史憲全，李俊來，李秋洋，黃 炎，萬文博，唐 杰

1中國人民解放軍總醫(yī)院超聲診斷科，北京1008532中國人民解放軍總醫(yī)院南樓超聲科，北京1008533中日友好醫(yī)院超聲診斷科，北京100029

超聲剪切波彈性模量參數(shù)在評估乳腺良惡性病灶中的應(yīng)用價值比較

史憲全1，李俊來2，李秋洋1，黃 炎3，萬文博1，唐 杰1

1中國人民解放軍總醫(yī)院超聲診斷科，北京1008532中國人民解放軍總醫(yī)院南樓超聲科，北京100853
3中日友好醫(yī)院超聲診斷科，北京100029

目的 比較剪切波彈性模量參數(shù)彈性最大值(Emax)、平均值(Emean)、最小值(Emin)、標(biāo)準(zhǔn)差(SD)和彈性比值(Eratio)在評價乳腺病灶良惡性中的價值，以確定最具診斷價值的參數(shù)。方法 302例經(jīng)手術(shù)或穿刺活檢確診的乳腺病灶納入研究，采用受試者工作特征曲線(ROC)確定Emax、Emean、Emin、SD、Eratio和超聲乳腺影像報告及數(shù)據(jù)系統(tǒng)(BI-RADS)分類的診斷臨界值，比較上述參數(shù)獨立評價和分別聯(lián)合超聲BI-RADS分類評價乳腺病灶良惡性靈敏度、特異度和約登指數(shù)的差異。結(jié)果 Emax獨立評價和聯(lián)合超聲BI-RADS分類評價乳腺病灶良惡性靈敏度、特異度和約登指數(shù)分別為0．87、0．97、0．84和0．86、0．97、0．83，均明顯高于其他參數(shù)(P均＜0．01)。結(jié)論 Emax評價乳腺病灶的診斷效能優(yōu)于其他參數(shù)，可作為評價病灶乳腺良惡性的重要參考指標(biāo)。

乳腺;超聲;剪切波彈性成像;診斷

Acta Acad Med Sin，2015，37(3):294-299

超聲剪切波彈性成像(shear wave elastography，SWE)診斷乳腺良惡性病灶已逐漸成為研究熱點，目前認為SWE能夠提供組織硬度的定量信息，有助于診斷乳腺良惡性病灶［1-2］。但是，各文獻報道所應(yīng)用的SWE定量參數(shù)各有不同，從而給臨床醫(yī)師應(yīng)用何種SWE定量參數(shù)評價乳腺病灶帶來困惑［3-11］。本研究比較了彈性最大值(maximum elasticity，Emax)、平均值(mean elasticity，Emean)、最小值(minimum elasticity，Emin)、標(biāo)準(zhǔn)差(standard deviation，SD)和彈性比值(ratio of Emean between the lesion and normal tissue，Eratio)以及上述參數(shù)分別與超聲乳腺影像報告和數(shù)據(jù)系統(tǒng)(Breast Imaging Reporting and Data System，BI-RADS)聯(lián)合評價乳腺病灶的診斷效能，探討了最有價值的剪切波彈性模量參數(shù)，以期為臨床合理應(yīng)用SWE定量參數(shù)評價乳腺病灶提供參考。

對象和方法

對象 2011年3月至2014年4月在中國人民解放軍總醫(yī)院經(jīng)病理證實為乳腺病灶的女性患者274例，平均年齡(47．1±13．2)歲(22～87歲)。排除懷孕及哺乳期乳腺、乳腺內(nèi)假體、接受放化療、乳腺病灶緊鄰部位瘢痕及短期內(nèi)受檢病灶接受過穿刺活檢的病例，共計274例302個乳腺病灶納入研究，其中良性164個，惡性138個，病灶平均最大徑(18．6±14．3)mm(4．0～65．0 mm)。

