乳腺X線片直方圖分析鑒別乳腺BI-RADS 3～5類良惡性腫塊

陳 艷，韓義娜，郭亞飛，呂以東，譚紅娜，趙 鑫*

(1.鄭州大學(xué)第三附屬醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科，河南 鄭州 450051；2.河南省人民醫(yī)院放射科，河南 鄭州 450003)

乳腺癌是全球女性最常見(jiàn)惡性腫瘤，也是導(dǎo)致女性癌癥死亡的首要原因，占所有癌癥死亡人數(shù)11.6%[1]，且其發(fā)病率逐年增高。在我國(guó)，乳腺癌是45歲以下女性惡性腫瘤重要死因之一[2]。乳腺癌最常見(jiàn)影像學(xué)表現(xiàn)是腫塊及鈣化。乳腺X線片顯示鈣化明顯優(yōu)于超聲和MRI，是目前篩查乳腺癌的重要手段，但診斷乳腺腫塊具有局限性，尤其對(duì)于乳腺影像報(bào)告和數(shù)據(jù)系統(tǒng)(breast imaging reporting and data system, BI-RADS) 3～5類乳腺良惡性腫塊，其鑒別診斷的敏感度及特異度均較低。直方圖分析是一種新的計(jì)算機(jī)輔助診斷技術(shù)，為放射組學(xué)紋理分析的一種[3]，其對(duì)于鑒別診斷乳腺癌、腦腫瘤、宮頸癌等疾病及相關(guān)分級(jí)研究[4-8]的價(jià)值已得到證實(shí)。本研究探討乳腺X線片直方圖鑒別診斷BI-RADS 3～5類乳腺良惡性腫塊的價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 回顧性分析2017年1月—2019年8月114例經(jīng)手術(shù)病理證實(shí)的123個(gè)乳腺BI-RADS 3～5類腫塊，患者均為女性，年齡23～81歲，平均(46.4±13.1)歲。良性組61例，平均(38.8±8.1)歲；共68個(gè)腫塊，包括44例纖維腺瘤(51個(gè)腫塊)、6例腺病(6個(gè)腫塊)、5例腺病伴纖維腺瘤(5個(gè)腫塊)、4例炎癥伴膿腫(4個(gè)腫塊)及2例腺病伴乳管內(nèi)乳頭狀瘤(2個(gè)腫塊)；惡性組53例，平均(55.6±11.8)歲，共55個(gè)腫塊，包括47例浸潤(rùn)性導(dǎo)管癌(49個(gè)腫塊)及6例導(dǎo)管內(nèi)癌(6個(gè)腫塊)。納入標(biāo)準(zhǔn)：①術(shù)前常規(guī)接受乳腺X線攝片；②經(jīng)2名高年資主治醫(yī)師(工作10年以上)診斷為乳腺腫塊，且BI-RADS分類為3～5類；③圖像質(zhì)量滿足要求；④首次經(jīng)手術(shù)病理證實(shí)為乳腺良性疾病或乳腺癌；⑤未接受組織穿刺活檢及任何相關(guān)治療。

1.2 儀器與方法 采用Siemens新型全數(shù)字乳腺X線攝影機(jī)，行乳腺常規(guī)頭足位(cranial caudal, CC)和內(nèi)外側(cè)斜位(mediolateral oblique, MLO)攝片，采用AUTO-TIME曝光模式，根據(jù)患者乳腺發(fā)育情況及年齡自動(dòng)設(shè)定曝光條件，管電壓28 kV，管電流60 mAs。

1.3 圖像分析 由2名高年資主治醫(yī)師參照美國(guó)放射學(xué)會(huì)推薦的第5版BI-RADS，采用雙盲法比較2組MLO及CC圖像，將顯示病灶較清晰的圖像上傳至工作站，進(jìn)行直方圖分析。

由1名具有8年胸部影像學(xué)診斷經(jīng)驗(yàn)的主治醫(yī)師采用MaZda軟件[9]分析圖像，沿病變邊緣手動(dòng)勾畫ROI，以紅色填充，獲得其灰度直方圖及特征參數(shù)，包括平均值、方差、偏斜度、峰度及第1、10、50、90、99百分位數(shù)等，見(jiàn)圖1。

圖1 患者女，48歲，左乳浸潤(rùn)性乳腺癌 A.左乳X線片(箭示病灶)； B.手動(dòng)勾畫病灶ROI(紅色區(qū)域)； C.直方圖

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)分析軟件。計(jì)量資料以±s表示。采用兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)比較2組直方圖參數(shù)的差異。分別繪制差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的參數(shù)鑒別診斷BI-RADS 3～5類乳腺良惡性腫塊的受試者工作特征(receiver operating characteristic， ROC)曲線，計(jì)算曲線下面積(area under the curve， AUC)，分析其診斷效能。P<0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 2組直方圖參數(shù)比較 2組間平均值、方差及第1、10、50、90、99百分位數(shù)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05)，其余參數(shù)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)，見(jiàn)表1。

表1 乳腺良性病變組與惡性病變組X線直方圖參數(shù)比較(±s)

表1 乳腺良性病變組與惡性病變組X線直方圖參數(shù)比較(±s)

