改良法间断加压式应变弹性成像在提高乳腺结节弹性成像图像稳定性及结节良恶性鉴别能力中的应用价值

亢庆文, 黄道中, 赵 莹, 冯群群

华中科技大学同济医学院附属同济医院超声影像科,武汉 430030

研究表明传统B型超声诊断良恶性结节敏感度较高(84%～95%),特异度较低(48%～72%)[1-3],由此引发后续很多不必要的穿刺、MRI检查等。而随着超声弹性成像技术的发展,高频彩超联合弹性成像可提高超声医生对乳腺结节诊断的敏感度、特异度[4],但是应变式弹性成像至今尚未在临床工作中全面推广,究其原因在于其可重复性及图像稳定性较差。经过在GE Logic E9机器上进行应变弹性成像操作手法的研究,发现改良法间断加压式应变弹性成像(improved intermittent compression strain elastography,IICSE)通过对应变式弹性成像时手法的改进,可在一定程度上解决上述问题。

1 对象与方法

1.1 研究对象

选择2018年7月至2019年7月华中科技大学同济医学院附属同济医院收治的乳腺疾病患者,纳入标准:①术前1周内均进行了高频彩超、IICSE和非间断加压式应变弹性成像(nonintermittent compression strain elastography,NCSE)检查,后者即目前通用的弹性成像手法;②有明确的手术或穿刺病理结果。排除标准:①超声图像或病理结果不完整者;②结节最大直径超过3 cm者;③病灶在图像采集前已进行化疗或穿刺检查等。本研究共纳入113例患者,共138个乳腺实性结节,均为女性,年龄22～66岁,平均年龄(43.34±11.57)岁;病灶最大直径6～29mm,平均(18.53±11.17)mm。

1.2 仪器

应用GE Logic E9彩色多普勒超声诊断仪,线阵探头6-15 L,中心频率12 MHz。

1.3 高频彩超检查

患者仰卧位,充分显露双侧乳房,进行放射状扫描,观察并记录乳腺结节的大小、形态、边界、内部回声、钙化及血流等,对乳腺结节进行BI-RADS分类[5-6]。

1.4 改良法间断加压式应变弹性成像(IICSE)

以结节为中心选择感兴趣区,取样框面积为结节的3～4倍,操作过程中始终维持探头与皮肤的垂直方向。手持探头间断加压,其加压频率与幅度随病灶的大小、深度随时调整,至显示屏上的“弹簧”图标即质量控制棒多为绿色(较浅乳腺结节,质量控制棒控制在4～5;较深乳腺结节,质量控制棒控制在6～7)且图像持续出现10 s以上时,观察结节的弹性结果。

1.5 非间断加压式应变弹性成像(NCSE)

采用目前常规弹性成像操作手法,同样以结节为中心选择感兴趣区,取样框面积为结节的3～4倍。操作过程中始终维持探头与皮肤的垂直方向,探头轻触皮肤,在弹性模式下采集图像,与IICSE不同的是未进行间断加压手法。

1.6 图像选择

依照罗葆明教授弹性评分方法解读应变弹性图像进行评分[7]。针对每个结节均重复IICSE和NCSE操作3次,若3次弹性结果均一致,即将该弹性图像进行评分;反之,再次重复上述操作2次,选取5次中出现次数最多的弹性图像进行评分。

1.7 统计学方法

2 结果

2.1 一般情况

138个乳腺病灶手术病理检查结果分为良性组和恶性组,其中良性组78个,包括乳腺纤维腺瘤或纤维腺瘤样增生结节67个,良性叶状肿瘤3个,手术后疤痕组织3个,脂肪瘤2个,旺炽性腺病2个,乳腺肉芽肿型小叶乳腺炎伴局灶脓肿形成1个;恶性组60个,包括浸润性乳腺癌53例,原位癌6例,鳞状细胞癌1例。

2.2 IICSE与NCSE比较

2.2.1 IICSE和NCSE重复性比较 138个乳腺结节重复进行IICSE和NCSE检查。在进行IICSE时,有125个乳腺结节前3次弹性结果一致性较强(90.6%,125/138),剩余13例乳腺结节重复弹性操作2次(其中有8个乳腺结节5次弹性操作中有4次弹性结果一致(5.8%,8/138),5个乳腺结节5次弹性操作中有4次弹性结果一致(3.6%,5/138));在进行NCSE时,有48个乳腺结节前3次弹性结果较为一致(34.8%,48/138),剩余90例乳腺结节重复弹性操作2次(其中14个乳腺结节5次弹性操作中有4次弹性结果一致(10.1%,14/138),76个乳腺结节5次弹性操作中共3次弹性结果一致(55.1%,76/138),将仅需前3次操作即可得出弹性结果为一组,需要5次操作才能得出一致弹性结果为一组,进行配对卡方检验,得出χ2=71.4,差异具有统计学意义(P<0.05)。

2.2.2 IICSE和NCSE诊断效能比较 ROC曲线结果显示(图1):IICSE的AUC面积(0.865)大于NCSE(0.636),且差异具有统计学意义(t=45.44,P<0.05),IICSE的95%可信区间为0.795～0.935,NCSE的95%可信区间为0.543～0.728。利用ROC曲线确定IICSE鉴别诊断乳腺良恶性病灶界值在3分和4分之间,因此认为乳腺病灶IICSE评分≤3分为良性,≥4分为恶性;IICSE鉴别诊断乳腺良恶性病灶的敏感度、特异度、准确性分别为91.7%、78.2%、84.1%。

图1 IICSE与NCSE的ROC曲线

2.3 高频彩超联合IICSE与单纯高频彩超比较

利用IICSE弹性评分结果对高频彩超诊断乳腺结节BI-RADS分类进行调整,当弹性评分≤3分时,BI-RADS评分降一级(BI-RADS 3类结节除外);当弹性评分≥4分时,BI-RADS评分升一级(BI-RADS 5类结节除外)。调整前后BI-RADS各类的结节数目如表1、表2所示。

