ВИМІРЮВАННЯ ШВИДКОСТІ ЗСУВУ ХВИЛІ У ДИФЕРЕНЦІАЛЬНІЙ ДІАГНОСТИЦІ ЩІЛЬНИХ УТВОРЕНЬ МОЛОЧНОЇ ЗАЛОЗИ: ПОРІВНЯННЯ МЕТОДІВ VIRTUAL TOUCH QUANTIFICATION І VIRTUAL TOUCH IQ

 Можливість вимірювання 2D-SWS Virtual Touch IQ є корисним діагностичним інструментом для диференціальної діагностики злоякісних від доброякісних щільних утворень молочної залози. Ми отримали більш інформативні результати з Virtual Touch IQ технікою, ніж з кількісної Virtual Touch Quantification, хоча різниця була незначною в тих випадках, коли результати були отримані за допомогою обох методів, тому, необхідні більш детальні дослідження. Відповідні порогові значення повинні бути визначені шляхом уточнення гістологічних особливостей хибнонегативних і хибнопозитивних уражень  на прикладі великої кількості клінічних випадків.

 MITSUHIRO TOZAKI, MASAHIRO SAITO, MITSUHIRO TOZAKI, JOHN BENSON, LIEXIANG FAN, SACHIKO ISOBE

 Центр захворювань молочної залози, Kameda медичний центр, Чіба, Японія; відділ співробітництва, клінічна група, Mochida Siemens Medical Systems Company, Ltd., Токіо, Японія; відділ ультразвукових досліджень, Siemens Medical Solutions USA, Inc, Іссака, Вашингтон, США та відділ ультразвукових досліджень, Kameda медичний центр, Чіба, Японія

 АНОТАЦІЯ

 У цьому дослідженні проведено порівняння діагностичної ефективності методів вимірювання швидкості зсуву хвилі у 81 пацієнта з 83 жорсткими ураженнями молочної залози. Методику Virtual Touch Quantification, яка забезпечує можливість одноточкового вимірювання швидкості зсуву хвиль (single-point shear wave speed – SP-SWS), порівнювали з Virtual Touch IQ, новим методом 2-D візуалізації зсуву хвиль з можливістю багатоточкового вимірювання швидкості зсуву хвилі (2D- SWS). За допомогою SP-SWS швидкість зсуву хвилі вимірюється всередині ураження («внутрішнє» значення) і крайових областях (“крайові” значення). При 2D-SWS була отримані найвищі показники швидкості. Крайові значення, отримані за допомогою SP-SWS і 2D- SWS методів були значно вищими для злоякісних і доброякісних уражень, відповідно (р˂0,0001). Чутливість, специфічність і точність склала 86% (36/42) 90% (37/41) і 88% (73/83), відповідно для SP-SWS і 88% (37/42) 93% (38 / 41) і 90% (75/83), відповідно для 2D-SWS. Ми прийшли до висновку, що методика 2D-SWS є корисним діагностичним інструментом для диференціальної діагностики злоякісних уражень  від доброякісних жорстких утворень молочної залози. (Електронна пошта: e-tozaki@keh.biglobe.ne.jp).

 ВСТУП

Еластографія – це новий метод ультрасонографії, який характеризує ураження молочної залози більш детально, ніж ультразвукове дослідження в В-режимі. В даний час доступні три типи 2-D еластографічної візуалізації молочних залоз: еластографічна візуалізація деформації, акустична променева імпульсна візуалізація – acoustic radiation force impulse (ARFI) візуалізація зсуву і еластографічна візуалізація зсуву хвилі.

Еластографічна візуалізація деформації – методика на основі зсуву тканини від зовнішнього джерела або самого пацієнта, використовуючи прийом «free-hand» компресії (Hitachi Medical, Токіо, Японія). Еластографічна візуалізація деформації використовує метод покадрової кореляції ультразвукових зображень у В-режимі для генерування даних еластографічного зображення в режимі реального часу, які зображують реакцію пружної деформації тканин. Реакція пружної деформації відображає те, наскільки по-різному деформуються тканини уздовж кожної осі ультразвукового променя в межах поля зору (region of interest – ROI) під впливом механічної компресії. При зовнішній компресії, тканини, які є більш пружними, деформуються більше, ніж більш жорсткі тканини. Відносна ступінь деформації тканини відображається у вигляді сірої шкали або кольорового зображення в ROI. Цей метод має обмеження: (а) ступінь деформації залежить від глибини; таким чином, сила тиску, що застосовується до тканини за допомогою зовнішньої компресії, більша на невеликих глибинах, ніж у тканинах, розташованих глибше; (В) цей метод сканування може бути залежним від дослідника і системи, що вимагає практики і кваліфікації оператора для отримання оптимальних результатів; (С) деформація тканини є нелінійної величиною; (Д) зовншіні умови, такі як 3-D розмір і форма датчика, і внутрішні умови, такі як форма і тип компонентів тканини, можуть призвести до артефактів на еластограмі.

Еластографічний метод акустичної променевої імпульсної візуалізація – acoustic radiation force impulse (ARFI) (Virtual Touch Imaging, Siemens Medical Solutions, Mountain View, Каліфорнія, США) є ультрасонографічною технікою зміщення тканини, яка використовує сфокусовані поштовхові імпульси, замість ручної компресії, що дозволяє максимізувати транзиторну еластичну реакцію тканини в центрі поля зору (ROI). Цей метод автоматично оптимізує співвідношення контраст-шум на ARFI зображеннях для конкретного положення ROI і його розміру. Методи еластографічної візуалізації деформації і ARFI дозволяють проводити якісну оцінку відносної еластичності ураження у порівнянні з навколишніми тканинами. Напівкількісні вимірювання, такі як відношення деформації і відношення розміру зображення еластограма / B режим (E/B), можуть бути виконані як при еластографічній візуалізації деформації, так і ARFI методиці візуалізації. Співвідношення деформації забезпечує числовими даними відношення просторової похідної зміщення (деформації) між ураженням і жировою тканиною навколо молочної залози. Велика різниця, або співвідношення, між деформацією ураження і деформацією навколишньої жирової тканини може означати, що ураження є злоякісним. До того ж, високі показники співвідношення Е/B є чутливими індикаторами злоякісних уражень. Тим не менш, ефективність цих вимірів за межами діагностичної еластографії молочної залози вивчені недостатньо.

