Ψηφιακή Τομοσύνθεση Μαστού: Βασικές αρχές Μεθόδου, πλεονεκτήματα & περιορισμοί

Ψηφιακή Τομοσύνθεση Μαστού: Βασικές αρχές Μεθόδου, πλεονεκτήματα & περιορισμοί

Επιμέλεια: Βασίλειος Μάλιακας, RT, MSc, MA, PhD(c), Καθηγητής Τομέα Υγείας & Αθλητισμού ΔΕΛΤΑ 360 & Ιωάννης Γιαννακέλος, RT, BSc, Επ. Συνεργάτης Ιστ. “Radiology Community”

Η μαστογραφία αποτελεί μια εξειδικευμένη τεχνική ιατρικής απεικόνισης, η οποία μέσω της χρήσης ενός συστήματος ακτίνων X χαμηλής ενέργειας αποσκοπεί στην έγκαιρη ανίχνευση και διάγνωση ασθενειών όπως ο καρκίνος του μαστού. Στην ουσία, η μαστογραφία είναι μια ακτινογραφία του μαστού. Κύριος και πρωταρχικός στόχος της, είναι η ανίχνευση του καρκίνου του μαστού πριν από την εκδήλωση σχετικών συμπτωμάτων ή την ψηλάφηση όγκων. Η μαστογραφία αντιπροσωπεύει μια μέτρηση η οποία: i) επιτρέπει την έγκαιρη ανίχνευση του καρκίνου του μαστού με απώτερο σκοπό τη μείωση της θνησιμότητας και τη χρήση βελτιωμένων θεραπευτικών τεχνικών, ii) η ακτινική επιβάρυνση της εξεταζόμενης δεν είναι σημαντικά αξιολογήσιμη, iii) αποδίδει συγκρίσιμα αποτελέσματα.

Μια μαστογραφία δεν μπορεί να αποδείξει με βεβαιότητα ότι η παρουσία μιας αλλοίωσης αποτελεί στοιχείο ύπαρξης κακοήθειας. Μπορεί όμως να παρέχει χρήσιμες πληροφορίες για την αναγκαιότητα περαιτέρω διερεύνησης του προβλήματος μέσω της χρήσης άλλων τεχνικών όπως είναι η υπερηχοτομογραφία (Ultrasounds) και η Απεικόνιση με Μαγνητικό Συντονισμό (Magnetic Resonance Imaging). Οι δύο τύποι αλλοιώσεων της φυσιολογικής κατάστασης του μαστού που μπορεί να ανιχνευθούν σε μια μαστογραφία, είναι οι αποτιτανώσεις και οι μάζες.

Η συμπίεση του μαστού είναι απαραίτητη για τους εξής λόγους:

α. Για να απλώσουμε τον ιστό του μαστού, έτσι ώστε να μειωθεί η πιθανότητα ακόμη και οι μικρότερες αλλοιώσεις να κρύβονται από υπερκείμενους ιστούς.

β. Για να μπορέσουμε να μειώσουμε τη δόση, δεδομένου ότι θα θέλουμε να απεικονίσουμε έναν ιστό με μικρότερο πάχος.

γ. Με τη συμπίεση ο μαστός ακινητοποιείται και έτσι μπορεί να ελαχιστοποιηθεί η ασάφεια που θα υπήρχε στην τελική εικόνα λόγω κίνησης.

δ. Με τη συμπίεση μειώνεται η σκέδαση των ακτίνων X, με αποτέλεσμα να αυξάνεται η ευκρίνεια της εικόνας

Η διαγνωστική μαστογραφία χρησιμοποιείται συνήθως για την αξιολόγηση ενός ασθενούς με μη φυσιολογικά κλινικά ευρήματα όπως είναι για παράδειγμα ένα εξόγκωμα στον μαστό ή μια αλλοίωση της θηλής.

Ορισμένα από τα πλεονεκτήματα-οφέλη της μαστογραφίας είναι τα ακόλουθα:

