數(shù)字乳腺斷層攝影及其合成二維影像技術在乳腺癌篩查中的研究進展

常鐘予 柳杰 路紅

乳腺癌是影響全球女性生命最常見的惡性腫瘤之一[1]，發(fā)病率居女性腫瘤的首位，發(fā)病人數(shù)增長迅速且呈年輕化趨勢[2]。早診斷、早治療是降低乳腺癌病人死亡率的關鍵[3-4]。因此，乳腺癌的篩查和診治越來越引起全球女性的關注。全視野數(shù)字化乳腺攝影（full-field digital mammography,FFDM）是目前篩查早期乳腺癌和降低其病死率最有效的檢查方法[5]。它是對原本三維的乳腺組織進行投射，將得到的信號轉換生成乳腺的二維影像。但是，此方法會因乳腺組織重疊而降低病變的可見度，尤其對于致密型乳腺的檢查能力受限，可能導致漏診或誤診；而數(shù)字乳腺斷層攝影（digital breast tomosynthesis,DBT）作為一種新的數(shù)字攝影方法，利用X線管在乳腺上方旋轉，可從不同角度投照，將所獲得的投影重建為三維影像，并采用單獨或連續(xù)播放的形式顯示乳腺中不同位置和形態(tài)的病灶[6]。因此，DBT可有效減少組織重疊的影響[7]，更好地區(qū)分正常組織和病變，但其輻射劑量較高。合成乳腺攝影（synthetic mammography,SM）是將DBT采集的一系列影像經過特定的后處理方式進行重建，得到類似于FFDM的合成二維影像。已有研究[8]證實SM的影像質量可用于診斷，它可能會逐漸替代傳統(tǒng)FFDM。本文著重對DBT及SM在乳腺癌篩查及診斷中的優(yōu)勢和局限性進行綜述。

1 診斷效能

1.1 檢出率 DBT成像通過不同角度投照、重建獲得斷層影像，可減少二維影像中乳腺病變與纖維腺體組織的重疊，提高病灶的檢出率。有研究[9]顯示雙采集檢查（FFDM聯(lián)合DBT、SM聯(lián)合DBT）的檢出率（8.1/1 000）比單采集檢查（FFDM或SM）的檢出率（4.5/1 000）更高。Cohen等[10]回顧性評估了在美國休斯頓24個社區(qū)乳腺中心進行的乳腺X線篩查結果，發(fā)現(xiàn)FFDM、FFDM聯(lián)合DBT與SM聯(lián)合DBT對于總體癌癥檢出率分別為4.04%、5.31%、5.82%，對于浸潤性癌檢出率分別為2.59%、3.64%、4.03%，對于導管原位癌檢出率分別為1.45%、1.67%、1.81%。SM聯(lián)合DBT與FFDM聯(lián)合DBT的總體癌癥檢出率和浸潤性癌檢出率無顯著差異，且均高于FFDM；對于導管原位癌，F(xiàn)FDM聯(lián)合DBT檢出率明顯高于FFDM，而FFDM聯(lián)合DBT和SM聯(lián)合DBT檢出率的差異無統(tǒng)計學意義。在意大利特倫托篩查計劃中，Bernardi等[11]進行了前瞻性研究，對49歲以上的無癥狀女性分別行FFDM和DBT檢查，并根據DBT數(shù)據集重建出SM影像，結果顯示FFDM、FFDM聯(lián)合DBT、SM、SM聯(lián)合DBT的癌癥檢出率分別為：46%～100%（中位數(shù)59.5%）、75%～100%（中位數(shù)76%）、56%～76%（中位數(shù)64%）和67%～88%（中位數(shù)78%），表明雙采集檢查的檢出率明顯高于單采集檢查，且證實SM的檢出率優(yōu)于FFDM。但是，也有研究顯示FFDM檢出率與SM相似，如Murakami等[12]回顧性分析了136例病人（其中浸潤性導管癌112例，導管原位癌16例，浸潤性小葉癌1例，其他癌癥7例）的FFDM和SM檢查，結果顯示SM和FFDM的癌癥檢出率分別為84.2%和87.8%，在乳腺密度（SM與FFDM對于84例致密型乳腺的檢出率分別為81.0%和83.9%，對于52例非致密型乳腺的檢出率分別為89.5%和95.2%）、腫瘤大小（SM與FFDM對于直徑≤1 cm腫瘤的檢出率均為56.7%，對于直徑在1～2 cm腫瘤的檢出率分別為83.3%和88.9%，對于直徑＞2 cm腫瘤的檢出率分別為96%和97%）和鈣化（SM與FFDM對于鈣化型乳腺癌的檢出率分別為92.9%和98.8%，對于非鈣化型乳腺癌檢出率分別為80.4%和83.5%）等亞組分析中雖FFDM檢出率高于SM，但差異均無統(tǒng)計學意義。