Також доступні методи кількісної еластографії, які мають потенціал для більш широкого застосування. Один з таких методів – метод кількісної візуалізації ARFI (Virtual Touch Quantification; Siemens Medical Solutions) забезпечує одноточковий вимір швидкості зсуву хвилі (single-point shear wave speed – SP-SWS). Поштовховий імпульс і визначальна пульсова послідовність генерує, а потім реєструє зрушення хвиль, які поширюються зі швидкістю, прямо пропорційною модулю зсуву тканини. Зсувні хвилі поширюються швидше в тканинах з більш високим модулем зсуву (жорсткі), ніж у тканинах з більш низьким модулем зсуву (м’які). Для отримання вимірювання SP-SWS, променевий силовий імпульс передається з частотою 4 МГц і з тривалістю 175ms. При визначенні послідовності імпульсів, один набір отриманих ехосигналів не береться для подальшої передачі, а використовується як рівень шуму при прийомі сигналів. Вимірювання швидкості зсуву за допомогою SP-SWS засноване на кривій часу до піку, яка оцінюється в кожному сигналі, що поширюється через ROI, при цьому розраховується коефіцієнт кореляції між оцінюваною лінійною кривою і вихідними даними часу до піку для оцінки швидкості зсуву хвиль в діапазоні від 0,5 до 8,4 м/с. Коли цей коефіцієнт нижче, ніж 0,8, розрахункова швидкість зсуву вважається недійсною і відображається у вигляді результату X.XX на екрані. Результати кількісної візуалізації ARFI при дифузному ураженні печінки виявилися обнадійливими. Однак, при еластографії молочної залози, існують проблеми, пов’язані з цією технікою. Наприклад, відображення швидкості залежить від місця вимірювання, навіть у межах одного і того ж ураження, що часто призводить до результату X.XX, або до неможливості проведення вимірювання. Методика використовує досить великі вимірювання ROI 5 мм на 5 мм при дослідженні молочної залози. Швидкість зсуву хвилі не може бути обчислена (Х, ХХ) за допомогою кількісної візуалізації ARFI, коли швидкість між ультразвуковими променями значно змінюється (неоднорідність), або при низькоамплітудних результатах зсуву хвилі при низькому співвідношенні сигнал-шум. При жорстких ураженнях молочної залози, які значно послаблюють поширення ультразвукових хвиль, або при ураженнях, які мають гетерогенний модуль зсуву в межах великого ROI, може бути важко провести успішне вимірювання швидкості зсуву хвилі, що призводить до результату X.XX.

Зсувнохвильова еластографія (SuperSonic Imagine, Aixen-Provence, France) задіює поштовховий імпульс, що доповнює інформацію, яка була отримана в B-режимі ультрасонографии для диференціальної діагностики уражень молочної залози. Методика зсувнохвильової еластографії заснована на поєднанні променевого силового імпульсу, який активується у тканині за допомогою ультразвукової плоскої хвилі і здатності захоплювати ультра-швидкі послідовності зображень поширення результуючої зсуву хвиль в режимі реального часу. Кількісні вимірювання можуть бути проведені в кількох місцях у межах ROI зсувнохвильових зображень, використовуючи змінний розмір вимірювальних інструментів. Результати можуть бути відображені як швидкості зсуву хвиль до 10 м / с, або, з деякими припущеннями, як модулі Юнга до 180 кПа.

Станом на березень 2012 року, ультрасонографічна система ACUSON S3000 використовує нову форму 2-D зсувнохвильової візуалізації – Virtual Touch IQ (Siemens Medical Solutions), яка може бути встановлена в якості опції програмного забезпечення, і яка отримала схвалення і пройшла сертифікацію Фармацевтичного нагляду та Агентства медичного обладнання Японії. Термін IQ відноситься до здатності візуалізувати 2-D зсувнохвильове зображення і виконувати локальні кількісні вимірювання швидкості зсуву хвилі. Virtual Touch IQ відображає кольорове 2-D зображення зсуву хвиль, використовуючи до 256 просторово розподілених поштовхових імпульсів ARFI з подальшою реєстрацією імпульсної послідовності, що дозволяє вимірювати локальні швидкості зсуви хвиль від 0,5 до 10 м/с в декількох місцях в межах ROI зсувнохвильового зображення за допомогою вимірювального курсору розміром 2мм на 2мм (2-D зсувнохвильова швидкість [2D-SWS]). Користувачеві доступні додаткові можливості, які дозволяють відображати зсувнохвильове зображення в декількох формах, у тому числі швидкість зсувної хвилі (рис. 1а), якість зсувної хвилі (рис. 1 б), час зсуву хвилі (рис. 1с) і зсувнохвильове зміщення (рис. 1 г).

Рис. 1. Чотири типи зсувнохвильової візуалізації при Virtual Touch IQ (А) швидкість зсувної хвилі; (В) якість зсувної хвилі; (С) час зсуву хвилі; (D), зсувнохвильове зміщення.