  • Βασικό πλεονέκτημα αποτελεί η έγκαιρη ανίχνευση και διάγνωση του καρκίνου του μαστού η οποία με τη σειρά της έχει πολύ σημαντικό αντίκτυπο στην πρόγνωση.
  • Η απεικόνιση του μαστού βελτιώνει σε πολύ σημαντικό βαθμό την ικανότητα του γιατρού να ανιχνεύει μικρούς όγκους οι οποίοι δεν είναι δυνατόν να ανιχνευθούν μέσω μιας ψηλάφησης. Το γεγονός αυτό προσφέρει τη δυνατότητα επιλογής μέσα από διαφορετικές θεραπευτικές τεχνικές, έτσι ώστε να μπορεί να επιτευχθεί το καλύτερο δυνατό αποτέλεσμα για τον ασθενή.
  • Η χρήση της μαστογραφίας βελτιώνει επίσης σημαντικά τη δυνατότητα ανίχνευσης μικρών αλλοιώσεων σε ιστούς οι οποίοι περιορίζονται στους αγωγούς γάλακτος εντός του μαστού. Μια τέτοιου είδους δυσμορφία ονομάζεται πορογενές καρκίνωμα in situ (ductal carcinoma in situ-DCIS). Οι όγκοι αυτοί, είναι σημαντικό να μπορούν να αφαιρεθούν όταν βρίσκονται σε πρώιμο στάδιο και αυτό μπορεί να επιτευχθεί μόνο ύστερα από την ανίχνευσή τους με τη βοήθεια της μαστογραφίας.
  • Βελτιωμένη θεραπεία κατά το πρώιμο στάδιο της νόσου: Η βελτίωση των δυνατοτήτων της θεραπείας, αποτελεί ένα από τα σημαντικότερα πλεονεκτήματα της έγκαιρης ανίχνευσης ενός καρκίνου του μαστού. Η έγκαιρη ανίχνευση, οδηγεί με τη σειρά της σε ένα μειωμένο αριθμό μαστεκτομών και ως επακόλουθο σε καλύτερα αισθητικά αποτελέσματα, σε μειωμένη χρήση χημειοθεραπείας αλλά και σε μειωμένες επεμβατικές βιοψίες που πραγματοποιούνται συνήθως στην περιοχή της μασχάλης.

Στα μειονεκτήματα της  μεθόδου μπορούμε να συγκαταριθμήσουμε τα εξής:

α. Χρήση ιοντίζουσας ακτινοβολίας

β. Ψευδώς θετικά ευρήματα.

γ. Υπερδιάγνωση

Τα συστήματα της τομοσύνθεσης είναι βασισμένα στον ψηφιακό μαστογράφο, τα οποία έχουν τη δυνατότητα να παράγουν ταυτόχρονα 2D εικόνες και εικόνες τομοσύνθεσης. Η λήψη των εικόνων 2D και τομοσύνθεσης μπορεί να γίνει ανεξάρτητα ή σε συνδυασμό ασκώντας παράλληλα πίεση στο μαστό.

Για τη λήψη των εικόνων της τομοσύνθεσης η λυχνία περιστρέφεται σε μορφή τόξου λαμβάνοντας απ’ όλον το μαστό μια σειρά από εικόνες χαμηλής δόσης από διαφορετικές γωνίες. Οι εικόνες στη συνέχεια ανακατασκευάζονται σε πολύ λεπτές τομές από 0.5 mm έως 1 mm.

Η υπεροχή της συγκεκριμένης διαγνωστικής εξέτασης, έναντι της ψηφιακής μαστογραφίας (2D), αποδίδεται στην αύξηση της ανίχνευσης περιπτώσεων καρκίνου σε γυναίκες με πυκνούς μαστούς. Συγκεκριμένα, η τεχνική αυτή προσφέρει υψηλότερη ευαισθησία στη διάγνωση καρκίνου του μαστού, ενώ ανιχνεύουμε αλλοιώσεις που με την 2D θα διέφευγαν διότι θα επικαλύπτονταν από τα επιπροβαλλόμενα στοιχεία του πυκνού παρεγχύματος. Στη δυνατότητα αυτή της τομοσύνθεσης, να απεικονίζει δηλαδή και να αναλύει τους ιστούς που επιπροβάλλουν μεταξύ τους, οφείλεται και η μείωση του ποσοστού ανάκλησης γυναικών με πυκνούς μαστούς σε προγράμματα προληπτικού πληθυσμιακού ελέγχου.

Μελέτες έχουν δείξει ότι η τομοσύνθεση υπερτερεί έναντι της 2D μαστογραφίας για το χαρακτηρισμό αλλοιώσεων που δεν συνοδεύονται από μικροαποτιτανώσεις. Απεικονίζονται με μεγαλύτερη σαφήνεια σε πυκνούς μαστούς τα όρια της μάζας, η πυκνότητα, ο αριθμός των αλλοιώσεων και άλλα συνοδευτικά ευρήματα όπως διατεταμένοι πόροι και αγγεία.

Ως εργαλείο προληπτικού ελέγχου είναι σημαντικό να λαμβάνεται υπόψη η δόση της ακτινοβολίας. Η καταγραφή της δόσης από μία λήψη εικόνας 2D και τομοσύνθεσης κυμαίνεται περίπου στο 2,5mGy. Η δόση αυτή είναι λιγότερη από το επιτρεπτό όριο των 3mGy που προτείνεται από τον φορέα του Mammography Quality Standards Act.

