Применение технологии сдвиговой эластографии S-Shearwave Imaging™ при УЗИ молочной железы

Перевод статьи: "Application of S-Shearwave Imaging™ on Breast Ultrasound".

Введение

Соноэластография - это метод неинвазивной оценки механических свойств мягких тканей с помощью ультразвука (УЗИ). В частности, он позволяет получить качественную и количественную информацию об эластичности (или жесткости) ткани в ответ на приложенное усилие (ультразвуковая эластография).

Учитывая, что опухолевая ткань при раке молочной железы обычно более жесткая, чем окружающая ее фиброгландулярная ткань, со временем был разработан ряд достаточно информативных и перспективных методов эластографии для описания характеристик и классификации очаговых поражений молочной железы (FBL). Например, сообщалось, что эластография сдвиговой волной (SWE) повышает специфичность УЗИ при описании характеристик FBL, что позволяет избежать ненужных биопсий.

Двухмерная SWE (2D-SWE) - это неинвазивный метод, обеспечивающий возможность прикладывать к тканям динамическое усилие, индуцируемое ультразвуком, и генерировать сдвиговые волны, которые распространяются перпендикулярно траектории ультразвукового луча. Измеряя скорость сдвиговых волн в тканях, можно количественно оценить их жесткость: чем выше скорость сдвиговых волн, тем больше жесткость исследуемой ткани. Данные о жесткости представляются непосредственно в виде значений скорости (cs) (cs = ms^-1) или преобразуются в килопаскали (кПа) при помощи модуля Юнга (E): (E = 3ρcs2), где ρ - это плотность ткани. В рамках процедуры 2D-SWE проводится воспроизводимое количественное измерение эластичности ткани, что, по имеющимся данным, рассматривается как надежная и клинически приемлемая диагностическая информация при диагностике новообразований в молочной железе, обнаруженных при УЗИ. Технология S-Shearwave Imaging™ (компания Samsung Medison, Co. Ltd., Корея) позволяет отображать жесткость в режиме реального времени путем наложения цветного слоя на изображение в B-режиме. Для измерения жесткости ткани необходимо указать на изображении несколько областей интереса (ОИ). Также технология позволяет провести сравнение между жесткостью новообразования в молочной железе и жесткостью прилегающей жировой ткани - это называется «отношением эластичности». Однако доступно крайне ограниченное количество данных об эффективности технологии S-Shearwave Imaging™ и ее применении в клинической практике при УЗИ молочных желез.

Цель настоящего исследования - оценка диагностической эффективности технологии S-Shearwave Imaging™ для дифференцирования доброкачественных и злокачественных очаговых поражений молочной железы (FBL). Также предоставлены оптимальные пороговые значения, применяемые в клинической практике.

Материал и методы

Проведение данного проспективного исследования было утверждено экспертным советом университета (IRB) Университетской клиники Policlinico Universitario P. Giaccone, Палермо, Италия (учреждение A) и больницы Северанс, Сеул, Корея (учреждение B). Все женщины, включенные в это исследование, предоставили свое письменное информированное согласие.

В период с сентября 2020 г. по ноябрь 2022 г. в рамках исследования было изучено 591 FBL у 550 женщин (учреждение A: 300 FBL у 300 женщин; учреждение B: 291 FBL у 250 женщин), для которых было запланировано проведение УЗИ молочной железы с выполнением биопсии под ультразвуковым контролем или без него. Все 591 FBL были либо подтверждены при биопсии, либо хирургическом вмешательстве и признаны стабильными при последующем наблюдении в течение более 24 мес, или имели типичные признаки доброкачественности по результатам УЗИ, согласно определению в Системе отчетов и данных о визуализации молочной железы Американской коллегии радиологии (ACR BI-RADS).