 Якість зсувної хвилі вказує на те, чи є достатньою величина зсуву хвилі і відношення сигнал-шум (SNR) для точної оцінки швидкості зсуву хвилі, при цьому зони з високою якістю відображаються зеленим, зони низької якості – помаранчевим, а межові зони відображаються жовтим кольором. Час зсуву хвилі надає інформацію про зміни швидкості зсуву хвилі між променями, що визначаються, для поліпшення візуалізації меж уражень  з високими градієнтами модуля деформації, використовуючи той же колір, який використовується для кодування відображення швидкості зсуву хвилі. Зсувнохвильове зміщення відображає відносне розходження величини зсуву хвилі в рамках зсувнохвильового зображення. Кожен з типів зображення, коли вони є корельовані, допомагає користувачеві в оцінці діагностичної достовірності зображень зсуву хвилі і отримання кількісних вимірів швидкості зсуву хвилі. Променевий силовий імпульс передається з частотою 4,44 МГц і з тривалістю 158 мс, а також з частотою 5,71 МГц з тривалістю 123 мс у двох різних місцях у режимі 2D-SWS. Для виявлення імпульсів, один набір отриманих ехосигналів не береться до подальшої передачі, а використовується як рівень шуму при прийомі сигналів. Відношення сигнал/шум SNR обчислюється для кожного виявленого імпульсу з урахуванням рівня шуму і використовується на високоякісному дисплеї при 2D-SWS. Коли SNR менше, ніж 30 дБ, то, швидше за все, оцінюваний результат буде вважатися недійсним і швидкість зсуву не буде відображатися в колірних накладеннях.

Наше дослідження було проведено з метою оцінки ефективності Virtual Touch IQ для диференціальної діагностики злоякісних і доброякісних жорстких уражень  молочної залози і порівняння діагностичної ефективності 2D-SWS (Virtual Touch IQ) і SP-SWS (Virtual Touch Quantification) вимірювань у пацієнтів з солідними ураженнями молочної залози.

 МЕТОДИ

Порівняння точності вимірювань при SP-SWS і 2D-SWS на еластографічному фантомі

 Щоб перевірити достовірність вихідних вимірювань при SP-SWS і 2D-SWS, проводилися вимірювання швидкості зсуву хвилі еластографічного фантома на основі п’яти стандартних фантомів (CIRS, Норфолк, Вірджинія, США) з рівномірними значеннями модуля еластичності Юнга – 5, 10, 20, 40 і 80 кПа. Фантоми були створені з імітуючого біологічні тканини матеріалу, який називається Zerdine – полімерний гідрогель, акустичні властивості якого можна змінити шляхом маніпулювання концентрацією води в гідрогелі і додаванням різних компонентів в суміш. Пружна сталість матеріалу в значній мірі визначається концентрацією води в гідрогелі; частинки, розміром в мікрометр, змішуються для того, щоб забезпечити контрастність для зворотного розсіювання променів.

Для порівняння результатів, отриманих при обох методиках Virtual Touch IQ і Virtual Touch Quantification, були проведені незалежні вимірювання в одній і тій же зоні фантома для кожного режиму. П’ять повторень вимірювань SP-SWS були отримані в одних і тих же зонах фантома з посиленим центруванням ROI SP-SWS в тому ж просторі, як і при 2D-SWS ROI. Вимірювання на фантомі проводилися на трьох глибинних позиціях (колонках) і трьох бічних напрямках (ряди) як показано на рис. 2.

Рис. 2. Середні вимірювання швидкості фантома (м/с) для порівняння одноточкової швидкості зсуву хвилі і 2-D швидкості зсуву хвилі.

 Проведено порівняння середнього значення, отриманого при 2D-SWS вимірах, з середнім значенням, отриманим при SP-SWS, також було обчислено стандартне відхилення при 2D-SWS.

Пацієнти та критерії включення

 У період з березня 2012 року по травень 2012 року, ультрасонографія в B-режимі, SP-SWS і 2D- SWS вимірювання були виконані на 100 жорстких утвореннях молочної залози у 96 пацієнтів. При дослідженні в В-режимі ультрасонографії пацієнти були BI-RADS 4 категорії (n = 84) або 5 категорії (n = 16). Серед цих 100 жорстких утворень молочної залози, ураження, які були піддані гістологічному аналізу тканини (кор-біопсії або вакуум асистованої біопсії) або цитологічному дослідженню, а також ураження, які раніше були досліджені, принаймні, протягом попередніх років 2, прийняті як таргетні ураження в даному дослідженні.

Всі пацієнти дали письмову інформовану згоду на використання їхніх медичних записів і зображень. Цей ретроспективний огляд проспективно отриманих даних був схвалений етичними комітетами.

Ультрасонографія молочної залози, SP-SWS (Virtual Touch Quantification) і 2D-SWS (Virtual Touch IQ)

Ультрасонографію молочної залози проводили з використанням ультразвукової системи Acuson S3000, яка оснащена широкоформатним 50-мм лінійним датчиком з смугою пропускання 6-18МГц. SP-SWS  з Virtual Touch Quantification та 2D-SWS з Virtual Touch IQ проводили з використанням лінійного датчика (9L4, Siemens Medical Solutions) зі смугою пропускання 4-9МГц. В обох режимах SP-SWS (Virtual Touch Quantification) и 2D-SWS (Virtual Touch Quantification), визначаючі імпульси передаються з частотою 6,15 МГц з частотою повторення імпульсів в діапазоні від 7 до 10 КГц в залежності від глибини. Загальна тривалість трекінгу близько 10 мс для кожного збудження зсуву хвиль.

Напрямок датчика встановлювали таким чином, щоб шкіра, вогнище ураження і грудна стінка були перпендикулярні, а дослідження виконувалось таким чином, щоб звести до мінімуму компресію датчиком, так як тиск, який чиниться датчиком на поверхню шкіри, впливає на отримання даних про зсув хвилі.

 Оцінка даних

Ультрасонографія молочної залози та вимірювання швидкості зсуву хвилі (SP-SWS і 2D-SWS) проводилися одним з двох лабораторних техніків, які спеціалізувалися в ультрасонографії молочної залози і мали 7 або більше років досвіду ультразвукового дослідження молочної залози. Отримані дані оцінювалися експертами, які не мали клінічної інформації, даних мамографії і результатів патологоанатомічного дослідження пацієнтів.

 Вимірювання швидкості зсуву хвилі при SP-SWS

Три ROI були обрані в межах ураження. Вимірювання швидкості зсуву хвилі проводилося три рази в кожному ROI (“внутрішнє” значення). Три ROI були обрані латерально на тій же глибині в крайовій зоні ураження і навколишніх тканинах при візуалізації в B-режимі, а швидкість зсуву хвилі вимірювалася три рази в кожному з цих трьох ROI (“крайові” значення), коли проведення вимірювання було можливо. Середнє трьох вимірів було використано в якості значення швидкості зсуву хвилі для цього дослідження.

