感兴趣区大小对剪切波弹性成像诊断乳腺肿块的影响

丛 瑞，李 晶

(中国医科大学附属盛京医院超声科，辽宁 沈阳 110004)

感兴趣区大小对剪切波弹性成像诊断乳腺肿块的影响

丛 瑞，李 晶*

(中国医科大学附属盛京医院超声科，辽宁 沈阳 110004)

目的探讨不同大小ROI对剪切波弹性成像(SWE)鉴别诊断乳腺良恶性肿块的影响。方法对因乳腺实性肿块接受手术治疗的乳腺患者225例(共239个肿块)进行SWE，采用“较大ROI”和“ROI=2 mm”两种方法测量SWE弹性定量参数，包括弹性最大值(Emax)、弹性平均值(Emean)、弹性标准差(SD)及弹性比(Eratio)，采用ROC曲线比较两种方法下各参数诊断效能的差异，获得最佳临界值、敏感度及特异度。结果两种ROI下获得的Eratio诊断乳腺恶性肿瘤的AUC差异有统计学意义(P=0.046)，两种ROI测得Emax、Emean及SD诊断乳腺恶性肿瘤的AUC差异无统计学意义(P均>0.05)。“较大ROI”时Emax、Emean的特异度较高，而“ROI=2 mm”时SD及Eratio的特异度较高，差异均有统计学意义(P均<0.05)。两种方法获得的SWE参数与BI-RADS分别联合后的诊断乳腺恶性肿瘤的AUC差异无统计学意义(P均>0.05)。结论不同大小ROI仅可影响Eratio诊断乳腺恶性肿瘤的效能，而对SWE定量参数(Emax、Emean、SD)及其与BI-RADS联合后的诊断效能无显著性影响。

超声检查；剪切波弹性成像；乳腺肿瘤；感兴趣区

剪切波弹性成像技术(shear wave elastography, SWE)在乳腺病变诊断中的应用越来越广泛。研究[1-4]表明，SWE有利于提高常规超声鉴别诊断乳腺病变的能力。SWE可对病变硬度进行实时定量测量，并客观反映组织硬度。目前，利用SWE可在采集图像后直接测量获取弹性最大值(Emax)、弹性平均值(Emean)、弹性标准差(SD)及弹性比(Eratio)等定量参数，但测量方法仍不统一。有研究[2,5-7]将ROI(直径2 mm)置于病变或周围最硬处进行测量，也有研究[8-9]采用“较大ROI”进行测量，以求最大程度地覆盖病变及周围异常区域，更全面地反映病变区域的组织硬度。Shi等[9]研究证实与“较小ROI”比较，采用“较大ROI”获得的弹性定量参数诊断能力更高。Skerl等[10]通过比较ROI分别为 1 mm、2 mm、3 mm时弹性值的诊断效能，提出采用ROI=2 mm为最佳选择。本研究通过比较“ROI=2 mm”及“较大ROI”所测得的参数，探讨两种ROI选取方法对SWE各弹性参数诊断能力的影响。

1 资料与方法

1.1一般资料 收集2015年8月-2016年3月于我院因乳腺实性肿块拟接受手术切除的225例患者(239个肿块)，年龄18～79岁，平均(44.3±12.2)岁。纳入标准：常规超声下可见实性肿块、手术切除可获得病理结果。排除妊娠、哺乳、乳腺内假体、接受放化疗、接受过穿刺活检、肿块最大直径>5 cm者。常规超声及SWE图像采集、测量均由同1名具有20年乳腺诊断经验及2年SWE图像操作经验的资深医师完成。

1.2仪器与方法 采用SuperSonic Imaging AixPlorer实时剪切波弹性成像超声诊断仪，线阵探头，频率4～15 MHz。首先行乳腺常规超声检查，记录病灶的声像图特征，并根据2013年美国放射学会乳腺影像报告与数据系统(breast imaging reporting and data system, BI-RADS)对病灶进行分类。切换至SWE模式，量程固定于0～180 kPa。嘱患者屏气，探头静置 5～10 s，进行连续扫查，获得稳定的SWE图像。

