Value of two-dimensional ultrasound and shear wave elastography in the evaluation of lymphedema associated with breast cancer
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摘要:目的
探讨二维超声和剪切波弹性成像(SWE)诊断乳腺癌相关淋巴水肿(BCRL)和评估康复治疗效果的价值。
方法基于临床评估结果, 将102例乳腺癌术后患者分为正常组、亚临床淋巴水肿组和临床淋巴水肿组。使用二维超声、SWE分别检测患者双上肢皮肤和皮下组织，获得相应厚度、硬度值。分析水肿组(亚临床淋巴水肿组和临床淋巴水肿组)患者皮肤、皮下组织的厚度和硬度与国际淋巴学会(ISL)分期的相关性; 比较3组患者患肢与对侧肢皮肤、皮下组织的厚度与硬度; 比较二维超声、SWE诊断亚临床淋巴水肿的效能; 比较周径测量法、二维超声和SWE评估治疗效果的价值。
结果亚临床淋巴水肿组中，患肢前臂皮肤厚度、硬度和前臂皮下组织硬度均大于对侧肢，差异有统计学意义(P < 0.05); 临床淋巴水肿组中，患肢前臂、上臂皮肤和皮下组织的厚度、硬度均大于对侧肢，差异有统计学意义(P < 0.05)。水肿组患者前臂皮肤厚度(r=0.443, P < 0.001)、前臂皮肤硬度(r=0.275, P=0.024)均与ISL分期呈显著正相关。受试者工作特征曲线显示，二维超声、SWE诊断亚临床BCRL的曲线下面积分别为0.808、0.934。治疗后，亚临床淋巴水肿组的二维超声、SWE评估结果与治疗前比较，差异均有统计学意义(P < 0.05)，周径测量法评估结果与治疗前比较，差异无统计学意义(P=0.293)。
结论二维超声、SWE均具有较高的诊断BCRL和评估治疗效果的价值，且SWE相较于二维超声在BCRL的早期诊断中具有更优的诊断效能。
Abstract:ObjectiveTo explore the application value of two-dimensional ultrasound and shear wave elastography (SWE) in diagnosing breast cancer-related lymphedema (BCRL) and evaluating the efficacy on rehabilitation.
MethodsAccording to the clinical assessment, a total of 102 patients were divided into normal group, subclinical lymphedema group and clinical lymphedema group. Two-dimensional ultrasoundand SWE were used to detect the skin and subcutaneous tissue of the upper limbs of the patients, and the corresponding thickness and hardness were obtained. The correlations of the thickness and hardness of the skin and subcutaneous tissue of the patients in the edema group(subclinical lymphedema group and clinical lymphedema group) with the International Society of Lymphology(ISL)classification were analyzed. The thickness and hardness of skin and subcutaneous tissue of affected limb and contralateral limb in the three groups were compared. The value of circumferential diameter measurement, two dimensional ultrasound and SWE in evaluating therapeutic effect was compared.
ResultsIn subclinical lymphedema group, the skin thickness, hardness and subcutaneous tissue hardness ofthe forearm of the affected limb were greater than those of the opposite limb (P < 0.05). The skin and subcutaneous tissue thickness and hardness ofthe forearm and upper arm of the affected limb in the clinical lymphedema group were significantly greater than those of the contralateral limb (P < 0.05); forearm skin thickness (r=0.443, P < 0.001) and forearm skin hardness (r=0.275, P=0.024) in the edema group were significantly positively correlated with ISL stage. The receiver operating characteristic curve showed that the area under the curve of two-dimensional ultrasound and SWE in diagnosis of subclinical BCRL was 0.808 and 0.934, respectively. the differences between the two-dimensional ultrasound and SWE assessment of the subclinical lymphedema group before and after treatment were statistically significant (P < 0.05). There was no significant difference in the assessment results of circumference measurement before and after treatment (P=0.293).
ConclusionTwo-dimensional ultrasound and SWE are both of high value for the diagnosis and assessment of treatment effects of BCRL; in early diagnosis, the diagnostic efficacy of SWE is better than that of two-dimensional ultrasound.