 Вимірювання швидкості зсуву хвилі при 2D-SWS

Площа, що дозволяє провести стабільну оцінку швидкості зсуву хвилі в осередку ураження (зелена зона) візуально підтверджувалася за допомогою візуалізації якості зсуву хвилі (рис. 3В). При візуалізації якості зсуву хвилі адекватна величина зсуву хвилі і значення SNR визначаються зеленим кольором, а низька величина і низьке значення SNR – помаранчевим. На дисплеї, швидкість зсуву хвилі, яка визначається червоним, означає найвищі показники, а синій – найнижчі швидкості. Потім площа з найвищими показниками швидкості зсуву хвилі (червона зона) візуально підтверджується при вимірюванні швидкості зсуву хвилі, при цьому 2-мм квадратний вимірювальний курсор переміщається в цю область для того, щоб виміряти показники швидкості зсуву хвилі (рис. 3С). Таким чином місце вимірювання швидкості зсуву хвилі розташовується в зеленій зоні, використовуючи візуалізацію якості зсуву хвилі. У випадках, коли зелена зона представляє тільки частину області всередині новоутворення, вимірювання швидкості зсуву хвилі обмежується цією зеленою зоною.

Рис. 3. Зображення інвазивної протокової карциноми у жінки 45 років. (А) В режим зображення показує гіпоехогенне утворення з мікро-часточковими краями (стрілки). (В) Візуалізація якості зсувної хвилі при Virtual Touch IQ показує хорошу швидкість зсуву хвилі, яка оцінюється через все ураження. (С) Зона найвищої швидкості зсуву хвилі (червона зона) була візуально підтверджена при візуалізації швидкості зсуву хвилі, а 2-мм квадратний вимірювальний курсор був переміщений в цю область для того, щоб виміряти швидкість зсуву хвилі. Швидкість зсуву хвилі склала 8,4 м/с.

 Для SP-SWS і 2D-SWS можливість диференціальної діагностики злоякісних від доброякісних уражень на основі даних швидкості зсуву хвилі оцінювали за допомогою аналізу кривої робочої характеристики приймача (receiver operating characteristic – ROC). Оптимальні порогові значення (а – для SP-SWS і b – для 2D-SWS) були отримані за допомогою індексу Youden  (чутливість + специфічність – 1) при аналізі кривої ROC. Були розраховані чутливість, специфічність, позитивна прогностична цінність (ППЦ) негативна прогностична цінність (НПЦ) і точність діагностики на основі порогових значень.

Порівняння SP-SWS і 2D-SWS

 Було проведено порівняння значень для кожного пацієнта на основі даних SP-SWS і 2D-SWS. Також було досліджено співвідношення між хибнонегативними і хибнопозитивними ураженнями при обох методах.

 СТАТИСТИЧНИЙ АНАЛІЗ

 Всі статистично значущі відмінності між доброякісними і злоякісними ураженнями були протестовані за допомогою U-тесту Манна Уїтні. Відмінності між “внутрішніми” і “крайовими” значеннями, а також відмінності між значеннями, отриманими за допомогою SP-SWS і 2D-SWS в одному і тому ж пошкодженні, були вивчені за допомогою сумарного тесту Вілкоксона. Значення р, менше 0,05 вважалося статистично значущим. Статистичний аналіз був виконаний за допомогою програми для Microsoft Windows SPSS, Версія 16.0 (SPSS, Чикаго, Іллінойс, США).

 РЕЗУЛЬТАТИ

 Порівняння вимірювань при SP-SWS і-2D-SWS на еластографічному фантомі

Статистичний аналіз SP-SWS і 2D-SWS вимірювань був проведений за допомогою MATLAB (MathWorks, Натік, штат Массачусетс, США) z-тест функції. З 45 пар даних у таблиці 1а-е, 43 з них пройшли z-тест при рівні значущості, встановленому на 1%. У двох випадках не вдалося пройти z-тест; ряд 2, колонка 1 в фантомі 40-кПа (3,42 м/с в порівнянні з 3,32 м/с) і ряд 1,  колонка 1 в фантомі 80-кПа (4,64 м/с в порівнянні з 5,01 м/с). Всі парні дані в цих двох випадках мали середній діапазон помилки менше 10%, що знаходиться в межах ± 10% похибки точності калібрування виробником фантома.

 Таблиця 1а. Статистичний тест з 5-кПа фантомом

SP-SWS = одноточкова швидкість зсуву хвилі; 2D-SWS = 2-D швидкість зсуву хвилі; SD = стандартне відхилення.

Таблиця 1b. Статистичний тест з 10-кПа фантомом

SP-SWS = одноточкова швидкість зсуву хвилі; 2D-SWS = 2-D швидкість зсуву хвилі; SD = стандартне відхилення.

Таблиця 1с. Статистичний тест з 20-кПа фантомом

SP-SWS = одноточкова швидкість зсуву хвилі; 2D-SWS = 2-D швидкість зсуву хвилі; SD = стандартне відхилення.

 Таблиця 1d. Статистичний тест з 40-кПа фантомом

SP-SWS = одноточкова швидкість зсуву хвилі; 2D-SWS = 2-D швидкість зсуву хвилі; SD = стандартне відхилення.

 Таблиця 1е. Статистичний тест з 80-кПа фантомом

SP-SWS = одноточкова швидкість зсуву хвилі; 2D-SWS = 2-D швидкість зсуву хвилі; SD = стандартне відхилення.

 Вимірювання SP-SWS і 2D-SWS in vivo

Дані 15 пацієнтів з 17 жорсткими утвореннями молочної залози в цілому, не піддавалися аналізу зразків тканини або цитологічній оцінці та діагностичній ультрасонографії протягом попередніх 2 років (діапазон: 0-16 міс, середнє: 4 міс), і були виключені з аналізу. Як результат, 81 пацієнт (віковий діапазон: 20- 84 роки, середнє: 49 років) з 83 жорсткими утвореннями молочної залози були проаналізовані в цьому дослідженні (таблиця 2).

