垂直彩色条纹对剪切波弹性最大值评价乳腺病灶良恶性的影响*

史宪全李俊来钱林学马 霞刘玉江周洁莹

垂直彩色条纹对剪切波弹性最大值评价乳腺病灶良恶性的影响*

史宪全①李俊来②*钱林学①马 霞①刘玉江①周洁莹③

目的:探讨剪切波弹性成像彩色弹性图中的垂直彩色条纹对弹性值最大值评价乳腺病灶良恶性的影响.方法:回顾性分析281例女性患者327个均经手术或穿刺活检确诊的乳腺病灶,其中良性病灶178个,恶性病灶149个.按照彩色弹性图上是否出现垂直彩色条纹将其分为条纹组(73个病灶)与无条纹组(254个病灶),条纹组又依据彩色弹性图上的垂直异常彩色条纹是否干扰到病灶的内部或边缘,将垂直彩色条纹位于病灶内部或边缘的43个病灶分为干扰组;将垂直彩色条纹位于远离病灶区域的30个病灶分为未干扰组.比较3组间良性病灶Emax值的差异,应用ROC曲线确定诊断临界值,计算其灵敏度、特异度、阳性预测值、阴性预测值和准确率.结果:应用Emax评价327个乳腺病灶良性和恶性的诊断临界值为64.00 kPa,剔除垂直彩色条纹干扰的35个良性病灶后,Emax评价292个乳腺病变良性和恶性诊断临界值为54.15 kPa,与未剔除时相比较,诊断效能有所提升.若以64.00 kPa为诊断临界值,受干扰的病灶中有4例假阳性;若以54.15 kPa为诊断临界值,受干扰的病灶中有12例假阳性.结论:垂直彩色条纹可能是造成Emax评价乳腺病灶良性和恶性假阳性病例的重要原因,对诊断临界值和诊断效能均产生影响.

剪切波弹性成像;乳腺;超声;诊断; 垂直彩色条纹

史宪全,男,(1981- ),博士,主治医师.首都医科大学附属北京友谊医院超声科,从事超声诊断和介入超声工作.

[First-author's address]Department of Ultrasound, Beijing Friendship Hospital, Capital Medical University, Beijing 100050, China.

近年来,应用超声剪切波弹性成像技术,评价乳腺病灶良恶性在临床上逐渐得以应用,其独立应用的诊断效能与超声乳腺影像报告和数据系统(breast imagingreporting and data system, BI-RADS)联合应用的诊断效能现已有较多报道[1-4].在评价乳腺癌新辅助化疗疗效[5]、非肿块型乳腺病变良性和恶性及各定量参数的诊断效能的比较等方面均进行了探讨[6-9].应用的仪器多为法国声科公司所生产,而本研究小组所应用的仪器为该公司生产的SuperSonic Imagine AixPlorer实时剪切波弹性成像超声诊断仪,该仪器在测量乳腺病灶弹性时,首先生成实时彩色弹性图,以不同的色彩代表不同的弹性值,冻结图像后,选择感兴趣区域进行测量相关定量的剪切模量值.然而,目前大部分研究关注的是剪切模量值在评价乳腺病变良恶性中的应用,而对彩色弹性图的报道相对较少[10-15].Tozaki等[11]曾报道,根据乳腺病变剪切波弹性图的色彩和分布,将其分为4种不同的模式.其中,第二种模式为病变内部及边缘处可见垂直的异常彩色条纹,并认为这种垂直彩色条纹可能为"伪像".本研究小组曾报道剪切波弹性最大值在独立评价和联合BI-RADS评价乳腺病变时均表现出较好的诊断效能,但尚未分析彩色弹性图中的垂直彩色条纹是否会对弹性最大值评价乳腺病变良恶性产生影响,为此,本研究将探讨解决这一问题.

1 资料与方法

1.1 一般资料

回顾性分析首都医科大学附属北京友谊医院和解放军总医院2012年12月至2016年4月收治的281例女性患者的327个乳腺病灶资料,患者年龄15～87岁,平均年龄(45.44±12.07)岁.327个乳腺病灶中良性178个,恶性149个,所有患者均行常规超声和剪切波弹性超声检查.常规超声下结节最大直径为0.4～15.6 cm,平均直径(1.94±1.61)cm.

