基于錐光束乳腺CT測(cè)量乳腺密度的可靠性研究*

劉愛迪 葉兆祥 馬悅 曹揚(yáng)

1976年Wolfe［1］首次提出乳腺密度與乳腺癌的發(fā)生相關(guān)。致密類乳腺患乳腺癌的危險(xiǎn)性是脂肪類的4～6倍［2-3］。乳腺密度被認(rèn)為是一個(gè)獨(dú)立危險(xiǎn)因素，可以預(yù)測(cè)罹患乳腺癌的危險(xiǎn)性［4］。錐光束乳腺CT（cone beam breast CT，CBBCT）是一款三維的乳腺影像檢查設(shè)備，消除了乳腺X線攝影（mammography，MG）中圖像的組織重疊，可全方位觀察乳腺腺體分布情況，為乳腺腺體分類、乳腺癌篩查及乳腺癌風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)提供更多信息。本研究旨在探討基于CBBCT圖像的閾值分割法測(cè)量乳腺密度的準(zhǔn)確性，及其對(duì)腺體分類及乳腺癌篩查的意義。

1 材料與方法

1.1 患者資料

回顧性分析2012年5月至2013年9月于天津醫(yī)科大學(xué)腫瘤醫(yī)院接受MG及CBBCT檢查的195例患者的影像學(xué)資料，其中64例患者64側(cè)乳腺（左乳35側(cè)、右乳29側(cè)）符合標(biāo)準(zhǔn)納入研究，年齡為35～74歲，中位年齡47歲。入組標(biāo)準(zhǔn)：1）MG及CBBCT圖像中未見影響乳腺密度測(cè)量的病灶；2）CBBCT圖像于乳腺頭側(cè)、尾側(cè)、內(nèi)側(cè)、外側(cè)及后側(cè)覆蓋完全。本研究獲得天津醫(yī)科大學(xué)腫瘤醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)（審批號(hào)：E2012036），所有患者檢查前均簽署知情同意書。

1.2 檢查方法

1.2.1 MG 采用美國Hologic公司Selenia數(shù)字化乳腺X線攝影機(jī)，每例患者行標(biāo)準(zhǔn)頭尾位（craniocaudal，CC）及內(nèi)外斜位（mediolateral oblique，MLO）投照，應(yīng)用Auto-Filter模式曝光。

1.2.2 CBBCT 采用科寧（天津）醫(yī)療設(shè)備有限公司生產(chǎn)的KBCT-1000成像系統(tǒng)，具有掃描速度快、空間分辨率高及各向同性等優(yōu)點(diǎn)［5］。檢查過程中，患者取俯臥位，乳房自然下垂至檢查探口內(nèi)，X線管和探測(cè)器圍繞乳房進(jìn)行360°旋轉(zhuǎn)掃描，雙乳交替進(jìn)行。該設(shè)備使用X線管電壓為49 kVp，電流根據(jù)乳腺體積及密度自動(dòng)調(diào)整，范圍12～200 mA，每秒采集圖像30幅，單周掃描時(shí)間為10秒，標(biāo)準(zhǔn)重建圖像矩陣為1 024×1 024，標(biāo)準(zhǔn)重建層厚為0.273 mm，單側(cè)乳腺重建圖像100～600幅。該設(shè)備已通過美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）、中國國家食品藥品監(jiān)督管理總局（cFDA）及歐盟CE認(rèn)證。

1.2.3 Visage 圖像以DICOM格式加載于Visage 7（美國Visage Imaging公司）工作站進(jìn)行閱片及處理，醫(yī)師可從矢狀位、冠狀位、橫軸位及3D視角觀察乳腺內(nèi)部結(jié)構(gòu)。該工作站已通過FDA及CE認(rèn)證。

1.3 圖像分析

3名放射醫(yī)師基于CBBCT圖像（去皮重建模式）進(jìn)行閾值分割法測(cè)量乳腺密度的步驟如下：1）胸大肌前緣切線前乳房被視為乳房整體，設(shè)置適當(dāng)閾值，得到乳房整體的感興趣容積（volume of interest，VOI）并計(jì)算其體積；2）調(diào)整閾值，得到腺體VOI并計(jì)算其體積；3）腺體與乳房整體體積比值即為閾值分割法測(cè)得的乳腺密度；4）手動(dòng)去除腺體VOI中的血管及乳頭，得到修正后腺體并計(jì)算其體積；5）修正后腺體與乳房整體體積比值即為修正后的乳腺密度。1個(gè)月后由其中1名醫(yī)師重復(fù)上述步驟。閾值分割法測(cè)得乳腺密度=腺體體積/乳房整體體積，手動(dòng)修正后乳腺密度=（手動(dòng)去除血管后腺體體積-乳頭體積）/（乳房整體體積-乳頭體積）。