Οι εταιρείες προσπαθούν να βελτιώσουν την ποιότητα των εικόνων που συντίθενται. Όταν θα επιτευχθεί αυτό θα αποφεύγεται η διπλή λήψη 2D και τομογραφίας εικόνων, ενώ η χρήση τους θα είναι κατάλληλη για μελέτη και για σύγκριση με προηγούμενες ψηφιακές μαστογραφίες.

Ο χρόνος που απαιτείται για την ερμηνεία της τομοσύνθεσης είναι ένας επιπλέον παράγοντας που θα πρέπει να εξεταστεί. Οι περισσότερες μελέτες αναφέρουν ότι ο χρόνος που απαιτείται για την ανάγνωση της εξέτασης είναι περίπου διπλάσιος σε σύγκριση με την 2D.

Ο σταθμός εργασίας χρησιμοποιείται μόνο για την ερμηνεία των εξετάσεων. Για μακροχρόνια αποθήκευση των εικόνων, οι 2D εικόνες και οι εικόνες τομοσύνθεσης αποστέλλονται σε ένα μόνιμο σύστημα αποθήκευσης που ονομάζεται PACS. Όλες οι τομές της τομοσύνθεσης αποστέλλονται στο PACS για αποθήκευση, απ’ όπου μπορούν να ανασυρθούν οποιαδήποτε στιγμή για μελλοντική εμφάνιση στο σταθμό εργασίας. Ο χώρος ηλεκτρονικής αποθήκευσης που απαιτείται για μια εξέταση τομοσύνθεσης είναι περίπου 100 φορές μεγαλύτερος από τη χωρητικότητα που απαιτείται για μία 2D μαστογραφία.

Σύμφωνα με το φορέα Mammography Quality Standards Act. (MQSA) για τη χρήση της νέας αυτής τεχνολογίας και την εξοικείωση της ερμηνείας των εικόνων από τον ακτινοδιαγνώστη, απαιτείται 8ωρη εκπαίδευση. Παρόμοιος χρόνος εκπαίδευσης απαιτείται και για τους τεχνολόγους ακτινολόγους.

Η ψηφιακή τομοσύνθεση είναι μια μέθοδος ανακατασκευής τομογραφικών εικόνων περιορισμένου τόξου (limited angle reconstruction of tomographic images), οι οποίες παράγονται σε μεταβλητά ύψη, στη βάση μιας σειράς από γωνιακές προβολές . Ιδιαίτερα στην απεικόνιση του μαστού, οι μελέτες οι οποίες συμπεριλαμβάνουν και κλινικές περιπτώσεις, έχουν αποδείξει ότι η ψηφιακή τομοσύνθεση μπορεί να παρέχει πολύ ανώτερη ποιότητα εικόνας σε σύγκριση με την αντίστοιχη των κλασσικών μαστογραφικών εικόνων. Στη μέθοδο αυτή, ο απεικονιζόμενος όγκος (volume) ανακατασκευάζεται από δισδιάστατες προβολές έτσι ώστε να παρέχει τρισδιάστατη πληροφορία σχετικά με τη δομή της ανατομίας του εξεταζόμενου. Οι βασικότεροι αλγόριθμοι που χρησιμοποιούνται για την ανακατασκευή, είναι η οπισθοπροβολή και η μέθοδος μετατόπισης και πρόσθεσης. Ωστόσο, οι αλγόριθμοι αυτοί οδηγούν στην εμφάνιση σημαντικής ασάφειας στην εικόνα, η οποία προκαλείται από άλλες δομές που δεν βρίσκονται στο επίπεδο ενδιαφέροντος. Το γεγονός αυτό οδηγεί σε κακή ανιχνευσιμότητα των αντικειμένων που βρίσκονται μέσα στο επίπεδο που εστιάζουμε.  Η ψηφιακή τομοσύνθεση μαστού αποτελεί μια τεχνική απεικόνισης του γυναικείου μαστού η οποία προσφέρεται είτε σαν ένα ξεχωριστό σύστημα, είτε ως επιλογή στα ήδη υπάρχοντα δισδιάστατα συστήματα μαστογραφίας. Κατά τη διάρκεια της απόκτησης των εικόνων, η ακτινογραφική λυχνία κινείται διαγράφοντας μια μικρή γωνία γύρω από τον μαστό και με τον τρόπο αυτό λαμβάνεται μια σειρά εικόνων. Η κίνηση της λυχνίας μπορεί να είναι συνεχής είτε σε μορφή step-and shoot.