按照彩色弹性图上是否出现垂直彩色条纹将其分为条纹组(73个病灶)与无条纹组(254个病灶),条纹组又依据条纹分布将垂直彩色条纹位于病灶内部或边缘的43个病灶分为干扰组;将垂直彩色条纹位于远离病灶区域的30个病灶分为未干扰组.

1.2 纳入与排除标准

(1)纳入标准:所有纳入研究的乳腺病灶均行常规超声及剪切波弹性成像检查,并获得病理检查结果.

(2)排除标准:①患者检测时处于妊娠期、哺乳期,乳房内含假体,正在接受放化疗的患者;②乳腺病灶紧邻部位有瘢痕及短期内接受过穿刺活检.存在上述情况之一者予以排除.

1.3 仪器设备

所用仪器为实时剪切波弹性成像超声诊断仪(法国声科SuperSonic Imagine AixPlorer),线阵探头频率为4～15 MHz.

1.4 检查方法

对乳腺进行常规超声检查后,对病灶进行剪切波弹性成像检查.检测时应注意方形取样框的放置,如病灶未侵犯皮肤和肌层,方形取样框尽量避免将皮肤和肌层包括在内.当图像稳定持续时间>3 s时,可冻结图像,使用Q-Box测量软件进行弹性定量参数的测量,圆形ROI尽可能覆盖病变及其紧邻区域的硬度最大区域,对同一病灶采用至少2个相互垂直的切面进行测量,如病变较大时,对病灶多次多处分别取样,测量完成后储存图像并记录剪切波弹性定量参数,包括Emax参数值在内.

1.5 统计学方法

采用SPSS13.0统计软件进行统计学分析,计量资料以均数±标准差(x-±s)表示.两组间Emax值的差异性比较采用独立样本t检验,多组间Emax值的差异性比较采用方差分析.以病理诊断的乳腺病变的良恶性为状态变量,以Emax值为检验变量构建整组数据和剔除干扰组病灶后数据的受试者工作特征曲线(receiver operating characteristic curve,ROC),获得曲线下面积并确定诊断临界值,诊断临界值选择约登指数最大时所对应的Emax值.采用诊断试验四格表计算灵敏度、特异度、阳性预测值、阴性预测值和准确率,以P<0.05为差异有统计学意义.

2 结果

(1)在327个乳腺病灶中良性病灶为178个,包括纤维腺瘤107个,腺病46个,导管内乳头状瘤12个,不典型增生3个,浆液性乳腺炎2个,腺体内脂肪6个,良性叶状肿瘤2个;恶性病灶为149个,包括浸润性导管癌134个,浸润性小叶癌2个,导管原位癌11个,小叶原位癌1个,黏液癌1个.剪切波弹性成像彩色弹性图上出现垂直彩色条纹的病灶共计73个,良性病灶63个,其中纤维腺瘤37个,腺病18个,导管内乳头状瘤7个,良性叶状肿瘤1个;恶性病灶10个,其中浸润性导管癌7个,浸润性小叶癌1个,导管原位癌2个.条纹组(73个病灶)中,干扰组43个病灶中良性35个,恶性8个(如图1所示);未干扰组30个病灶中良性28个,恶性2个(如图2所示).

图1 垂直彩色条纹位于病灶边缘的乳腺超声剪切波彩色弹性图

图2 垂直彩色条纹位于远离病灶区域的乳腺超声剪切波彩色弹性图

(2)178个良性病灶的Emax值为(34.88±23.54) kPa,149例恶性病灶的Emax值为(109.48±58.31) kPa,良性与恶性病灶两组间比较差异有统计学意义(t=-14.649,P<0.001),见表1.彩色弹性图上出现垂直彩色条纹的73个乳腺病灶中,63个良性病灶的Emax值为(38.79±19.39)kPa,10个恶性病灶的Emax值为(76.84±36.30)kPa,良性与恶性病灶两组间比较差异有统计学意义(t=-3.242,P<0.01),见表2.

表1 乳腺良性与恶性病灶组间弹性最大值差异(±s)

表1 乳腺良性与恶性病灶组间弹性最大值差异(±s)

表2 条纹组良恶性病灶组间弹性最大值差异(±s)

表2 条纹组良恶性病灶组间弹性最大值差异(±s)

注:条纹组乳腺病灶为剪切波弹性成像彩色弹性图上出现垂直异常彩色条纹的病灶.