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Keywords:
- ultrasound /
- shear wave elastography /
- breast cancer /
- lymphedema /
- rehabilitation therapy
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结直肠癌属于全球癌症相关死亡事件的主要原因[1]。现今临床应用的肿瘤标志物一般特异性不高, 单独检测难以作为结直肠癌的诊断依据[2], 故发现诊断价值更高的血清学指标进行结直肠癌诊断及预后评估具有重要意义。糖类抗原19-9(CA19-9)为当前结直肠癌筛查常用肿瘤标志物，但单独诊断效果并不理想[3]。研究[4]表明，恶性肿瘤(包括卵巢癌、肺癌以及口腔癌等)患者内皮细胞特异性分子1(ESM-1)处于过度表达状态，结直肠癌患者组织以及血清ESM-1亦有异常表达改变。既往有关血清ESM-1检测用于结直肠癌临床诊断及其与患者预后关系的研究较少。炎症细胞与其分泌的炎症因子可为肿瘤的发生发展提供良好环境[5]。C反应蛋白(CRP)为主要炎症指标，大部分肿瘤患者均有升高趋势[6]。白蛋白(ALB)能够反映营养状况，而癌症患者蛋白质代谢存在异常。研究[7]证实, C反应蛋白与白蛋白比率(CRP/ALB)能够用于多种肿瘤患者预后评估。但关于CRP/ALB对结直肠癌诊断价值的研究鲜少。本研究探讨CA19-9、ESM-1及CRP/ALB对结直肠癌的诊断价值及与临床病理特征、生存时间的关系，现报告如下。
1. 资料与方法
1.1 一般资料
选取2018年2月—2019年10月收治的86例结直肠癌患者(结直肠癌组)。纳入标准: 与结直肠癌诊断标准[8]相符，具有手术适应证，接受根治性手术，经手术病理证实者; 初诊患者; 具有完整临床资料者; 精神意识正常者。排除标准: 合并自身免疫性疾病、血液系统疾病、严重脏器疾病等患者; 其他肿瘤患者或者结直肠癌复发患者; 合并感染性疾病者; 术前接受放化疗者; 失访者。另选取同期结直肠良性病变患者50例(经临床观察、内镜与病理检查证实，纳入良性病变组)与体检健康者(对照组)50例。所有研究对象均自愿签署知情同意书。研究符合《赫尔辛基宣言》原则。3组性别、年龄、体质量指数(BMI)等基线资料比较，差异无统计学意义(P > 0.05)。见表 1。
表 1 3组基线资料比较(x±s)组别 性别 年龄/岁 体质量指数/(kg/m2) 男 女 结直肠癌组(n=86) 48 38 61.14±7.32 23.55±2.44 良性病变组(n=50) 27 23 59.30±8.26 24.22±2.30 对照组(n=50) 26 24 59.40±7.71 23.89±2.40 1.2 方法
在结直肠病变患者治疗前、健康体检者体检时，采集空腹静脉血3 mL, 将其室温放置1 h后，以2 500转/min的速率离心15 min, 离心半径16 cm, 分离血清样本，于-80 ℃冰箱中存储待测。
1.3 观察指标
应用全自动生化分析仪(西门子ADVIA2400)以酶联免疫吸附法进行CA19-9、ESM-1水平测定，以免疫比浊法进行CRP水平检测，并以溴甲酚绿法进行ALB测定。以受试者工作特征(ROC)曲线分析中的截断值为各指标界值，达到界值为高水平。结直肠癌患者术后接受定期随访，记录其18个月内生存情况。
1.4 统计学分析
使用SPSS 22.0软件处理数据，计数资料以[n(%)]表示，采用χ2检验; 正态分布计量资料以(x±s)表示，多组比较采用单因素方差分析法，多组两两比较采用SNK法; 采用ROC曲线分析各指标诊断效能; 采用Logistic回归模型分析CA19-9、ESM-1、CRP/ALB与临床病理特征的关系; 采用Kaplan-Meier法，以Log-Rank法进行生存分析; 采用COX回归模型进行预后危险因素分析。P < 0.05为差异有统计学意义。
2. 结果
2.1 3组CA19-9、ESM-1、CRP/ALB比较
结直肠癌组血清CA19-9、ESM-1水平高于良性病变组和对照组，差异有统计学意义(P < 0.05); 结直肠癌组CRP/ALB高于良性病变组，且良性病变组高于对照组，差异有统计学意义(P < 0.05)。见表 2。
