聲脈沖輻射力成像技術3種彈性參數單獨及聯合診斷在鑒別乳腺腫塊中的應用

李媛媛，劉曉燕，王建華，夏良華

1. 鄂爾多斯市中心醫院超聲科，內蒙古 鄂爾多斯 017000；

2. 同濟大學附屬上海東方醫院超聲科，上海 200120

聲脈沖輻射力成像技術3種彈性參數單獨及聯合診斷在鑒別乳腺腫塊中的應用

李媛媛1，劉曉燕1，王建華1，夏良華2

1. 鄂爾多斯市中心醫院超聲科，內蒙古 鄂爾多斯 017000；

2. 同濟大學附屬上海東方醫院超聲科，上海 200120

目的：評價聲脈沖輻射力成像(acoustic radiation force impulse imaging，ARFI)技術中3個主要診斷參數面積比(area ratio，AR)、應變率(strain ratio，SR)和剪切波速度(shear wave velocity，SWV)單獨診斷及聯合診斷在臨床鑒別乳腺腫塊良惡性中的意義。方法：對113例患者132個實性乳腺腫塊的ARFI特征進行分析，回歸分析3個診斷指標，擬合出聯合診斷方法預測概率的新變量PRE-1。以病理結果為金標準，用受試者工作特征(receiver operating characteristic，ROC)曲線對3個參數單獨診斷及聯合診斷的效能進行評估。結果：132個乳腺腫塊的病理診斷結果顯示，良性腫塊69個，惡性腫塊63個。良性病灶的AR、SR、SWV值分別為2.82±1.03、1.26±0.40、(3.10±0.99) m/s，均低于惡性組的4.32±1.58、2.09±0.91、(5.05±1.65) m/s，差異有統計學意義(P＜0.05)。AR、SR、SWV值ROC曲線的曲線下面積分別為0.812、0.807和0.843，3個參數聯合診斷ROC曲線的曲線下面積為0.954。結論：3個參數聯合診斷乳腺腫塊良惡性的效能最好，從而為臨床診斷乳腺腫塊良惡性提供了更多的參考方法。

乳腺腫瘤；彈性成像技術；聲脈沖輻射力成像技術；聯合診斷

乳腺癌發病機制較復雜，盡早發現、及時治療對乳腺疾病治療有重要意義[1]。近幾年來，聲脈沖輻射力成像 (acoustic radiation force impulse imaging，ARFI) 技術應用越來越廣。ARFI技術是基于不同生物組織具有不同彈性系數的一種檢查和診斷方法，主要包括聲觸診組織成像(virtual touch tissue imaging，VTI)和聲觸診組織定量(virtual touch tissue quantification，VTQ)技術。主要診斷參數有半定量參數的彈性應變率(strain ratio，SR)、腫塊彈性圖和二維灰階圖的面積比(area ratio，AR)，以及定量參數如橫向剪切波速度(shear wave velocity，SWV)。與病理診斷方法相比，ARFI是一種無創診斷方法，臨床應用越來越廣，但其準確率還有待提高[2]。目前，ARFI的臨床應用多集中在單一參數診斷[3-4]，檢測時不可避免地受一些人為因素的影響，因此存在一定的局限性[5]。本研究通過繪制各參數的受試者工作特征(receiver operating characteristic curve，ROC)曲線，比較3個診斷參數AR、SR、SWV單獨應用的診斷效能，同時運用Logistic回歸分析，擬合出聯合診斷預測概率的新變量PRE-1，與單獨參數診斷進行比較，為臨床診斷乳腺腫塊良惡性提供了新的思路和方法。

1 資料和方法

1.1 一般資料

收集鄂爾多斯市中心醫院2014年8月—2016年5月就診的113例乳腺疾病患者，共132個實性腫塊。患者均為女性，年齡20～66歲，平均(32.72±8.53)歲，體重42～68 kg。腫塊長徑0.5～4.9 cm，平均(2.01±0.62) cm。由于儀器SWV的顯示范圍為0～9 m/s，測定時過軟或過硬的腫塊如超出此范圍，均未納入本研究[6]。

1.2 儀器和方法

使用SIEMENS公司Acuson S2000彩色多普勒超聲診斷儀，內置ARFI技術。選擇9L4線陣探頭，頻率4～9 MHz?；颊咂教?，雙臂豎直上舉，使乳房及腋窩充分暴露以便檢查。先用二維常規超聲進行掃查，找到腫塊后先觀察，然后切換到ARFI。先用VTI模式采集，比較腫塊在VTI模式下與常規二維模式下的彈性SR和AR；再切換到VTQ模式，將取樣框置于腫塊內部，測量SWV值。操作過程中囑患者屏住呼吸，以減少呼吸運動對測定結果的干擾。各組數據均平行采集5次，取平均值。此外，所有腫塊均進行病理診斷，根據病理結果分為良性組和惡性組。