方法 采用法國聲科SuperSonic Imagine AixPlorer實時剪切波彈性成像超聲診斷儀，線陣探頭頻率4～15 MHz。首先行常規(guī)乳腺超聲檢查，記錄乳腺病灶的聲像圖特征，包括病灶的形態(tài)、邊界、邊緣、方位、病灶內(nèi)部、周邊及后方回聲特點、是否含有鈣化、彩色血流信息等，并參照超聲BI-RADS分類對病灶進行評估。在進行超聲SWE檢查時，將探頭平緩移動至受檢病灶，在不施壓的情況下，囑患者屏氣，然后切換至彈性成像模式。如病灶未侵犯皮膚和肌層，SWE方形取樣框應(yīng)盡量避免將皮膚和肌層包括在內(nèi)。圖像穩(wěn)定持續(xù)時間大于3 s以上，此時可凍結(jié)圖像，采用Q-Box測量軟件測量相關(guān)的SWE定量參數(shù)(圖1)。測量感興趣區(qū)(region of interesting，ROI)的選取方法:圓形ROI盡可能覆蓋病灶及其緊鄰區(qū)域(包括硬度最大區(qū)域)，如果病灶邊界欠清晰，應(yīng)將彩色彈性圖作為參考，并將與病灶邊界自然延續(xù)的彩色彈性圖上的異常表現(xiàn)區(qū)域囊括在測量ROI之內(nèi)，Emax、Emean、Emin和SD即自動測量并顯示在儀器上。之后，另一個ROI自動生成，用于測量周圍正常組織的彈性模量，儀器自動計算病灶的Emean和周圍正常組織的Emean之比，得出Eratio。檢查過程中，對同一病灶采用至少兩個相互垂直的切面進行測量，如病灶較大時，可通過對病灶多次多處分別取樣，以盡量實現(xiàn)對病灶的完整測量，測量完成后儲存圖像并記錄數(shù)據(jù)。

乳腺病灶良惡性評價方法 以 Emax、Emean、SD、Emin、Eratio和超聲BI-RADS分類為檢驗變量，以病理結(jié)果為金標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建受試者工作特征(receiver operating characteristic，ROC)曲線，確定靈敏度與特異度之和最大時的診斷臨界值。以此臨界值為基礎(chǔ)，將上述有診斷價值的SWE定量參數(shù)分別與超聲BI-RADS分類聯(lián)合，共同評價乳腺病灶的良惡性。當(dāng)組合中的SWE定量參數(shù)和超聲BI-RADS分類均大于或等于臨界值時，該組合記為“陽性”，提示該乳腺病灶評估為惡性。如圖1所示病例，采用Emean與超聲BI-RADS分類的組合評價良惡性，其中Emean值為111．22 kPa，超過診斷臨界值，同時該病灶為BI-RADS 4類，亦超過診斷臨界值，因此，“Emean與超聲BI-RADS分類的組合”為陽性，提示該乳腺病灶評估為惡性，病理結(jié)果顯示該病灶為浸潤性導(dǎo)管癌。

圖1 患者，女，42歲，右乳低回聲結(jié)節(jié)，病理證實為浸潤性導(dǎo)管癌，采用Q-box軟件可實現(xiàn)對剪切波彈性定量參數(shù)彈性最大值、彈性平均值、彈性最小值、標(biāo)準(zhǔn)差和彈性比值的測量Fig 1 In a 42-year-old woman，conventional ultrasound revealed a hypoechoic nodule in the right breast，which was confirmed to be an invasive ductal carcinoma by pathology，the maximum elasticity，mean elasticity，minimum elasticity，standard deviation，and the ratio of Emean between the lesion and the normal surrounding parenchyma were measured with the Q-box software

統(tǒng)計學(xué)處理 采用SPSS 13．0統(tǒng)計軟件，計量資料以均數(shù) ±標(biāo)準(zhǔn)差表示，良惡性病灶間 Emax、Emean、Emin、SD和Eratio的差異比較采用獨立樣本t檢驗，診斷臨界點的確定采用ROC曲線，診斷臨界點選擇靈敏度和特異度之和最大時的數(shù)值。以病理診斷為金標(biāo)準(zhǔn)，計算診斷試驗四格表資料的靈敏度、特異度、陽性預(yù)測值、陰性預(yù)測值、準(zhǔn)確度和約登指數(shù)，靈敏度、特異度和約登指數(shù)的比較采用U檢驗，P＜0．05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

