剪切波速度成像定量鑒別乳腺良惡性病灶的臨床研究

姚曉華，王 丹，劉博姬，賀亞萍，李小龍，趙崇克，徐輝雄

1. 同濟大學附屬第十人民醫院超聲醫學科，同濟大學醫學院超聲醫學研究所，上海200072 2. 上海市嘉定區中心醫院，上海201800

剪切波速度成像定量鑒別乳腺良惡性病灶的臨床研究

姚曉華1,2，王 丹1，劉博姬1，賀亞萍1，李小龍1，趙崇克1，徐輝雄1

1. 同濟大學附屬第十人民醫院超聲醫學科，同濟大學醫學院超聲醫學研究所，上海200072 2. 上海市嘉定區中心醫院，上海201800

目的：探討一種最新剪切波彈性成像技術——剪切波速度成像(shear wave speed imaging，SWSI)對乳腺良惡性病灶的鑒別價值。方法：選取109例于上海市第十人民醫院經手術病理證實的女性患者乳腺病灶共109個。術前乳腺病灶均行普通超聲及剪切波彈性成像檢查，測得楊氏彈性模量和速度模量，包括平均值(Emean)、SD及以正常乳腺腺體為參照的硬度比值(ratio)。根據病灶最大徑，將病灶分為≤10 mm、＞10～20 mm、＞20 mm三組，以手術病理結果為金標準，繪制受試者工作特征(receiver operating characteristic，ROC)曲線，獲取彈性參數，分析其鑒別良惡性病灶的價值。結果：109個病灶中，良性85個，惡性24個。比較不同組內鑒別良惡性病灶的彈性成像參數，除≤10 mm組外，其余組中惡性病灶的楊氏彈性模量及剪切波速度均高于良性病灶，差異有統計學意義(P＜0.001)。比較所有參數在各組內鑒別良惡性病灶的診斷效能，Emean優于SD及ratio，差異均有統計學意義(P＜0.01)。其中＞20 mm組曲線下面積(area under curve，AUC)及診斷效能較其他兩組高。以彈性模量及速度的平均值39.20 kPa、3.51 m/s作為截斷值，鑒別乳腺病灶良惡性的靈敏度、特異度分別為86.7%、100%，86.7%、100%，差異均有統計學意義(P＜0.001)，但組間楊氏彈性模量及速度差異無統計學意義(P＞0.05)。結論：SWSI有助于鑒別乳腺病灶良惡性，其彈性參數Emean、SD及ratio為乳腺疾病提供了更多診斷依據。

乳腺病灶；剪切波速度成像；彈性模量

乳腺癌是目前女性最常見的惡性腫瘤之一，其發病率逐年增加。全球每年新發乳腺癌病例達130萬，占癌癥總發病的9%；約40萬人死于該病，占癌癥死亡人數的5.5%[1]。在我國，乳腺癌的發病高峰期年齡為45～55歲，早于西方女性[2]。乳腺腫塊是乳腺癌的最常見癥狀，約90%以上的患者因該癥狀就診。少數患者因出現乳頭溢液、乳頭糜爛、腋窩淋巴結腫大而就診。早發現、早診斷、早治療能極大提高乳腺癌的治愈率。隨著現代醫學的飛速發展，超聲檢查和乳房鉬靶X線攝影成為乳腺癌的主要檢查方法[3]。乳腺鉬靶X線攝影雖然對微鈣化檢出有絕對優勢[4]，但其在致密型乳腺中靈敏度不高，而我國女性以致密型乳腺常見[5]。超聲檢查的優勢在于能更清晰地發現那些因腺體致密而難以發現的小腫塊、小病灶，以及區分其內部成分是囊性還是實性。常規超聲雖然是診斷乳腺良惡性病灶的基本方法，但對于部分不典型的乳腺病灶，仍難以區分。

