數(shù)字乳腺X線攝影技術(shù)的研究進(jìn)展

劉　江　柳　杰　趙穎如　徐文貴

放射技術(shù)學(xué)

數(shù)字乳腺X線攝影技術(shù)的研究進(jìn)展

劉江柳杰趙穎如徐文貴*

隨著數(shù)字化乳腺X線檢查技術(shù)的發(fā)展，屏/片系統(tǒng)乳腺X線攝影（SFM）技術(shù)已逐步被取代，一些技術(shù)改進(jìn)的優(yōu)勢(shì)已在致密型乳腺的女性中得到證實(shí)。比較數(shù)字乳腺體層攝影（DBT）技術(shù)、對(duì)比增強(qiáng)雙能數(shù)字乳腺X線攝影（CEDM）技術(shù)及常規(guī)數(shù)字乳腺X線攝影（DM）技術(shù)，并綜述數(shù)字乳腺攝影技術(shù)發(fā)展中一些新技術(shù)的特點(diǎn)，分析其優(yōu)勢(shì)、局限性及對(duì)病人的潛在影響等，從而預(yù)測(cè)它們的發(fā)展前景。

乳腺癌；乳腺X線篩查；常規(guī)乳腺X線攝影；數(shù)字乳腺體層攝影；對(duì)比增強(qiáng)雙能乳腺X線攝影

Int J Med Radiol，2016，39（4）：405-409

乳腺癌是女性最常見的惡性腫瘤之一，2013年約有23.2萬新增浸潤(rùn)性乳腺癌病例，約八分之一的美國(guó)婦女有患乳腺癌的風(fēng)險(xiǎn)［1］。因采用了乳腺X線篩查，一些國(guó)家乳腺癌的死亡率下降了50%以上［2］。雖然乳腺X線篩查的利弊一直是爭(zhēng)論焦點(diǎn)，但它仍然是最常用的乳腺癌檢查方法［3］。

數(shù)字乳腺X線篩查試驗(yàn) （digital mammography imaging screening trial，DMIST）的結(jié)果證實(shí)，數(shù)字乳腺X線檢查（digital mammography，DM）與屏/片乳腺X線檢查（screen-film mammography，SFM）相比，除具有相同的檢查有效性外，還可減少病變的漏診率、提高敏感性，尤其對(duì)于致密型乳腺更具優(yōu)勢(shì)。但常規(guī)數(shù)字乳腺X線檢查仍存在一定的局限性，在常規(guī)二維乳腺X線攝影中，腫瘤可能會(huì)由于與周圍組織密度相同，被重疊的組織所遮擋［4］，在三維系統(tǒng)中就可解決這個(gè)問題。而在血管內(nèi)注入對(duì)比劑的DM，可使惡性的新生血管成像，從而提高腫瘤的檢出率。本文主要針對(duì)乳腺X線攝影技術(shù)的發(fā)展、目前的使用情況及對(duì)病人的潛在影響等方面進(jìn)行綜述。

1　常規(guī)乳腺X線攝影

DM是指X線穿透乳腺后，經(jīng)過X線探測(cè)器采集和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)處理，可在數(shù)秒內(nèi)快速地再現(xiàn)乳腺X線攝影圖像的一種檢查技術(shù)。在美國(guó)，SFM已經(jīng)使用了30多年，近10年正逐步被DM所取代［5］，其優(yōu)勢(shì)是可在計(jì)算機(jī)工作站上查看和處理圖像，最大優(yōu)點(diǎn)是將圖像的采集、顯示和存儲(chǔ)分離，使每個(gè)步驟都能得到優(yōu)化。DM與SFM相似之處在于乳腺X線篩查中每側(cè)乳腺均行2個(gè)體位的投照，且需要保持最大量乳腺組織成像及低水平的輻射劑量，它們被稱為2 D乳腺X線攝影檢查，即二維乳腺X線攝影檢查［6］。因?yàn)槊磕暧袛?shù)以百萬的婦女進(jìn)行乳腺X線篩查，所以輻射劑量是一個(gè)備受關(guān)注的問題。由DMIST試驗(yàn)證實(shí)［7］，與SFM相比，DM可將每個(gè)攝影體位的平均腺體劑量降低22%。使用光子計(jì)數(shù)探測(cè)器掃描的特定數(shù)字系統(tǒng)，可以消除散射、降低噪聲和改善圖像質(zhì)量，輻射劑量可降低40%～60%［8］，其中歐洲臨床篩查中的平均劑量最低［9］。一項(xiàng)愛爾蘭乳腺篩查研究的劑量調(diào)查顯示DM系統(tǒng)輻射劑量較低，其乳腺X線檢查設(shè)備中光子計(jì)數(shù)系統(tǒng)占25%［10］。在篩查方面，該系統(tǒng)的臨床性能與其他DM系統(tǒng)相近，在診斷方面也無明顯差異［8，11］。

