数字乳腺断层重建2D图像技术在乳腺病变诊断中的应用价值

梁旭，姚建莉，董晓蕾，徐忠孜，许国辉，周鹏

四川省肿瘤医院 影像科，四川 成都 610041

引言

数字乳腺断层合成摄影（Digital Breast Tomosynthesis，DBT）通过采集不同角度低剂量的乳腺X线图像，重建合成1 mm薄层三维断层图像，能够减轻腺体组织与乳腺病变重叠的影响，易于显示肿块的边缘特征。相比全视野数字化乳腺X线摄影（Full Field Digital Mammography，FFDM），DBT能够提高病灶检出率及减少召回率。DBT须与FFDM二维图像联合应用，以克服对乳腺微钙化病变显示不足的缺点，但是增加了约1倍的辐射剂量。目前，DBT能重建成类似于FFDM的合成二维图像（Synthetic Mammography，SM）且不额外增加辐射剂量。2012年，美国FDA批准SM应用于乳腺癌筛查及诊断[1]，有关DBT联合SM在乳腺癌筛查中的应用价值在国内外文献中已有较多报道，但在国内，SM作为一种新的图像合成技术尚未广泛应用于乳腺癌筛查或诊断，SM的应用价值尚需要进一步验证。因此，本研究旨在比较FFDM与SM 2组二维图像的乳腺病变可见性、影像征象及诊断效能，探讨SM能否替代FFDM作为二维图像应用于乳腺癌诊断。

1 资料与方法

1.1 一般资料

回顾性收集我院2020年9月至2021年8月因乳腺超声检查发现异常或临床体检发现乳腺包块行乳腺X线摄影检查的患者为研究对象。纳入标准：① 乳腺X线摄影同时包括FFDM及DBT两种检查，并有经DBT合成的SM；② 有穿刺或手术病理结果。排除标准：① 有乳腺手术史及乳腺癌治疗史；② 乳腺多发病灶。最终纳入153例患者，均为女性，年龄20～80岁，平均（50.8±12.2）岁。本研究方案经我院伦理委员会审核通过（编号：SCCHEC-02-2020-61），所有患者均签署知情同意书。

1.2 数字乳腺X线摄影及断层合成检查方法

采用联影uMammo 890i数字乳腺X线机，所有患者常规行乳腺头尾位（CC位）及内外斜位（MLO位）摄片。在同一拍摄体位、相同压迫条件下，先行2D全数字乳腺X摄影，自动曝光，再行数字乳腺断层摄影u-viewer模式，DBT为小角度（-7.5°～+7.5°）自动连续曝光，球管每旋转1°曝光1次，共获得15幅低剂量图像，再经计算机重建为1 mm层厚薄层图像和SM图像。

1.3 影像分析

2名从事乳腺X射线诊断的放射科医生（工作年限分别为5年和10年）在联影乳腺图像工作站（uWS-DBT）采用盲法对FFDM与SM 2组图像模式进行阅片，2组图像阅片时间间隔1周，如果2名医生意见出现分歧则经协商达成一致。观察记录以下指标：① 图像可见性评级：0级为未见明确病灶，1级为病灶可见性差，2级为病灶可见性中等，3级为病灶可见性好；② 参照美国放射学会（American College of Radiology，ACR）乳腺影像报告和数据系统（Breast Imaging Reporting And Data System，BI-RADS）对病变影像征象进行描述，病变基本类型包括肿块、钙化、肿块伴钙化、不对称致密、结构扭曲，肿块边缘征象包括分叶征及毛刺征；③ BIRADS分类；④ CC、MLO不同摄影体位时FFDM和DBT的平均腺体辐射剂量。

1.4 统计学分析

采用SPSS 26.0软件对数据进行统计分析。采用Wilcoxon符号秩检验比较FFDM与SM病灶可见性评级；使用Kappa检验评价2组图像显示乳腺病变影像征象和BI-RADS分类的一致性，Kappa值＞0.75说明一致性较好，Kappa值在0.4～0.75说明一致性中等，Kappa值＜0.4说明一致性差；将BI-RADS 1～4a类定义为阴性（良性），4b～5类定义为阳性（恶性），以病理结果为“金标准”，应用ROC曲线评估FFDM与SM诊断乳腺癌的效能，使用Z检验比较曲线下面积，配对样本t检验比较FFDM与SM及联合DBT的平均腺体辐射剂量，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 病理结果

在153例患者中，97例患者经手术切除、56例经穿刺活检病理证实，其中良性病变42例，包括腺病6例，乳腺囊肿6例，腺病伴纤维腺瘤3例，导管内乳头状瘤3例，叶状肿瘤9例，纤维腺瘤15例；恶性病变111例，包括化生癌1例，乳头状癌1例，转移癌1例，黏液癌4例，浸润性小叶癌2例，导管内癌12例，浸润性导管癌90例，见图1。

图1 乳腺病变典型病理图片

2.2 FFDM与SM图像病变可见性评级

FFDM与SM 2组图像病变可见性评级总体分布存在统计学差异（Z=-3.130，P=0.002），SM对病变显示略优于FFDM（表1和图2）。2组图像病变检出率均为89.5%（137/153）。