有報道指出，乳腺病灶的惡性程度可能與其組織硬度有關。乳腺癌形成過程中伴隨著膠原交聯，從而使細胞外基質的硬度從正常組織到癌前病變到腫瘤逐步增加。乳腺癌中的膠原纖維含量明顯高于良性病變[6]。1991年，Ophir等[7]首次提出“超聲彈性成像”的概念，通過測量組織的硬度來反映組織的良惡性。剪切波速度成像(shear wave speed imaging，SWSI)為一種最新剪切波彈性成像，根據剪切波在組織中的傳播情況而進行來成像。不同黏彈性組織，剪切波速度不同，雖然有研究顯示剪切波彈性成像鑒別乳腺良惡性病灶具有較高的診斷價值，但在不同的研究采用不同的參數，本研究旨在比較不同的剪切波成像參數鑒別乳腺良惡性病灶的臨床價值。

1 資料和方法

1.1 研究對象

選取2016 年2—6月于同濟大學附屬第十人民醫院因乳腺病灶行乳腺手術且經病理證實的女性患者109例共109個乳腺病灶，進行回顧性分析。所有病灶入選標準：① 實性或以實性為主的病灶，囊性成分≤20%；② 經觸診或普通超聲篩查發現；③ 未接受乳腺手術或放化療等其他治療。患者年齡15～80歲，平均(44.4±14.3) 歲。乳腺病灶最大徑5～52 mm，平均(16.6±9.5) mm，其中良性病灶的平均徑線為(15.4±9.3) mm，惡性病灶的平均徑線為(20.9±8.9) mm，差異有統計學意義(P=0.012)。對于多病灶患者，每例患者選取一個最大病灶或最可疑病灶。

1.2 儀器與方法

常規超聲和彈性超聲檢查均采用日本TOSHIBA公司Aplio500型超聲診斷儀，14L5線陣探頭，頻率5～14MHz?；颊呷∈孢m仰臥位，由1名超聲醫師先行普通超聲檢查，觀察并記錄乳腺病灶的部位、大小、形態、邊界、內部回聲及血流狀況。常規超聲確認目標病灶后，選取病灶的最大長軸切面，調節機器至剪切波彈性模式。預設的測量范圍為0～180 kPa或剪切波速度范圍為0～8 m/s。檢查過程中，注意輕置探頭于病灶處，必要時在垂直方向上增加探頭與病灶皮膚之間的耦合劑。

囑患者屏住呼吸，移動彩色取樣框至目標病灶處，盡量包括部分周圍正常的乳腺組織。待圖像質量穩定后，選取“單次激發”模式，凍結圖像，回放，選取合格圖像進行保存并進行測量。圖像的質量控制：① 剪切波傳播模式圖顯示等時到達曲線間距平行且穩定；② 彩色取樣框內幾乎全部有顏色填充且顏色穩定；③ 正常乳腺組織表現為均勻的藍色；④ 彩色取樣框上方無明顯的壓迫偽像。選擇感興趣區T1覆蓋病灶邊界，記錄T1內彈性模量為病灶的均值(Emean)；調節2 mm的感興趣區R并置于周邊正常乳腺腺體組織處，記錄R內定量參數作為參考值。每一次測量中彈性模量模式與速度模量模式切換應用，重復上述操作3次以上，排除不合格圖像后，取一次最穩定的值作為最終測量值(圖1～2) 。

剪切波彈性成像可測量乳腺病灶內部彈性模量和剪切波速度。其彈性圖像經計算機處理后轉換為可視化的彩色圖，根據要求以紅色表示組織硬度較高，藍色表示組織硬度較低。所有病例均由2名從事彈性超聲2年以上的超聲醫師采用雙盲法分別測定并獨立完成評估。