表 2 3组CA19-9、ESM-1、CRP/ALB比较(x±s)组别 n CA19-9/(U/mL) ESM-1/(pg/mL) CRP/ALB 结直肠癌组 86 26.53±4.12*# 30.27±4.30*# 0.11±0.02*# 良性病变组 50 21.94±4.18 25.21±3.51 0.08±0.01* 对照组 50 21.93±3.73 22.95±4.24 0.06±0.01 CA19-9: 糖类抗原19-9; ESM-1: 内皮细胞特异性分子1;
CRP/ALB: C反应蛋白与白蛋白比率。与对照组比较, *P < 0.05;
与良性病变组比较, #P < 0.05。2.2 CA19-9、ESM-1、CRP/ALB对结直肠癌的诊断价值
CA19-9诊断敏感度为67.42%, 特异度为76.03%; ESM-1敏感度为67.42%, 特异度为86.01%; CRP/ALB敏感度为84.92%, 特异度为90.04%; 三者联合诊断敏感度为94.18%, 特异度为85.75%。见图 1、表 3。
表 3 CA19-9、ESM-1和CRP/ALB对结直肠癌的诊断价值变量 AUC 标准误 P 渐进95%CI 截断值 上限 下限 CA19-9 0.784 0.041 < 0.001 0.703 0.865 24.03 ESM-1 0.826 0.035 < 0.001 0.758 0.894 28.49 CRP/ALB 0.923 0.022 < 0.001 0.879 0.966 0.10 三者联合 0.961 0.015 < 0.001 0.932 0.990 - CA19-9: 糖类抗原19-9; ESM-1: 内皮细胞特异性分子1; CRP/ALB: C反应蛋白与白蛋白比率。 2.3 不同临床病理特征患者CA19-9、ESM-1、CRP/ALB比较
CA19-9不同水平患者在淋巴结转移、远处转移方面比较，差异有统计学意义(P < 0.05); ESM-1不同水平患者在TNM分期、远处转移方面比较，差异有统计学意义(P < 0.05); CRP/ALB不同水平患者在肿瘤分化程度、TNM分期、淋巴结转移、远处转移方面比较，差异有统计学意义(P < 0.05)。见表 4。
表 4 不同临床病理特征患者CA19-9、ESM-1、CRP/ALB比较[n(%)]项目 n CA19-9 χ2 P ESM-1 χ2 P CRP/ALB χ2 P 高水平(n=41) 低水平(n=45) 高水平(n=41) 低水平(n=45) 高水平(n=36) 低水平(n=50) 肿瘤原发部位 0.896 0.344 0.259 0.611 0.170 0.680 结肠 36 15(36.59) 21(46.67) 16(39.02) 20(44.44) 16(44.44) 20(40.00) 直肠 50 26(63.41) 24(53.33) 25(60.98) 25(55.56) 20(55.56) 30(60.00) 肿瘤直径cm 1.766 0.184 3.103 0.078 2.692 0.101 < 5 cm 46 25(60.98) 21(46.67) 26(63.41) 20(44.44) 23(63.89) 23(46.00) ≥5 cm 40 16(39.02) 24(53.33) 15(36.59) 25(55.56) 13(36.11) 27(54.00) 肿瘤分化程度 0.032 0.857 0.032 0.857 8.653 0.003 高/中分化 76 36(87.80) 40(88.89) 37(90.24) 39(86.67) 27(75.00) 49(98.00)* 低/未分化 10 5(12.20) 5(11.11) 4(9.76) 6(13.33) 9(25.00) 1(2.00)* TNM分期 1.013 0.314 7.743 0.005 10.433 0.001 Ⅰ~Ⅱ 53 23(56.10) 30(66.67) 19(46.34) 34(75.56)* 15(41.67) 38(76.00)* Ⅲ~Ⅳ 33 18(43.90) 15(33.33) 22(53.66) 11(24.44)* 21(58.33) 12(24.00)* 淋巴结转移 10.995 0.001 