Таблиця 2. Критерії включення.

Серед 83 жорстких утворень молочної залози, 65 з них були пухлинними ураженнями (23 доброякісних і 42 злоякісних), для яких діагнози були підтверджені гістологічно. П’ять уражень  були визнані доброякісними при тонкоголковій аспіраційній біопсії під ультрасонографічним контролем, 13 пухлинних уражень, які  не проявляли ніяких змін при ультрасонографії протягом 2-х річного спостереження, також були визначені як доброякісні (Таблиця 2).

Результати 67 з 83 жорстких утворень молочної залози були класифіковані відповідно до ACR BI-RADS для ультрасонографії, як категорія 4, а результати для інших 16 утворень, як категорія 5. Всі 13 уражень, які не мали жодних змін при ультрасонографії протягом 2 х річного спостереження були класифіковані як категорія 4а.

Решта 28 доброякісних уражень були класифіковані як категорія 4в / 4с. Середній розмір 41 доброякісних утворень був 13 мм (діапазон: 4.1-30 мм), у той час як у 42 злоякісних уражень  розмір був 19 мм (діапазон: 5.6-44 мм).

На підставі гістологічної оцінки, 23 ураження були визначені як доброякісні, 42 як злоякісні (таблиця 3).

 Таблиця 3. Розмір пухлини всієї патології.

Серед 23 доброякісних пухлин, 20 були класичними доброякісними ураженнями і 3 – проміжними ураженнями. Класичні новоутворення: фіброаденома (n = 18), псевдоангіоматозна стромальна гіперплазія (n = 1) і проліферативний процес (n = 1). Проміжними ураженнями були внутрішньопротокова папілома (n = 2) і аденоміоепітеліома (n = 1). Гістологічні типи злоякісних утворень включали протокову карциному in situ (ductal carcinoma in situ – DCIS) (n = 9), інвазивну протокову карциному (n = 31), інвазивну лобулярну карциному (n = 1) і колоїдний рак (n = 1).

Вимірювання швидкості зсуву хвилі при SP-SWS

 Швидкість зсуву хвилі можна було виміряти в межах ураження в 38 (93%) з 41 випадків при доброякісних ураженнях, з середнім значенням внутрішньої швидкості – 2,34 м/с (діапазон: 1.1-4.38, стандартне відхилення [SD]: 0,75 ). З іншого боку, крайове значення було 2,43 м/с, в середньому (діапазон: 1.03-5.37, SD: = 0,78). При цьому не виявлено статистично значущої різниці між внутрішніми та крайовими значеннями. В інших 3 випадках, тільки крайові значення швидкості зсуву хвилі могли бути виміряні (середнє: 4.02 м/с, діапазон: 3.71-4.35, SD: 0,32).

Швидкість зсуву хвилі можна було виміряти в ураженнях в 5 (12%) з 42 пацієнтів із злоякісними новоутвореннями; середнє значення швидкості в ураженнях було 4.21 м/с (діапазон: 1.74-8.28, SD: 2,96), і крайове значення 3,29 м/с, в середньому (діапазон: 1.44-5.75, SD: 1.71). В інших 37 випадках (88%), лише крайове значення швидкості зсуву хвилі можна було виміряти, при цьому середнє крайове значення було 5,15 м/с (діапазон: 2.4-7.14, SD: 1,19).

Що стосується диференціальної діагностики доброякісних і злоякісних уражень, була зареєстрована статистично значуща різниця в значеннях крайової швидкості зсуву хвилі між 41 доброякісними ураженнями (в середньому 2,54 м/с, діапазон: 1.03-5.37, SD 0,86) і 42 злоякісними ураженнями ( в середньому: 4.93 м/с, діапазон 1.44-7.14 :, SD: 1,38) (р ˂ 0.0001) (Таблиця 4).

 Таблиця 4. Швидкості зсуву хвилі 83 уражень

SP-SWS = одноточкова швидкість зсуву хвилі; 2D-SWS = 2-D швидкість зсуву хвилі; SD = стандартне відхилення.

 Порогове значення SP-SWS (а) для діагностики злоякісних уражень було визначено, як 3,42 м/с. При цьому пороговому значенні чутливість, специфічність, ППЦ, НПЦ і точність вимірювань SP-SWS для діагностики новоутворень молочної залози склали 86% (36/42), 90% (37/41), 90% (36/40), 86% ( 37/43) та 88% (73/83), відповідно (рис. 4). Крім того, чутливість, специфічність, ППЦ, НПЦ і точність вимірювань були – 82% (37/45), 92% (35/38), 93% (37/40), 81% (35/43) і 87% (72/83), відповідно, для трьох проміжних уражень (аденоміоепітеліома і внутрішньопротокова папілома), які були розцінені, як потенційно злоякісні ураження.

 Вимірювання швидкості зсуву хвилі при 2D-SWS

Це дослідження можна було виконати у всіх випадках вимірювання швидкості зсуву хвилі в межах кожного ураження. Що стосується диференціальної діагностики доброякісних і злоякісних уражень, була виявлена статистично значуща різниця в швидкості зсуву хвилі між 41 доброякісними ураженнями (середнє 2,77 м/с, діапазон: 1.4-7.11, SD: 1,12) і 42 злоякісними ураженнями (середнє: 6.69 м/с, діапазон 2.38-8.82, SD: 1,94) (р = 0.0001) (Таблиця 4).

Порогове значення 2D-SWS (β) для діагностики злоякісних уражень було визначено, як 4,14 м/с. При цьому пороговому значенні чутливість, специфічність, ППЦ, НПЦ і точність вимірювань 2D-SWS для діагностики новоутворень молочної залози були 88% (37/42), 93% (38/41), 93% (37/40), 88% ( 38/43) і 90% (75/83), відповідно (рис. 4).