Обследование методом SWE

Два опытных специалиста по УЗИ молочной железы (стаж более 10 лет) провели начальное УЗИ, а затем оценку эластичности тканей методом 2D-SWE (с помощью технологии S-Shearwave Imaging™) на специальном ультразвуковом аппарате (RS85, Samsung Medison, Co. Ltd., Корея) с использованием линейного датчика 2-14 МГц (LA2-14A, Samsung Medison, Co. Ltd., Корея). Получение SWE-изображений осуществлялось путем установления датчика (без сильного давления) на кожу над целевым новообразованием в молочной железе. Ультразвуковое изображение в оттенках серого и SWE-изображение отображались одновременно в режиме разделенного экрана, при этом на соответствующее изображение в оттенках серого накладывалось полупрозрачное SWE-изображение. Датчик удерживали неподвижно в течение нескольких секунд, дожидаясь стабилизации SWE-изображения, после чего SWE-изображение достаточно высокого качества сохраняли. Рамку ОИ устанавливали таким образом, чтобы включить FBL и окружающую паренхиму молочной железы для последующей количественной оценки методом SWE (рис. 1). Эластичность ткани представлялась в виде цветокодированной карты с диапазоном от синего (мягкая ткань) до красного (жесткая ткань).

Чтобы обеспечить высокое качество изображения, необходимое для 2D-SWE, на очаг поражения накладывается специальная рамка (также называемая «ОИ изображения эластичности» или «рамка ОИ»), позволяющая визуально оценить качество изображения с помощью цветового кода: от желтого (хорошее качество изображения) до красного (плохое качество изображения). Также ультразвуковой аппарат генерирует и выводит на экран индекс надежности измерения (RMI).

При наложении SWE-изображения на стоп-кадр можно измерить эластичность и отношение эластичности. Количественные значения SWE получали с помощью круглых ОИ для количественных измерений диаметром 2 мм («ОИ измерения»): одну ОИ устанавливали на участок новообразования с самой высокой жесткостью или смежные с ним участки ткани, а вторую - на здоровую паренхиму, где наблюдались однородные сигналы мягкости и эластичности в пределах рамки ОИ.

После установки круглых ОИ измерения система автоматически производила расчеты, и на экране отображались следующие показатели эластичности:

1. Максимальная эластичность (E_max).
2. Средняя эластичность (E_mean).
3. Минимальная эластичность (E_min).
4. Отношение эластичности (E_ratio).

Первые три параметра выражаются либо в кПа (модуль Юнга), либо в м/с (скорость сдвиговой волны). Значение E_ratio выражается в процентах, обозначая отношение между средним значением эластичности новообразования и тем же параметром для жировой ткани, при этом еще одна круглая ОИ того же размера устанавливается на том же уровне на участок окружающей ткани молочной железы (рис. 2). Специалист представлял итоговую ультразвуковую оценку по BI-RADS для каждого FBL.

Статистический анализ

Показатели диагностической эффективности, включая чувствительность, специфичность, положительное прогностическое значение (PPV), отрицательное прогностическое значение (NPV) и точность, рассчитывали и сравнивали по методу обобщенных оценочных уравнений (GEE). Пороговые значения для каждого значения эластичности рассчитывали на основании площади под кривой (AUC) зависимости чувствительности от частоты ложноположительных заключений (ROC) и сравнивали по методу Делонга.

Результаты

Из 591 FBL 351 (59,4 %) оказалось доброкачественным и 240 (40,6 %) - злокачественными. Средние значения эластичности с использованием метода SWE в соответствии с окончательным морфологическим диагнозом приведены в табл. 1. Средние значения SWE оказались значимо выше по всем параметрам для злокачественных новообразований в сравнении с доброкачественными (во всех p < 0,001 соответственно).