(3)无条纹组中乳腺良性病灶共计115个,Emax值为(32.74±25.36)kPa,条纹组中63个乳腺良性病灶中,干扰组35个,Emax值为(48.67±20.29)kPa,未干扰组28个,Emax值为(26.44±7.78)kPa,3组间Emax值的比较其差异有统计学意义(F=9.037, P<0.001),见表3.

表3 乳腺良性病灶3组弹性最大值差异(±s)

表3 乳腺良性病灶3组弹性最大值差异(±s)

注:①无条纹组为彩色弹性图像上无垂直彩色条纹,干扰组为垂直彩色条纹位于病灶内部或边缘的病灶,未干扰组为垂直彩色条纹位于远离病灶区域;②两两比较,无条纹组与干扰组弹性最大值有差异,无条纹组与未干扰组弹性最大值无差异,干扰组与未干扰组有差异.

(4)应用Emax评价327个乳腺病变良恶性的ROC曲线下面积为0.921(0.899～0.954),P<0.001,取约登指数最大时的Emax值64.00 kPa为诊断临界值,其灵敏度、特异度、阳性预测值、阴性预测值和准确率分别为86.6%、91.6%、89.3%、89.6%和89.1%;剔除垂直彩色条纹干扰的35个良性病灶后,应用Emax评价292个乳腺病变良恶性的ROC曲线下面积为0.932(0.900～0.964),P<0.001,取约登指数最大时的Emax值54.15 kPa为诊断临界值,其灵敏度、特异度、阳性预告值、阴性预告值和准确率分别为90.1%、92.3%、92%、90.4%和91.2%,与未剔除干扰组病灶相比较,上述各参数均有所提升(如图3所示).若以64.00 kPa为诊断临界值,在受干扰的良性病变中,有4例超过这一临界值,造成假阳性;若以54.15 kPa为诊断临界值,在受干扰的良性病变中,有12例超过这一临界值,占整组数据以54.15 kPa作为诊断临界值时所有假阳性病例的52.12%(12/23).

图3 剔除垂直彩色条纹干扰病灶前后Emax评价乳腺病变良恶性诊断效能的差异图

3 讨论

本研究发现,剪切波彩色弹性图上的垂直彩色条纹,尤其是位于病灶内或病灶边缘者,可能是造成假阳性的重要原因,会对Emax值评价乳腺病变良恶性的诊断临界值和诊断效能造成影响.本研究中,彩色弹性图受到干扰的35个乳腺良性病灶的Emax值高于无垂直彩色条纹的115个乳腺病灶,而且也高于有垂直彩色条纹但条纹位于远离病灶区域的28个乳腺良性病灶.另有10个乳腺恶性病灶彩色弹性图上出现了垂直彩色条纹,其中8个干扰到病灶,2个未干扰病灶.本研究小组以往的研究认为,应用Emax评价乳腺病灶良恶性具有良好的诊断效能,乳腺恶性病灶的Emax值高于良性[1-4].因此,理论上垂直彩色条纹所造成的病灶Emax值的增高,可能会造成某些良性病灶的Emax值高于诊断临界值,而出现假阳性,因此,本研究着重分析了出现垂直彩色条纹的良性病灶对诊断效能的影响,而对有条纹的10个恶性病灶不再进行深入的探讨.当剔除35个受干扰的良性病灶后,诊断临界值由64.00 kPa下降至54.15 kPa,诊断的灵敏度、特异度、阳性预测值、阴性预测值和准确率均有所提升.当应用64.00 kPa作为诊断临界值时,这35个病灶中有4个假阳性,而当应用54.15 kPa作为诊断临界值时,假阳性病灶的例数上升至12个,占整组数据以54.15 kPa作为诊断临界值时所有假阳性病例的52.12%(12/23).图1所示为一38岁女性患者,左乳头旁低回声结节,剪切波弹性成像彩色弹性图上可见垂直彩色条纹,并干扰到病灶边缘,Emax值为(103.76)kPa,病理证实为乳腺腺病,为一假阳性病例.图2所示为49岁女性患者,右乳头旁低回声结节,剪切波弹性成像彩色弹性图上可见垂直彩色条纹,但位于距离病灶较远的区域,Emax值为29.41 kPa,病理提示为导管内乳头状瘤,Emax将其正确评价为良性.