結(jié)果

302個乳腺病灶中，BI-RADS 3級病灶128個，BI-RADS 4級病灶79個，BI-RADS 5級病灶95個。良性病灶164個(54．3%)，其中，纖維腺瘤104個，腺病41個，腺瘤7個，導(dǎo)管內(nèi)乳頭狀瘤12個;惡性病灶138個(45．7%)，其中，浸潤性導(dǎo)管癌129個，浸潤性小葉癌2個，導(dǎo)管原位癌5個，小葉原位癌1個，黏液癌 1個。惡性病灶組的 Emax(P=0．000)、Emean(P=0．000)、SD(P=0．000)、Emin(P= 0．001)和Eratio(P=0．000)均明顯高于良性病灶組(表1)。

Emax、Emean、SD、Eratio和超聲BI-RADS分類的ROC曲線下面積分別為0．95(0．92～0．97)、0．91(0．87～0．95)、0．95(0．92～0．98)、0．88(0．83～0．92)和0．94(0．92～0．97)(P均 =0．000)，而Emin的 ROC曲線下面積僅為 0．53(P=0．395)。Emax、Emean、SD、Eratio和超聲BI-RADS分類的診斷臨界點分別為57．4、27．7、8．1、2．3和4．0，此時的靈敏度、特異度和約登指數(shù)分別為:Emax:0．87、0．97和 0．84;Emean:0．83、0．84和 0．67;SD: 0．85、0．93和0．78;Eratio:0．83、0．83和0．66;BIRADS:0．98、0．76和0．74。以此診斷臨界點為基礎(chǔ)，Emax聯(lián)合超聲BI-RADS分類評價乳腺病灶良惡性的靈敏度、特異度和約登指數(shù)分別為0．86、0．97和0．83;Emean聯(lián)合超聲BI-RADS分類的靈敏度、特異度和約登指數(shù)分別為0．81、0．92和0．73;SD聯(lián)合超聲BI-RADS分類的靈敏度、特異度和約登指數(shù)分別為0．83、0．94和0．77;Eratio聯(lián)合超聲BI-RADS分類的靈敏度、特異度和約登指數(shù)分別為0．83、0．94和0．77(表2)。

剪切波彈性定量參數(shù)獨立評價乳腺病灶時，Emax的靈敏度、特異度和約登指數(shù)均明顯高于其他參數(shù)(P均＜0．01)。與超聲BI-RADS分類相比，Emax靈敏度明顯降低(P＜0．01)，但特異度和約登指數(shù)明顯升高(P均＜0．01)。剪切波彈性定量參數(shù)與超聲BIRADS分類聯(lián)合評價乳腺病灶時，Emax聯(lián)合超聲BIRADS分類的靈敏度、特異度和約登指數(shù)均明顯高于其他參數(shù)(P均＜0．01)。

表1 乳腺良惡性病灶間剪切波彈性定量參數(shù)的差異比較Table 1 Comparison of shear wave elastograph quantitative parameters between benign and malignant breast lesions

表2 Emax、Emean、SD、Eratio和BI-RADS獨立/聯(lián)合應(yīng)用評價乳腺病灶良惡性Table 2 Performance of Emax，Emean，SD，Eratio，and BI-RADS and the combinations