Рис. 4. Робоча характеристика приймача, порівняння ефективності одноточкового вимірювання швидкості зсуву хвилі (SP-SWS) і 2-D швидкості зсуву хвилі (2D-SWS).

 Крім того, чутливість, специфічність, ППЦ, НПЦ і точність вимірювань були – 89% (40/45), 100% (38/38), 100% (40/40), 88% (38/43) і 94% ( 78/83), відповідно, для трьох проміжних уражень (аденоміоепітеліома і внутрішньопротокова папілома), які були розцінені, як потенційно злоякісні ураження.

 Порівняння SP-SWS і 2D-SWS

У тих випадках, коли не було можливим виміряти внутрішні значення швидкості зсуву хвилі (що позначається як X.XX) при SP-SWS, ми порівняли крайові значення швидкості зсуву хвилі при SP-SWS з аналогічними обмірюваними значеннями 2D-SWS у кожного пацієнта. Значення швидкості зсуву хвилі, виміряні за допомогою 2D-SWS, були трохи вищі, ніж крайові значення, отримані при SP-SWS у разі доброякісних уражень (p = 0.047), у той час як у випадку злоякісних уражень, значення швидкості зсуву хвилі, виміряні при 2D-SWS, були значно вищими, ніж крайові значення, отримані за допомогою SP-SWS (р ˂0,0001) (рис. 5).

Рис. 5. Діаграма типу “коробка з вусами” швидкості зсуву хвилі була розрахована з використанням одноточкової швидкості хвилі зсуву (SP-SWS) і 2-D методу швидкості зсуву хвилі (2D-SWS). Швидкості зсуву хвилі, виміряні при 2D-SWS були трохи вищі, ніж крайові значення, отримані при SP-SWS у разі доброякісних уражень (p = 0.047, сумарний тест Вілкоксона), у той час як у випадку злоякісних уражень, значення швидкості зсуву хвилі, виміряні за допомогою 2D-SWS, були значно вищими, ніж крайові значення, отримані при SP-SWS (р <0,0001, сумарний тест Вілкоксона). Коробка = значення від нижнього до верхнього квартілів, центральні лінії = медіани, точки = випадаючі показники. Вуса простягаються від мінімального до максимального значень.

 Помилково негативні результати були отримані при обох техніках SP-SWS і 2D SWS, у тому числі для чотирьох DCIS уражень (рис. 6 і 7) і чотирьох інвазивних протокових карцином (таблиця 5).

Рис. 6. Зображення протокової карциноми in situ у 57-річної жінки. (А) В-режим зображення показує гіпоехогенне, вогнищеве пухлинне ураження (стрілками). (В) Швидкість зсуву хвилі оцінена всередині ураження методом одноточкового вимірювання швидкості зсуву хвилі (SP-SWS), значення внутрішньої швидкості = 2,54 м/с. (С) крайова величина швидкості зсуву хвилі при SP-SWS 2,55 м/с. (D) Візуалізація якості зсуву хвилі при Virtual Touch IQ (ліворуч) вказує на хорошу якість швидкості зсуву хвилі, яка визначається, у всьому ураженні. Значення швидкості зсуву хвилі, отримане за допомогою 2-D методу визначення швидкості зсуву хвилі (2D-SWS) (праворуч) було 3,19 м/с.

Рис. 7. Зображення протокової карциноми in situ у 45-річної жінки. (А) В-режим зображення показує гіпоехогенне утворення з мікрочасточковими краями (стрілки). (В) Значення внутрішньої швидкості зсуву хвилі не розраховується (відображається як X.XX) за допомогою одноточкового методу оцінки швидкості зсуву хвилі (SP-SWS). (С) Величина крайової швидкості зсуву хвилі при SP-SWS = 2,31 м/с. (D) Якість зсуву хвилі відображається при Virtual Touch IQ (ліворуч) і вказує на хорошу якість визначаємої швидкості зсуву хвилі у всьому ураженні. Значення швидкості зсуву хвилі, отримане за допомогою 2-D методу визначення швидкості зсуву хвилі (2D-SWS) (праворуч) було 4,35 м/с.

 Таблиця 5. Середня швидкість зсуву хвилі хибнонегативних уражень при SP-SWS або 2D- SWS

SP-SWS = одноточкова швидкість зсуву хвилі; 2D-SWS = 2-D швидкість зсуву хвилі; SD = стандартне відхилення.

 Також хибнопозитивні результати були отримані, зокрема для двох фіброаденом, двох внутрішньопротокових папілом (рис. 8), однієї аденоміоепітеліоми (рис. 9) і ще одного іншого доброякісного ураження (Таблиця 6). Середній розмір восьми хибнонегативних уражень був 13 мм (діапазон: 5.6-24 мм), а шість хибнопозитивних уражень  мали розмір 13 мм (діапазон: 7-20 мм).

Рис. 8. Зображення внутрипротокової папіломи у 42-річної жінки. (А) В-режим зображення показує гіпоехогенне утворення з мікрочасточковими краями (стрілки). (В) Швидкість зсуву хвилі оцінена всередині ураження методом одноточкового вимірювання швидкості зсуву хвилі (SP-SWS), значення внутрішньої швидкості = 3,11 м/с. (С) Величина крайової швидкості зсуву хвилі при SP-SWS = 2,43 м/с. (D) Якість зсуву хвилі відображається при Virtual Touch IQ (ліворуч) і вказує на хорошу якість визначаємої швидкості зсуву хвилі у всьому ураженні. Значення швидкості зсуву хвилі, отримане за допомогою 2-D методу визначення швидкості зсуву хвилі (2D-SWS) (праворуч) було 5,39 м/с.