        Η ποιότητα της εικόνας και η απόδοση της ψηφιακής τομοσύνθεσης μαστού καθορίζονται από:

  • Τη λυχνία ακτίνων X
  • Τον ανιχνευτή
  • Την ποιότητα της δέσμης
  • Τη δόση
  • Τη μέθοδο ανακατασκευής εικόνας
  • Την κίνηση που μπορεί να υπάρχει κατά τη διάρκεια της απόκτησης των εικόνων
  • Τη γεωμετρία του συστήματος

Η ικανότητα ανίχνευσης των αλλοιώσεων στην τεχνική αυτή επηρεάζεται από τρία βασικά ζητήματα:

1. Την ποιότητα που μπορεί να έχει η αναπαράσταση της αλλοίωσης στο ανακατασκευασμένο πλάνο εικόνας.

2. Την ικανότητα του συστήματος ψηφιακής τομοσύνθεσης, να καταστέλλει την υφή η οποία βρίσκεται έξω από το πλάνο της εικόνας και παράγεται από γειτονικούς ιστούς.

3. Το πάχος του πλάνου της ανακατασκευασμένης εικόνας η οποία παρουσιάζεται στον ακτινολόγο.

            Η εφαρμογή της τομοσύνθεσης κερδίζει ολοένα έδαφος στην απεικόνιση του μαστού. Αποτελέσματα μελετών υποστηρίζουν ότι όταν δοθεί η δέουσα προσοχή στην λήψη της εικόνας, στην ερμηνεία της εξέτασης, στην αποθήκευση, στην κατάρτιση του ακτινολόγου, στη δόση της ακτινοβολίας, τότε η χρήση της τομοσύνθεσης στην κλινική μας πράξη μπορεί πραγματικά να προσφέρει θετικά αποτελέσματα.

Ενδεικτική Βιβλιογραφία:

-Andersson I, Ikeda D, Zackrisson S, et al. Breast tomosynthesis and digital mammography: a comparison of breast cancer visibility and BIRADS classification in a population of cancers with subtle mammographic findings. Eur Radiol 2008;18:2817–25.

-Berg WA, Blume JD, Cormack JB, et al. Combined screening with ultrasound and mammography vs mammography alone in women at elevated risk of breast cancer. JAMA 2008;299:2151–63.

-Booi RC, Krucker JF, Goodsitt MM, et al. Evaluating thin compression paddles for mammographically compatible ultrasound. Ultrasound Med Biol 2007; 33:472–82.

-Chan HP, Wei J, Sahiner B, et al. Computer-aided detection system for breast masses on digital tomosynthesis mammograms: preliminary experience. Radiology 2005;237:1075–80.

-Chan HP, Wei J, Zhang Y, et al. Computer-aided detection of masses in digital tomosynthesis mammography: comparison of three approaches. Med Phys 2008;35:4087–95.

-Chen SC, Carton AK, Albert M, et al. Initial clinical experience with contrast-enhanced digital breast tomosynthesis. Acad Radiol 2007;14:229–38.

-Claus BEH, Eberhard JW, Schmitz A, et al. Generalized filtered back-projection reconstruction in breast tomosynthesis. In: Astley SM, Brady M,

-Diekmann F, Bick U. Tomosynthesis and contrastenhanced digital mammography: recent advances in digital mammography. Eur Radiol 2007;17:3086–92.

-Diekmann F, Diekmann S, Jeunehomme F, et al. Digital mammography using iodine-based contrast media: initial clinical experience with dynamic contrast medium enhancement. Invest Radiol 2005;40:397–404.

-Diekmann F, Meyer H, Diekmann S, et al. Thick slices from tomosynthesis data sets: phantom study for the evaluation of different algorithms. J Digit Imaging 2009;22:519–26.

-Dobbins J, Godfrey D. Digital x-ray tomosynthesis: current state of the art and clinical potential. Phys Med Biol 2003;48:R65–106.

-Dromain C, Balleyguier C, Adler G, et al. Contrastenhanced digital mammography. Eur J Radiol 2009;69:34–42.

-Dromain C, Balleyguier C, Muller S, et al. Evaluation of tumor angiogenesis of breast carcinoma using contrast-enhanced digital mammography. AJR Am J Roentgenol 2006;187:W528–537.

-Eberhard JW, Albagli D, Schmitz A. Mammography tomosynthesis system for high performance 3D imaging. In: Astley SM, Brady M, Zwiggelaar R, editors. 8th international workshop on digital mammography. Lecture notes in computer science – digital mammography. Manchester (UK): Springer-Verlag; 2006. p. 137–43.