討論

彈性成像概念由Ophir等［12］于1991年首次提出，這種成像模式是在常規(guī)超聲結(jié)構(gòu)成像的基礎(chǔ)上，顯示組織的彈性功能信息，為超聲影像提供了新的成像模態(tài)。近年來，乳腺超聲彈性成像技術(shù)得 到了巨大發(fā)展。較之早期的評分法和比值法［13-16］，SWE技術(shù)能夠提供定量的彈性信息，反映組織的本征彈性參數(shù)。該技術(shù)采用聲輻射脈沖激勵方法，在一定程度上克服了手動激勵造成的操作者依賴性，而且能夠?qū)崿F(xiàn)對病灶局部的激勵，克服整體激勵途徑上ROI區(qū)域外組織的干擾，具有較高的可重復(fù)性［17］。本課題組以往研究顯示，Emax和Emean具有較高的組間一致性，組間相關(guān)系數(shù)(intraclass correlation coefficients，ICC)分別為0．87和0．79，Emax明顯高于Emean［18］。筆者認為，Emax組間相關(guān)系數(shù)高可能是測量彈性模量時ROI的影響。測量時，ROI盡可能覆蓋病灶及其緊鄰區(qū)域，硬度最大區(qū)域包括在ROI內(nèi)，所以 ROI的大小對Emax的影響不大;而為了盡可能將整個病灶囊括在ROI之內(nèi)，則可能造成每次測量時ROI大小和放置位置的不同，而病灶的硬度往往是不均勻的，進而ROI內(nèi)包括了較多的低硬度區(qū)域或無彩色彈性編碼區(qū)域，則會導(dǎo)致Emean、SD及Eratio的變化。此外本課題組以往曾對124個乳腺病灶采用ROC曲線確定Emax和Emean的臨界值分別為60．12和42．08 kPa［19］，而本研究對302個乳腺病灶應(yīng)用ROC曲線確定的Emax和Emean臨界值分別為57．4和27．7 kPa。這顯示，隨著樣本量的擴大，Emax的診斷臨界值相對穩(wěn)定，而Emean的診斷臨界值明顯降低。

文獻報道剪切波彈性定量參數(shù)在診斷乳腺良惡性病灶方面具有良好的診斷效能，但各文獻報道所應(yīng)用的SWE定量參數(shù)及其表現(xiàn)不盡相同［3-8］。Chang等［3］和Evans等［4］建議使用Emean，但Berg等［5］和Lee等［6］均認為Emax的表現(xiàn)優(yōu)于其他參數(shù)，而Youk等［7］認為在定量參數(shù)中Eratio表現(xiàn)最佳，Gweon等［8］則報道SD表現(xiàn)優(yōu)異，而且與彩色模式相關(guān)性良好。這些報道結(jié)果的不同給臨床應(yīng)用何種SWE定量參數(shù)評價乳腺病灶造成困惑。筆者認為，造成這些報道結(jié)果不同的原因可能是由于樣本量的差異、納入人群的人種差異以及病理類型構(gòu)成的差異等多因素共同作用的結(jié)果，同時也不能完全除外操作質(zhì)量上的原因。本研究結(jié)果表明，Emax、Emean、SD和Eratio的靈敏度、特異度、陰性預(yù)測值和準(zhǔn)確度均較高，尤其是特異度高，其中Emax獨立診斷乳腺良惡性病灶明顯優(yōu)于其他參考指標(biāo)，與Berg等［5］等報道的多中心、939例大樣本的研究結(jié)果類似。推測Emean和Eratio表現(xiàn)稍差于Emax的原因可能是在測量彈性模量時，乳腺病灶SWE圖像上往往會出現(xiàn)彈性編碼的缺失，從而造成Emean的降低，有可能會低至良性結(jié)節(jié)的Emean水平，Eratio也會因此受到影響。SD反映病灶彈性的均勻性，一些乳腺癌病灶其硬度是相對均勻增加的，此時SD就不能反映出良惡性病灶硬度均勻性上的差異。而Emax不受上述因素的影響，可能是其表現(xiàn)優(yōu)于其他參數(shù)的原因。

臨床超聲工作中，對乳腺病灶進行SWE檢測是基于常規(guī)超聲基礎(chǔ)上的，超聲檢查醫(yī)師不可避免的對所見病灶首先形成一個常規(guī)超聲印象。因此，為客觀反映常規(guī)超聲和彈性成像對操作者評價乳腺病灶的共同作用效果，本研究將SWE定量參數(shù)與超聲BI-RADS分類聯(lián)合應(yīng)用以評價乳腺病灶良惡性。超聲BI-RADS分類是2003年美國放射學(xué)會提出乳腺病灶超聲評價方法，其目的是為了使乳腺病灶超聲特征術(shù)語和報告術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)化，降低乳腺超聲解讀中出現(xiàn)的混淆［20］。本研究結(jié)果證實，超聲BI-RADS分類在評價乳腺良惡性病灶時靈敏度高，但特異度偏低，與以往研究結(jié)果一致［21］。當(dāng)將 Emax、Emean、SD和 Eratio分別與 BIRADS分類聯(lián)合應(yīng)用評價乳腺病灶良惡性時，診斷的特異度和準(zhǔn)確度較之BI-RADS分類獨立評價時明顯增高，其中 Emax與 BI-RADS聯(lián)合時表現(xiàn)最佳。Berg等［5］亦報道將Emax與BI-RADS聯(lián)合時，診斷的特異度明顯增高，但其報道的靈敏度未降低，而本研究結(jié)果顯示Emax與BI-RADS聯(lián)合時的靈敏度(0．86)低于超聲BI-RADS分類獨立評價乳腺病灶時的靈敏度(0．98)，這可能是因為在 Berg等［5］的研究中對 BIRADS 3級及4a級病例進行了分析，而本研究納入了全部BI-RADS 3級、4級和5級病例。