依據(jù)乳腺影像報(bào)告與數(shù)據(jù)系統(tǒng)（breast imaging reporting and data system，BI-RADS）對(duì)乳腺腺體構(gòu)成的分類標(biāo)準(zhǔn)［6］由5名放射醫(yī)師基于64側(cè)乳腺的MG圖像將其分為以下四類：a：乳腺中幾乎全部是脂肪組織；b：乳腺內(nèi)散在纖維腺體密度區(qū)域；c：乳腺組織密度不均，可能使小的腫塊被遮擋；d：乳腺組織極其致密，使X線檢查敏感性降低。其中，a和b稱為非致密類腺體，c和d稱為致密類腺體。將3名及以上醫(yī)師一致結(jié)果作為多數(shù)報(bào)告。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS18.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行分析。計(jì)量資料組間一致性的比較采用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)（intraclass cor?relation coefficient，ICC）。ICC值＜0.30為一致性水平差，0.31～0.50為一致性水平一般，0.51～0.70為一致性水平中等，0.71～0.90為一致性水平好，＞0.90為一致性水平非常好。P＜0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 基于CBBCT圖像的閾值分割法及手動(dòng)修正測(cè)量乳腺密度結(jié)果

3名醫(yī)師基于CBBCT圖像進(jìn)行閾值分割法及手動(dòng)修正測(cè)量乳腺密度（表1），其中醫(yī)師A'為醫(yī)師A在1個(gè)月后第二次測(cè)量的結(jié)果。不均勻致密類乳腺的閾值分割法及手動(dòng)修正測(cè)量乳腺密度過程見圖1～4。

2.2 閾值分割法及手動(dòng)修正后測(cè)量乳腺密度的一致性

閾值分割法及手動(dòng)修正后測(cè)量乳腺密度的觀察者內(nèi)及觀察者間一致性均非常好（表2）。3名醫(yī)師首次進(jìn)行閾值分割法測(cè)量及手動(dòng)修正后乳腺密度平均值的ICC值為0.9962（95%CI：0.9983～0.9977），兩者間一致性非常好。

2.3 非致密類與致密類乳腺的乳腺密度的一致性

5名放射醫(yī)師對(duì)64側(cè)乳腺腺體的構(gòu)成進(jìn)行視覺評(píng)估分類的多數(shù)報(bào)告顯示，a類2側(cè)、b類5側(cè)、c類50側(cè)、d類7側(cè)。其中非致密類腺體7側(cè)，致密類腺體57側(cè)。非致密類及致密類乳腺閾值分割法與手動(dòng)修正乳腺密度的ICC值分別為0.9497（95%CI：0.7072～0.9914）及0.9983（95%CI：0.9971～0.9990）。

