Shear wave elastography and elastometry in the differential diagnosis of metastatic parasternal lymphatic collector in patients with breast cancer

Snitkin V.М., Samoukina A.V., Khakurinova N.D., Sholokhov V.N., Sergeev Yu.S., Avtomonov D.Е., Valiev R.K., Petrovsky А.V.

N.N. Blokhin National Medical Research Center of Oncology, Ministry of Health of Russia, Moscow, Russia
Objective. To improve the effectiveness of diagnosing metastatic parasternal lymph nodes. Materials and methods. The study included 55 women diagnosed with breast cancer during the period from 2017 to 2019. Results. The patients were divided into two groups: 24 patients with metastatic lesions and 31 patients with lymphoid hyperplasia. The average shear wave velocity in the lymph node was 2.14 (0.77) cm/s in patients with lymphoid hyperplasia, it was 3.13 (1.09) cm/s in case of metastatic lesions and 2.26 (0.71) cm/s in the surrounding tissues. Shear wave velocity in metastasis was higher (p<0.0001) than one in the lymph node hyperplasia and in the surrounding tissues. The optimal threshold value was 2.385 m/s. Elastometry was informative with the following indicators: sensitivity – 77.4%; specificity – 66.7%; positive prognostic value – 75.0%; negative prognostic value – 69.6%. Elastography showed that hard consistency was characteristic of 23 (95.8%) metastatic lymph nodes, and soft consistency was in one (4.2%) case. Elastometry showed hard consistency of hyperplasia in 7 (28.0%) cases, and soft consistency in 18 (72.0%) cases. Elastography was informative with the following indicators: sensitivity – 77.3%, specificity – 69.7%, positive prognostic value – 63.0%, negative prognostic value – 82.1%. Conclusion. Comprehensive ultrasound examination of the lymph nodes, including shear wave elastography and elastometry can increase informative value of the standard ultrasound examination.

Keywords

breast cancer
elastography
elastometry
shear wave
metastasis

Тактика лечения пациентов онкологического профиля в первую очередь определяется стадией заболевания. Для определения стадии рака молочной железы необходимо знать размеры опухоли в молочной железе, а также состояние регионарных лимфатических узлов, в том числе состояние парастернального лимфатического коллектора.

Информация о наличии или отсутствии метастазов во внутренних грудных лимфатических узлах является значимой в определении прогноза, а также в выборе тактики лечения, что в будущем сказывается на показателях выживаемости, продолжительности и качестве жизни больных. Так, согласно действующей восьмой классификации TNM [1], метастазы в парастернальных лимфатических узлах отнесены к уровню N2b, и при их изолированном метастатическом поражении клиническая стадия определяется как IIIА вне зависимости от размера опухоли. А стадия IIIА (за исключением T3, N1, M0) является первично неоперабельной (Inoperable Locally Advanced Breast Cancer) и, согласно рекомендациям NCCN от 2018 г., на первом этапе требует проведения химиотерапевтического лечения. В настоящее время отсутствует единый стандарт лучевой диагностики метастатического поражения парастернальных лимфатических узлов. В литературе встречаются описания успешного применения магнитно-резонансной (МРТ) и позитронно-эмиссионной компьютерной томографии (ПЭТ-КТ) в диагностике метастазов в парастернальных лимфатических узлах [2–8]. Задача данного исследования заключается в определении возможностей ультразвукового исследования в диагностике метастазов в парастернальных лимфатических узлах.