表1 高频彩超与IICSE联合前后对不同BI-RADS分类结节病理性质进行比较(例)

表2 高频彩超与IICSE联合前后不同BI-RADS分类结节的个数分布(例)

3 讨论

应变弹性成像是在应力作用下使乳腺结节发生应变,然后用彩色编码将应变显示在超声屏幕上[8-9],应力可来源于生理活动(呼吸、心跳),或者操作者自己施加的外力。但是实际操作中,应力是一个未知量[10]。2015年世界超声医学与生物联合会针对乳腺结节的应变弹性成像作出如下规定:位置较浅的结节,加压深度在1 mm以下;位置较深的结节,加压深度在1～2 mm之间[11]。加压深度差异在毫米级,十分考验操作的精确度。大量的应变弹性成像发现当显示屏上的“弹簧”图标即质量控制棒为绿色时,显示弹性成像结果较佳[12],但是未指出质量控制棒具体控制程度。GE logic E9机器上的质量控制棒由7小格组成,当施加外力,使弹簧格达到4格以上时,即为绿色。本研究中IICSE的应力主要来源于外部操作力,施加频率和力度与绿色格数对应。结合2015世界超声医学与生物联合会提出的应变弹性成像操作指南可推测出针对位置较浅的病变,质量控制棒应控制在4～5左右;针对位置较深的病变,则质量控制棒以接近7为宜,这就是本研究IICSE成像手法的理论依据。

ROC曲线显示IICSE鉴别诊断乳腺良恶性病灶的AUC面积大于NCSE(0.865vs.0.636),且差异具有统计学意义(t=45.44,P<0.05),推测出IICSE的诊断能力高于NCSE。除此之外,IICSE仅操作3次即得到相同结果的可重复性明显高于NCSE(90.6%vs.34.8%),分析原因笔者考虑为在NCSE时,患者自主呼吸、心血管搏动的频率小、幅度低,不足以引起结节的应力达到需要的变化,而IICSE则在乳腺结节接受呼吸心跳造成的应力情况下,额外再接受外部操作力,根据检查者的手感,使之受到的应力可以达到一个动态稳定。综上认为IICSE的临床应用价值高于NCSE。

由表1计算得出,单独使用高频彩超检查与高频彩超联合IICSE检查时对不同BI-RADS分类乳腺结节联合前后的良恶性进行卡方检验或Fisher确切概率法计算得出的P值均大于0.05,差异不具有统计学意义,说明虽然高频彩超联合IICSE对结节BI-RADS分类各类中良恶性结节比例未变,符合BI-RADS分类标准,但是由表2中的数据进行R×C列联表资料的χ2检验,得出χ2=21.99,P<0.05,因此认为高频彩超联合IICSE后较单纯高频彩超时不同BI-RADS分类各类中例数构成比之间的差异具有统计学意义,即3类和5类例数增加,而4类例数明显减少。高频彩超联合IICSE能将大部分结节归为BI-RADS 3类或5类,代表超声医生对大部分结节的良、恶性把握度增加,同时针对结节良恶性把握不大的BI-RADS 4类结节数目减少,使得需要额外进行进一步检查的例数减少,在一定程度上可减少医疗资源的浪费。

高频彩超着重于结节的形态、边界、内部回声、钙化及血流信号等,IICSE侧重于结节本身的硬度信息,二者联合使用相辅相成(图2A、2C、2D、2E、2G),但是也有两种检查都失误的情况,有研究就指出有些良性肿块内部也可存在钙化和纤维化,使得结节硬度增加[13],而恶性结节也可以较软,结节硬度差异在于结节细胞外基质各种成分的沉淀与结构的改变[14]。因此我们超声医生在使用两种方法诊断乳腺结节良恶性时,应考虑到这种可能性。通常情况下,当高频彩超结果与弹性成像有明显分歧时,多注重彩超的结果,而某些二维图像不典型者,如果弹性成像结果有特征时可以认定弹性成像结果(图2B、2F、2H)。

A:IICSE示乳腺癌病灶较硬,类似二维边界不规则呈蟹足状;B:乳腺纤维腺瘤术后复查,原手术区见一明显不规则低回声区,不排除恶性,BI-RADS 4a类,IICSE检查示结节全为红、绿色,BI-RADS降级为3类,病检证实为术后疤痕;C:IICSE显示乳腺癌病灶较硬,包含周边组织也变硬;D:乳腺纤维瘤弹性成像显示病灶较软,边界尚清;E:弹性成像显示乳腺癌病灶较硬;F:超声所见病灶形状欠规则、边界欠清、内见密集强光点,BI-RADS 4b类,IICSE示结节大部分为绿色,少部分为蓝色,改良BI-RADS降级为4a类,病检示乳腺纤维腺瘤伴钙化;G:IICSE显示乳腺癌病灶较硬,且侵及胸大肌;H:弹性成像示不规则低回声病灶、较软,病检示腺瘤样增生。每幅图左侧为高频彩超图,右侧为IICSE检查结果。

本文也存在一些不足之处。其一是本文采用应变式弹性成像,弹性评分存在一定的主观倾向,依赖操作者的技术;其二是本文病理类型不够全面,缺少髓样癌、黏液癌、神经内分泌肿瘤等。

综上所述,IICSE可在一定程度上解决常规应变式弹性成像可重复性低的缺点;与高频彩超检查联合使用,大大增加BI-RADS 3类和5类明确诊断的数目,减少BI-RADS 4类良性结节不必要的进一步检查,减少医疗资源的浪费,进一步增加应变弹性成像临床实用性。