評價剪切波彈性成像及Fisher判別分析法對乳腺結節的預測價值

張忠磊，蕭家芳，柏剛

乳腺癌是女性較為常見的惡性腫瘤，發病率逐年增多，并且呈年輕化趨勢[1]，嚴重威脅女性身心健康，及早發現、診斷、早期干預治療對提高患者生存質量有重大意義。目前，乳腺癌發生機制尚不明確，可能與雌激素長期刺激、電離輻射、高脂代謝飲食等因素有關[2]。隨著醫學技術的不斷革新，檢查手段也日新月異，紅外線、鉬靶、CT、MRI、超聲等[3-4]廣泛應用于疾病篩查。超聲設備具備攜帶方便、無輻射、重復性好、檢查費用低廉等優勢，已成為乳腺疾病篩查的首選檢查。乳腺疾病本身存在多樣性、病理學復雜性的特點，良惡性結節之間超聲聲像圖存在影像學重疊交叉，常規超聲診斷效能不高。聲脈沖輻射成像(acoustic radiation force impulse，ARFI)是一種新的彈性成像[5]，具備聲觸診組織定量分析技術，利用剪切波于不同組織內波速不同及組織中傳播情況的超聲成像不同對疾病進行診斷。目前該技術廣泛應用于肝臟、甲狀腺、前列腺等疾病診斷，取得一定臨床使用價值，在乳腺疾病診斷方面也多有報道。本研究擬通過回顧性分析乳腺結節的常規超聲及超聲彈性成像特點，采用Fisher判別分析建立模型[6]，對疾病進行預測，將復雜的醫學問題簡單化數字化。

材料與方法

1.研究對象

收集2016年1月-2019年4月在十堰市太和醫院超聲醫學科就診且經手術病理證實的145例乳腺腫瘤患者(共199枚結節)納入研究，年齡15～80歲，平均40±13歲。所有患者在術前知情同意情況下進行常規超聲和超聲彈性檢查。排除標準：①無病理結果的患者；②彈性成像質量差無法進行分析的患者；③哺乳或人工假體植入的患者；④行新輔助放化療的患者。

2.儀器及方法

邁瑞Resona 7系列彩超，探頭頻率5～12 Mhz，患者充分暴露乳腺，常規檢測乳腺整體情況，發現結節后評估二維、彩色超聲聲像圖特點[7-8]，具體超聲特征性指標及分類見表1。然后進入聲觸彈性成像(sound touch elastography，STE)模式，以乳腺結節及周圍腺體脂肪組織為感興趣區。操作過程盡量完全覆蓋乳腺結節，選定區域后自動生成腫塊楊氏模量值(Young's modulus value of mass，YmM)；選取脂肪組織為對照區域，獲取脂肪楊氏模量值(Young's modulus adipose tissue，YmT)。兩名經驗豐富的超聲醫師多次測量(至少三次)后取平均值，手動計算R=YmM/YmT。

3.統計學分析

結 果

1.乳腺良惡性結節兩組間常規超聲特征性參數對比

最終病理證實良性結節142枚，其中乳腺腺病73例，乳腺纖維瘤28例，乳腺腺病合并纖維瘤17例，導管內乳頭狀瘤16例，乳腺炎性病變8例；惡性結節57枚，浸潤性導管癌30例，導管內原位癌10例，浸潤性導管癌8例，硬癌5例，髓樣癌3例，淋巴瘤1例。常規超聲特征性參數中，腫塊血流分級(X1)、形態(X2)、方位(X3)、內部回聲(X4)、后方回聲特征(X5)、鈣化(X7)、邊緣(X9)差異均有統計學意義(P<0.05)。參數中乳腺結節周圍組織和其內部回聲水平組間比較，差異無統計學意義(P>0.05，表1)。

表1 良惡性乳腺結節超聲特征性參數比較結果

2.乳腺良惡性結節剪切波彈性成像檢查相關參數比較

一個地緣文明集合體一般擁有一個或者幾個核心國家，而核心國家依靠雄厚的政治、經濟與文化能量，把與本國相鄰的國家或地區再凝結成一個具有高團體效應的地緣集合體。這些地緣集合體之所以能迅速被凝結在于它們擁有相似的歷史與文化基礎，并且有著類似的語言、宗教信仰、風俗習慣和價值觀等。但是，地緣文明集合體中的文明也會產生融合與互斥，這種融合與互斥的過程就是人類文明發展的基本規律。美國學者亨廷頓（S.P.Huntington）根據這種規律提出了“文明沖突論”的觀點，為地緣文明的表現提供了強有力的解釋。可以看出，冷戰后出現的不同文明形態在世界范圍類的相互作用構成了當時世界文明的主要動態情形。

惡性組腫塊楊氏模量值、脂肪組織楊氏模量值(圖1、2)以及二者比值R較良性組大，差異有統計學意義(P<0.05)，見表2。

圖1 a)右側乳腺內下象限實性低回聲結節，邊界清晰，形態尚規則，彈性成像提示腫塊質地柔軟；b)病理診斷為纖乳腺維腺瘤(HE，×40)。 圖2 a)左側乳腺外上象限實性低回聲結節，邊界清晰，形態不規則，周邊可見高回聲“暈環”，縱橫比>1；彈性提示腫塊質地較硬；b)病理診斷為浸潤性導管癌WHO 2級(HE，×100)。

