数字乳腺断层融合 X线成像

左珊淮

天津医科大学总医院 医学影像科 天津 300052

摘要: 数字乳腺断层融合X线成像（Digital Breast Tomosynthesis，DBT）是乳腺X线检查中的一种新兴技术，它使用不同投照角度扫描来实现乳腺三维重建成像，由此来解决二维成像重叠的缺点。能够有效提高少脂肪腺体型(如致密型、多量腺体型)中乳腺病灶的检出率以及乳腺病灶形态特征，不仅降低了乳腺癌筛查的成本而且还有效的提高了诊断乳腺癌的准确率、降低了复查率。

关键词：乳腺，断层融合，全数字化乳腺X线成像

前言：据统计，目前在全球范围内对女性威胁最大的疾病就是乳腺癌。每年在全世界大概有120余万女性同胞被查出患有乳腺癌，死于该疾病的女性约有40余万人。最近几年来，乳腺癌在我国的发病率呈明显上升的趋势，而目前我国恶性肿瘤的首位就是乳腺癌。在此之前我国乳腺癌公认的首选诊断检查方式是乳腺X线摄影检查。目前，我国的影像设备随着国际发展在不断的更新换代并且进步，我们发现了一种可以对乳腺癌早期检出和诊断提高准确率的新兴检查技术，也就是本文要说的数字化乳腺断层融合技术，又称数字乳腺断层摄影（Digital Breast Tomosynthesis，DBT）。本文综述了DBT的成像的原理、临床应用、优缺点以及未来展望。

1.数字乳腺断层融合X线成像的简介

前几年，我们对于乳腺的检查方式称为全数字化乳腺X线成像（full-field digital mammography，FFDM），FFDM在临床上的应用在某些情况下可以对乳腺的检查有更高的灵敏度^[1-3]。利用FFDM虽然在脂肪型腺体的检查中大部分的乳腺病灶可以被成功检查出来，可是在很多特殊的乳腺腺体（如多量腺体乳腺或者致密型）中，仍然会有很大一部分是很难在图像中清晰的显示^[4]。但FFDM对于乳腺病灶的检查结果中，假阴性以及假阳性的比例比较高，所以FFDM的诊断灵敏度和特异度有待新技术的代替和提高^[5-6]。FFDM使用的二维成像技术，致密型的腺体会在乳腺肿块的上下方出现部分重叠；在致密型的腺体背景下，周围腺体的对比度与肿块相比来讲相对较低。对于该缺点，我们可以使用新技术“三维立体成像”来解决，这也就是DBT使用不同投照角度来实现乳腺三维重建成像，由此来解决二维成像重叠的缺点，从而达到我们的目的，提高乳腺病灶检出率、灵敏度和特异度的作用^[7]。

数字乳腺断层融合X线成像（DBT）是1997年由Niklason等第一次报道公布于世，DBT可以提高乳腺癌的检出率和诊断率的原因是他重建的3D断层融合图像可以提高乳腺病灶的清晰度、增加病灶与周围腺体组织的对比度、更容易发现病灶、更好地显示了病灶的形态、边缘等，可以在很大的程度上减轻或者消除正常乳腺腺体对于病灶的显示影^[8]。也正是DBT的这种成像方式使我们的诊断变得更加高效便捷。

2. 数字乳腺断层融合X线成像的原理

数字乳腺断层融合X线成像(DBT)是乳腺X线检查中的一种新兴技术，指的是在数字乳腺X线摄影中利用断层融合技术，以平板探测器技术为基础，对乳腺腺体进行不同角度的快速扫描，获取投影角度不同的各种小剂量的乳腺腺体数据，类似于传统的X线断层技术，但它基于数字平板探测器，利用像素位移的方法，从而用电脑重建出与探测器平板平行的任意层面的乳腺X线影像的显示技术。使用这种方法可以有效的避免以往的二维扫描中发现不到或者模糊不清的肿瘤图像，从而可以进一步的提高乳腺癌的检出率和诊断的正确率^[9]。

FFDM和DBT在每个乳房的透视图上面也有一定的不同，在FFDM中是由2个X线视图构成的图像，而在DBT中是由十几个视图组成的，这些视图都是拍摄于同一条弧线上的不同位置。X线管球在某个范围内固定的旋转，每旋转2°后就会低剂量的曝光一次^[10]。虽然DBT每一次检查时所增加的曝光剂量会大于FFDM，但是由于诊断率的提高，复检率的降低，从某种程度上来说，FFDM检查时由于重复检查所造成的辐射剂量会远远大于DBT一次检查时所增加的曝光剂量^[11]。当使用DBT和FFDM获取相同剂量的双侧乳腺内外斜位的图像时（包括头尾位和内外侧斜位），美国社学会的乳腺影像报告和数据系统对其进行了一定程度上的影像评估，结论是，所有恶性病变的受试者的特征曲线面积并没有产生明显的差异（0.851和0.836，P=0.645）^[12]。

