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문제 정의
- 이러한 탄성초음파는 관찰자마다 다소 차이가 있으나 민감도와 특이도가 높은 것으로 보고되고 있다. [14,15] 이에 본 연구에서는 기존의 탄성초음파에서 널리 이용되고 있는 탄성도 점수(elasticity score)를 이용한 방법과 두 개의 관심영역에서 측정된 변형비(strain ratio)가 갑상샘 결절의 양성 및 악성 평가에 유용한지를 알아보고자 한다.
- 마지막으로 변형비 방법은 검사자의 편의성과 의존도가 상대적으로 낮은 반정량법(smeiquantitiative)으로 이를 활용한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이에 본 연구에서도 다양한 분야에서 널리 이용되고 있는 탄성도 점수 시스템과 변형비가 갑상샘 결절의 진단에 유용한지를 알아보고자 하였다.
제안 방법
- 갑상샘 초음파 검사와 실시간 탄성초음파는 HITACHI HI Vision (Ascendus, Hitachi AlokaMedical, System, Tokyo, Japan)의 고주파수의 선형 탐촉자 5∼13 MHz를 이용하였다. 갑상샘 결절에 대해 B-mode 영상을 획득한 후 동일한 탐촉자를 이용하여 실시간 도수법(real time freehand technique)으로 Fig. 1과 같은 탄성초음파 영상을 획득하였다. 이때 가해지는 압력레벨 수준은 50∼60 정도를 유지하며, strain graph에서 압력레벨을 확인할 수 있다.
- 탄성도 점수와 변형비의 관련성 정도와 방향성을 파악하기 위해 상관분석(correlation analysis)을 실시하였으며 Spearman 상관계수(rho)를 이용하여 통계량을 설명하였다. 갑상샘 악성결절 예측을 위한 최적의 cut-off value를 결정하고 정확도를 평가하기 위해 수신자조작동특성(receiver operating characteristic; ROC) 곡선분석을 시행하였으며 곡선하면적(area under the curve, AUC), 민감도(sensitivity), 특이도(specificity)를 산출하였다. 통계적 유의성은 p-value 0.
- 갑상샘 초음파 검사와 실시간 탄성초음파는 HITACHI HI Vision (Ascendus, Hitachi AlokaMedical, System, Tokyo, Japan)의 고주파수의 선형 탐촉자 5∼13 MHz를 이용하였다.
- 관심영역 1개는 결절에 위치시키고 다른 1개는 같은 깊이의 인접한 조직에 위치시킨다. 모든 변형률의 측정은 탄성초음파의 영상에서 측정하였다. 관심영역은 결절의 중심에 위치시켰으며 결절의 경계를 벗어나지 않게 하였다.
대상 데이터
- 2016년 1월부터 2016년 12월까지 부산소재 P 대학병원을 내원한 환자 중 갑상샘 초음파검사와 세침흡인세포검사 모두를 받은 642명을 대상으로 연구를 진행하였다. 이 중 세침흡인세포검사 시행 후 조직병리검사 결과에서 검체 불충분 판정을 받은 45명을 제외한 597명을 대상으로 후향적인 분석을 하였다.
- 2016년 1월부터 2016년 12월까지 부산소재 P 대학병원을 내원한 환자 중 갑상샘 초음파검사와 세침흡인세포검사 모두를 받은 642명을 대상으로 연구를 진행하였다. 이 중 세침흡인세포검사 시행 후 조직병리검사 결과에서 검체 불충분 판정을 받은 45명을 제외한 597명을 대상으로 후향적인 분석을 하였다. 총 597명의 평균 연령은 54.
데이터처리
- Table 3은 ROC 곡선 분석 결과이다. 갑상샘 결절에서 탄성도 점수와 변형비를 이용하여 양성과 악성을 예측할 수 있는 최적의 cut-off 값을 도출하기 위해 ROC 곡선분석을 실시하였으며, 곡선하면적(AUC), 민감도, 특이도를 구하였다. 탄성도 점수의 분석결과 AUC 0.
- 모든 변수들은 정규성검정(normality test)를 실시하였으며 세침흡인세포검사 결과 갑상샘 결절의 양성과 악성의 차이분석을 위해 탄성도 점수는 카이제곱검정(Chi-square test)을 변형비는 Mann-Whitney U test를 시행하였다. 탄성도 점수와 변형비의 관련성 정도와 방향성을 파악하기 위해 상관분석(correlation analysis)을 실시하였으며 Spearman 상관계수(rho)를 이용하여 통계량을 설명하였다.
