

HHUS掃查平均時間為（236.09±52.86）s，AIBUS掃查平均時間為（222.62±11.92）s，二者比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義（t=2.474，P=0.015）。

2.2 圖像質(zhì)量影響因素

影響HHUS圖像質(zhì)量的因素從人員、儀器、制度、環(huán)境4個方面用魚骨圖進行展示（如圖2所示），AIBUS是標(biāo)準(zhǔn)化自動掃查，不受檢查醫(yī)生、制度、環(huán)境的影響。按照我科超聲圖像質(zhì)控評分標(biāo)準(zhǔn)對超聲圖像進行評分，滿分100分，實行扣分制（見表2），圖像得分≥90分為合格圖像，＜90分為不合格圖像。HHUS共存儲靜態(tài)圖像4 400張，其中3 822張（86.86%）合格；AIBUS共存儲動態(tài)影像1 800例，其中1 542例（85.67%）合格，二者比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P=0.21）。不合格的AIBUS影像主要受年齡、BMI、乳腺脂肪層厚度、乳腺腺體厚度及乳腺大小影響，通過單因素分析發(fā)現(xiàn)，BMI（P=0.040）、乳腺脂肪層厚度（P=0.011）、乳腺腺體厚度（P=0.009）及乳腺大小（P=0.000）有統(tǒng)計學(xué)意義。將有統(tǒng)計學(xué)意義的因素納入Logistic回歸分析模型，相關(guān)因素賦值見表3，結(jié)果顯示：乳腺脂肪層厚度（OR=194.430，P=0．002）和乳腺腺體厚度（OR=49.119，P=0.004）是影響圖像質(zhì)量的獨立影響因素。

表2 北部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院超聲診斷科超聲圖像質(zhì)控項目及評分標(biāo)準(zhǔn)

表3 多因素Logistic回歸分析相關(guān)因素賦值

圖2 影響HHUS與AIBUS圖像質(zhì)量因素的魚骨圖分析

3 討論

目前，有關(guān)人工智能（artificial intelligence，AI）超聲的研究相對于乳腺攝影術(shù)和核磁共振較少[11]，主要原因是超聲圖像多為靜態(tài)，根據(jù)二維圖像進行腫塊的識別和良惡性的判斷會存在嚴重的偏差，且HHUS圖像采集受人員、儀器、制度、環(huán)境影響大，很難達到同質(zhì)化、標(biāo)準(zhǔn)化。

AIBUS采集的是一段可回放的標(biāo)準(zhǔn)化影像，切面掃查全，在本研究中，其與HHUS的陽性病例檢出率差異無統(tǒng)計學(xué)意義。AIBUS使用帶寬6.5～10 MHz的超聲探頭，主要通過靈活轉(zhuǎn)換機械臂角度及實時調(diào)節(jié)探頭壓力使探頭完全貼合胸壁，以達到獲得清晰影像的目的，且AIBUS與HHUS的影像合格率無統(tǒng)計學(xué)差異，因此可認為二者對于BMI≤30 kg/m2的女性在圖像采集方面有相似作用，AIBUS可替代HHUS完成乳腺圖像采集工作。與HHUS相比，AIBUS掃查時間短且穩(wěn)定，在乳腺篩查工作中可以對受檢人數(shù)做更好的計劃，更符合中國人口基數(shù)龐大、醫(yī)師短缺的國情。

AIBUS圖像是否合格的主要影響因素是受檢者，其中受檢者的乳腺脂肪層厚度和腺體厚度是影響圖像質(zhì)量的獨立因素。乳腺軟組織越厚，超聲波衰減越嚴重，為獲得良好圖像機械臂所施加的壓力越大，而較小囊性腫塊包括擴張的導(dǎo)管在壓力過大的情況下會變小，甚至無法顯示，所以AIBUS與HHUS對D≤1 cm的囊性腫塊的檢出率有統(tǒng)計學(xué)差異。而本研究中AIBUS與HHUS間陽性病例檢出率沒有差別，可能原因如下：一是對于多發(fā)腫塊者，D≤1 cm囊性腫塊是否檢出不影響AIBUS檢出的陽性病例；二是由于AIBUS按照規(guī)劃路徑掃查，有些較大乳腺腫塊會顯示在2張圖像上。

自動乳腺全容積掃查（automated breast volume scanner，ABVS）是超聲技術(shù)中另一種克服了操作者依賴性的檢查方式，可采集全部乳腺影像數(shù)據(jù)。多項研究表明，ABVS和HHUS的敏感度、癌癥檢出率和診斷準(zhǔn)確率相似[12-13]。但ABVS的掃查范圍不包括腋下，而腋下淋巴結(jié)的腫大是很多乳腺病變的首發(fā)癥狀，是很重要的乳腺疾病篩查與診斷的參考依據(jù)，且ABVS設(shè)備移動性差、費用昂貴，因此更適用于乳腺病變的精準(zhǔn)診療；AIBUS掃查范圍包含整個乳腺及腋下，且設(shè)備便于移動，數(shù)據(jù)通過5G實時傳送至遠程影像云端，節(jié)省人力。

乳腺癌篩查可以降低女性死亡率[14-15]，中國學(xué)者一直在探索適宜中國國情的乳腺癌篩查模式，沈松杰等[16]認為，高危者應(yīng)每年進行一次乳腺影像學(xué)檢查，檢查手段首選超聲，必要時輔助X射線攝影或MRI檢查。余海云等[17]認為，對于≥50歲的婦女，每2 a進行1次基于超聲檢查的乳腺癌篩查具有較好的衛(wèi)生經(jīng)濟學(xué)效益比。AIBUS與HHUS在BMI≤30 kg/m2的女性乳腺圖像采集方面有相近作用，AIBUS用時短、現(xiàn)場無需超聲醫(yī)生、標(biāo)準(zhǔn)化掃查獲取的超聲圖像可以永久保存，還能夠自動精準(zhǔn)進行體表定位，便于對照及復(fù)查，且移動性強，可到基層鄉(xiāng)間進行檢查，更適合篩查工作。本研究缺少BMI≥30 kg/m2的受檢者數(shù)據(jù)，而乳腺脂肪層厚度和腺體厚度是影響AIBUS圖像質(zhì)量的主要因素，所以對重度肥胖及乳腺軟組織過厚者應(yīng)有補償篩查手段；因AIBUS對D≤1 cm的囊性腫塊顯示欠佳，所以懷疑導(dǎo)管病變者慎用。

由于AIBUS是超聲成像，無法規(guī)避超聲成像對鈣化和特殊類型乳腺癌敏感性差的缺點，本研究只初步探索了AIBUS采集圖像的價值，智能診斷將是課題組下一步的研究方向。