1.2 召回率 一些回顧性研究表明FFDM與SM、SM聯(lián)合DBT與FFDM聯(lián)合DBT的召回率相似。Zuley等[13]回顧性研究了123例病人的FFDM、DBT及SM影像（其中無明顯病變52例，腫塊30例，不對稱性致密9例，結構紊亂5例，成簇鈣化19例，腫塊伴鈣化8例），結果顯示，對于已證實的癌癥病例，SM和FFDM的召回率分別為90%和92%，SM聯(lián)合DBT和FFDM聯(lián)合DBT的召回率分別為93%和95%；對于已證實的良性病例，SM和FFDM的召回率分別為34%和37%，SM聯(lián)合DBT和FFDM聯(lián)合DBT的召回率分別為31%和30%，上述兩兩比較的召回率差異均無統(tǒng)計學意義。另有回顧性研究顯示FFDM聯(lián)合DBT召回率高于SM聯(lián)合DBT，如Zuckerman等[14]從2011—2013年采用FFDM聯(lián)合DBT對15 571名女性進行篩查，2015年對5 366名女性進行了SM聯(lián)合DBT篩查，發(fā)現(xiàn)SM聯(lián)合DBT的召回率（7.1%）明顯低于FFDM聯(lián)合DBT（8.8%）。但是，在前瞻性試驗中卻得到了不同的結論，SM單獨或聯(lián)合DBT的召回率優(yōu)于FFDM單獨或聯(lián)合DBT檢查，且雙采集檢查效果優(yōu)于單采集檢查，如Bernardi等[15]的一項前瞻性研究比較了雙采集攝影（FFDM聯(lián)合DBT或SM聯(lián)合DBT）與FFDM的數(shù)據，結果顯示，與FFDM（3.42%）相比，F(xiàn)FDM聯(lián)合DBT（3.97%）和SM聯(lián)合DBT（4.45%）的假陽性召回率明顯增高。60歲以下組，F(xiàn)FDM聯(lián)合DBT（4.31%）與FFDM（3.94%）的假陽性召回率沒有顯著差異，而SM聯(lián)合DBT（5.01%）均高于FFDM、FFDM聯(lián)合DBT。60歲以上組，F(xiàn)FDM聯(lián)合DBT（3.48%）、SM聯(lián)合DBT（3.63%）的假陽性召回率均高于FFDM（2.65%）。

1.3 特異度 大量文獻報道DBT斷層影像減少了FFDM影像中乳腺病變與纖維腺體組織的重疊，可更準確直觀地顯示腫塊型病灶的邊緣。由DBT重建出的SM影像雖可提高診斷的特異度，但多與FFDM的特異度相近。Choi等[16]回顧性研究了107例T1期乳腺癌病人和107例乳腺X線影像無異常者的FFDM、DBT與SM資料，研究分亞組進行，在致密型乳腺組（159例），雖然SM特異度均高于FFDM，但其中只有一項觀察結果（SM與FFDM的特異度分別為88.9%和75.3%）的差異有統(tǒng)計學意義；在非致密型乳腺組（55例），SM和FFDM特異度均無統(tǒng)計學差異。對于鈣化組（35例），SM的特異度雖高于FFDM，但差異無統(tǒng)計學意義。另有研究者[17]回顧性分析276例病人（共257個病灶，其中惡性212個，良性45個）的SM與FFDM檢查結果，兩者的特異度均為91.1%。尤等[8]進行的前瞻性試驗中，F(xiàn)FDM、SM、FFDM聯(lián)合DBT、SM聯(lián)合DBT的特異度分別為94.2%、93.2%、89.3%與89.3%，表明FFDM與SM的特異度相近，兩者分別結合DBT后特異度均有所降低。