SFM和DM的局限性之一是存在假陽性。由于乳腺X線篩查是針對(duì)無癥狀婦女進(jìn)行的檢查，所以輻射損傷非常小，但它存在一定的假陽性［3］。在美國(guó)，有超過10%的篩查婦女被召回進(jìn)一步行乳腺X線檢查、超聲檢查和/或活檢，這是因?yàn)槿橄賆線篩查不能僅通過2個(gè)常規(guī)體位來評(píng)估所有異常。召回可導(dǎo)致假陽性活檢，這對(duì)診斷醫(yī)生和病人都非常耗時(shí)，也增加了病人的壓力和不便，但召回可以提高乳腺癌的檢出，并在提高敏感性和改善特異性之間尋求平衡。美國(guó)的召回率＜10%、歐洲為3%～7%（均值＜5%），美國(guó)的召回率較歐洲高2倍左右［7］。另外，追加攝影體位也可減少乳腺X線篩查的異常評(píng)估，同時(shí)有利于病人和診斷醫(yī)生。

SFM和DM的另一個(gè)局限性就是乳腺癌檢測(cè)的敏感度，其均值約為70%。乳腺X線檢查中假陽性和病變漏診的問題是2 D影像中組織重疊所致［4］。由于病變可被致密的纖維腺體所遮擋，所以腫瘤的惡性特征也不明顯。在乳腺X線檢查報(bào)告中，美國(guó)放射學(xué)院乳腺影像報(bào)告和數(shù)據(jù)系統(tǒng)將乳腺構(gòu)成模式分為4型，其中纖維腺體組織最少的為 “脂肪型”，纖維腺體組織最多的為“極度致密型”。文獻(xiàn)報(bào)道［12］，一半以上50歲以下的女性和三分之一50歲以上的女性應(yīng)考慮有致密的乳腺組織。對(duì)于具有非常致密乳腺組織的女性，乳腺X線檢查的敏感度可降低到30%～48%，同時(shí)也是發(fā)生間隔癌的主要風(fēng)險(xiǎn)因素［13］。乳腺X線影像密度為75%及以上的婦女患乳腺癌的風(fēng)險(xiǎn)增加，篩查中結(jié)果陽性或者結(jié)果為陰性后不足12個(gè)月（即間隔癌）者，在年輕婦女中發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)較高［14］。這是由致密組織遮擋腫瘤所致，還是在致密組織中腫瘤生長(zhǎng)迅速而導(dǎo)致的間隔癌風(fēng)險(xiǎn)增加，機(jī)制尚不清楚［15］。