图2 SM与FFDM显示乳腺癌恶性钙化

表1 FFDM与SM病变可见性评级（n）

2.3 FFDM与SM影像征象评估

FFDM与SM显示乳腺病变基本类型（肿块、钙化、肿块伴钙化、结构扭曲、不对称致密）一致性好，Kappa值为 0.90（95%CI，0.84～0.96）；2组图像显示肿块边缘分叶征象一致性较好，Kappa值为0.827（95%CI，0.74～0.92）； 2组图像显示肿块边缘毛刺征象一致性较好，Kappa 值为 0.803（95%CI，0.70～0.91），见表 2 和图 3。

图3 SM、FFDM及DBT图像对比

表2 FFDM与SM影像征象评估（n）

2.4 FFDM与SM BI-RADS分类及诊断乳腺癌效能

FFDM与SM两组图像的BI-RADS分类一致性较好（ 表 3），Kappa值 为 0.83（95%CI，0.78～0.90）；2 组图像诊断乳腺良恶性病变的曲线下面积分别为0.847（95%CI，0.774～0.921）、0.861（95%CI，0.789～0.933），差异无统计学意义（Z=-1.347，P=0.178），见图4。

图4 FFDM与SM诊断乳腺良恶性病变的ROC曲线图

表3 FFDM与SM BI-RADS分类结果（n）

2.5 FFDM与SM及联合DBT的平均腺体剂量

FFDM与SM及联合DBT的单体位平均腺体剂量比较，差异有统计学意义（P＜0.001），SM+DBT平均腺体剂量相比FFDM+DBT降低约45%（3.29/6.01）（表 4～5）。

表4 FFDM与SM的平均腺体辐射剂量比较[（±s），mGy]

表4 FFDM与SM的平均腺体辐射剂量比较[（±s），mGy]

注：CC：轴位；MLO：内外斜位。

组别 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与SM联合DBT的平均腺体辐射剂量比较[（±s），mGy]

表5 FFDM与SM联合DBT的平均腺体辐射剂量比较[（±s），mGy]

注：CC：轴位；MLO：内外斜位。

组别 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 讨论与结论

DBT断层成像能减少病变与乳腺腺体的重叠，易于显示病变边界，提高乳腺癌的检出率[2]，但需与FFDM二维图像联合应用，而DBT联合FFDM的检查模式增加了约1倍的辐射剂量[3]。通过DBT三维薄层数据能重建出类似于FFDM的SM，SM不会额外增加辐射剂量。国内已有关于SM的应用报道[4-6]，本研究创新之处在于单独比较FFDM和SM 2组图像在病变可见性评级、影像征象及BI-RADS分类差异，结果表明SM与FFDM价值相当，SM取代FFDM作为二维图像联合DBT在乳腺癌诊断中是可行的。

本研究中，SM图像中清晰显示乳腺病灶的比例略优于FFDM，DBT断层影像减少了乳腺腺体与病变的重叠，SM图像由1 mm薄层图像重建而成，且基于目前迭代重建算法的图像对比度大大提高，有锐化效应[7]。SM与FFDM在乳腺癌肿块、钙化、肿块伴钙化、不对称致密及结构扭曲判读上一致性较好，Kappa值为0.83。肿块边缘分叶及毛刺征象是判断乳腺病变恶性的重要征象，本研究中FFDM与SM判断边缘征象一致性较好。Choi等[8]报道SM单独检出毛刺征比例高于FFDM，分叶征检出率两者基本相同。Giess等[9]认为与FFDM 相比，SM结构扭曲可见性更好，本研究中结构扭曲病例数较少，未进行亚组对比分析。

乳腺X摄影的最大优势是发现可疑微钙化，导管内癌的X线征象可表现为单纯钙化，因此确定恶性钙化的形态及分布特征是诊断乳腺癌的重要依据[10]，关于DBT与FFDM在可疑钙化形态及分布的判读上存在争议，但大多数研究认为SM钙化检出率与FFDM相当[11-12]，本研究认为SM显示钙化略优于FFDM，但鉴于样本量，并未对钙化形态及分布做进一步分析。

本研究中FFDM与SM诊断乳腺良恶性病变ROC曲线下面积分别为0.847和0.861，差异无统计学意义。一项关于SM与传统数字乳腺摄影的Meta分析[1]显示，SM单独诊断乳腺癌的敏感度为76%，特异性为91%，ROC曲线下面积为0.88，FFDM单独诊断乳腺癌的敏感度为74%，特异性为86%，ROC曲线下面积为0.85，本研究的结果与之相似，但高于部分研究的诊断效能[6]，分析原因为该研究纳入的患者为临床或超声发现异常的患者，增加了诊断的敏感度，此外由于部分良性病例如大的纤维腺瘤和叶状肿瘤需要穿刺活检，因此本研究的阳性阀值设置为BI-RADS 4b类及以上，与部分研究不同[13]。

本研究表明单体位压迫厚度相同时，DBT的平均腺体辐射剂量略高于FFDM，但仍低于国际电离辐射防护和辐射源安全基本标准规定的3 mGy[14]，SM联合DBT相比FFDM联合DBT，其辐射剂量降低近45%，这与文献报道相似[15]。

本研究有以下局限性：① 单中心回顾性研究，且样本量偏少，纳入研究对象为临床或超声检查发现异常的患者，良性病例较少，存在选择性偏倚；② 只对单一机型（联影uMammo 890i）的DBT合成2D图像进行评估，需进行多中心多机型验证；③ 本研究结果适用于诊断环境，SM在乳腺癌筛查中的应用需进一步研究。

综上所述，SM与FFDM诊断乳腺良恶性病变的价值相当，SM可替代FFDM作为二维图像与DBT联合应用于乳腺病变检查中，且没有增加辐射剂量。