Материалы и методы

Материалом настоящего исследования послужил анализ комплексного обследования 55 женщин, наблюдавшихся в НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина Минздрава России с диагнозом рак молочной железы, в период с 2017 по 2019 гг. В исследование были включены пациентки, проходившие обследование до начала лечения, а также больные, находившиеся на динамическом контроле после ранее проведенного комплексного лечения. Средний возраст пациенток составил 52,5 (3,2) года. Всем больным, находившимся на обследовании до лечения, проведено ультразвуковое исследование молочных желез и регионарных зон лимфатического оттока, включая парастернальный лимфатический коллектор. В группе динамического контроля проведено ультразвуковое исследование зоны послеоперационного рубца, контралатеральной молочной железы, а также регионарных зон, включая парастернальную зону лимфатического оттока. Ультразвуковое исследование выполнялось на аппарате экспертного класса Siemens Acuson S2000 высокочастотным линейным датчиком частотой 4–9 МГц и включало стандартный В-режим сканирования, эластометрию и эластографию сдвиговой волной. Исследование проводилось в положении пациента на спине, руки располагались вдоль тела. Датчик устанавливается параллельно межреберным промежуткам, медиальный край датчика – по краю грудины. Сканирование проводили начиная с I межреберья, далее двигаясь по межреберным промежуткам, вдоль края грудины до V межреберья. Вторым этапом датчик разворачивали на 90 градусов, располагая его поперечно межреберным промежуткам и параллельно грудине, повторяли сканирование от первого до пятого межреберья, осуществляя движения вдоль хрящевой части ребер от края грудины до места перехода хрящевой ткани в костную ткань ребер, в каждом из пяти межреберий. При исследовании оценивали контур плевры и наличие дополнительных объемных образований вдоль внутренних грудных сосудов, в межреберных промежутках и в позадиреберном пространстве. При анализе эластограмм светлые области соответствовали менее жесткой ткани, чем темные области (менее эластичные и более жесткие структуры). Эластография проводилось без компрессии, при задержке дыхания. Обязательным условием являлось установление окна-опроса не только в лимфатическом узле, но в окружающих тканях, для определения визуального различия жесткости тканей. Мы не использовали компрессионную эластографию, так как зона интереса находилась за ребрами и создать адекватную компрессию не представлялось возможным. С помощью точечной эластометрии сдвиговой волной измерялась скорость распространения сдвиговой волны (СРСВ) в лимфатическом узле и в окружающих тканях. Осмотр осуществлялся при положении датчика в межреберных промежутках параллельно проекции ребра и перпендикулярно поверхности кожи, без давления на поверхность кожных покровов, при задержке дыхания. Лимфатический узел помещался в центр окна-опроса, и проводилось измерение скорости сдвиговой волны. Полученные численные значения измерялись в метрах в секунду (м/с).

Статистический анализ

Статистический анализ полученных данных производился с помощью стандартных методов математико-статистической обработки с использованием программного обеспечения для ПК (MSOffice Excel, Statistica 10 и MedCalc (USA, 8.0 версия)). При характеристике выборок, удовлетворяющих критериям нормального распределения, использовали среднее значение и стандартное отклонение. Тест на нормальность распределения выполняли при помощи критерия W-критерия Шапиро–Уилка. Представленные в работе количественные данные имели нормальное распределение. Для оценки эффективности метода определения метастатически измененных лимфоузлов по данным предоперационной диагностики определяли чувствительность, специфичность и точность по формулам расчета статистических показателей. Чувствительность, специфичность, положительная и отрицательная прогностическая ценность, а также точность выражаются в процентах. Доверительные интервалы для чувствительности, специфичности и точности – это «точные» доверительные интервалы Клоппера–Пирсона. Различия между сравниваемыми величинами признавали статистически значимыми при уровне значимости р<0,05. Эффективность эластометрии оценивались при помощи ROC-анализа с подсчетом чувствительности (Se=а/(а+с)) и специфичности (Sp=d/(b+d)). Точки отсечки предложенной модели определялась при максимальной чувствительности и специфичности.

Результаты

По результатам морфологического исследования пациенты были разделены на две группы: первую группу (n=24) составили пациенты с метастатическим поражением, вторую группу (n=31) – пациенты с лимфоидной гиперплазией.

170-1.jpg (139 KB)

Для лимфатических узлов с лимфоидной гиперплазией средняя СРСВ в лимфатическом узле составила 2,14 (0,77) см/с, при метастатическом поражении – 3,13 (1,09) см/с, в окружающих тканях – 2,26 (0,71) см/с. Скорость распространения сдвиговой волны в метастазе была статистически выше (p<0,0001), чем в лимфатических узлах с гиперплазией и в окружающих тканях. При этом СРСВ в окружающих тканях и в лимфатических узлах с гиперплазией статистически не отличалась, и полученные данные были практически сопоставимы (p<0,0001).