FFDM對于鈣化具有高對比度分辨率，有助于檢測成簇的微鈣化，而DBT中鈣化顆粒分散在多個薄層影像中，容易被忽略，但SM作為合成影像，在檢測微鈣化方面仍存在爭議。有研究者認為SM與FFDM具有相同的特異度，聯(lián)合DBT后特異度不變，如Choi等[18]回顧性研究了198例乳腺X線影像顯示微鈣化病人的DBT、SM和FFDM數(shù)據，結果顯示，F(xiàn)FDM、SM、SM聯(lián)合DBT、FFDM聯(lián)合DBT檢測鈣化的特異度相同。另有研究者持不同意見，認為SM聯(lián)合DBT后特異度降低，如Lai等[19]回顧性分析了因微鈣化而召回的72例病人的FFDM、DBT和SM影像，結果顯示FFDM、SM聯(lián)合DBT檢測總體微鈣化的特異度分別為97%和95%，檢測惡性微鈣化的特異度分別為98%與95%。SM影像對于檢測微鈣化存在局限性：①主要因為SM是由DBT重建而來，其空間分辨率至少降低50%；同時，DBT系統(tǒng)中X線球管的連續(xù)運動也會導致焦點模糊，降低有效分辨率。②病人在DBT采集期間的運動可能會降低重建影像的清晰度。③DBT重建偽影也可能會扭曲微鈣化的形態(tài)[20]。

1.4 敏感度 大量回顧性研究顯示FFDM總體的敏感度與SM相似，而在前瞻性試驗中這2種方式分別結合DBT后敏感度有所升高。一項回顧性研究[17]發(fā)現(xiàn)SM和FFDM的敏感度分別為83.5%和82.6%；而一項前瞻性試驗研究[8]顯示，F(xiàn)FDM、SM、FFDM聯(lián)合DBT、SM聯(lián)合DBT的敏感度分別為70.3%、70.3%、90.5%和90.5%，表明雙采集檢查的敏感度明顯優(yōu)于單采集檢查。張等[21]進行的前瞻性研究也得到了相同的結論。

在檢測鈣化的敏感度時，研究者們認為單獨SM和FFDM或兩者分別聯(lián)合DBT結果沒有差異。Lai等[19]報道，F(xiàn)FDM和SM聯(lián)合DBT檢測總體微鈣化的敏感度分別為80%和75%，檢測惡性微鈣化的敏感度分別為92%和94%，表明2種檢查方式對于檢測總體及惡性微鈣化具有相似的敏感度。另有研究者[18]對198例病人的FFDM、DBT、SM影像中微鈣化的顯著性進行評分，采用受試者操作特征（ROC）曲線下面積分別對全組及致密型乳腺亞組的SM聯(lián)合DBT、FFDM聯(lián)合DBT、SM、FFDM進行比較分析，結果均無統(tǒng)計學差異；在判斷全組及致密型乳腺亞組的微鈣化是否為惡性時，SM和FFDM單獨使用或分別聯(lián)合DBT的ROC曲線下面積也均無統(tǒng)計學差異。

2 影像質量

SM影像的整體質量較FFDM低，只有在對比噪聲比特性方面，SM優(yōu)于FFDM；但隨著SM軟件的開發(fā)，通過一些后處理操作也能夠有效改善SM的影像質量。Barca等[22]和Nelson等[23]均使用體模進行FFDM和SM影像質量分析，發(fā)現(xiàn)SM的信噪比低于FFDM，而對比噪聲比高于FFDM。Nelson等[23]通過軟件分析發(fā)現(xiàn)SM影像能夠增強中等或較大鈣化的可視性，但對于較小的高對比組織結構和所有低對比組織結構，SM成像性能會被減弱。因此，在SM影像中能夠清楚地觀察到一些較大鈣化點，而有些細小鈣化在SM影像中顯示模糊或不可見，但在FFDM影像中卻能夠被清晰地分辨出來；同時在SM影像上，在較大鈣化附近還存在一些因重建而出現(xiàn)的條紋偽影，因此SM影像分辨力和對微鈣化的檢測不及FFDM。另外，由于FFDM聯(lián)合DBT的采集時間延長，可能導致病人發(fā)生運動形成偽影，以及活檢夾等高密度物體在檢查中引起的金屬光環(huán)偽影，這些都會影響影像質量[24]。Peters等[25]隨機抽取100張包含正常、良性或惡性病變的乳腺X線片，回顧性評估了SM的整體成像性能和病變顯示情況，使用金屬偽影后處理軟件對有金屬偽影的病例進行后處理，研究結果顯示，在使用軟件后處理前對所有病例整體影像質量評分的平均得分為0.39，后處理后的平均得分為0.40。在金屬偽影后處理前對所有病例的病變質量評分的平均得分為0.46，后處理后的平均得分為0.58，表明后處理軟件減少了乳腺內高密度物體（如活檢夾）在SM影像上形成的光環(huán)偽影，有效改善了影像質量。