本研究存在一定的局限性。首先，因為剪切波彈性檢查是基于常規(guī)超聲成像基礎(chǔ)上設(shè)計的，操作者在檢查過程中，首先獲得了乳腺病灶的常規(guī)超聲信息，因而對于剪切波彈性檢查而言，不能完全除外常規(guī)超聲給操作者帶來的影響。其次，儀器上ROI的設(shè)計為圓形，但多數(shù)病灶形態(tài)不規(guī)則，測量過程中部分病灶ROI不能完全覆蓋，或囊括了過多的周邊正常組織，雖然對Emax無影響，但有可能在一定程度上影響其他參數(shù)，如果SWE測量中按照病灶邊界描記ROI的技術(shù)得以開發(fā)和應(yīng)用，可能會克服這一局限。

綜上，本研究結(jié)果顯示，剪切波彈性定量參數(shù)中，Emax獨立評價乳腺病灶和Emax與超聲BI-RADS分類聯(lián)合評價乳腺病灶的診斷效能均優(yōu)于其他參數(shù)，且特異度和準(zhǔn)確度明顯高于超聲BI-RADS分類，可作為評價乳腺良惡性病灶的重要參考依據(jù)。

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Performance of Ultrasonic Shear Wave Elastography in Assessing Benign and Malignant Breast Lesions

SHI Xian-quan1，LI Jun-lai2，LI Qiu-yang1，HUANG Yan3，WAN Wen-bo1，TANG Jie1

1Department of Ultrasound，Chinese PLA General Hospital，Beijing 100853，China
2Department of Ultrasound，the South Building of Chinese PLA General Hospital，Beijing 100853，China3Department of Ultrasound，China-Japan Friendship Hospital，Beijing 100029，China

Objective To determine the best shear wave elastography(SWE)quantitative parameters including the maximum elasticity(Emax)，mean elasticity(Emean)，minimum elasticity，standard deviation and ratio of Emean(Eratio)in assessing benign and malignant breast lesions．Methods Totally 302 breast lesions underwent conventional ultrasound and SWE．Each lesion was classified according to ultrasound Breast Imaging Reporting and Data System(BI-RADS)．The receiver operating characteristic(ROC)curves were used to determine the cut-off values of SWE quantitative parameters and to suggest breast lesions as benign or malignant．The sensitivity，specificity and the Youden index(sum of sensitivity and specificity minus 1)of SWEquantitative parameters were compared，and then the sensitivity，specificity and the Youden index of the combinations of each SWE parameters in assessing breast lesions were compared．Results The sensitivity，specificity and the Youden index of the Emax were 0．87，0．97 and 0．84，which were higher than other SWE parameters(all P＜0．01)．The sensitivity，specificity and the Youden index of Emax combined with ultrasound BI-RADS were 0．86，0．97 and 0．83，which were higher than other combinations(all P＜0．01)．Conclusions Compared with other parameters，Emax has the best performance in assessing breast lesions．It can be used as an important quantitative indicator for the evaluation of benign and malignant breast lesions．

breast;ultrasonography;shear wave elastography;diagnosis

LI Jun-lai Tel:010-66876050，E-mail:lijl_301@163．com

R737．9;R445．1

A

1000-503X(2015)03-0294-06

10．3881/j．issn．1000-503X．2015．03．009

2014-09-30)

李俊來 電話:010-66876050，電子郵件:lijl_301@163．com

國家自然科學(xué)基金專項(81241055)Supported by the Special Fund of the National Natural Sciences Foundation of China(81241055)