數字乳腺斷層重建2D圖像技術在乳腺病變診斷中的應用價值

梁旭，姚建莉，董曉蕾，徐忠孜，許國輝，周鵬

四川省腫瘤醫院 影像科，四川 成都 610041

引言

數字乳腺斷層合成攝影（Digital Breast Tomosynthesis，DBT）通過采集不同角度低劑量的乳腺X線圖像，重建合成1 mm薄層三維斷層圖像，能夠減輕腺體組織與乳腺病變重疊的影響，易于顯示腫塊的邊緣特征。相比全視野數字化乳腺X線攝影（Full Field Digital Mammography，FFDM），DBT能夠提高病灶檢出率及減少召回率。DBT須與FFDM二維圖像聯合應用，以克服對乳腺微鈣化病變顯示不足的缺點，但是增加了約1倍的輻射劑量。目前，DBT能重建成類似于FFDM的合成二維圖像（Synthetic Mammography，SM）且不額外增加輻射劑量。2012年，美國FDA批準SM應用于乳腺癌篩查及診斷[1]，有關DBT聯合SM在乳腺癌篩查中的應用價值在國內外文獻中已有較多報道，但在國內，SM作為一種新的圖像合成技術尚未廣泛應用于乳腺癌篩查或診斷，SM的應用價值尚需要進一步驗證。因此，本研究旨在比較FFDM與SM 2組二維圖像的乳腺病變可見性、影像征象及診斷效能，探討SM能否替代FFDM作為二維圖像應用于乳腺癌診斷。

1 資料與方法

1.1 一般資料

回顧性收集我院2020年9月至2021年8月因乳腺超聲檢查發現異常或臨床體檢發現乳腺包塊行乳腺X線攝影檢查的患者為研究對象。納入標準：① 乳腺X線攝影同時包括FFDM及DBT兩種檢查，并有經DBT合成的SM；② 有穿刺或手術病理結果。排除標準：① 有乳腺手術史及乳腺癌治療史；② 乳腺多發病灶。最終納入153例患者，均為女性，年齡20～80歲，平均（50.8±12.2）歲。本研究方案經我院倫理委員會審核通過（編號：SCCHEC-02-2020-61），所有患者均簽署知情同意書。

1.2 數字乳腺X線攝影及斷層合成檢查方法

采用聯影uMammo 890i數字乳腺X線機，所有患者常規行乳腺頭尾位（CC位）及內外斜位（MLO位）攝片。在同一拍攝體位、相同壓迫條件下，先行2D全數字乳腺X攝影，自動曝光，再行數字乳腺斷層攝影u-viewer模式，DBT為小角度（-7.5°～+7.5°）自動連續曝光，球管每旋轉1°曝光1次，共獲得15幅低劑量圖像，再經計算機重建為1 mm層厚薄層圖像和SM圖像。

1.3 影像分析

2名從事乳腺X射線診斷的放射科醫生（工作年限分別為5年和10年）在聯影乳腺圖像工作站（uWS-DBT）采用盲法對FFDM與SM 2組圖像模式進行閱片，2組圖像閱片時間間隔1周，如果2名醫生意見出現分歧則經協商達成一致。觀察記錄以下指標：① 圖像可見性評級：0級為未見明確病灶，1級為病灶可見性差，2級為病灶可見性中等，3級為病灶可見性好；② 參照美國放射學會（American College of Radiology，ACR）乳腺影像報告和數據系統（Breast Imaging Reporting And Data System，BI-RADS）對病變影像征象進行描述，病變基本類型包括腫塊、鈣化、腫塊伴鈣化、不對稱致密、結構扭曲，腫塊邊緣征象包括分葉征及毛刺征；③ BIRADS分類；④ CC、MLO不同攝影體位時FFDM和DBT的平均腺體輻射劑量。