Рис. 9. Зображення аденоміоепітеліоми у 55-річної жінки. (А) В-режим зображення відображає гіпоехогенне, часточкове пухлинне ураження (стрілки). (В) Значення внутрішньої швидкості зсуву хвилі не розраховується (відображається як X.XX) за допомогою одноточкового методу оцінки швидкості зсуву хвилі (SP-SWS). (С) Величина крайової швидкості зсуву хвилі при SP-SWS була 4.94 м/с. (D) Якість зсуву хвилі відображається при Virtual Touch IQ (ліворуч) і вказує на хорошу якість швидкості зсуву хвилі, яка визначається, у всьому ураженні. Значення швидкості зсуву хвилі, отримане за допомогою 2-D методу визначення швидкості зсуву хвилі (2D-SWS) (праворуч) було 7.11 м/с.

 Таблиця 6. Середня швидкість зсуву хвилі хибнопозитивних уражень при SP-SWS або 2D- SWS

* Доброякісна пухлина: діагноз за даними тонкоголкової аспіраційної біопсії. Ці бали виділені жирним шрифтом і показують хибнопозитивні значення

 ОБГОВОРЕННЯ

 Сорок три пари даних з сорока п’яти вимірювань на фантомах в таблиці 1а-е пройшли z-тест на рівні значимості 1%. Два випадки провалили даний тест. Всі парні дані в цих двох невдалих випадках мали середній діапазон похибки менший, ніж 10%. Ці похибки могли бути викликані недосконалою відповідністю зони ROI між SP-SWS і 2D-SWS, або нерівномірністю матеріалу фантома в зоні ROI SP-SWS, але за межами ROI 2D-SWS. В цілому, тести показують, що результати SP-SWS і 2D-SWS істотно не відрізняються.

Відносно вимірювань швидкості зсуву хвилі in vivo при SP-SWS, у багатьох випадках швидкість не може бути виміряна всередині ураження (X.XX), що призводить до відмінності між доброякісними і злоякісними ураженнями при використанні цього комплексу. Вимірювання швидкості зсуву хвилі в межах ураження при SP-SWS не можливо було провести в 88% (n = 37) злоякісних утворень в цьому дослідженні. Як можливу причину результату X.XX для вимірювань швидкості зсуву хвилі в жорстких утвореннях молочної залози при SP-SWS, деякі дослідники розглядають той факт, що гетерогенні тканини поглинають значну кількість ультразвукової енергії. Також можливо, що наша методика вимірювань є недостатньою для розмежування високої швидкості зсуву хвилі, навіть під час проходження через тверді тканини.

У всіх випадках, описаних тут, в тому числі утворень з результатом Х.ХХ при SP-SWS, вимірювання швидкості зсуву хвилі в кожному ураженні були можливі при 2D-SWS. Це, ймовірно, пов’язано з алгоритмом, який використовується для 2D-SWS вимірювань швидкості зсуву хвилі. При 2D-SWS, швидкість поширення зсуву хвилі вимірюється кожен раз, коли зсувна хвиля генерується послідовністю поштовхових імпульсів, з максимумом визначення 256 імпульсів, що створює прекрасну лінійну жорсткість в ROI з максимальною шириною 38 мм. З іншого боку, при SP-SWS, швидкість зсуву хвилі оцінюється за часом поширення зсуву хвилі через ширину ROI (5 мм); в той час, як 2D-SWS вимірює час поширення зсуву хвилі в межах надзвичайно коротких відстаней, при цьому безліч повторень захоплення даних в межах 2-D простору мінімізують ефекти загасання, розсіювання і рефракції, викликані неоднорідністю тканин при зсуві хвилі. Таким чином, можна припустити, що алгоритм вимірювання 2D-SWS краще підходить для оцінки утворень, які мають неоднорідну структуру всередині, особливо злоякісної природи.

Ця відмінність між SP-SWS і 2D-SWS може також пояснити більш високі середні значення для обох доброякісних і злоякісних уражень для 2D-SWS.

Зіставлення даних SP-SWS і 2D-SWS для кожного пацієнта показало статистично значимо більш високі значення швидкості зсуву хвилі при 2D-SWS, ніж для крайових значень SP-SWS. Спостережувані відмінності були ледь помітними, зокрема, для доброякісних уражень (p = 0.047), в той час вони були значними для злоякісних уражень  (р ˂ 0,0001). Більш високі значення швидкості зсуву хвилі, отримані при 2D-SWS в порівнянні з SP-SWS, навіть для доброякісних уражень, як вважають, були отримані за рахунок наступного: (I) 2D-SWS метод включає вимірювання швидкості зсуву хвилі у меншій зоні (вища просторова роздільна здатність швидкості) з 2-мм площею вимірюючого курсору, в порівнянні з SP-SWS, з діаметром ROI – 5 мм; (II) місце максимальної швидкості зсуву хвилі візуально ідентифікується за допомогою методики Virtual Touch IQ графічного відображення швидкості зсуву хвилі, а потім швидкість зсуву хвилі вимірюється в цьому місці.

Диференціальна діагностика між злоякісними і доброякісними ураженнями була практично можлива у всіх випадках при SP-SWS при використанні крайових значень ураження, які були значно вищими для злоякісних новоутвореннях (n = 42, середній: 4.93 м/с), ніж для доброякісних уражень (n = 41, в середньому: 2.54 м/с) (Р ˂ 0,0001). Точно так само, значення швидкості зсуву хвилі при 2D-SWS були значно вищими при злоякісних ураженнях (n = 42; в середньому 6,69 м/с), ніж для доброякісних (n = 41; в середньому 2,77 м/с) (р ˂ 0,0001). Крім того, чутливість, специфічність, ППЦ, НПЦ і точність, що визначаються при ROC аналізі, склали 86% (36/42), 90% (37/41), 90% (36/40), 86% (37/43) і 88% (73/83), відповідно для SP-SWS, і 88% (37/42), 93% (38/41), 93% (37/40), 88% (38/43) і 90% (75/83), відповідно для 2D-SWS. Таким чином, по відношенню до точності диференціальної діагностики злоякісних і доброякісних захворювань, кращі результати були отримані за допомогою методу 2D-SWS Virtual Touch IQ, хоча розходження в точності між двома методами було досить незначним у тих випадках, коли результати можна було отримати за допомогою двох методів. Подальше детальне дослідження у великій досліджуваній популяції є необхідним для порівняльної оцінки переваги в діагностичної ефективності між SP-SWS і 2D-SWS.