采用仪器自带定量测量工具(Q-BOX)对SWE图像进行测量，首先采用“较大ROI”测量(图1A)，将ROI尽量覆盖肿块及其周边表现较硬区域，同时尽量避免包括正常组织区域；将另一ROI直径固定为2 mm，并置于周边同等深度的正常组织，获得肿块区域的Emax、Emean、SD及Eratio。再采用固定 “ROI=2 mm”测量(图1B)，ROI直径均为2 mm，将ROI置于肿块或周边最硬处，另一ROI与“较大ROI”正常组织的放置方法相同。同一肿块，横/纵切面各获取3幅图像，采用以上两种方法分别测量3次，取均值。

1.3诊断标准 常规超声分别联合“较大ROI”和“ROI=2 mm”的弹性参数，根据各弹性参数的最佳临界值，将高于临界值的BI-RADS 3、4a类病灶分别升级为BI-RADS 4a、4b类，将低于临界值的BI-RADS 4a、4b类病灶分别降级为BI-RADS 3、4a类[2,11]。

1.4统计学分析 采用SPSS 17.0和MedCalc 15.8统计分析软件。符合正态分布的计量资料以±s表示，采用不同ROI选取方法所测各参数值的比较采用独立样本t检验；计数资料比较采用χ2检验。绘制各参数诊断乳腺恶性肿瘤的ROC曲线，获得曲线下面积(area under curve, AUC)、最佳临界值、敏感度及特异度。比较各参数及联合BI-RADS后的AUC值、敏感度及特异度。以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

在239个乳腺病灶中，良性病灶131个，包括纤维腺瘤55个，腺病57个，导管乳头状瘤14个，炎症4个，脂肪瘤1个。恶性病灶108个，包括浸润性导管癌81个，导管原位癌15个，浸润性小叶癌2个，浸润性小管癌2个，导管乳头状癌2个，黏液癌4个，叶状肿瘤2个。良、恶性患者年龄和病灶大小差异均有统计学意义(P均<0.05)，见表1。

良、恶性患者在不同ROI时的Emax、Emean、SD及Eratio差异均有统计学意义(P均<0.001，表1)。在“较大ROI”中，Emax、SD诊断乳腺恶性肿瘤的AUC均高于Eratio，差异有统计学意义(P=0.034、0.025)。“ROI=2 mm”时，Emax、Emean、SD及Eratio

表1 良、恶性乳腺实性肿块患者年龄、病灶大小及弹性参数的比较(±s)

表1 良、恶性乳腺实性肿块患者年龄、病灶大小及弹性参数的比较(±s)

肿块性质年龄(岁)病灶大小(mm)较大ROIEmax(kPa)Emean(kPa)EratioSDROI=2mmEmax(kPa)Emean(kPa)EratioSD良性38.8±11.216.50±6.5352.89±38.5117.89±9.192.66±1.339.47±7.0946.02±38.1437.20±31.065.59±4.845.64±5.87恶性51.0±9.918.40±6.77140.22±78.4639.36±22.214.62±2.3226.63±16.25134.52±79.78110.65±68.7013.06±8.4916.24±10.08t值-8.96-2.22-10.56-9.40-7.79-10.20-10.57-10.28-8.12-9.66P值<0.0010.027<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001

表2 4个弹性参数诊断乳腺良、恶性肿瘤的效能

表3 4个弹性参数分别与BI-RADS联合诊断乳腺良恶性实性肿块的效能

图1 ROI放置方法 A.“较大ROI”测量方法; B.“ROI=2 mm”测量方法

诊断乳腺恶性肿瘤的AUC差异均无统计学意义(P均>0.05)。两组弹性参数的AUC值均明显低于BI-RADS分类的AUC值，差异有统计学意义(P均<0.05)，见表2。