1.4 統計學分析

采用SPSS 26.0軟件對數據進行統計分析。采用Wilcoxon符號秩檢驗比較FFDM與SM病灶可見性評級；使用Kappa檢驗評價2組圖像顯示乳腺病變影像征象和BI-RADS分類的一致性，Kappa值＞0.75說明一致性較好，Kappa值在0.4～0.75說明一致性中等，Kappa值＜0.4說明一致性差；將BI-RADS 1～4a類定義為陰性（良性），4b～5類定義為陽性（惡性），以病理結果為“金標準”，應用ROC曲線評估FFDM與SM診斷乳腺癌的效能，使用Z檢驗比較曲線下面積，配對樣本t檢驗比較FFDM與SM及聯合DBT的平均腺體輻射劑量，P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 病理結果

在153例患者中，97例患者經手術切除、56例經穿刺活檢病理證實，其中良性病變42例，包括腺病6例，乳腺囊腫6例，腺病伴纖維腺瘤3例，導管內乳頭狀瘤3例，葉狀腫瘤9例，纖維腺瘤15例；惡性病變111例，包括化生癌1例，乳頭狀癌1例，轉移癌1例，黏液癌4例，浸潤性小葉癌2例，導管內癌12例，浸潤性導管癌90例，見圖1。

圖1 乳腺病變典型病理圖片

2.2 FFDM與SM圖像病變可見性評級

FFDM與SM 2組圖像病變可見性評級總體分布存在統計學差異（Z=-3.130，P=0.002），SM對病變顯示略優于FFDM（表1和圖2）。2組圖像病變檢出率均為89.5%（137/153）。

圖2 SM與FFDM顯示乳腺癌惡性鈣化

表1 FFDM與SM病變可見性評級（n）

2.3 FFDM與SM影像征象評估

FFDM與SM顯示乳腺病變基本類型（腫塊、鈣化、腫塊伴鈣化、結構扭曲、不對稱致密）一致性好，Kappa值為 0.90（95%CI，0.84～0.96）；2組圖像顯示腫塊邊緣分葉征象一致性較好，Kappa值為0.827（95%CI，0.74～0.92）； 2組圖像顯示腫塊邊緣毛刺征象一致性較好，Kappa 值為 0.803（95%CI，0.70～0.91），見表 2 和圖 3。

圖3 SM、FFDM及DBT圖像對比

表2 FFDM與SM影像征象評估（n）

2.4 FFDM與SM BI-RADS分類及診斷乳腺癌效能

FFDM與SM兩組圖像的BI-RADS分類一致性較好（ 表 3），Kappa值 為 0.83（95%CI，0.78～0.90）；2 組圖像診斷乳腺良惡性病變的曲線下面積分別為0.847（95%CI，0.774～0.921）、0.861（95%CI，0.789～0.933），差異無統計學意義（Z=-1.347，P=0.178），見圖4。

圖4 FFDM與SM診斷乳腺良惡性病變的ROC曲線圖

表3 FFDM與SM BI-RADS分類結果（n）

2.5 FFDM與SM及聯合DBT的平均腺體劑量

FFDM與SM及聯合DBT的單體位平均腺體劑量比較，差異有統計學意義（P＜0.001），SM+DBT平均腺體劑量相比FFDM+DBT降低約45%（3.29/6.01）（表 4～5）。

表4 FFDM與SM的平均腺體輻射劑量比較[（±s），mGy]

表4 FFDM與SM的平均腺體輻射劑量比較[（±s），mGy]

注：CC：軸位；MLO：內外斜位。

組別 CC MLO CC+MLO FFDM 1.32±0.91 1.40±0.84 2.72±1.74 SM 1.60±1.11 1.69±0.99 3.29±2.09 t值 -11.252 -15.556 -13.674 P值 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001

表5 FFDM與SM聯合DBT的平均腺體輻射劑量比較[（±s），mGy]

表5 FFDM與SM聯合DBT的平均腺體輻射劑量比較[（±s），mGy]

注：CC：軸位；MLO：內外斜位。

組別 CC MLO CC+MLO FFDM+DBT 2.91±2.01 3.09±1.83 6.01±3.81 SM+DBT 1.60±1.11 1.69±0.99 3.29±2.09 t值 17.789 20.622 19.315 P值 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001