重復性檢驗30個乳腺病灶剪切波彈性成像的定量參數測值，統計2名操作者對同一組(30個病灶)定量參數測值的一致性，計算者定量參數值測量符合率及Kappa值。

1.3 統計學處理

采用SPSS 22.0統計軟件。計量資料以x±s表示，采用t檢驗比較乳腺良惡性病灶定量參數的平均值SD及ratio值，χ2檢驗比較計數資料的差異。構建受試者工作特征(receiver operating characteristic，ROC)曲線，計算曲線下面積(area under curve，AUC)。根據約登指數(靈敏度+特異度-1)的最高臨界點結合臨床實際確定診斷界值，確定截斷值并計算靈敏度、特異度。采用Z檢驗比較各組彈性參數間AUC差異，P＜0.05為有統計學差異。

圖1 乳腺浸潤性導管癌剪切波速度成像及病理

圖2 乳腺纖維腺瘤剪切波速度成像及病理

2 結 果

2.1 手術病理結果

本研究共109個乳腺病灶經手術病理證實，其中良性病灶85個，惡性病灶24個。具體病理分型如下。① 良性病灶病灶：單純性腺病22個，纖維腺瘤13個，纖維腺瘤合并腺病45個，管狀腺瘤1個，漿細胞乳腺炎3個，靜脈型血管瘤1個；② 惡性病灶：浸潤性小葉癌1個，導管原位癌2個，導管內癌2個，乳頭狀癌2個，浸潤性導管癌17個(表1)。

表1 乳腺病灶的病理分析

2.2 乳腺良惡性病灶定量參數的比較

剪切波彈性模量模式：所有病灶中，良性病灶的Emean及其標準差SD、ratio值分別為(15.33±11.98) kPa、(5.40±5.30) kPa和2.32±2.22，低于惡性病灶的(69.90±32.27) kPa、(40.49±15.35) kPa和8.06±5.57，差異有統計學意義(P＜0.05)。最大徑＞10 mm的惡性病灶的楊氏彈性模量Emean、SD及ratio值均高于良性病灶，差異有統計學意義(P＜0.05)(表2)。

剪切波速度模量模式：良性病灶的Emean及其SD、ratio分別為(2.13±0.70) m/s、(0.36±0.23) m/s和1.37±0.51，惡性病灶分別為(4.69±1.51) m/s、(1.77±0.70) m/s和2.64±0.98。除病灶最大徑≤10 mm組外，惡性病灶的剪切波速度參數均高于良性，差異有統計學意義(P＜0.05)(表2)。

2.3 病灶剪切波定量參數的ROC曲線及診斷效能分析

彈性模量模式：病灶的Emean及其SD、ratio值的AUC分別為0.935、0.920、0.869；對應的截斷值分別為46.1 kPa、16.8 kpa、4.08；對應的靈敏度、特異度分別為83.3%、97.7%，91.7%、96.5%，75.0%、91.8%。

表2 乳腺良惡性病灶剪切波速度成像的各組定量參數比較

剪切波速度模量模式：病灶的SWSmean及其SD、ratio值的AUC分別為0.931、0.917、0.874；對應的截斷值分別為3.51 m/s、0.90 m/s、1.98；對應的靈敏度、特異度分別為83.3%、96.5%，91.7%、95.3%，79.2%、92.9%(表3、圖3)。

2.4 操作者組內及組間定量分析Emean的一致性

本研究只選取了彈性模量的Emean作為一致性檢驗目標。操作者組內測量一致性相關系數為0.931 (95% CI：0.882～0.981)，操作者組間測量的一致性相關系數為0.863 (95% CI：0.794～0.932)。