2　數(shù)字乳腺體層攝影

數(shù)字乳腺體層攝影（digital breast tomosynthesis，DBT）與常規(guī)乳腺X線攝影均使用X線，但它通過多角度曝光，獲得乳腺在不同角度下的影像，然后根據(jù)組織體積將其重建成一系列高分辨率的體層影像。每層約1 mm厚的組織位于焦點(diǎn)上，其上面或下面的組織顯示于焦點(diǎn)外，薄層減少了重疊組織的干擾。DBT是以乳腺X線攝影技術(shù)為基礎(chǔ)，采用圍繞乳腺呈弧形轉(zhuǎn)動(dòng)的X線管球，掃描時(shí)間從5～25 s不等，以獲得多個(gè)低劑量影像［6，16］，影像數(shù)據(jù)被用來進(jìn)行薄層組織的重建［17］。通常每側(cè)乳腺需壓迫后進(jìn)行2個(gè)常規(guī)體位（頭尾位和內(nèi)外斜位）攝影，DBT可將乳腺的組織結(jié)構(gòu)分離為不同的組織層面，與常規(guī)乳腺X線檢查中相同組織結(jié)構(gòu)相比，DBT影像有更清晰的輪廓，所以被稱為精確的3 D技術(shù)。根據(jù)乳腺密度和厚度不同，DBT總的輻射劑量不同，但與常規(guī)乳腺X線檢查的輻射劑量大致相同［6，18］。因?yàn)镈BT是一個(gè)改進(jìn)的DM設(shè)備，它的影像可以從任何一個(gè)常規(guī)乳腺X線攝影體位的層面中獲得。經(jīng)過十幾年的可行性研究，DBT于2012年獲得美國(guó)食品和藥物管理局的批準(zhǔn)［19］用于乳腺X線篩查和診斷性檢查［19-20］。它具有DM所有的優(yōu)點(diǎn)，如偽影減少、影像質(zhì)量一致和可進(jìn)行數(shù)字影像處理過程等。有研究證實(shí)，DM聯(lián)合DBT可提高影像的準(zhǔn)確性［21］。大量的研究顯示，DBT可降低召回率、提高乳腺癌的檢出率［6，18］。許多研究是在獲取DM影像的同時(shí)來獲得DBT的影像，這需要對(duì)病人進(jìn)行2次曝光，輻射劑量較單獨(dú)行DM高2倍，但仍然低于乳腺X線攝影質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)法案（MQSA）設(shè)定的限值［22-23］。最近一項(xiàng)前瞻性臨床試驗(yàn)對(duì)50～69歲年齡組共12 631名婦女每?jī)赡暌淮蔚暮Y查進(jìn)行了研究，其早期研究的部分結(jié)果顯示DM聯(lián)合DBT進(jìn)行乳腺X線篩查比僅使用DM篩查對(duì)于浸潤(rùn)性癌的檢出率高40%［22］。另一項(xiàng)前瞻性研究的部分結(jié)果顯示，7 292例婦女使用DBT聯(lián)合DM進(jìn)行篩查，乳腺癌檢出率上升到34%，假陽性的召回率減少了17%，漏診率為0；而且從脂肪型到致密型，各種乳腺密度中的癌癥均可被檢測(cè)出來［23］。然而，這些臨床試驗(yàn)的部分結(jié)果仍被認(rèn)為數(shù)據(jù)太小，并不足以確定哪些亞組采用DBT聯(lián)合DM檢查的獲益最大［24］。另一些分析亞組的報(bào)告顯示［25-27］，DBT可以降低假陽性率，與DM聯(lián)合較單獨(dú)使用DM行雙盲讀片的結(jié)果更加準(zhǔn)確。盡管在篩查中使用DM聯(lián)合DBT會(huì)產(chǎn)生雙倍的輻射劑量，但對(duì)于鈣化的檢測(cè)、性質(zhì)的判斷、導(dǎo)管原位癌潛在指征的顯示非常必要，而且對(duì)DBT發(fā)現(xiàn)的病變進(jìn)行定位已成為可能［28］。

DBT解決了DM長(zhǎng)期存在的一些問題，DBT聯(lián)合DM可改善乳腺X線檢查的準(zhǔn)確性［29］。當(dāng)DM結(jié)果受到質(zhì)疑時(shí)，需追加成像來發(fā)現(xiàn)重疊腺體組織內(nèi)可能存在的腫塊；而DBT只顯示一個(gè)很薄的組織平面，減少重疊組織的干擾，更容易發(fā)現(xiàn)病變。有數(shù)據(jù)表明，DBT不僅可降低召回率［30］，與常規(guī)篩查影像相比，淋巴結(jié)、皮膚鈣化等顯示更清楚，對(duì)于囊腫和纖維腺瘤等常見的良性病變，因邊界顯示更清晰，病變更明顯［16］。減少召回率，即減少了召回正常病人的潛在危害和假陽性活檢的數(shù)量。相關(guān)研究顯示，當(dāng)DBT聯(lián)合DM時(shí)，大多數(shù)放射科醫(yī)生的召回率仍在降低［16，22-23，30］。DBT不僅增加了乳腺癌的檢出，同時(shí)可檢出DM漏診的浸潤(rùn)性癌，對(duì)目前在早期乳腺癌和組織學(xué)異常方面仍存在爭(zhēng)議的導(dǎo)管原位癌顯示更清楚［22］。盡管DBT有助于發(fā)現(xiàn)更多的女性乳腺癌，但它不能檢測(cè)出所有類型的乳腺癌［31］。