На рисунке 1 представлена ROC-кривая информативности скорости сдвиговой волны в лимфатических узлах, по которой было определено оптимальное пороговое значение СРСВ >2,385 м/с. Это позволило оптимально разграничить характер поражения лимфатического узла (доброкачественные изменения или метастатическое поражение). При данном пороговом значении СРСВ показатели информативности эластометрии составили: чувствительность – 77,4% (ДИ 95% 58,9–90,4), специфичность – 66,7% (ДИ 95% 44,7–84,4), прогностическая ценность положительного результата – 75,0%, прогностическая ценность отрицательного результата – 69,6%.

Также дополнительно вычислен индекс Юдена, показывающий вероятность принятия обоснованного решения, при котором пороговое значение СРСВ определено как >1,91 м/с (рис. 2), а показатели информативности для этого значения составили: чувствительность – 48,4% (ДИ 95% 30,2–66,9), специфичность – 95,8% (ДИ 95% 78,9–99,9), прогностическая ценность положительного результата – 93,7%, прогностическая ценность отрицательного результата – 59,0%.

Таким образом, при понижении порогового значения СРСВ до 1,91 см/с по сравнению с оптимальным значением, равным или большим 2,385 м/с, повышается специфичность методики, однако снижается ее чувствительность. Полученные данные отображены в таблице.

Сравнительный анализ СРСВ в окружающих тканях относительно СРСВ в парастернальных лимфатических узлах показал, что для лимфатических узлов с метастатическим поражением показатель СРСВ был выше в среднем на 1,01 (0,14) м/с. Полученные данные отображены на ROC-кривой (рис. 3).

При анализе результатов эластографии лимфатические узлы были разделены по консистенции на жесткие и мягкие (рис. 4). При метастатическом поражении жесткая консистенция определялась в 23 (95,8%) лимфатических узлах, и только в единичном случае (4,2%) лимфатический узел имел мягкую консистенцию. Для лимфатических узлов с гиперплазией в 7 (28,0%) случаях имел место жесткий тип эластограммы, а мягкая консистенция определялась в 18 (72,0%) случаях (p<0,05), показатели информативности эластографии для дифференциальной диагностики метастазов в парастернальных лимфатических узлах составили: чувствительность – 77,3%, специфичность – 69,7%, прогностическая ценность положительного результата – 63,0%, прогностическая ценность отрицательного результата – 82,1%.

171-1.jpg (65 KB)

Суммируя результаты применения всех методик, использованных в данном исследовании, необходимо отметить, что сочетание В-режима, эластометрии и эластографии сдвиговой волной имеют важное прогностическое значение. Информативность комплексного ультразвукового исследования имеет следующие показатели: чувствительность – 95,8%, специфичность – 92,6%, точность – 94,1%.

Обсуждение

Внедрение персонализированного подхода к лечению пациентов с раком молочной железы требует точных сведений о состоянии регионарных коллекторов. Это дает возможность оптимизировать лечение пациентов и в итоге повысить показатели безрецидивной выживаемости. Комплексное применение методик ультразвукового исследования позволяет оценить состояние регионарных лимфатических узлов парастернальной области. При анализе современных литературных данных зарубежных коллег, полученные в настоящем исследовании показатели СРСВ практически идентичны таковым в других исследованиях либо показатели близки к полученным в данном исследовании. Так, Takashi Fujiwara (2013) в исследовании 42 шейных лимфатических узлов (реактивные, n=22; метастатические, n=20) у 19 пациентов высчитал, что средняя СРСВ для реактивных лимфатических узлов составила 1,52 (0,48) м/с, для метастатических/злокачественных лимфатических узлов – 2,46 (0,75) м/с. Пороговое значение СРСВ >1,9 м/с может успешно применяться для классификации метастатических лимфатических узлов со специфичностью 95,0%, чувствительностью 81,8% и общей точностью 88,0% [9]. В другом аналогичном исследовании, проведенном Ghobad Azizi и соавт. (2016), включающем 270 лимфатических узлов у 236 пациентов, с помощью ROC-анализа определено пороговое значение СРСВ 2,93 м/с в качестве максимального значения СРСВ для прогнозирования злокачественности лимфатических узлов. Чувствительность и специфичность составили 92,59% и 75,46% соответственно, положительная прогностическая ценность (PPV) составила 48,54%, отрицательная прогностическая ценность (NPV) – 97,60% [10].