表3 良惡性病灶剪切波速度成像的各組定量參數診斷效能的比較

圖3 乳腺病灶剪切波彈性成像的楊氏彈性模量各組參數的的ROC曲線對比

3 討 論

超聲彈性成像技術是目前超聲診斷系統中最引人注目的新技術之一。彈性是彈性體和物質的屬性，指物體受外力擠壓時產生變形，移除外力時能恢復其原始形狀或大小。超聲彈性成像的原理是檢查者通過探頭施加壓力(壓力來源于檢查者本身或探頭)，使組織產生形變，通過圖像顯示組織彈性應變和彈性模量的差異[8]。已有研究表明，乳腺病變的惡性程度與組織的硬度相關。據報道，纖維腺瘤與惡性癌組織硬度分別是正常組織的5倍和8倍[9]。超聲彈性成像正是通過檢測組織的硬度而鑒別病灶的良惡性。傳統的超聲彈性成像技術多是定性或半定量測量乳腺病灶的硬度，易受操作者加壓及主觀定性評分的影響。而剪切波彈性成像的原理是根據剪切波在組織中的傳播情況成像，不同黏彈性的組織中剪切波速度不同。不同軟組織的彈性絕對值能定量分辨不同彈性的組織，為臨床提供新的診斷思路。目前，剪切波彈性成像包括法國的SuperSonic Imagine (SSI)技術、德國SIEMENS公司的聲觸診組織定量成像(virtual touch tissue imaging and quantification，VTIQ)及本研究中日本東芝的SWSI技術。

剪切波彈性成像具有以下特點：① 獲得定量彈性模量值，避免主觀性，能對軟組織彈性進行定量分析，有效避免評分方法的主觀性，通過彈性模量值的變化評估組織彈性變化，② 定量顯示組織彈性，通過探頭獲取，不需向組織施壓，避免應變受操作者和(或)組織的影響，在相同壓力下，軟組織依照自身位置和鄰近硬組織的位置，可產生不同的形變；③ 由探頭全自動生成剪切波，掃查技術具有非依賴性，可重復圖像模式，彈性模量重復性較好。本研究中采用的剪切波彈性成像與其他剪切波技術不同，它擁有圖像質控的等時到達曲線圖，可有效對圖像進行質控。此外，有文獻報道SSI技術定量測量乳腺病灶時，一般獲得彈性模量(kPa)，而VTIQ僅獲得剪切波速度(m/s)。本研究中，彈性模量和剪切波速度均可獲得，為臨床提供了更多參考。

本組惡性病灶的Emean為(69.90±32.27)kPa，良性病灶為(15.33±11.98) kPa，良惡性病灶的剪切波平均速度分別為(2.13±0.70) m/s和(4.69±1.51) m/s，均低于國外研究[10-11]，這可能是源于中西方種群乳腺組織結構的差異。本研究通過檢測彈性模量及剪切波速度診斷乳腺良惡性病灶，繪制ROC曲線圖，Emean的AUC分別為0.935、0.931，SD的AUC分別為0.920、0.917，ratio的AUC分別為0.869、0.874，表明Emean及SD值評價乳腺良惡性病變的準確率較高。利用定量參數診斷乳腺良惡性病灶，以46.1 kPa及3.51m/s作為診斷界點時，靈敏度為83.33%、83.33%，特異度為97.65%、96.47%；以SD的16.80 kPa及0.90 m/s作為診斷臨界點時，靈敏度為91.67%、91.67%，特異度為96.47%、95.29%，即有一定漏診率，但誤診率較低；而利用ratio值診斷乳腺良惡性病灶，以彈性模量比值4.08及速度比值1.98作為診斷界點時，靈敏度為75.00%、79.17%，特異度為91.76%、92.74%，即漏診率相對較低。提示在今后臨床工作中，要注意綜合考慮彈性平均值及其SD以提高鑒別乳腺良惡性病變的水平。

