[논문]탄성초음파에서 유방종괴의 감별진단을 위한 탄성도 점수와 변형비의 유용성 평가

안현; 임인철; 이효영

doi:10.7742/jksr.2018.12.5.677

초록
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본 연구는 유방 전단파 탄성 초음파에서 탄성도 점수와 변형비를 이용한 방법이 양성과 악성병변의 감별진단에 유용한지를 평가하였다. 탄성 초음파를 시행한 224명을 대상으로 하였으며, 유방조직검사 결과를 바탕으로 후향적인 분석을 하였다. 유방 종괴의 양성과 악성에 따른 5단계의 탄성도 점수와의 동질성 비교는 Fisher's Exact test, 변형비와의 차이검증은 Mann-Whitney U test를 실시하였다. ROC 곡선분석을 통해 악성병변의 예측을 위한 탄성도 점수와 변형비의 최적 cut off 값을 결정하였다. 양성과 악성 결절 군의 분류에 따른 탄성도 점수의 동질성 비교와 변형비의 차이검증 결과에서 각각 통계적으로 유의한 차이를 보였으며(p=.000), ROC 곡선분석에서 양성과 악성 결절의 예측을 위한 탄성도 점수와 변형비의 AUC 0.824, 0.806, cut off 값 3, 4.4로 결정되었다(p=.001). 따라서 탄성도 점수와 변형비는 유방 종괴의 감별진단에 도움을 줄 수 있을 것이다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study evaluated the usefulness of the elasticity score and elasticity ratio in the differential diagnosis of benign and malignant lesion in breast elastography. We performed a retrospective analysis based on the results of core needle biopsy histology. The Mann-Whitney U test was used to confir...

This study evaluated the usefulness of the elasticity score and elasticity ratio in the differential diagnosis of benign and malignant lesion in breast elastography. We performed a retrospective analysis based on the results of core needle biopsy histology. The Mann-Whitney U test was used to confirm the difference between the 5-degree elasticity score and the Fisher's Exact test. ROC curve analysis was used to determine the elasticity score and the best cut-off value of the elasticity ratio for the prediction of malignant lesions. There was a statistically significant difference (p= .000) between the homogeneity of the elasticity score and the difference of the elasticity ratio between the benign and malignant lesion groups. On the ROC curve analysis, the elasticity score and the elasticity ratio for predicting benign and malignant lesion were determined as AUC 0.806, 0.824, cut-off value 3, 4.4 (p= .001). Therefore, the elasticity score and elasticity ratio may be useful in the differential diagnosis of breast mass.

주제어

표/그림 (6)

그림 Fig. 1. Shear wave elastography and B mode images in showing stiffness.
그림 Fig. 2. Classification of shear-wave elastographic results. a. Negative result includes an elasticity score of 1 or 2 (Ecol of dark blue or light blue). b. Equivocal result includes an elasticity score of 3 (Ecol of green to yellow). Failed elastography means poor quality image (low signal-tonoiseratio) of less diagnostic value. c. Positive result includes an elasticity score of 4 or 5 (Ecol of orange or red). The ranges of Emax are shown for each category of Ecol. Ecol: themaximum elasticity color, Emax: the maximum elasticity value.
그림 Fig. 3 ROC curves for elasticity score and the Eratio in differentiating malignant from benign lesion.
표 Table 1. Comparison between benign and malignancy in elastic score system. Unit: person(%)
표 Table 2. Comparison between benign and malignancy in Eratio.
표 Table 3. Diagnostic indices between elastic score system and Eratio.

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문에서는 유방 병변의 발견 및 진단 목적으로 개발되어 실제 임상에서 2차원 회색조 영상에 추가로 적용할 수 있는 여러 유방 초음파 영상 기법 중 전단파 탄성 초음파(Shear wave elastography)에서 널리 이용되고 있는 탄성도 점수(elasticity score)를 이용한 방법과 두 개의 관심 영역에서 측정된 변형비(elasticity ratio)가 유방 종괴의 양성 및 악성 평가에 유용한지를 알아보고자 한다.