1.3 統計學處理

應用SPSS 17.0軟件對采集的數據進行統計學分析。計量資料以±s 表示，良性病灶與惡性病灶之間參數比較采用兩獨立樣本t檢驗。分別繪制3個參數的ROC曲線，用Logistic回歸分析AR、SR和SWV，并擬合出聯合診斷預測概率新變量PRE-1，建立回歸方程。繪制聯合診斷新變量的ROC曲線，計算曲線下面積(area under curve，AUC)，根據統計結果中各切點的靈敏度及特異度，獲得約登指數，確定最佳診斷分界點。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結 果

2.1 病理結果

所有病灶均進行病理學診斷。良性病灶69個，包括漿細胞性乳腺炎3個、導管內乳頭狀瘤6個、乳腺腺病26個、乳腺纖維腺瘤34個；惡性病灶63個，包括浸潤性微乳頭狀癌2個、原位癌5個、浸潤性小葉癌6個、黏液癌5個、浸潤性導管癌45個。

2.2 良性組與惡性組彈性參數比較

良性組與惡性組彈性參數比較見表1。VTI中，良性組AR和SR均低于惡性組(P＜0.05)；VTQ中，良性病灶SWV值普遍低于惡性病灶，差異有統計學意義(P＜0.05)。

表1 良性組與惡性組參數比較

2.3 單獨參數診斷ROC曲線的繪制

以病理診斷結果作為金標準，分別對AR、SR、SWV繪制ROC曲線(圖1)。SWV的AUC最大，為0.843；其次是AR，為0.812；SR的AUC最小，為0.807。最佳診斷分界點根據約登指數確定，當AR為3.28 時診斷靈敏度為82.5%，特異度為72.5%；SR為1.66時，靈敏度為69.8%，特異度為82.6%；SWV為4.18 m/s 時，靈敏度為68.3%，特異度為84.1%。

2.4 Logistics回歸和模型建立

以AR、SR、SWV這3個變量作為協變量，病理結果作為因變量，進行Logistic回歸分析，結果見表2。建立回歸方程P=1/[1+e-(-12.106+0.823AR+2.380SR+1.385SWV)]，同時SPSS工作表中產生聯合診斷預測概率新變量PRE-1。

圖1 AR、SR、SWV診斷乳腺良惡性腫塊的ROC 曲線

表2 惡性腫塊AR、SR、SWV 參數的Logistic回歸分析結果

以病理診斷結果作為金標準，對聯合診斷預測概率新變量PRE-1繪制ROC曲線。AUC為0.943(圖2)。最佳診斷分界點根據約登指數確定，即PRE-1為0.502時，靈敏度為87.3%，特異度為91.3%。

圖2 聯合診斷新變量PRE-1診斷乳腺良惡性腫塊的ROC曲線

3 討 論

乳腺癌發病機制較復雜，但治療后預后較好，因此及時發現乳腺腫塊和準確治療有重要意義[7-8]。超聲技術具有快捷、簡便、無創等優勢，很快用于乳腺腫塊檢出、良惡性判別和指導治療。普通二維超聲主要依據腫塊的形態信息如腫塊大小、邊界是否清晰等來進行良惡性判別[9]。當不同組織和不同患者出現一些交叉和重疊狀態時，普通超聲易引起誤判[10]。近年來，彈性成像技術逐漸興起。由于各組織的彈性系數與其結構密切相關，彈性成像可對組織硬度等進行評估，再結合腫塊形成的病理基礎進行分析，可較準確地對腫塊的良惡性進行診斷。最前沿的ARFI技術包括半定量的VTI技術和定量的VTQ技術。主要是利用聲脈沖輻射力使感興趣區產生可觀測的位移和震動，包括縱向的壓縮及橫向的振動?？v向位移大小與組織彈性相關，VTI技術主要以組織的縱向位移為考查指標，通過黑白的顯示，可較直觀地反映組織彈性。而橫向振動主要以剪切波的形式向周邊組織傳播，VTQ即通過檢測剪切波的傳播計算SWV，進而評估組織彈性，但剪切波只局限于組織內部區域[11]。在具體診斷過程中，腫塊部位的面積選取及取樣框的位置選取等人為因素的干擾難以避免，可能會對診斷結果的準確性造成一定影響，導致這3個參數單獨診斷目前尚無統一標準。此外，在應用單一參數進行診斷時，靈敏度和特異度在不同診斷者之間也存在明顯差異[12-13]。本研究通過Logistic回歸分析，對ARFI技術的3個主要參數AR、SR、SWV建立回歸方程進行聯合診斷，可提高診斷的準確率。