3.688 0.055 20.861 0.010 有 27 20(48.78) 7(15.56)* 17(41.46) 10(22.22) 21(58.33) 6(12.00)* 无 59 21(51.22) 38(84.44)* 24(58.54) 35(77.78) 15(41.67) 44(88.00)* 远处转移 9.700 0.002 6.399 0.011 9.260 0.002 有 14 12(29.27) 2(4.44)* 11(26.83) 3(6.67)* 11(30.56) 3(6.00)* 无 72 29(70.73) 43(95.56)* 30(73.17) 42(93.33)* 25(69.44) 47(94.00)* 病理类型 0.529 0.971 2.132 0.344 5.101 0.078 腺癌 73 36(87.80) 37(82.22) 37(90.24) 36(80.00) 27(75.00) 46(92.00) 神经内分泌肿瘤 8 3(7.32) 5(11.11) 3(7.32) 5(11.11) 5(13.89) 3(6.00) 黏膜内癌 5 2(4.88) 3(6.67) 1(2.44) 4(8.89) 4(11.11) 1(2.00) CA19-9: 糖类抗原19-9; ESM-1: 内皮细胞特异性分子1; CRP/ALB: C反应蛋白与白蛋白比率。与高水平比较, *P < 0.05。 2.4 CA19-9、ESM-1、CRP/ALB与病理特征的关系
CA19-9与淋巴结转移、远处转移相关(P < 0.05), ESM-1与TNM分期、远处转移相关(P < 0.05), CRP/ALB与肿瘤分化程度、TNM分期、淋巴结转移及远处转移相关(P < 0.05)。见表 5。
表 5 CA19-9、ESM-1、CRP/ALB与病理特征的关系病理特征 CA19-9 ESM-1 CRP/ALB 95%CI P 95%CI P 95%CI P 分化程度 0.658~1.237 0.613 0.705~1.328 0.547 1.409~3.391 0.001 TNM分期 0.798~1.365 0.536 1.780~3.704 < 0.001 1.613~2.612 < 0.001 淋巴结转移 1.529~2.419 < 0.001 0.605~1.178 0.492 1.869~2.820 < 0.001 远处转移 2.272~3.538 < 0.001 2.210~3.245 < 0.001 3.306~5.791 < 0.001 CA19-9: 糖类抗原19-9; ESM-1: 内皮细胞特异性分子1; CRP/ALB: C反应蛋白与白蛋白比率。 2.5 生存分析
86例患者中位随访时间为17个月，死亡14例(16.28%); CA19-9高水平患者中位生存时间为16.02个月, CA19-9低水平患者中位生存时间为17.78个月; ESM-1高水平患者中位生存时间为16.17个月, ESM-1低水平患者中位生存时间17.64个月; CRP/ALB高水平患者中位生存时间为16.27个月, CRP/ALB低水平患者中位生存时间为17.45个月; CA19-9高水平、ESM-1高水平、CRP/ALB高水平患者中位生存时间分别短于CA19-9低水平(χ2=9.890, P=0.002)、ESM-1低水平(χ2=6.566, P=0.010)、CRP/ALB低水平患者(χ2=5.494, P=0.020)。见图 2、图 3、图 4。
2.6 预后COX回归分析
分化程度、TNM分期、远处转移、CA19-9、ESM-1、CRP/ALB为结直肠癌预后影响因素(P < 0.05)。见表 6。
表 6 患者预后COX回归分析变量 β SE Wald OR 95%CI P 肿瘤直径 0.062 0.128 0.235 1.064 0.828~1.367 0.628 分化程度 1.087 0.106 105.159 2.965 2.409~3.650 < 0.001 TNM分期 1.248 0.123 102.948 3.483 2.737~4.433 < 0.001 淋巴结转移 0.047 0.119 0.156 1.048 0.830~1.323 0.693 远处转移 0.928 0.136 46.561 2.529 1.938~3.302 < 0.001 CA19-9 0.875 0.114 58.912 2.399 1.919~2.999 < 0.001 ESM-1 1.356 0.248 29.896 3.881 2.387~6.310 < 0.001 CRP/ALB 1.132 0.196 33.357 3.102 2.112~4.555 < 0.001 CA19-9: 糖类抗原19-9; ESM-1: 内皮细胞特异性分子1; CRP/ALB: C反应蛋白与白蛋白比率。 3. 讨论