AUC для параметров SWE находилась в диапазоне от 0,716 до 0,802. AUC для E_mean и E_max не показали значимых различий, находясь в диапазоне от 0,802 до 0,794 (p = 0,417). AUC для E_mean оказалась значительно большей в сравнении с E_min и E_ratio, находясь в диапазоне от 0,802 до 0,781 и 0,716 соответственно (p = 0,04 и <0,001). Пороговые значения для каждого параметра SWE рассчитывались следующим образом: 69,9 кПа для E_mean, 82,3 кПа для E_max, 59,9 кПа для E_min и 3,14 кПа для E_ratio. Диагностически значимые значения параметров SWE, полученные с использованием расчетных пороговых значений, приведены в табл. 2.

Обсуждение

На основании нашего опыта, средние количественные параметры 2D-SWE для доброкачественных и злокачественных очаговых образований молочной железы значительно различались.

Несмотря на растущее число опубликованных исследований по применению 2D-SWE при УЗИ молочной железы, по-прежнему сохраняется большая неопределенность с точки зрения методологии, типа оборудования для УЗИ и предоставляемых пороговых значений. Поэтому каждому исследовательскому центру настоятельно рекомендуется оценивать наиболее подходящие пороговые значения и осуществлять непрерывный мониторинг для корректировки пороговых значений по мере необходимости. В связи с этим новые пороговые значения, которые мы обнаружили с помощью S-Shearwave Imaging™ и которые использовались в этом исследовании, существенно не отличаются от значений, представленных в недавнем метаанализе, главным предметом изучения которого были количественные параметры 2D-SWE. Это последнее исследование показало, что ковариата порогового значение для E_max и E_mean, превышающая или равная 70 кПа, дает значительно более высокую чувствительность, чем более низкое пороговое значение (<70 кПа).

Заключение

По результатам нашего исследования были получены новые специфические для производителя ультразвукового оборудования пороговые значения для SWE с применением технологии S-Shearwave Imaging™. Использование порогового значения 69,9 кПа для E_mean и 82,3 кПа для E_max дало самые высокие значения AUC без статистической значимости между двумя параметрами, что указывает на то, что как E_mean, так и E_max могут применяться во время УЗИ молочной железы с аналогичными диагностическими результатами.

Поддерживаемые системы: RS85 (Samsung Medison).

Литература

1. American College of Radiology. Breast Imaging Reporting And Data System, 5th ed. Reston, VA: American College of Radiology, 2013.
2. Bamber J., Cosgrove D., Dietrich C.F. et al. EFSUMB guidelines and recommendations on the clinical use of ultrasound elastography. Part 1: Basic principles and technology // Ultraschall Med. 2013; 34 (2): 169-184. DOI: 10.1055/s-0033-1335205
3. Berg W.A., Cosgrove D.O., Dore C.J. et al. Shear-wave elastography improves the specificity of breast US: the BE1 multinational study of 939 masses // Radiology. 2012; 262 (2): 435-449.
4. Bartolotta T.V., Orlando A.A.M., Dimarco M. et al. Diagnostic performance of 2D-shear wave elastography in the diagnosis of breast cancer: a clinical appraisal of cutoff values // Radiol Med. 2022; 127 (11): 1209-1220. DOI: 10.1007/s11547-022-01546-w. Epub 2022 Sep 17. PMID: 36114930
5. Dietrich C.F., Bamber J., Berzigotti A. et al. EFSUMB Guidelines and Recommendations on the Clinical Use of Liver Ultrasound Elastography, Update 2017 (Long Version) // Ultraschall Med. 2017; 38 (4): e16-e47. https://doi.org/10.1055/s-0043-103952
6. Săftoiu A., Gilja O.H., Sidhu P.S. et al. The EFSUMB Guidelines and Recommendations for the Clinical Practice of Elastography in Non-Hepatic Applications: Update 2018 // Ultraschall Med. 2019; 40 (4): 425- 445. DOI: 10.1055/a-0838-9937
7. Park S.Y., Kang B.J. Combination of shear-wave elastography with ultrasonography for detection of breast cancer and reduction of unnecessary biopsies: a systematic review and meta-analysis // Ultrasonography. 2021; 40 (3): 318-332. https://doi. org/ 10. 14366/ usg. 20058