與DM局部加壓攝影相比，DBT具有相同或更高的準(zhǔn)確性［32］。DBT不僅可避免許多需要追加成像來診斷的異常乳腺X線攝影，還可減少因確定乳腺病變的具體位置而追加額外成像的攝影次數(shù)，有利于降低病人的輻射劑量。同時(shí)，因DBT可改善重疊乳腺組織中病變的顯示，故有助于減少了乳腺攝影時(shí)整體的壓迫力度，提高了病人的舒適度。有研究發(fā)現(xiàn)，在不影響診斷的情況下，與DM相比，應(yīng)用DBT時(shí)有大于50%的病人可以減少乳腺壓迫力度，病人的滿意度較高［33］。

DBT的局限性在于輻射劑量和成本。與單獨(dú)使用DM相比，DM聯(lián)合DBT的輻射劑量是前者的2倍多，這雖然低于MQSA限值，但每年數(shù)以百萬的婦女需接受2倍輻射劑量進(jìn)行篩查的可能性仍然較高［34-35］。為解決這一問題，DBT運(yùn)用獲取的數(shù)據(jù)重建2 D影像，有效地避免了雙倍曝光的發(fā)生［36］，從而縮短了DM的曝光時(shí)間，降低輻射劑量。這些合成影像的近期研究顯示，其準(zhǔn)確性與DM相似；曝光后不再只獲得2D影像，DBT的輻射劑量也與DM相當(dāng)［37］。因每例病人的DM僅有4幅影像，而DBT會(huì)生成200幅或更多影像，故DM聯(lián)合DBT的檢查時(shí)間長(zhǎng)于單獨(dú)使用DM［22］，盡管增加了檢查時(shí)間，但減少了召回率和需要追加的影像檢查［16］。DBT系統(tǒng)的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于DM系統(tǒng)，同時(shí)需要大量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，費(fèi)用很高；但與乳腺M(fèi)RI相比，它是一種相對(duì)成本較低的檢查方法。此外，DBT可降低召回率，從而減少活檢和召回的費(fèi)用，有助于節(jié)約成本。

與DBT結(jié)合的其他模式也在研究中。對(duì)比增強(qiáng)體層攝影可提供類似MRI的影像，但操作更加簡(jiǎn)單、成本更加低廉。自動(dòng)化乳腺超聲檢查結(jié)合DBT對(duì)致密型乳腺的篩查也很有價(jià)值。計(jì)算機(jī)輔助檢測(cè)常用于DM，以增加敏感性，但尚未納入DBT中，有文獻(xiàn)顯示這是可行的，能夠增加對(duì)微小病變的檢出［16，38］。

3　對(duì)比增強(qiáng)雙能數(shù)字乳腺X線攝影

對(duì)比增強(qiáng)雙能數(shù)字乳腺X線攝影 （contrastenhanced dual-energy digital mammography，CEDM）是對(duì)比增強(qiáng)與DM結(jié)合的一種新技術(shù)，它是在注射非離子碘對(duì)比劑之后，利用在33.2 keV時(shí)因邊緣效應(yīng)而出現(xiàn)X線吸收衰減的顯著差異，分別采集一組低能和高能（45～49 kV）影像，通過觀察低能影像及高能與低能影像的減影圖上的強(qiáng)化區(qū)域形態(tài)，分析碘對(duì)比劑的分布差異，顯示病變的血管化情況以及判斷病變的性質(zhì)［39］。CEDM主要涉及雙能量攝影和適時(shí)減影兩方面的技術(shù)原理，通過特殊算法和相關(guān)的計(jì)算機(jī)影像后處理，最后獲得CEDM影像。雙能量攝影技術(shù)需要影像后處理軟件并結(jié)合高、低能量影像而得到包含對(duì)比劑攝取信息的最終影像。適時(shí)減影技術(shù)包含在注射對(duì)比劑前的基礎(chǔ)曝光和注射對(duì)比劑后的曝光。