表2 乳腺良惡性腫塊組間楊氏模量值參數比較結果 (kPa)

3.Fisher判別模型的構建

根據統計結果，提取兩組間有統計學差異的超聲參數作為自變量(本研究中X1、X2、X3、X4、X5、X7、X9、X10、X11、X12)，病理結果為分組變量(良性組定義為1，惡性組定義為2)，采用全變量模型求得Fisher線性判別函數如下：

良性組方程：

F1=-79.303-0.522X1+3.210X2+6.017X3+2.638X4+1.664X5+4.882X7+6.750X9-1.085X10+10.889X11+14.291X12

惡性組方程：

F2=-117.050+0.107X1+4.583X2+8.382X3+1.421X4+2.546X5+7.391X7+7.897X9-1.011X10+12.312X11+15.547X12

4.回代性檢驗結果

將每個研究對象所取得10個超聲參數分別帶入上述方程中，計算數據進行比較，數值大的函數模型屬于相應的良惡性組別。將重新預測的結果與原始結果比較，在乳腺良性腫塊中正確分型139例(97.9%)，錯誤分型3例(2.1%)，纖維腺瘤2例，肉芽腫性乳腺炎1例；在乳腺惡性腫塊中正確分型50例(87.7%)，錯誤分類7型(12.3%)，4例為浸潤性導管癌，3例為導管內原位癌。

將199枚結節的原始數據帶入上述方程，進行交叉核實檢驗，總體判斷符合率為94.4%(188/199)。

討 論

乳腺腫瘤組織成分復雜，生物學行為也存在一定差異[9]，增加了臨床診治的難度。常規超聲對乳腺疾病的篩查效果明確，但容易受儀器分辨率及檢查者主觀性影響，往往引起誤判。ARFI是利用組織間彈性的差異對組織進行彈性成像，其原理是通過超聲給組織局部輻射壓力，組織受外力推擠產生應變，獲取在應變恢復過程中檢測不同時間點的應變情況，對組織彈性特征及組織的硬度進行判斷。判別分析法是根據判別對象若干指標的觀測結果判定屬于哪一類的數理統計學方法，已被廣泛應用于自然科學和社會科學的各個領域。

ARFI技術通過對組織內剪切波傳播速度予以測定而計算彈性模量值，其值越大，則彈性系數越高，提示組織彈性較硬。乳腺惡性結節組YmM、YmT及R較良性組增大，說明惡性結節組織硬度增加。研究表明，這與病理成分有關，大部分惡性腫瘤由纖維結締組織構成，容易向周圍組織浸潤并發生黏連，病灶生長到一定程度時會牽拉周圍組織使其活動度降低，質地變硬，彈性減弱，硬度增加[11]。通過Fisher判別回代性檢驗發現，惡性組錯誤分型7例中，4例為浸潤性導管癌，3例為導管內原位癌。分析原因可能由于病灶間質成分少，黏液成分多，腫塊合并出血、壞死液化等均可導致硬度下降，腫塊的彈性模量值減低，誤認為良性結節。纖維腺瘤和肉芽腫性乳腺炎因其纖維成分含量高，部分患者合并鈣化，均會導致彈性硬度值增加，易誤判為惡性結節。

乳腺結節的形態、內部回聲及邊緣特征反映了其潛在的病理學特征。多數研究認為結節形態規則/呈橢圓形，內部回聲均勻，邊緣光整銳利多提示良性病變，究其原因可能是由于良性結節大多生長緩慢，內部血流不豐富，大多數存在包膜，形態規則，和周圍組織邊界清晰。相對而言，惡性結節具備形態不規則，邊緣模糊、呈角、蟹足樣改變大多認為是病變具有浸潤性，與周圍組織分界不清所致。腫瘤惡性程度增高、生長速率快，代謝較為旺盛[10]，結節內部成分復雜，各部分細胞代謝存在差異，結節會出現內部血管相對豐富，部分區域血供不足時出現不同程度壞死，超聲就表現為內部回聲不均勻。

Li等[12]認為涉及醫學診斷的復雜推理過程可以簡化為數學方法，Fisher判別分析就非常適用于臨床鑒別診斷。通過數學函數的方法，綜合乳腺結節具有鑒別診斷價值的超聲征象進行綜合分析，最后得出綜合的概率診斷，相對目前許多細化、單一超聲技術的研究具有很大優勢及廣闊發展前景。對于疾病的篩查，甚至可以建立多個函數判別模型，使用大數據、云處理、多中心研究，建立不斷優化完善，適合不同國家、人種的亞模型，提高診斷符合率。

本研究結果表明，基于超聲彈性成像的判別分析模型提供了一個量化數值，診斷結果簡單明了、直觀、容易理解，具有一定臨床應用價值，可為超聲醫生的日常診斷工作提供幫助，為乳腺癌的早發現和篩查提供預警信息，為下一步診療提供依據，選擇合適的治療方式提供參考。

本研究也存在許多的不足，首先，回顧性的病例研究會存在選擇偏倚，容易受地域及人群的限制，因此還需在擴大樣本量和流行病學隨訪等方面加以研究和完善，建立優化的判別模型，減少漏誤診的發生。同時，彈性成像的結果容易受超聲醫生操作時力度的影響，未來的研究也期待針對這一方面取得一定突破。