Заключение

Обобщая полученные данные, можно сделать вывод о том, что комплексное ультразвуковое исследование, включающее в себя эластографию и эластометрию сдвиговой волной, позволяет повысить информативность традиционного ультразвукового исследования и с высокой точностью дифференцировать метастатическое поражение парастернальных лимфатических узлов от неопухолевых изменений, что важно для определения последующей тактики лечения.

References

  1. Brierley J.D., Gospodarowicz M.K., Wittekind C. TNM Classification of malignant tumours, 8th ed. Wiley-Blackwell; January 2017. 272p.
  2. He N., Xie C., Wei W., Pan C., Wang W., Lv N. et al. A new, preoperative, MRI-based scoring system for diagnosing malignant axillary lymph nodes in women evaluated for breast cancer. Eur. J. Radiol. 2012; 81(10): 2602-12. https://dx.doi.org/10.1016/j.ejrad.2012.03.019.
  3. Fornasa F., Nesoti M.V., Bovo C., Bonavina M.G. Diffusion-weighted magnetic resonance imaging in the characterization of axillary lymph nodes in patients with breast cancer. J. Magn. Reson. Imaging. 2012; 36(4): 858-64. https://dx.doi.org/10.1002/jmri.23706.
  4. An Y.Y., Kim S.H., Kang B.J., Lee A.W. Comparisons of positron emission tomography/computed tomography and ultrasound imaging for detection of internal mammary lymph node metastases in patients with breast cancer and pathologic correlation by ultrasound-guided biopsy procedures. J. Ultrasound Med. 2015; 34(8): 1385-94. https://dx.doi.org/10.7863/ultra.34.8.1385.
  5. Eubank W.B., Mankoff D.A., Takasugi J., Vesselle H., Eary J.F., Shanley T.J. et al. 18fluorodeoxyglucose positron emission tomography to detect mediastinal or internal mammary metastases in breast cancer. J. Clin. Oncol. 2001; 19(15): 3516-23. https://dx.doi.org/10.1200/JCO.2001.19.15.3516.
  6. Segaert I., Mottaghy F., Ceyssens S., De Wever W., Stroobants S., Van Ongeval C. et al. Additional value of PET-CT in staging of clinical stage IIB and III breast cancer. Breast J. 2010; 16(6): 617-24. https://dx.doi.org/10.1111/j.1524-4741.2010.00987.x.
  7. Orsaria P., Chiaravalloti A., Caredda E., Marchese P.V., Titka B., Anemona L. et al. Evaluation of the usefulness of FDG-PET/CT for nodal staging of breast cancer. Anticancer Res. 2018; 38(12): 6639-52. https://dx.doi.org/ 10.21873/anticanres.13031.
  8. Kim E.J., Kim S.H., Kang B.J., Choi B.G., Song B.J., Choi J.J. Diagnostic value of breast MRI for predicting metastatic axillary lymph nodes in breast cancer patients: diffusion-weighted MRI and conventional MRI. Magn. Reson. Imaging. 2014; 32(10): 1230-6. https://dx.doi.org/10.1016/j.mri.2014.07.001.
  9. Fujiwara T., Tomokuni J., Iwanaga K., Ooba S., Haji T. Acoustic radiation force impulse imaging for reactive and malignant/metastatic cervical lymph nodes. Ultrasound Med. Biol. 2013; 39(7): 1178-83. https://dx.doi.org/ 10.1016/j.ultrasmedbio.2013.02.001.
  10. Azizi G., Keller J.M., Mayo M.L., Piper K., Puett D., Earp K.M., Malchoff C.D. Shear wave elastography and cervical lymph nodes: predicting malignancy. Ultrasound Med. Biol. 2016; 42(6): 1273-81. https://dx.doi.org/10.1016/j.ultrasmedbio.2016.01.012.