CEDM對(duì)病灶檢出的敏感性高于DM，對(duì)致密型乳腺病變的檢出尤顯優(yōu)勢(shì)。有國(guó)外研究者對(duì)乳腺癌篩查異常且DM和超聲檢查不能明確診斷的120例女性病人行CEDM，與病理結(jié)果對(duì)照，發(fā)現(xiàn)74/80 （92%）的惡性病變被增強(qiáng)，13/50（26%）的良性病變被增強(qiáng)；CEDM聯(lián)合DM的ROC曲線下面積明顯優(yōu)于單獨(dú)使用DM或DM聯(lián)合超聲檢查［40］。在不影響特異度的條件下，CEDM聯(lián)合DM的敏感度高于單獨(dú)使用DM（93%和78%，P＜0.001）；CEDM所示病變大小與實(shí)際病變接近；CEDM聯(lián)合DM能夠檢出全部23例多灶性病變，而單獨(dú)使用DM或超聲僅分別檢出16例和15例。CEDM聯(lián)合DM優(yōu)于單獨(dú)使用DM和超聲檢查［40］。有研究證實(shí)，已被病理證實(shí)為乳腺癌的病灶經(jīng)CEDM和MRI檢測(cè)，敏感度較單獨(dú)使用DM更高，但測(cè)量病變大小的差異沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義［41］。早期評(píng)估DM上使用對(duì)比劑的可行性研究顯示［42-43］，80%病理證實(shí)的乳腺癌是被增強(qiáng)的，且增強(qiáng)的區(qū)域與腫瘤組織大小具有極好的相關(guān)性。該技術(shù)特別適用于致密型乳腺的病人。Jochelson等［44］研究顯示，對(duì)于已知的乳腺癌，CEDM的檢出率（包括多發(fā)及多灶性病變）與MRI相近，較DM高；發(fā)現(xiàn)對(duì)側(cè)乳腺病變的敏感性低于MRI，但特異性較高。另有研究顯示，對(duì)102例病人的118個(gè)病變分別行CEDM和MRI，經(jīng)病理證實(shí)，惡性病變81例，良性病變37例。CEDM和MRI的敏感度分別為100%和93%，準(zhǔn)確度分別為79%和73%［39］。

CEDM潛在的臨床應(yīng)用不僅利于在致密型乳腺中檢出被遮擋的病變，而且它與MRI相似，有助于確定局限性病變的范圍及評(píng)價(jià)病變的殘留和復(fù)發(fā)，但優(yōu)于MRI的是檢查時(shí)間短，且可在行DM的同時(shí)完成檢查，可對(duì)僅在乳腺X線影像上觀察到的病變進(jìn)行術(shù)前活檢。

綜上所述，DM仍然是乳腺癌篩查最有效的方法，但需進(jìn)一步優(yōu)化成像參數(shù)并在減少輻射劑量方面持續(xù)改進(jìn)。DBT可解決DM的一些局限性，如提高乳腺癌的檢測(cè)，減少假陽性和降低召回率。DBT的真正性能仍有待進(jìn)行更大數(shù)量樣本試驗(yàn)的結(jié)果來確定。CEDM對(duì)于乳腺癌檢出也具有很好的應(yīng)用前景，尤其在致密型乳腺中優(yōu)勢(shì)明顯。以上各種檢查手段應(yīng)適時(shí)互補(bǔ)采用，從而使乳腺X線檢查達(dá)到最優(yōu)化。

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（收稿2015-10-16）

Research progress of digital mammography

LIU Jiang，LIU Jie，ZHAO Yingru，XU Wengui.Department of Molecular Imaging and Nuclear Medicine Diagnosis and Treatment，Cancer Institute and Hospital of Tianjin Medical University，National Clinical Research Center for Cancer，Key Laboratory of Breast Cancer Prevention and Therapy of Education Ministry，Key Laboratory of Cancer Prevention and Therapy，Tianjin 300060，China

With the development of digital mammography，screen-film mammography（SFM）technology has been gradually replaced.The advantages of improved technology have been confirmed in the dense type breasts.In this article we reviewed the advantages and limitations of new technologies in digital mammography by comparing digital breast tomography （DBT）and contrast-enhancement dual-energy digital mammography（CEDM）with conventional digital mammography（DM），and discussed the potential influence on patients and the technological development prospect.

Breast cancer；Mammography screening；Conventional mammography；Digital breast tomography；Contrastenhancement dual-energy digital mammography

天津市衛(wèi)生局課題（2014KZ083）

10.19300/j.2016.Z3869

R737.9；R445.4

A

天津醫(yī)科大學(xué)腫瘤醫(yī)院分子影像及核醫(yī)學(xué)診療科，國(guó)家腫瘤臨床醫(yī)學(xué)研究中心，乳腺癌防治教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津市腫瘤防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300060

徐文貴，E-mail：wenguixy@tom.com

*審校者