Variability of Transrectal Shear Wave Elastography in a Phantom Model

J Korean Soc Radiol. 2023 Sep;84(5):1110-1122. doi: 10.3348/jksr.2023.0051. Epub 2023 Sep 16.

Abstract

Purpose: This study aimed to assess the variability of transrectal shear wave elastography (SWE) using a designed phantom.

Materials and methods: In a phantom, the SWE values were examined by two radiologists using agarose and emulsion silicone of different sizes (1, 2, and 3 cm) and shapes (round, cubic) at three depths (1, 2, and 3 cm), two region of interest (ROI) and locations (central, peripheral) using two ultrasound machines (A, B from different vendors). Variability was evaluated using the coefficient of variation (CV).

Results: The CVs decreased with increasing phantom size. Significant changes in SWE values included; agarose phantom at 3 cm depth (p < 0.001; machine A), 1 cm depth (p = 0.01; machine B), emulsion silicone at 2 cm depth (p = 0.047, p = 0.020; both machines). The CVs increased with increasing depth. Significant changes in SWE values included; 1 cm agarose (p = 0.037, p = 0.021; both machines) and 2 cm agarose phantom (p = 0.047; machine A). Significant differences in SWE values were observed between the shapes for emulsion silicone phantom (p = 0.032; machines A) and between ROI locations on machine B (p ≤ 0.001). The SWE values differed significantly between the two machines (p < 0.05). The intra-/inter-operator agreements were excellent (intraclass correlation coefficient > 0.9).

Conclusion: The phantom size, depth, and different machines affected the variability of transrectal SWE.

목적: 본 연구는 제작한 팬텀을 사용해 경직장 전단파탄성초음파의 가변성을 알아보았다.

대상과 방법: 아가로즈와 실리콘에멀전을 각각 1, 2, 3 cm 크기의 둥근 모양과 사각 모양의 팬텀 물질로 제작하였다. 1, 2, 3 cm의 깊이에 팬텀을 놓고, 크기, 깊이, 모양에 따른 굳기값(coefficient variant)의 차이를 중심부/주변부에서 확인하였다. 두 명의 영상의가 경직장 초음파 탐촉자를 이용해 각각 3회씩, 두 개의 초음파기계로(기계 A, B), 굳기값을 확인하였다. 가변성은 변동계수로 표현하였다.

결과: 팬텀의 크기가 커질수록 변동계수는 감소하였다. 크기에 따른 굳기값은, 아가로즈 팬텀은 기계 A 3 cm 깊이(p < 0.001), 기계 B 1 cm 깊이에서(p = 0.010), 실리콘에멀전 팬텀은 2 cm 깊이에서 두 기계 모두 유의한 차이를 보였다(p = 0.047, p = 0.020). 깊이가 깊어질수록 변동계수는 증가하였다. 깊이에 따른 굳기값은, 1 cm 크기 아가로즈 팬텀은 두 기계 모두(p = 0.037, p = 0.021), 2 cm 크기 아가로즈 팬텀은 기계 A에(p = 0.047) 유의한 차이를 보였다. 기계 A 실리콘에멀전에서만 모양에 따른 굳기값의 유의한 차이를 보였고(p = 0.032) 기계 B는 두 물질 모두 관심영역에 따른 굳기값의 유의한 차이가 보였다. 굳기값은 두 기계 간 유의한 차이가 있었고(p < 0.05), 시술자 내/시술자 간 일치도는 높았다(급내상관계수 > 0.9).

결론: 팬텀의 크기, 깊이, 사용된 기계가 전단파탄성초음파 가변성에 영향을 주는 요소로 나타났다.

Keywords: Elastography; Prostate; Tissue Elasticity Imaging; Ultrasound.