3 討論與結論

DBT斷層成像能減少病變與乳腺腺體的重疊，易于顯示病變邊界，提高乳腺癌的檢出率[2]，但需與FFDM二維圖像聯合應用，而DBT聯合FFDM的檢查模式增加了約1倍的輻射劑量[3]。通過DBT三維薄層數據能重建出類似于FFDM的SM，SM不會額外增加輻射劑量。國內已有關于SM的應用報道[4-6]，本研究創新之處在于單獨比較FFDM和SM 2組圖像在病變可見性評級、影像征象及BI-RADS分類差異，結果表明SM與FFDM價值相當，SM取代FFDM作為二維圖像聯合DBT在乳腺癌診斷中是可行的。

本研究中，SM圖像中清晰顯示乳腺病灶的比例略優于FFDM，DBT斷層影像減少了乳腺腺體與病變的重疊，SM圖像由1 mm薄層圖像重建而成，且基于目前迭代重建算法的圖像對比度大大提高，有銳化效應[7]。SM與FFDM在乳腺癌腫塊、鈣化、腫塊伴鈣化、不對稱致密及結構扭曲判讀上一致性較好，Kappa值為0.83。腫塊邊緣分葉及毛刺征象是判斷乳腺病變惡性的重要征象，本研究中FFDM與SM判斷邊緣征象一致性較好。Choi等[8]報道SM單獨檢出毛刺征比例高于FFDM，分葉征檢出率兩者基本相同。Giess等[9]認為與FFDM 相比，SM結構扭曲可見性更好，本研究中結構扭曲病例數較少，未進行亞組對比分析。

乳腺X攝影的最大優勢是發現可疑微鈣化，導管內癌的X線征象可表現為單純鈣化，因此確定惡性鈣化的形態及分布特征是診斷乳腺癌的重要依據[10]，關于DBT與FFDM在可疑鈣化形態及分布的判讀上存在爭議，但大多數研究認為SM鈣化檢出率與FFDM相當[11-12]，本研究認為SM顯示鈣化略優于FFDM，但鑒于樣本量，并未對鈣化形態及分布做進一步分析。

本研究中FFDM與SM診斷乳腺良惡性病變ROC曲線下面積分別為0.847和0.861，差異無統計學意義。一項關于SM與傳統數字乳腺攝影的Meta分析[1]顯示，SM單獨診斷乳腺癌的敏感度為76%，特異性為91%，ROC曲線下面積為0.88，FFDM單獨診斷乳腺癌的敏感度為74%，特異性為86%，ROC曲線下面積為0.85，本研究的結果與之相似，但高于部分研究的診斷效能[6]，分析原因為該研究納入的患者為臨床或超聲發現異常的患者，增加了診斷的敏感度，此外由于部分良性病例如大的纖維腺瘤和葉狀腫瘤需要穿刺活檢，因此本研究的陽性閥值設置為BI-RADS 4b類及以上，與部分研究不同[13]。

本研究表明單體位壓迫厚度相同時，DBT的平均腺體輻射劑量略高于FFDM，但仍低于國際電離輻射防護和輻射源安全基本標準規定的3 mGy[14]，SM聯合DBT相比FFDM聯合DBT，其輻射劑量降低近45%，這與文獻報道相似[15]。

本研究有以下局限性：① 單中心回顧性研究，且樣本量偏少，納入研究對象為臨床或超聲檢查發現異常的患者，良性病例較少，存在選擇性偏倚；② 只對單一機型（聯影uMammo 890i）的DBT合成2D圖像進行評估，需進行多中心多機型驗證；③ 本研究結果適用于診斷環境，SM在乳腺癌篩查中的應用需進一步研究。

綜上所述，SM與FFDM診斷乳腺良惡性病變的價值相當，SM可替代FFDM作為二維圖像與DBT聯合應用于乳腺病變檢查中，且沒有增加輻射劑量。