3 輻射劑量

有文獻[12]報道，F(xiàn)FDM、DBT和FFDM聯(lián)合DBT的平均腺體劑量分別為1.15、1.67、2.82 mGy，F(xiàn)FDM聯(lián)合DBT的輻射劑量近乎是DBT的2倍。張等[21]研究顯示FFDM聯(lián)合DBT的輻射劑量（3.90 mGy）明顯高于SM聯(lián)合DBT（1.95 mGy）。另有文獻[19]表明SM因消除對單獨FFDM的采集，可將篩查時的輻射劑量降低約45%。Zuckerman等[14]發(fā)現(xiàn)SM聯(lián)合DBT的總劑量（4.88 mGy）比FFDM聯(lián)合DBT的總劑量（7.97 mGy）低39%。SM影像由DBT重建而成，SM聯(lián)合DBT的輻射劑量即為DBT的輻射劑量。對比FFDM、DBT、FFDM聯(lián)合DBT、SM聯(lián)合DBT這4種檢查方式，F(xiàn)FDM聯(lián)合DBT輻射劑量最高，其次為DBT和SM聯(lián)合DBT，F(xiàn)FDM輻射劑量相對較低但診斷性能也相對不高，而SM聯(lián)合DBT則有效地平衡了輻射劑量和診斷效能。

4 局限性

盡管大量文獻顯示DBT聯(lián)合SM的診斷效能優(yōu)于FFDM，雙采集檢查效果也優(yōu)于單采集檢查，但DBT聯(lián)合SM仍存在一定局限性。

4.1 判讀時間的延長 DBT較FFDM有更長的判讀時間。Skaane等[26]的研究顯示FFDM影像的平均判讀時間為45 s，而DBT影像的平均判讀時間為91 s。Wallis等[27]研究顯示，2個體位DBT的平均判讀時間為124 s，單體位DBT的平均判讀時間為97 s；FFDM的平均判讀時間為67 s。維也納乳腺篩查項目研究[28]發(fā)現(xiàn)，醫(yī)生對FFDM的閱片時間為每小時60幅影像，而對SM聯(lián)合DBT的閱片時間為每小時38.5幅影像，后者的閱片時間明顯延長。

4.2 信息的存儲與傳輸問題 因DBT會生成比FFDM多數(shù)倍的影像，因此需要更大的存儲空間[29]。在日常工作中，大量的DBT影像大大降低了圖像存儲與傳輸系統(tǒng)的傳輸速度，嚴重影響了乳腺篩查的效率。SM影像是以DBT影像為基礎重建的，因此SM技術的誕生并不能改善信息存儲與傳輸?shù)膯栴}。

4.3 檢查成本的增加 購置設備時，DBT系統(tǒng)的成本遠大于FFDM。在攝影過程中，DBT因X線球管多次曝光加劇損耗[30]，會導致維修成本增加；同時，病人進行DBT檢查繳納的費用遠高于FFDM[31]，增加病人的經濟負擔。

5 展望

綜上所述，乳腺X線攝影技術因操作便捷、診斷準確率高，已被廣泛應用于乳腺疾病的診斷。DBT可減少乳腺組織重疊的影響，提高了診斷的敏感度和特異度，尤其對致密型乳腺更具優(yōu)勢。SM影像是由DBT重建而成的，SM聯(lián)合DBT兼?zhèn)銯FDM和DBT的優(yōu)點，已逐步應用于臨床。目前，隨著后處理軟件的不斷改進和完善，可確保SM更高的成像質量[32-33]，從而整體診斷效能也得到更好提升，有望逐步取代FFDM且具有廣闊的應用前景。