表1 基于CBBCT圖像進(jìn)行閾值分割法及手動(dòng)修正測(cè)量乳腺密度結(jié)果

圖1 乳腺橫軸位、矢狀位、冠狀位CBBCT圖像

圖2 乳腺橫軸位、矢狀位、冠狀位及三維重建CBBCT圖像

圖3 乳腺橫軸位、矢狀位、冠狀位及三維重建CBBCT圖像

圖4 乳腺橫軸位及矢狀位CBBCT圖像

表2 閾值分割法及手動(dòng)修正測(cè)量乳腺密度的觀察者內(nèi)及觀察者間ICC值

3 討論

乳腺密度即乳腺內(nèi)腺體體積占整個(gè)乳腺體積的百分比，影像學(xué)上表現(xiàn)為乳腺內(nèi)纖維腺體組織（包含小葉及周圍纖維組織間質(zhì)融合成的致密影）占整個(gè)乳腺的比例。目前乳腺密度評(píng)估主要基于美國放射學(xué)院（ACR）的BI-RADS［6］。2013年第五版BI-RADS與第四版相比，取消了乳腺構(gòu)成描述中的定量概念，更關(guān)注于局部致密腺體對(duì)病灶的遮蓋效應(yīng)，腺體分類更依賴于放射醫(yī)師主觀判斷。因此，醫(yī)師對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的理解以及閱片經(jīng)驗(yàn)的不同，可能導(dǎo)致對(duì)同一乳腺的分類產(chǎn)生完全不同的結(jié)論［7］。有研究表明，基于MG圖像的BI-RADS人工視覺評(píng)估乳腺腺體分類一致性僅為中等或較好［8-10］。乳腺腺體的分類對(duì)于乳腺癌篩查具有指導(dǎo)意義。截至2013年10月，美國28個(gè)州通過了關(guān)于乳腺癌篩查的立法［11］，其中規(guī)定對(duì)于致密類乳腺的患者需要提示并行超聲、核磁等補(bǔ)充檢查。因此，使用一種客觀的、準(zhǔn)確的腺體定量測(cè)量方法對(duì)乳腺密度進(jìn)行評(píng)估，以得到較為準(zhǔn)確的腺體分類并進(jìn)一步指導(dǎo)篩查具有重要意義。目前使用較多的計(jì)算機(jī)輔助測(cè)量乳腺密度方法主要有基于MG圖像的Volpara和Quantra軟件［12］，而基于2D圖像的測(cè)量結(jié)果必然與真實(shí)值之間存在差異。至今為止，乳腺密度的定量測(cè)量尚缺乏金標(biāo)準(zhǔn)。

致密類乳腺對(duì)X線敏感度降低，影響病灶的檢出；乳腺核磁共振檢查的費(fèi)用較高、檢查時(shí)間長且有多種禁忌證，不適合應(yīng)用于大規(guī)模乳腺癌篩查。CB?BCT是三維成像的乳腺影像檢查設(shè)備，掃描時(shí)乳腺自然垂于掃描區(qū)域，無需加壓，消除組織重疊的同時(shí)不改變腺體分布情況，在不影響被檢查者舒適度的情況下可多角度觀察乳腺內(nèi)部結(jié)構(gòu)，未來有望大規(guī)模應(yīng)用于乳腺癌篩查。

本研究比較閾值分割測(cè)量乳腺密度以及手動(dòng)修正結(jié)果，發(fā)現(xiàn)觀察者內(nèi)及觀察者間一致性均非常好，說明兩種方法均具有較高的可重復(fù)性，可以應(yīng)用于乳腺腺體的定量測(cè)量。閾值分割后修正乳腺腺體的范圍，去除與腺體密度相近的血管成分，得到的結(jié)果可以認(rèn)為接近乳腺密度的真實(shí)值，但由于其耗時(shí)較長，不適合應(yīng)用于大規(guī)模數(shù)據(jù)測(cè)量。閾值分割法測(cè)量乳腺密度的結(jié)果與手動(dòng)修正后結(jié)果一致性很高，操作簡單且耗時(shí)短，在大規(guī)模乳腺癌篩查中可以快速得到乳腺密度結(jié)果并指導(dǎo)篩查。

本研究中非致密類及致密類乳腺的閾值分割法與手動(dòng)修正測(cè)量乳腺密度的結(jié)果之間一致性均非常好，且致密類乳腺的一致性高于非致密類。這可能是因?yàn)榉侵旅茴惾橄僦欣w維腺體組織與血管分界清楚，手動(dòng)修正過程中血管更易被去除，而致密類乳腺中纖維腺體組織含量較高，與乳房內(nèi)血管分界不清，手動(dòng)修正時(shí)血管不易去除，導(dǎo)致手動(dòng)修正與閾值分割法測(cè)量結(jié)果之間更為接近。此外，非致密類乳腺中腺體散在分布于整個(gè)乳腺，腺體邊緣模糊，測(cè)量中不易確定閾值，可能造成更大差異。另外，年輕女性乳腺實(shí)質(zhì)豐富，乳腺密度較高，隨著年齡的增長乳腺密度逐漸減低；雌激素能夠加速上皮細(xì)胞增殖，絕經(jīng)后雌激素水平降低，乳腺密度將明顯減低［13］。年齡、雌激素等因素可通過影響乳腺密度進(jìn)而影響其測(cè)量的準(zhǔn)確性。

綜上所述，本研究仍具有一定局限性，存在樣本量較小、閾值由人為設(shè)定、乳腺密度測(cè)量結(jié)果缺少解剖學(xué)金標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證的問題?；贑BBCT圖像的閾值分割法測(cè)量乳腺密度是一種較為穩(wěn)定且準(zhǔn)確的計(jì)算機(jī)輔助測(cè)量方法，未來有望應(yīng)用于大規(guī)模乳腺癌篩查，并為乳腺癌風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測(cè)提供更多信息。

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