2. 数字乳腺断层融合X线成像的应用

双体位投照比单体位投照可以更好地覆盖乳腺组织，提高乳腺癌的检出率，不仅在传统的乳腺X线检查中是这样，在DBT的检查中，双体位成像对于乳腺癌的检出率的敏感度也要远远高于DBT的单体位成像^[13]。某项研究表明^[14]，DBT成像的召回率比传统的乳腺X线检查的召回率要低，DBT双体位成像可以降低11%，而DBT单体位成像（MLO）则要低9.5%。在优越性上来讲，DBT单体位成像也不如乳腺X线检查双体位成像

^[15~17]。在DBT和FFDM的影像质量对比的研究中，Poplack^[18]发现，DBT对于病变的检出率尤其是对于肿块的显示要超过FFDM。

FFDM可以清晰的显示出53%的肿块边界，而DBT却可以清晰的显示出77%的肿块边界，从而导致DBT对于肿块的检出率要高达49.5%，而FFDM对于肿块的检出率却只有36.5%。有研究表明^[17]，对于疑似为乳腺癌患者的腺体病灶，FFDM对于病变征象的显示要比DBT低了将近20%。早期乳腺癌的唯一表现往往是微小的钙化，而DBT提供的断层影像明显解决了由于腺体等结构的重叠而造成的微小钙化不易检出的难题^[18,21]。很多的研究发现单独2DFFDM的检查不如2D+3DDBT的诊断效能，尤其是在ROC曲线下面积可以明显显示，在乳腺癌的检查中，应用2D+3DDBT可以明显降低召回率、提高乳腺癌的检出率以及诊断的敏感度^[18~20]。另外，对于鉴别良恶性肿瘤和发现多病灶，DBT对于增强检查技术也比以往的FFDM要好用的多。到目前为止，DBT已经在欧洲很多国家乳腺疾病的临床诊断和筛查中普及使用，但是在我国，还没有大范围使用。

通过研究结果显示，FFDM对于恶性病变的敏感度、特异度都不如DBT。DBT可以将重叠于高密度腺体组织中的恶性病变在断层图像中显示的更加清晰，有效的排除了高密度腺体对于腺体中病变的干扰，对于肿块或者结节的大小、数量、毛刺长短、边缘光滑与否、有无钙化、有无分叶或血管穿入等显示的更加清晰。有研究中显示^[19]，DBT图像的肿块检出率要比FFDM高出15%。虽然由于薄层图像的原因，DBT对于微小钙化灶没有明显的显示，但是DBT却明显降低了组织重叠，可以更清楚的观察到钙化区域是否有局部结构扭曲、小结节等不容易发现的病变^[23]。

4.数字乳腺断层融合X线成像的局限性

虽然，在腺体病变的检出率上DBT占有绝对的优势，但是由于DBT的断层显象特点，对某些单一层面的诊断仍然具有局限性，因此存在一定的假阳性。而且现阶段的DBT还不成熟，乳腺对射线的敏感度较高，应该尽量对患者进行辐射剂量的控制，以免辐射发生二次伤害。DBT在检查时，会在同一位置进行多次低剂量的曝光，DBT平均腺体剂量是多次小剂量的叠加。有研究显示，在同样的腺体压迫状态下，通过自动程序曝光得到的FFDM和DBT的图像，FFDM的平均腺体剂量要低于DBT。然而，乳腺厚度和密度与辐射剂量相关，乳腺越致密、越厚，所需要的辐射剂量也就越大。总的来说，DBT作为一种新兴的技术，可以有效提高诊断的准确率；但是仍然存在一定的局限性，需要配合其他检查才能作出最后的诊断。而且DBT在国内的研究还没有全面展开，考虑到中国人乳腺腺体的特殊性，因此DBT还是具有一定的研究价值，需要积极展开研究以及临床应用来积累经验。

总结与展望

我们普遍认知的乳腺X线摄影成像也就是FFDM是二维图像，这种方式对于显示乳腺癌的敏感度和特异度虽然较高，但是因为图像中的重叠组织太多，导致了图像对比度较差，很多的病变很容易就会被忽略，极易发生误诊。DBT是一项高级技术，他是在传统断层的技术上结合了数字影像处理技术开发的新型体层成像技术，它解决了组织重叠问题，

DBT可以对腺体中病变的区域有更明显的显示，使乳腺诊断医生可以观察到腺体的每一个部位，很大程度上减少了重叠导致的假阳性和漏诊导致的假阴性。提高了诊断的准确性。

对于我国女性乳腺类型的特殊性来讲，DBT技术有很高的研究价值。可以先用FFDM对于乳腺患者进行初步检查，发现可以病变后，再利用DBT进行进一步的检查和确诊，这样有助于提高乳腺癌的检出率和检查诊断的准确率。

参考文献

[1]SKAANE P,YOUNG K,SKJENNALD A,et al.Population-based mammography screening:comparison of screen-film and full-field digital mammography with soft-copy reading-Oslo I study [J].Radiology,2003,229(3):877-884.