正常情况下，人体CA19-9较少，其微量分布于肝脏组织、肠道、胆组织与胰腺中，随着消化道肿瘤的出现，其表达水平升高[9]。本研究中，结直肠癌组血清CA19-9水平显著高于其余2组，与上述研究相符，证实结直肠癌患者血清CA19-9表达水平异常升高。既往研究[10]表明, CA19-9检测在胃癌、胰腺癌、肠癌、胆系癌以及肝癌等诊断中具有突出优势，能够作为消化系统恶性肿瘤的辅助诊断指标，但其单独诊断特异度低。ESM-1属于蛋白多糖，主要由内皮细胞合成，可参与细胞黏附的调节以及肿瘤进展等过程[11]。CRP/ALB常用于系统性炎症评估，当前研究[12]已明确其与肿瘤的关系，并认为其可用于预后评估。本研究中，结直肠癌组血清ESM-1、CRP/ALB较其余2组显著更高，表明ESM-1、CRP/ALB可能有利于结直肠癌的筛查。以往关于CRP/ALB对结直肠癌诊断价值的研究鲜少，本研究创新性进行ROC曲线分析发现, CA19-9、ESM-1、CRP/ALB联合诊断AUC为0.961, 大于各指标单独检测，且诊断敏感度与特异度达94.18%、85.75%, 具有较高诊断效能。
CA19-9与结直肠癌肝转移有关，能够用于肿瘤病理特征评估[13]。研究[14]指出, CA19-9表达水平和结直肠癌患者淋巴结转移以及肿瘤分期存在紧密联系。本研究发现, CA19-9与淋巴结转移、远处转移有关，但在肿瘤TNM分期方面无显著差异。这可能与本次研究病例来源不同、样本量较少等有关，有待后续增加样本、扩大病例选取范围进一步研究验证。相关研究[15-16]表明, ESM-1表达情况与恶性肿瘤患者预后、是否远处转移有关，并猜测其可能成为预测患者预后的新型血清学标志物。本研究中，结直肠癌患者ESM-1表达与TNM分期、远处转移有关，与上述研究基本一致。ESM-1表达于肿瘤内皮细胞中，主要通过加快细胞增殖、加快淋巴管与血管产生、诱发免疫抑制反应等机制促进肿瘤病灶形成与发展[17-18]。同时，经siDNA沉默肿瘤细胞里面ESM-1基因，可对结直肠癌细胞迁移与侵袭产生抑制作用，且能通过抑制蛋白激酶B(Akt)/核因子κB(NF-κB)信号通路加快结直肠癌细胞凋亡[19]。CRP/ALB越高，表明机体炎症越严重，营养状态越差，因此抗肿瘤免疫力越差[20-21]。研究[22-23]指出, CRP/ALB高与肿瘤患者淋巴结转移、肿瘤临床分期显著相关。本研究显示, CRP/ALB与结直肠癌分化程度、TNM分期、淋巴结转移及远处转移有关。癌症相关炎症主要特征为病灶组织内炎症因子合成及炎症细胞浸润，导致组织重塑、修复以及血管生成，对癌症进展与转移产生促进作用[24-26]。本研究经生存分析创新性发现，高水平CA19-9、ESM-1、CRP/ALB患者术后中位生存时间显著更短，且COX回归分析发现，分化程度、TNM分期、远处转移、CA19-9、ESM-1、CRP/ALB为结直肠癌预后影响因素，该结果与病理特征分析趋势基本一致，证实CA19-9、ESM-1、CRP/ALB与患者预后有关，可用于预后评估。
综上所述，血清CA19-9、ESM-1联合CRP/ALB对结直肠癌的诊断效能较各指标单独检测更优，且均与肿瘤发生发展及患者术后生存时间密切相关，其检测结果可为结直肠癌的临床诊断、病情及预后评估提供重要依据。但本研究样本量较少，且为单中心研究，还需扩大样本进行多中心研究进一步补充论证。
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图 1 上肢测量点示意图
a: 掌横纹; b: 腕横纹; c: 腕横纹上5 cm; d: 肘下10 cm; e: 肘横纹; f: 肘上10 cm。a~f为上肢周径测量点, d、f为二维超声和SWE测量点。
表 1 国际淋巴学会分期系统