Received 02.07.2020

Accepted 16.10.2020

About the Authors

Vyacheslav M. Snitkin, post-graduate student of the Department of ultrasound diagnostics of the Research Institute of Clinical and Experimental Radiology, N.N. Blokhin National Medical Research Center of Oncology, Ministry of Health of the Russian Federation (N.N. Blokhin NMRCO). Tel.: +7(499)324-98-95. E-mail: snitkinvm@yandex.ru.
115478, Russia, Moscow, Kashirskoye highway, 23.
Alina V. Samoukina, post-graduate student of the oncological department of surgical methods of treatment No. 13, Institute of Clinical Oncology, N.N. Blokhin National Medical Research Center of Oncology, Ministry of Health of the Russian Federation (N.N. Blokhin NMRCO). Tel.: +7(499)324-98-95. E-mail: neuro15doc@yandex.ru.
115478, Russia, Moscow, Kashirskoye highway, 23.
Nafset D. Khakurinova, post-graduate student of the oncological department of surgical methods of treatment No. 13, Institute of Clinical Oncology, N.N. Blokhin National Medical Research Center of Oncology, Ministry of Health of the Russian Federation (N.N. Blokhin NMRCO). Tel.: +7(499)324-98-95. E-mail: nafset2701@mail.ru.
115478, Russia, Moscow, Kashirskoye highway, 23.
Vladimir N. Sholokhov, Doctor of Medical Sciences, Professor, leading researcher of the Department of ultrasound diagnostics of the Research Institute of Clinical and Experimental Radiology, N.N. Blokhin National Medical Research Center of Oncology, Ministry of Health of the Russian Federation (N.N. Blokhin NMRCO).
Tel.: +7(499)324-98-95. E-mail: vnshell@mail.ru. 115478, Russia, Moscow, Kashirskoye highway, 23.
Yuri S. Sergeev, PhD., associate professor of the Department of Oncology, Institute of Clinical Medicine named after N.V. Sklifosovsky, I.M. Sechenov First Moscow State Medical University, Ministry of Health of the Russian Federation. Tel.: +7(909)167-75-66. E-mail: info@ronc.ru. 115478, Russia, Moscow, Kashirskoye highway, 23.
Dmitry E. Avtomonov, PhD., assistant of the Department of Oncology, Institute of Clinical Medicine named after N.V. Sklifosovsky, I.M. Sechenov First Moscow State Medical University, Ministry of Health of the Russian Federation. Tel.: +7(925)866-68-72. E-mail: info@ronc.ru. 115478, Russia, Moscow, Kashirskoye highway, 23.
Ramiz K. Valiev, PhD., Head of the Oncological Department of surgical methods of treatment No. 13, Research Institute of Clinical Oncology, N.N. Blokhin National Medical Research Center of Oncology, Ministry of Health of the Russian Federation (N.N. Blokhin NMRCO). Tel.: +7(499)324-98-95. E-mail: info@ronc.ru.
115478, Russia, Moscow, Kashirskoye highway, 23.
Alexander V. Petrovsky, PhD, deputy director for the development of cancer care in the regions, Research Institute of Clinical Oncology, N.N. Blokhin National Medical Research Center of Oncology, Ministry of Health of the Russian Federation (N.N. Blokhin NMRCO). Tel.: +7(499)324-98-95. E-mail: alexpetrovsky@hotmail.com.
115478, Russia, Moscow, Kashirskoye highway, 23.

For citation: Snitkin V.M., Samoukina A.V., Khakurinova N.D., Sholokhov V.N., Sergeev Yu.S., Avtomonov D.E., Valiev R.K., Petrovsky A.V. Shear wave elastography and elastometry in the differential diagnosis of metastatic parasternal lymphatic collector in patients with breast cancer.
Akusherstvo i Ginekologiya / Obstetrics and gynecology. 2020; 10: 168-173 (in Russian)
https://dx.doi.org/10.18565/aig.2020.10.168-173

Similar Articles

By continuing to use our site, you consent to the processing of cookies that ensure the proper functioning of the site.