根據病理診斷結果，將腫塊分為良性組和惡性組，良性組的AR、SR、SWV均顯著低于惡性組。這是由于良性組的病灶組織較軟，彈性較好，而惡性組的病灶組織較硬，彈性較差[14]。進一步應用ROC曲線分別對3個參數單獨應用的診斷效能進行比較，結果顯示SWV的AUC最大，為0.843，當最佳臨界點為4.18m/s時，靈敏度為68.3%，特異度為84.1%。在診斷過程中，如果靈敏度較低，可能出現漏診。SR診斷也存在靈敏度較低的問題。AR診斷的靈敏度稍高，但特異度較低，有可能出現假陽性[15]。因此，聯合3個參數，應用SPSS進行Logistic回歸分析，生成聯合診斷預測概率新變量PRE-1。其ROC曲線的AUC為0.954，當最佳臨界點為0.502時，靈敏度為87.3%，特異度為91.3%。由此可見，聯合診斷可有效地整合3個參數，降低單一參數診斷的偏差，提高準確率。

ARFI技術存在一定的局限性。由于不同組織彈性系數可能存在一定差異，硬度較小的組織如髓樣癌和導管內癌可能會被誤判為良性腫瘤；而易引起硬度明顯增大的病變，如伴發鈣化、膠原化、玻璃樣變等組織變性，以及間質細胞豐富的良性腫瘤，則易導致假陽性[10]。本研究中，良性腫塊以纖維腺瘤較多，惡性腫塊以浸潤性導管癌居多，原位癌等特殊類型較少，因此不能全面反映全部病理類型的特點，結果的普遍性尚需大樣本、多地域的研究來證實；且回歸方程的表達較復雜，仍需探索更簡便、有效的方法。

綜上所述，應用ARFI技術診斷乳腺腫塊良惡性時，聯合應用AR、SR、SWV的診斷效能顯著高于單獨應用任何一個參數。在臨床診斷中，可有效應用聯合診斷的方法，建立回歸方程，整合這3個參數，并結合常規超聲，以提高乳腺腫塊診斷的準確率。

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Application of alone or combination of three elastic parameters of acoustic radiation force impulse imaging in identification of breast tumors

LI Yuanyuan1, LIU Xiaoyan1, WANG Jianhua1, XIA Lianghua2(1. Department of Ultrasound, Erdos Central Hospital, Erdos 017000, Inner Mongolia, China; 2. Department of Ultrasound, Shanghai East Hospital, Tongji University, Shanghai 200120, China)
Correspondence to: LI Yuanyuan E-mail: doclyy@sina.com

Objective:To study the application value of alone or combination of three main elastic parameters-area ratio(AR), strain ratio (SR) and shear wave velocity (SWV) of acoustic radiation force impulse imaging (ARFI)-in the identif i cation of breast tumors.Methods:The characteristics of 132 breast masses in 113 cases were analyzed using ARFI. A regression equation was established, and a new variable PRE-1 to predict the probability was obtained by regression analysis of the three diagnostic indicators. The pathological results were set as the reference, and the diagnostic performance of three parameters alone and combined was evaluated using receiver operating characteristic (ROC) curves.Results:In total 132 lesions of 113 patients, 69 lesions were benign and 63 were malignant. Benign tumors had an average AR of 2.82±1.03, SR of 1.26±0.40, which were signif i cantly lower than malignant tumors (4.32±1.58 and 2.09±0.91, respectively)(P＜0.05); transverse SWV of the benign lesions was (3.10±0.99) m/s,which was signif i cantly lower than that of the malignant lesions [(5.05±1.64) m/s] (P＜0.05). The areas under the ROC curves of AR,SR, SWV were 0.812, 0.807, 0.843, respectively, and 0.954 for combined diagnosis.Conclusion:The combined diagnosis of three parameters in the identif i cation of benign or malignant breast masses is valuable. It provides more ideas and methods in the clinical diagnosis of breast masses.

Breast tumor; Elastography imaging technique; Acoustic radiation force impulse imaging; Combined diagnosis

R445.1

A

1008-617X(2017)05-0367-04

上海市浦東新區衛生局衛生科技項目(No：PW2012A-24)

李媛媛 E-mail：doclyy@sina.com

2017-05-11

2017-07-02）