[2]S K A A N E P , S K J E N N A L D A . S c r e e n - f i l m mammography versus full-field digital mammography with soft-copy reading: randomized trial in a populationbased screening program-the Oslo II Study [J]. Radiology, 2004, 232(1): 197-204.

[3]DEL TURCO M R, MANTELLINI P, CIATTO S, et al. Full-field digital versus screen-film mammography: comparative accuracy in concurrent screening cohorts [J]. Am J Roentgenol, 2007, 189(4): 860-866

[4]ROUBIDOUX M A, BAILEY J E, WRAY L A, et al. Invasive cancers detected after breast cancer screening yielded a negative result: relationship of mammographic density to tumor prognostic factors [J]. Radiology, 2004, 230(1): 42-48.

[5]WU T, MOORE R H, RAFFERTY E A, et al. A comparison of reconstruction algorithms for breast tomosynthesis [J]. Med Phys, 2004, 31(9): 2636-2647.

[6]VAN DE SOMPEL D, BRADY S M, BOONE J. Taskbased performance analysis of FBP, SART and ML for digital breast tomosynthesis using signal CNR and Channelised Hotelling Observers [J]. Med Image Anal, 2010, 15(1): 53-70.

[7]NIKLASON L T, CHRISTIAN B T, NIKLASON L E, et al. Digital tomosynthesis in breast imaging [J]. Radiology, 1997, 205(2): 399-406.

[8] Park AM, Franken EA, Garg M, et al. Breast tomosythesis: present consideration and future applications [J]. Radiographics, 2007,27:231-240.

[9] PARK J M, FRANKEN E A JR, GARG M, et al. Breast tomosynthesis: present considerations and future applications [J]. Riadiographics, 2007, 27(Suppl 1): S231- S240.

[10] CHEN Y, Lo J Y, Dobbins JT 3RD. Importance of point-by-point back projection correction for isocentric motion in digital breast tomosynthesis: relevance to morphology of structures such as microcalcifications [J].Med Phys, 2007, 34(10): 3885-3892.

[11] FENG S S, SECHOPOULOS I. Clinical digital breast tomosynthesis system: dosimetric characterization [J]. Radiology, 2012, 263(1): 35-42.

[12] Gennaro G, Toledano A, di Maggio C, et al. Digital breast tomosynthesis versus digital mammography: a clinical performance study [J]. Eur Radiol, 2010,20(7):1544-1553.

[13] Baker JA, Lo JY. Breast tomosynthesis: state-of-the-art and review of the literature[J]. Acad Radiol. 2011;18(10):1298-1310.

[14] Tagliafico A, Astengo D, Cavaqnetto F, et al. One-to-one comparison between digital spot compression view and digital breast tomosynthesis[J]. Eur Radiol. 2012;22(3):539-544.

[15] Gennaro G, Toledano A, di Maqqio C, et al. Digital breast tomosynthesis versus digital mammography: a clinical performance study. Eur Radiol[J]. 2010;20(7):1545-1553.

[16] Svahn T, Andersson I, Chakraborty D, et al. The diagnostic accuracy of dual-view digital mammography, single-vies breast tomosynthesis and a dual-view combination of breast tomosynthesis and digital mammography in a free-response observer performance study[J]. Radiat Prot Dosimetry.2010;139(1-3):113-117.

[17] Wallis MG, Moa E, Zanca F, et al. Two-view and single-view tomosynthesis versus full-field digital mammography: high resolution X-Ray imaging observe study[J]. Radiology.2012;262(3):788-796.

[18] Poplack SP, Tosteson TD, Kogel CA, et al. Digital breast tomosynthesis: initial experience in 98 women with abnormal digital screening mammography[J]. AJR,2007,189:616-623.

[19] Helvie MA. Digital mammography imaging: Breast tomosynthesis and advanced applications. Radiol Clin North Am.2010;48(5):917-929.

[20]Rafferty EA, Park JM, Philpotts LE, et al. Assessing radiologist performance using combined digital mammography and breast tomosynthesis compared with digital mammography alone: results of a multicenter, multireader trial. Radiology,2013; 266(1):104–113.

[21] Park AM, Franken EA, Garg M, et al. Breast tomosythesis: present consideration and future applications [J]. Radiographics, 2007,27:231-240.

[22]边甜甜，林青，数字乳腺断层摄影新技术的临床应用价值及发展前景[J]. 中华放射学杂志，2013，43(8):761-763.

[23]Kopans D，Gavenonis S，Halpern E，et al． Calcifications in the Breast and Digital Breast Tomosynthesis［J］．Breast Journal，2011，17(6):638－644．

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