最新的剪切波彈性成像技術可直接顯示乳腺各組織的彈性平均值、SD及病灶與周邊的硬度比值。不同于以往的彈性成像定量研究，對腫瘤內部成分的軟硬度直接量化并客觀顯示，有助于醫師更好地了解組織特征和病理形態，實現組織定量研究。本研究將病灶大小作為剪切波彈性成像參數的一個影響因素進行分析，發現≤10 mm病灶的良惡性彈性參數差異無統計學意義(P＞0.05)，而對＞10 mm病灶的診斷效能佳，無論是彈性模量還是剪切波速度參數，兩者AUC均達0.80以上，診斷的靈敏度和特異度也均達80%以上。由此可見，臨床工作中對＞10 mm的病灶進行剪切波彈性成像分析時可信度更高。該結果與最近幾項研究結果一致，如Yao等[12]研究證實剪切波彈性成像對＜10 mm病灶的診斷靈敏度非常低(33.33%)[12]，Yoon等的研究也表明剪切波彈性成像對＜10 mm的病灶不適用[13]。

本研究有一定的局限性：① 樣本量不大，未來需進行大樣本的多中心研究；② 受操作者影響較大，不同的超聲醫師，其操作手法及力度均不一致，可能導致結果有差異；③ 對于較大病灶伴出血、壞死、內部鈣化時，彈性檢測結果會受影響；④ 病灶位置、掃查角度等是否對乳腺組織的彈性模量產生影響，還有待多樣本研究；⑤ 不同乳腺病理類型可能對彈性成像結果有影響。此外，對于彈性ratio，本研究僅選取了與周邊腺體的比值，對于與周邊脂肪組織的對比，有待進一步分析。

綜上所述，SWSI作為一種最新剪切波彈性成像技術，有助于鑒別乳腺病灶良惡性，其多種彈性參數為乳腺疾病提供了更多診斷依據。

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Value of shear wave speed imaging in quantitative differentiation of benign and malignant breast lesions

YAO Xiaohua1,2, WANG Dan1, LIU Boji1, HE Yaping1, LI Xiaolong1, ZHAO Chongke1, XU Huixiong1
(1. Department of Medical Ultrasound, Shanghai Tenth People’s Hospital, Shanghai 200072, China;Ultrasound Research and Education Institute, Tongji University School of Medicine, Shanghai 200072, China; 2. Department of Medical Ultrasound,Shanghai Jiading Center Hospital, 201800, China)

XU Huixiong E-mail: xuhuixiong@126.com

Objective:The aim of this study was to assess the value of a new technique of shear wave speed (SWS) imaging in quantitativy differentiating benign from malignant breast lesions.Methods:109 breast lesions in109 patients who underwent routine ultrasonography (US) and SWS imaging before surgical excision were analyzed. The quantitative SWS imaging parameters including: Mean and SD of shear wave speed (m/s) and elasticity modulus ( kPa) value and ratio referenced as normal breast tissue were obtained, respectively. The lesions were categorized into three groups according to size (group 1, ≤10 mm; group 2, 10-20 mm;and group 3, ＞20 mm). According to pathologic results, ROC curve was drawn to evaluate the best cut-offvalue in differentiating benign from malignant lesions. Diagnostic performances of SWS imaging parameters were calculated and compared.Results:There were 85 benign nodules and 24malignant nodules of the 109 breast lesions. The elastic values of malignant nodules were signi ficant higher than those of benign one(all P＜0.001),except for group1(≤10 mm). For diagnostic performance in all groups, the values of E-mean were higher than SD and ratio, (all P＜0.01).On ROC curve, the area under the curve (AUC) of group 3 were higher than group 1 and 2. No signi ficant differences of AUC between SWS imaging parameters were found (all P＞0.05). Taking 39.20 kPa and 3.51 m/s as the cut-offvalues, sensitivity of 86.7% and 86.7%, speci ficity of 100% and 100% were achieved ( all P＜0.001).No signi ficant differences of SWS imaging parameters between Young's elastic modulus and shear wave speed (SWS) were found(all P＞ 0.05).Conclusion:The new technique of shear imaging is helpful for the differential diagnosis of breast lesions.

Breast lesion; Shear wave speed imaging; Young’s modulus

R445.1

A

1008-617X(2017)04-0272-07

2017-04-01

2017-05-16)

徐輝雄 E-mail：xuhuixiong@126.com