“较大ROI”和“ROI= 2 mm” 时，所测Emax、Emean及SD诊断乳腺恶性实性肿块的AUC差异无统计学意义(P=0.555、0.534、0.780)，仅Eratio诊断乳腺恶性实性肿块的AUC差异有统计学意义(P=0.046)，见表2和图2。“较大ROI”中Emax及SD乳腺恶性实性肿块最佳临界值均高于“ROI=2 mm”(P均<0.05)，而“ROI=2 mm”的Emean及Eratio最佳临界值均高于“较大ROI”(P均<0.05)。“较大ROI”较“ROI=2 mm”的Emax诊断乳腺恶性实性肿块特异度较高，而敏感度较低(P均<0.05)；“较大ROI”的Emean乳腺恶性实性肿块的特异度、敏感度均明显高于“ROI=2 mm”(P均<0.05)； “ROI=2 mm”的SD及Eratio诊断乳腺恶性实性肿块的特异度较高，敏感度较低，与“较大ROI”时比较差异均有统计学意义(P均<0.05)，见表2。

“较大ROI”和“ROI=2 mm”时，Emax、Emean、SD和Eratio分别与BI-RADS联合后乳腺良恶性实性肿块的AUC值差异均无统计学意义(P=0.444、0.293、0.455、0.717，表3)。Emax、Emean与BI-RADS联合后特异度在两种测量方法下均明显高于单独BI-RADS时，采用“较大ROI”测量Eratio时可获得明显高于单独BI-RADS时的特异度，且敏感度降低，差异均有统计学意义(P均>0.05)。采用“较大ROI”测量Eratio正确降级的患者数较“ROI=2 mm”时多3例，见图3。

图3 患者女，42岁，右乳腺低回声结节，病理证实为乳腺纤维腺瘤 在“较大ROI”测量方法(A)下所得Eratio为2.2，小于其最佳临界值(2.83)，可将BI-RADS4a类病变降级为BI-RADS 3类；在“ROI=2 mm”测量方法(B)下所得Eratio为8.6，大于其最佳临界值(8.08)，未能成功降级

图2 “较大ROI”与“ROI=2 mm”测量所得Eratio的ROC比较

3 讨论

本研究对同一组病例采用两种大小不同的ROI测量弹性参数，分别比较采用两种测量方法获得的弹性参数(Emax、Emean、SD、Eratio)，发现仅“ROI=2 mm”时所得Eratio诊断乳腺恶性实性肿块的AUC值明显高于“较大ROI”(P=0.046)，而ROI大小对Emax、Emean及SD诊断效能影响不大。Skerl等[10]认为Emean及SD诊断能力受ROI大小影响，与本研究结果不同，可能因列入比较的ROI大小不同，前者采用直径分别为1 mm、2 mm、3 mm的ROI，因既往研究[2,6-9]采用“ROI=2 mm”和“较大ROI”较多，本研究采用“ROI=2 mm”和“较大ROI”两种方法。本研究采用BI-RADS分类与SWE弹性参数联合升级、降级BI-RADS 3类、4a、4b类病灶，发现ROI大小的不同对SWE与BI-RADS联合后的AUC值亦无显著性影响。既往研究[12-14]中，ROI大小设定较不统一，也有研究[11,15]并未说明ROI的大小。根据本研究结果，不同大小ROI对SWE定量参数及其与BI-RADS联合的诊断效能影响均不大，因此，可认为即使采用不同大小ROI，之前研究所得诊断效能仍具有较好的可比性。

本研究结果显示，同一弹性参数在不同测量方法下的最佳临界值及敏感度、特异度不同。在“较大ROI”测量方法下Emax及SD的最佳临界值较高，而在“ROI=2 mm”测量方法下Emean及Eratio可获得较高的临界值，与Skerl等[10]的研究结果相似，后者认为SD的最佳临界值随ROI的加大而增大，而Emean的最佳临界值则随ROI的加大而减低。