- 모든 변수들은 정규성검정(normality test)를 실시하였으며 세침흡인세포검사 결과 갑상샘 결절의 양성과 악성의 차이분석을 위해 탄성도 점수는 카이제곱검정(Chi-square test)을 변형비는 Mann-Whitney U test를 시행하였다. 탄성도 점수와 변형비의 관련성 정도와 방향성을 파악하기 위해 상관분석(correlation analysis)을 실시하였으며 Spearman 상관계수(rho)를 이용하여 통계량을 설명하였다. 갑상샘 악성결절 예측을 위한 최적의 cut-off value를 결정하고 정확도를 평가하기 위해 수신자조작동특성(receiver operating characteristic; ROC) 곡선분석을 시행하였으며 곡선하면적(area under the curve, AUC), 민감도(sensitivity), 특이도(specificity)를 산출하였다.
이론/모형
- 갑상샘 결절에 대한 탄성도 점수는 Ueno 등[16] 이 제안한 5가지의 점수로 평가하였다. 탄성도 1점은 결절 전체에 초록색으로 보이는 경우이며, 2점은 초록색과 파란색의 모자이크 패턴으로 보이는 경우이다.
성능/효과
- ROC 곡선 분석에서 평균 변형비의 진단 성능과 갑상샘 결절의 악성을 예측하기 위한 cut-off 값은 2.49로 결정되었다. 이는 Xing 등[18]의 연구에서 결정된 cut-off 값 3.
- 결론적으로 탄성초음파의 탄성도 점수와 평균변형비는 갑상샘 결절의 양성과 악성의 감별진단에 유용한 것으로 평가 되었다. 따라서 갑상샘 결절의 초음파 소견과 함께 실시간 탄성초음파를 통한 악성결절에 대한 예측은 불필요한 세침흡인세포검사를 줄이는 데 도움이 될 것이다.
- 변형비의 분석 결과 AUC 0.700, 민감도 62.11%, 특이도 68.30%(95% 신뢰구간 0.66∼0.73), Youden index 0.304에서 cut-off 값은 2.49로 결정되었으며, 통계적으로 유의하게 나타났다.
- 따라서 심부에 존재하는 결절은 표층에 존재하는 결절보다는 압력 전달이 감소되어 조직의 왜곡에 대한 평가에 있어 왜곡이 발생할 수 도 있다. 본 연구에서 이러한 오류에 의해 위음성을 나타낸 경우가 전체 597건 중 18(3%)건으로 나타났으며, 탄성도 점수 뿐 만 아니라 변형비에 의한 평가에서도 3건을 제외한 나머지 15건은 결정된 cut-off 값 보다 낮게 나타났다. 이는 정상 조직 또는 양성 결절이 가지는 경도와 비슷하거나 대부분의 악성 결절이 가지는 경도 보다 낮은 경도를 가지기 때문이라고 생각된다.
- 양성결절과 악성결절 군의 분류에 따른 탄성도점수에서 유의한 차이를 보였으며, 양성결절은 탄성도 점수 1, 2에서 90% 이상 분포하였으며, 악성 결절의 경우 탄성도 점수 4, 5에서 77% 이상 분포하였다. 탄성도 점수 4 이상을 악성의 기준으로 분류한 Ueno[16]의 보고와 일치하는 결과를 보였으며, 이러한 탄성초음파 검사는 조직 검사가 필요한 환자에서 초음파 소견과 더불어 탄성 초음파가 유용할 수 있다고 하였다.
- 양성결절과 악성결절 군의 분류에 따른 평균 변형비에서 각각 3.075±6.14과 6.378±14.8로 악성결절에서 높게 나타났다.
- 양성과 악성결절에서 탄성도 점수와 평균 변형비의 상관관계는 Spearman's correlation 분석결과 통계적으로 유의하게 나타났다(Spearman's 상관계수=0.565, p=0.001).
- 또한 탄성도 점수의 cut-off 값은 3으로 결정되었다. 탄성도 점수와 평균 변형비의 AUC 결과에서 각각 0.842, 0.700으로 예측모형의 타당성을 확인할 수 있었으며, 기존의 선행연구[19-21]와 달리 탄성도 점수가 평균 변형비를 이용한 방법보다 AUC가 높게 나타났지만 각각 독립적인 예측모형으로 활용 가능할 것으로 판단된다.
후속연구
- 결론적으로 탄성초음파의 탄성도 점수와 평균변형비는 갑상샘 결절의 양성과 악성의 감별진단에 유용한 것으로 평가 되었다. 따라서 갑상샘 결절의 초음파 소견과 함께 실시간 탄성초음파를 통한 악성결절에 대한 예측은 불필요한 세침흡인세포검사를 줄이는 데 도움이 될 것이다.
- 본 연구의 제한점으로는 첫째, 일개병원 및 일개 지역의 환자를 대상으로 시행된 후향적 연구로써 세침흡인세포검사의 병리학적 결과를 토대로 진행하였다. 하지만 갑상샘 절제 후 얻어진 표본에 대해 발생할 수 있는 오류를 배제할 수 없었다.
- 둘째, 탄성초음파 검사 결과에 대한 관찰자 내(interobserver) 또는 관찰자간(intraobserver)의 변동성을 고려하지 못하였다. 향후 이러한 제한점을 고려한 더 많은 연구가 필요할 것으로 사료된다.
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