組別平均值方差偏斜度峰度第1百分位數(shù)良性組(n=68)132.52±21.55595.40±344.61-0.50±0.430.19±0.8571.60±21.89惡性組(n=55)154.51±22.73804.11±391.22-0.51±0.460.08±0.8183.13±20.04t值-5.49-3.140.100.78-3.01P值<0.01<0.010.920.44<0.01組別第10百分位數(shù)第50百分位數(shù)第90百分位數(shù)第99百分位數(shù)良性組(n=68)100.01±21.36135.08±22.68160.59±24.01175.79±24.65惡性組(n=55)115.20±20.76158.69±24.99186.42±24.73203.73±22.91t值-3.97-5.49-5.84-6.45P值<0.01<0.01<0.01<0.01

2.2 ROC曲線分析 針對(duì)組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的直方圖參數(shù)，分別繪制其鑒別診斷BI-RADS 3～5類乳腺腫塊良惡性的ROC曲線，結(jié)果顯示第99百分位數(shù)的診斷效能最高，AUC為0.81，以0.50為診斷閾值時(shí)，其敏感度為61.80%，特異度為88.20%，見(jiàn)表2。

表2 乳腺X線直方圖參數(shù)鑒別診斷BI-RADS 3～5類乳腺腫塊良惡性的ROC曲線分析結(jié)果

3 討論

放射組學(xué)是相對(duì)較新的技術(shù)[10-11]，通過(guò)提取和分析醫(yī)學(xué)圖像的特征，為臨床提供潛在的生物標(biāo)記。圖像紋理是放射組學(xué)提取的特征之一種，代表圖像中像素的灰度變化規(guī)律，即局部不規(guī)則而宏觀具有規(guī)律的特性。提取紋理特征的常用方法包括統(tǒng)計(jì)法、基于模型法、結(jié)構(gòu)分析法及信號(hào)處理法等[3]，直方圖分析法是統(tǒng)計(jì)學(xué)方法的一種，常用于分析MR圖像，提取圖像中病變的像素值和灰度分布情況，從而獲得大量診斷及鑒別診斷疾病的相關(guān)特征參數(shù)，為進(jìn)一步鑒別疾病提供具體的優(yōu)化分類方法，已用于鑒別診斷乳腺腫瘤[12]、腦腫瘤[6-7]和診斷宮頸癌[8]等研究中。直方圖分析可提供病變的客觀信息，不受診斷醫(yī)師主觀因素干擾，結(jié)果更加客觀、準(zhǔn)確，也為鑒別乳腺BI-RADS 3～5類良惡性腫塊提供了新方法。

乳腺X線片中，乳腺腫塊是乳腺癌的主要征象之一。影像學(xué)診斷乳腺腫塊主要參照第5版BI-RADS，從形態(tài)學(xué)的3個(gè)方面，即腫塊形狀、邊緣及密度對(duì)良惡性腫塊進(jìn)行分析，進(jìn)而完成BI-RADS分類。根據(jù)BI-RADS，乳腺X線片中的腫塊分為BI-RADS 2～6類，BI-RADS 2類腫塊為良性病變，BI-RADS 6類腫塊為惡性病變，而BI-RADS 3～5類腫塊則良惡性均有可能，隨BI-RADS分類升高，病變惡性的可能性逐漸增加。乳腺X線片中，BI-RADS 3～5類良惡性腫塊的表現(xiàn)存在部分重疊，如良惡性腫塊均可能形狀不規(guī)則、邊緣呈分葉狀以及密度呈等、高密度，導(dǎo)致單獨(dú)依靠乳腺X線片所示形態(tài)學(xué)表現(xiàn)鑒別良惡性腫塊存在一定困難，診斷結(jié)果受醫(yī)師主觀因素影響較大。

目前基于乳腺X線片直方圖分析的相關(guān)研究較少。彭文靜等[13]采用乳腺X線紋理分析乳腺良惡性小結(jié)節(jié)，發(fā)現(xiàn)良惡性結(jié)節(jié)之間偏度和峰度差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。本研究利用MaZda軟件對(duì)BI-RADS 3～5類乳腺良惡性腫塊的X線片進(jìn)行直方圖分析，結(jié)果顯示良惡性腫塊間平均值、方差及第1、10、50、90、99百分位數(shù)差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；ROC分析結(jié)果顯示第99個(gè)百分?jǐn)?shù)的診斷效能最佳，AUC為0.81，表明基于乳腺X線片直方圖分析，鑒別乳腺BI-RADS 3～5類良惡性腫塊具有一定價(jià)值，可提供形態(tài)學(xué)之外的客觀依據(jù)。本研究與彭文靜等[13]所用分析軟件不同，研究對(duì)象不同，結(jié)果亦相悖，有待進(jìn)一步觀察。

我國(guó)女性乳腺實(shí)質(zhì)以致密腺體為主，大量腺體重疊會(huì)影響乳腺X線攝影對(duì)乳腺腫塊的檢出及鑒別，增加誤診及漏診率。本研究結(jié)果提示，乳腺X線片直方圖分析可用于鑒別乳腺良惡性BI-RADS 3～5類腫塊。但本研究未對(duì)腫塊密度、形狀、邊緣以及病理類型和腺體成分進(jìn)行分析，存在一定局限性。