剪切波弹性成像能够定量测量乳腺病变的弹性定量参数,因此以往大部分研究多关注定量参数评价乳腺病变良恶性方面,但仍有部分学者对应用剪切波彩色弹性图像评价乳腺病变良恶性进行了探讨[11-15].Tozaki等[11]于2011年提出乳腺超声剪切波弹性成像的直观彩色模式,将病灶的剪切波弹性图像分为4种模式:模式1图像表现为均匀蓝色;模式2为病灶内部或周边垂直的异常彩色条纹;模式3为病灶边缘局灶的异常彩色;模式4为病灶内部不均匀的异常彩色.本研究中所应用的垂直彩色条纹即为Tozaki等[11]所提出的模式2中的条纹,但在临床中发现,垂直彩色条纹不仅可以位于病灶的内部及周边,还可以位于远离病灶的区域.不能确定这种远离病灶区域的垂直彩色条纹的出现,是否会伴有病灶弹性的改变,因此,本研究将此种类型划分为未干扰组,而研究结果表明,该种弹性图像上虽然出现了垂直彩色条纹,但此类乳腺良性病灶的Emax值与未出现彩色条纹的良性病灶Emax值无差异.此外,Tozaki等[11]认为该种条纹为剪切波弹性成像特有的"伪像",可能是由于探头压力的原因.但是其形成的具体机制和原因尚不明确.

在临床中,探头加压确实可产生剪切波彩色弹性图像上的垂直彩色条纹,因此在检查过程中避免不必要的压力,探头与皮肤间仅接触,可减少其发生.但是,通过不施压的办法并不能解决全部问题,即便是在探头与皮肤仅接触的情况下,部分病灶的彩色弹性图像上仍然存在垂直彩色条纹.此时,可通过调整探头位置,使条纹位于远离病灶区域,测量时避开该条纹,尚可保证Emax测值的可信性.如病灶内部或周边的垂直彩色条纹无法避免,应慎重使用所测Emax值对病灶良恶性进行评估.

本研究尚存在一定的局限性.由于为回顾性研究,未能将可能影响Emax值评价乳腺病变良恶性的可能因素,如腺体厚度、病灶位置及病灶深度等一并纳入研究,尚待前瞻性的研究对此进行完善.

综上所述,乳腺超声剪切波弹性图像上的垂直彩色条纹可能是造成Emax评价乳腺病变良恶性假阳性病例的重要原因,对诊断临界值和诊断效能均产生影响.临床工作中应尽量避免病灶内部或边缘出现垂直彩色条纹,以确保定量测量结果和评价良恶性乳腺病灶的可信性.

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Influence of vertical stripe when assessing benign and malignant breast lesions by the maximal elasticity of shear wave elastography

SHI Xian-quan, LI Jun-lai, QIAN Lin-xue, et al

Objective: To evaluate the influence of vertical stripe of shear wave elastography color map when assessing benign and malignant breast lesions by the maximum elasticity (Emax). Methods: There were 327 breast lesions rolled in this study which were obtained pathology by biopsy or surgery, including 178 benign and 149 malignant lesions. Lesions were classified into vertical stripe group and nonvertical stripe group according to whether there were vertical stripe. Lesions of vertical stripe group were further classified into interferential group and non interferential group according their positions. Emax was compared with the three group benign lesions. Cutoff values were confirmed by receiver operating characteristic curve (ROC). The sensitivity (SEN), specificity (SPE), positive predictive value (PPV), false predictive value (FPV) and accuracy (AC) were calculated and recorded. Results: For all 327 lesions, the cutoff value was 64.00 kPa when use Emax to assess benign and malignant. When we analyzed the 292 lesions after removed 35 interferential benign lesions with Emax, the cutoff value was 54.15 kPa. In this condition the SEN, SPE, PPV, FPV and AC were improved. For the 35 interferential benign lesions, there were 4 false positive lesions when cutoff value was 64.00 kPa. Whereas, there were 12 lesions' Emax value were higher than 54.15 kPa. Conclusion: Vertical stripe may be one of the main reasons resulting in false positive lesions when assessing benign and malignant by Emax. It can influence the cutoff value and diagnostic performance.

Shear wave elastography; Breast; Ultrasound; Diagnosis; Vertical stripe

1672-8270(2016)07-0053-05 [中图分类号] R445.1 R737.9

A

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2016.07.017

国家自然科学基金(81241055)"乳腺癌剪切波弹性模量差异的病理机制研究"

①首都医科大学附属北京友谊医院超声科 北京 100050

②解放军总医院南楼超声科 北京 100853

③解放军第305医院体检中心超声室 北京 100017

li_jl@yeah.net

2015-12-14