采用“较大ROI”测量方法时，Emax、Emean的特异度较高，而在“ROI=2 mm”测量方法下Eratio及SD所得特异度较高；Emax与BI-RADS、Emean与BI-RADS联合后的特异度均明显高于单独BI-RADS分类，测量方法不同对其无影响；而“较大ROI”测量方法下所得Eratio与BI-RADS联合所得特异度明显增高，与Eratio在“ROI=2 mm”方法下特异度较高的结果矛盾，可能与联合后最佳诊断临界值设定较高有关，推测“ROI=2 mm”更适于Eratio的测量，但有待进一步研究证实。以上参数特异度的增加均伴敏感度的明显减低，与既往研究[2,14]认为SWE可增加常规超声诊断乳腺病变的特异度，而不降低其敏感度的观点不同。本研究中，各SWE弹性参数均低于BI-RADS分类的诊断效能，也与既往研究[2,5-6,11,13]认为SWE诊断效能高于BI-RADS的结果不同，但与Kim等[7,12]研究结果相近，均认为SWE尚不能超越BI-RADS分类的诊断效能。提示SWE应作为常规超声诊断乳腺病变的一项较好的辅助技术[6-7,13]。

本研究的局限性：常规超声的分类评估及SWE图像采集、测量均由经验丰富的资深医师完成，BI-RADS分类诊断效能已得到公认，联合SWE后诊断效能的提升空间相对较小，可能影响SWE与BI-RADS联合的诊断效能；仅比较了这两种测量方法，未比较应用其他大小ROI的方法；样本量相对较少，需进行更多大样本研究。

综上所述，SWE作为一项新的诊断技术，其诊断效能尚难超越BI-RADS分类的诊断能力；“ROI=2 mm”和“较大ROI”两种不同测量方法仅对Eratio诊断效能有一定影响，对其他SWE弹性定量参数及与BI-RADS联合后的诊断效能均无显著性影响。

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Influenceofregionofinterestsizeonperformanceofshearwaveelastographyinbreastmasses

CONGRui,LIJing*

(DepartmentofUltrasound,ShengjingHospitalofChinaMedicalUniversity,Shenyang110004,China)

ObjectiveTo explore the influence of ROI size on the diagnostic performance of shear wave elstography (SWE) of breast masses.MethodsA total of 225 consecutive patients with 239 solid breast masses underwent SWE before surgery, and then quantitative SWE parameters, including the maximum stiffness (Emax), mean stiffness (Emean), ratio of stiffness of the mass to stiffness of surrounding fat (Eratio) and standard deviation (SD), were measured by two methods, one method was using "larger ROI" to include the largest part of a mass, and the other was placing fixed "ROI=2 mm" over the stiffest part of the lesion to measure. The diagnostic performance of the two methods were evaluated by ROC curve, and the cut-off value, sensitivity and specificity of each SWE parameter were obtained.ResultsThere were no statistically significant differences between the performance of Emax, Emean and SD from the two different methods (allP>0.05), the performance of Eratio of the two methods showed significant difference (P=0.046). The significantly higher specificity of Emax and Emean in the "larger ROI" were found, and the significantly higher sensitivity of SD and Eratio in the "ROI=2 mm" was found. Furthermore, the diagnostic performance of combination of SWE and BI-RADS were not greatly affected by the ROI size, the difference had no statistical significance (allP>0.05).ConclusionThe ROI size only affects the diagnostic performance of Eratio, and donot affect the diagnostic performance of the quantitative SWE parameters (Emax, Emean, SD) and combination of SWE and BI-RADS.

Ultrasonography; Shear wave elastography; Breast neoplasms; Region of interest

丛瑞(1989—)，女，吉林白山人，在读硕士。研究方向：剪切波弹性成像的临床应用。E-mail: congrui2684@163.com

李晶，中国医科大学附属盛京医院超声科，110004。E-mail: lijing@sj-hospital.org

2017-02-10 [

] 2017-08-02

10.13929/j.1003-3289.201702010

R737.9; R445.1

A

1672-8475(2017)09-0534-05