제안 방법

횡파방식 탄성 초음파의 경우 0∼180kPa의 색 범위를 사용하여 영상을 획득하고 최대탄성도 색깔 (Ecol)을 기준으로 한 5단계 분류법을 사용하여 탄성점수를 정성적으로 평가하였다.^[4]탄성 점수의 분류는 1점(종괴의 내부가 어두운 청색을 나타내는 경우), 2점(종괴 및 인접한 경계부에서 밝은 청색을 나타내는 경우)은 음성, 3점(종괴 및 인접한 경계부에서 연두색 또는 노란색을 나타내는 경우)은 애매함, 4점과 5점(종괴 및 인접한 경계부에서 주황색 또는 적색을 나타내는 경우)은 양성으로 판정한다.

대상 데이터

2017년 1월부터 8월까지 부산 소재 P 대학병원을 내원한 환자 중 유방 초음파검사와 유방조직검사 모두를 받은 224명을 대상으로 후향적 분석을 하였다. 총 224명의 평균 연령은 54.

데이터처리

연속형 변수의 분석은 독립표본 t 검정과 빈도형 분석에는 카이제곱 검정을 시행하였다. 유방 종괴의 조직검사 결과 양성과 악성에 따른 탄성도 점수와의 동질성 비교는 Fisher's Exact test, 변형비와의 차이검증은 Mann-Whitney U test를 실시하였다. 탄성도 점수와 평균 변형비의 상관관계는 Spearman's correlation 분석을 하였으며, 진단 성능 평가를 위해 곡선하면적(area under the curve, AUC)과 최적의 cut off 값 결정을 위해 수신자 조작특성(receiver operating characteristic, ROC) 곡선 분석을 시행하였다.
유방 종괴의 조직검사 결과 양성과 악성에 따른 탄성도 점수와의 동질성 비교는 Fisher's Exact test, 변형비와의 차이검증은 Mann-Whitney U test를 실시하였다. 탄성도 점수와 평균 변형비의 상관관계는 Spearman's correlation 분석을 하였으며, 진단 성능 평가를 위해 곡선하면적(area under the curve, AUC)과 최적의 cut off 값 결정을 위해 수신자 조작특성(receiver operating characteristic, ROC) 곡선 분석을 시행하였다. 통계적 유의성은 p-value 0.

이론/모형

유방 종괴의 영상획득에 사용된 초음파 장비는 Aixplorer ultrasound system (super sonic imagine, Aixen Provence, France)의 4~15MHz linear probe를 사용하여 영상을 획득하였다. 유방종괴의 B-mode 영상을 획득한 후 같은 탐촉자를 이용하여 실시간 도수법(real time freehand technique)으로 Fig.

성능/효과

결론적으로 탄성 초음파의 탄성도 점수와 평균 변형비는 유방 종괴의 양성과 악성의 감별진단에 유용한 것으로 평가되었다. 따라서 유방 종괴의 초음파 소견과 함께 실시간 탄성 초음파를 통한 악성 병변에 대한 예측은 불필요한 유방조직검사를 줄이는데 큰 도움이 될 것이다.
양성과 악성 병변에 따른 Eratio와의 차이검증 결과는 Table 2와 같다. 양성 병변의 평균은3.947±5.82, 악성병변 평균은 10.136±7.84로 나타났으며 통계적으로 유의한 차이를 나타내었다(p=.05).
탄성도 점수를 이용하여 악성을 예측하기 위한 ROC 곡선 분석에서 민감도와 특이도는 Ianculescu등^[7]은 80.4 %의 민감도와 73%의 특이도를 보고 하였고, Chang 등^[8]은 96%의 민감도와 85%의 특이도를 보고했으며 본 연구에서는 75%의 민감도와 76%의 특이도를 나타내어 Ianculescu 등의 연구와 비슷한 결과를 나타냈다. 유방종괴의 악성을 예측하기 위한 ROC 곡선 분석에서 Eratio 대한 최적의 cut off 값은 Berg 등^[4]의 연구에서 Eratio는 5.