Виявлено в цілому вісім уражень з хибнонегативними результатами (4 DCIS і 4 інвазивних протокових карцином), у тому числі шість уражень, досліджені при SP-SWS, і п’ять, досліджені при 2D-SWS. Ураження з хибнонегативними результатами, отриманими при 2D-SWS, характеризувалися середнім діаметром у В-режимі 9,7 мм (діапазон: 5,6-14 мм), що дещо менше у порівнянні з ураженнями з хибнонегативними результатами, отриманими при SP-SWS (13 мм). Виявлено, в цілому, шість уражень з хибнопозитивними результатами (2 фіброаденоми, 2 внутрішньопротокові папіломи, 1 аденоміелоепітеліома і 1 інше доброякісне ураження), у тому числі чотири ураження, отримані при SP-SWS і три, отримані при 2D-SWS. Обидва ураження з хибнопозитивними результатами, отримані тільки при 2D-SWS, були внутрішньопротокові папіломи, розміром 7 і 11 мм. Те, що ці два ураження, незважаючи на невеликий розмір, мали позитивний результат на злоякісність, говорить про існуючу тенденцію на користь хибнопозитивних результатів для внутрішньопротокових папілом. Аденоміелоепітеліома являє собою пухлину молочної залози, яка описана в рамках класифікації Всесвітньої організації охорони здоров’я в якості: «проліферація шарів міоепітеліальних клітин навколо лінійних епітеліальних просторів». Існує також тенденція до хибнопозитивних результатів у цієї рідкісної пухлини, коли вона оцінюється за допомогою SP-SWS та / або 2D-SWS. Те, що ураження, оцінені як хибнопозитивні по 2D-SWS, були тільки проміжної будови і не включали жодного класичного доброякісного утворення, може бути використано для їх характеристики при 2D-SWS. Через їх підвищений злоякісний потенціал, ці ураження проміжної будови, зазвичай, видаляються в багатьох центрах. Таким чином, клінічно приємно те, що аденоміелоепітеліома і внутрішньопротокова папілома можуть бути виявлені через їх підвищену жорсткість. Додаткові дослідження необхідні для того, щоб дослідити взаємозв’язок цієї патології з розміром і гістологічними ознаками, накопичених випадків уражень з хибнонегативними і хибнопозитивними результатами при SP-SWS та / або 2D-SWS. Ми також вважаємо, що визначення областей ураження, що відображаються при 2D-SWS піком швидкості зсуву хвилі, і порівняння між цими самими областями і гістологічними особливостями – актуальна тема для майбутніх досліджень. До того ж, в результаті вивчення вищевказаних проблем, ми вважаємо, що в перспективі буде можливим включати безліч факторів, у тому числі внутрішні кольорові характеристики і багаторазові вимірювання, а також оцінювати дані 2D-SWS в багатьох установах, проводити великомасштабні багатоцентрові дослідження зсувнохвильової еластографії.

Ми виявили, що методика 2D-SWS простіша у використанні і забезпечує більш переконливими результатами, ніж SP-SWS в рутинній клінічній практиці. Отримання зображень проходить швидше при 2D-SWS, при цьому необхідна менша кількість повторень для проведення порівняння швидкостей зсуву хвилі в межах самого ураження і навколишніх тканин. Наше дослідження, однак, має деякі обмеження. Кількість обстежених пацієнтів для порівняння цих двох діагностичних програм було недостатнім. Зокрема, було тільки 23 гістологічно підтверджених, доброякісних утворення, що вказує на необхідність переоцінки хибнопозитивних і порогових значень при більшій кількості випадків. По-друге, ураження тільки 4 і 5 категорії BI-RADS були включені в це дослідження. Необхідно включати ураження 2 і 3 категорії BI-RADS для отримання більш точної та ефективної чутливості і специфічності. Третє обмеження пов’язане з недостатнім розвитком використання методу 2D-SWS. У цьому дослідженні ми проводили вимірювання швидкості зсуву хвилі, використовуючи зображення після підтвердження якості зображення зсуву хвилі. Ми не використовували два інших види візуалізації: час зсуву хвилі і зсувнохвильове зміщення. Використання цих способів візуалізації та їх діагностичне значення ще мають бути оцінені. У той же час, ми вважаємо, що необхідно буде провести оцінку 2D-SWS на стандартному фантомі з метою вивчення та визначення клінічної значущості всіх чотирьох способів візуалізації. Нарешті, головною метою даного дослідження було визначити ефективність 2D-SWS шляхом порівняння двох методик, SP-SWS і 2D-SWS. Тим не менш, через те, що зони вимірювань для SP-SWS і 2D-SWS відрізнялися, неможливо зробити просте порівняння цих двох методик. У майбутньому, необхідно провести дослідження, в якому зони вимірювань будуть однаковими. Тим не менш, значення, які використовуються в цьому дослідженні, є «результатами обстеження», які отримані за допомогою SP-SWS і 2D-SWS. Ми вважаємо, що вони можуть послужити в якості довідкового матеріалу для майбутніх досліджень для порівняння значень в реальній клінічній практиці.

 ВИСНОВКИ

Можливість вимірювання 2D-SWS Virtual Touch IQ є корисним діагностичним інструментом для диференціальної діагностики злоякісних від доброякісних жорстких утворень молочної залози. Ми отримали більш інформативні результати з Virtual Touch IQ технікою, ніж з кількісної Virtual Touch Quantification, хоча різниця була незначною в тих випадках, коли результати були отримані за допомогою обох методів, тому, необхідні більш детальні дослідження. Відповідні порогові значення повинні бути визначені шляхом уточнення гістологічних особливостей хибнонегативних і хибнопозитивних уражень  на прикладі великої кількості клінічних випадків. Для проведення досліджень рекомендуємо використовувати апарат від компании GE Voluson E8.