分期 临床表现 0期 无明显水肿，因症状和细微组织变化可被识别 1期 水肿呈凹陷性，随着肢体抬高和受压而消退 2a期 早期中度凹陷性水肿，抬高或压迫无显著改善 2b期 晚期中度肿胀，无凹陷性水肿，抬高或受压无显著改善 3期 严重肿胀，受累肢体呈象皮肿样改变，出现棘皮病、皮肤增厚角化、色素沉着或疣状增生等皮肤病变 
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表 2 3组患者一般情况和临床资料比较(x±s)[n(%)]
指标 正常组(n=35) 亚临床淋巴水肿组(n=30) 临床淋巴水肿组(n=37) P 年龄/岁 57.66±7.83 55.63±6.89 54.03±9.85 0.190 身高/cm 167.46±5.15 165.71±4.92 166.24±4.94 0.575 体质量/kg 68.37±7.26 66.59±5.85 66.63±6.61 0.444 体质量指数/(kg/m2) 24.48±2.16 24.26±1.96 24.12±2.39 0.774 手术侧 右侧 15(42.86) 11(36.67) 18(48.65) 0.615 左侧 20(57.14) 19(63.33) 19(51.35) 手术-检查间隔时间/月 75.94±37.23 84.12±33.98 84.54±35.06 0.527 肢体周长差/cm 1.15±0.28 1.36±0.28 7.22±2.89 ＜0.001
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表 3 3组患者患肢与对侧肢二维超声、SWE检查结果比较(x±s)
指标 正常组(n=35) 亚临床淋巴水肿组(n=30) 临床淋巴水肿组(n=37) 患肢 对侧肢 P 患肢 对侧肢 P 患肢 对侧肢 P 前臂皮肤厚度/mm 1.59±0.49 1.41±0.24 0.055 2.02±0.59 1.36±0.23 0.001 2.64±0.37 1.39±0.26 ＜0.001 前臂皮下组织厚度/mm 9.68±2.81 9.10±3.09 0.414 10.81±4.38 10.13±2.20 0.451 11.34±2.03 10.15±2.32 0.022 上臂皮肤厚度/mm 1.37±0.21 1.30±0.27 0.242 1.41±0.37 1.42±0.24 0.871 1.51±0.42 1.29±0.24 0.010 上臂皮下组织厚度/mm 10.33±2.79 10.51±2.71 0.788 11.22±3.51 11.50±2.26 0.715 12.39±4.26 10.42±2.86 0.023 前臂皮肤硬度/(m/s) 1.89±0.31 1.81±0.32 0.272 2.16±0.32 1.59±2.20 ＜0.001 2.31±0.52 1.66±0.25 ＜0.001 前臂皮下组织硬度/(m/s) 1.83±0.33 1.94±0.28 0.157 1.94±0.23 1.69±0.35 0.002 1.99±0.23 1.71±0.36 ＜0.001 上臂皮肤硬度/(m/s) 1.51±0.18 1.56±0.24 0.349 1.54±0.28 1.53±0.24 0.921 1.62±0.24 1.44±0.24 0.001 上臂皮下组织硬度/(m/s) 1.54±0.2 1.46±0.21 0.110 1.52±0.23 1.42±0.21 0.100 1.61±0.22 1.31±0.19 ＜0.001
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表 4 二维超声、SWE和周径测量法对治疗效果的评估结果比较(x±s)
方法 指标 治疗前 治疗后 P 周径测量法 肢体周长差/cm 1.36±0.28 1.32±0.28 0.293 二维超声 前臂皮肤厚度/mm 2.02±0.59 1.36±0.27 0.002 SWE 前臂皮肤硬度/(m/s) 2.16±0.32 1.59±0.19 ＜0.001 SWE: 剪切波弹性成像。
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