후속연구

하지만 유방조직검사에 의해 얻어진 표본에 비해 발생할 수 있는 오류를 배제할 수 없다. 둘째, 탄성 초음파 검사 결과에 대한 관찰자 내 (interobserver) 또는 관찰자 간(intraobserver)의 변동 성을 고려하지 못하였다. 향후 이러한 제한점을 고려한 더 많은 연구가 필요할 것으로 생각한다.
본 연구의 제한점으로는 첫째, 일개병원 및 일개 지역의 환자를 대상으로 시행된 후향적 연구로써 유방조직검사의 병리학적 결과를 토대로 진행하였다. 하지만 유방조직검사에 의해 얻어진 표본에 비해 발생할 수 있는 오류를 배제할 수 없다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	초음파 검사는 언제부터 시행되었는가?	초음파 검사는 1880년 피에르-자크 퀴리 형제 (Pierre and Jacques Curie)가 초음파의 기본 원리인 압전 효과(piezoelectric effect)를 발견하고 약 60년후에 칼-프리드리히 두시크 형제(Karl and Friederich Dussick)가 의학적 목적의 초음파 검사를 시행하면서 시작되었다. [1] 그 후 1953년 존 와일드와 존 리드가 15MHz 선형 탐촉자를 만들어 7mm 크기의 유방암에 대한 실시간 영상을 얻은 것이 최초의 유방 초음파 검사이다.
	유방 전단파 탄성 초음파에서 ROC 곡선분석을 사용한 이유는 무엇인가?	유방 종괴의 양성과 악성에 따른 5단계의 탄성도 점수와의 동질성 비교는 Fisher's Exact test, 변형비와의 차이검증은 Mann-Whitney U test를 실시하였다. ROC 곡선분석을 통해 악성병변의 예측을 위한 탄성도 점수와 변형비의 최적 cut off 값을 결정하였다. 양성과 악성 결절 군의 분류에 따른 탄성도 점수의 동질성 비교와 변형비의 차이검증 결과에서 각각 통계적으로 유의한 차이를 보였으며(p=.
	진료 목적으로 본격적으로 유방 초음파 검사가 실시된 시기는 언제인가?	[1] 그 후 1953년 존 와일드와 존 리드가 15MHz 선형 탐촉자를 만들어 7mm 크기의 유방암에 대한 실시간 영상을 얻은 것이 최초의 유방 초음파 검사이다. [2] 그러나 진료 목적으로 본격적으로 유방 초음파가 시행되기 시작한 것은 1980년대 이후로 초기에는 낭성종괴와 고형 종괴를 구분하던 수준에 머물렀으나, 1990년대 부터 유방 초음파의 공간 해상도 및 대조도가 향상되어 작고 불분명한 유방 병변의 발견 및 진단을 할 수 있게 되었다. 또한 2003년에는 초음파 유방 영상보고데이터체계(Breast Imaging Reporting and DataSystem, BI-RADS) 초판이 발행되어 표준화된 판독이 가능하게 되었다.

참고문헌 (9)

S. J. Kim, Y. M. Choi, S. H. Lee, "A Study on the Survey about the interior Design of General Hospital's Ultrasonography", Journal of Korean Institute of Interior Design, Vol. 13, No. 8, pp. 39-47, 2004.
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J. H. Youk, E. K. Kim, "Current Trends in Breast Ultrasonography", Journal of Korean Society of Ultrasound in Medicine, Vol. 31, No. 1, pp. 1-10, 2012.

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W. A. Berg, D. O. Cosgrove, C. J. Dore, et al, "Shear-wave elastographyimproves the specificity of breast US: the BE1multinational study of 939 masses", Radiology, Vol. 262, pp. 435-449 2012.

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J. Ophir, S. K. Alam, B. Garra, F. Kallel, E. Konofagou, T. Krouskop, T. Varghese, "Elastography: Ultrasonic estimation and imaging of the elastic properties of tissues", Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers. Part H, Vol. 213, No. 3, pp. 203-233, 1999.

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E. Ueno, A. Ito, E. Tohno, "Breast Disease: Clinical Application of US Elastography for Diagnosis", Radiology, Vol. 239, No. 2, pp. 341-350. 2006.

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V. Ianculescu, L. M. Ciolovan, A. Dunant, et al, "Added value of Virtual Touch IQ shear wave elastography in the ultrasound assessment of breast lesions", European journal of radiology, Vol. 83, No. 5, pp. 773-777. 2014.

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J. M. Chang, J. K. Won, K. B. Lee, I. A. Park, A. Yi, W. K. Moon, "Comparison of shear-wave and strain ultrasound elastography in the differentiation of benign and malignant breast lesions", American Journal of Roentgenology, Vol. 201, No. 2, pp. 347-356. 2013.

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R. G. Barr, Z. Zhang, "Shear-wave elastography of the breast value of a quality measure and comparison with strain elastography", Radiology, Vol. 275, No. 1, pp. 45-53. 2015.

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