数字乳腺X线摄影技术的研究进展

刘　江　柳　杰　赵颖如　徐文贵

放射技术学

数字乳腺X线摄影技术的研究进展

刘江柳杰赵颖如徐文贵*

随着数字化乳腺X线检查技术的发展，屏/片系统乳腺X线摄影（SFM）技术已逐步被取代，一些技术改进的优势已在致密型乳腺的女性中得到证实。比较数字乳腺体层摄影（DBT）技术、对比增强双能数字乳腺X线摄影（CEDM）技术及常规数字乳腺X线摄影（DM）技术，并综述数字乳腺摄影技术发展中一些新技术的特点，分析其优势、局限性及对病人的潜在影响等，从而预测它们的发展前景。

乳腺癌；乳腺X线筛查；常规乳腺X线摄影；数字乳腺体层摄影；对比增强双能乳腺X线摄影

Int J Med Radiol，2016，39（4）：405-409

乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤之一，2013年约有23.2万新增浸润性乳腺癌病例，约八分之一的美国妇女有患乳腺癌的风险［1］。因采用了乳腺X线筛查，一些国家乳腺癌的死亡率下降了50%以上［2］。虽然乳腺X线筛查的利弊一直是争论焦点，但它仍然是最常用的乳腺癌检查方法［3］。

数字乳腺X线筛查试验 （digital mammography imaging screening trial，DMIST）的结果证实，数字乳腺X线检查（digital mammography，DM）与屏/片乳腺X线检查（screen-film mammography，SFM）相比，除具有相同的检查有效性外，还可减少病变的漏诊率、提高敏感性，尤其对于致密型乳腺更具优势。但常规数字乳腺X线检查仍存在一定的局限性，在常规二维乳腺X线摄影中，肿瘤可能会由于与周围组织密度相同，被重叠的组织所遮挡［4］，在三维系统中就可解决这个问题。而在血管内注入对比剂的DM，可使恶性的新生血管成像，从而提高肿瘤的检出率。本文主要针对乳腺X线摄影技术的发展、目前的使用情况及对病人的潜在影响等方面进行综述。

1　常规乳腺X线摄影

DM是指X线穿透乳腺后，经过X线探测器采集和计算机系统处理，可在数秒内快速地再现乳腺X线摄影图像的一种检查技术。在美国，SFM已经使用了30多年，近10年正逐步被DM所取代［5］，其优势是可在计算机工作站上查看和处理图像，最大优点是将图像的采集、显示和存储分离，使每个步骤都能得到优化。DM与SFM相似之处在于乳腺X线筛查中每侧乳腺均行2个体位的投照，且需要保持最大量乳腺组织成像及低水平的辐射剂量，它们被称为2 D乳腺X线摄影检查，即二维乳腺X线摄影检查［6］。因为每年有数以百万的妇女进行乳腺X线筛查，所以辐射剂量是一个备受关注的问题。由DMIST试验证实［7］，与SFM相比，DM可将每个摄影体位的平均腺体剂量降低22%。使用光子计数探测器扫描的特定数字系统，可以消除散射、降低噪声和改善图像质量，辐射剂量可降低40%～60%［8］，其中欧洲临床筛查中的平均剂量最低［9］。一项爱尔兰乳腺筛查研究的剂量调查显示DM系统辐射剂量较低，其乳腺X线检查设备中光子计数系统占25%［10］。在筛查方面，该系统的临床性能与其他DM系统相近，在诊断方面也无明显差异［8，11］。

SFM和DM的局限性之一是存在假阳性。由于乳腺X线筛查是针对无症状妇女进行的检查，所以辐射损伤非常小，但它存在一定的假阳性［3］。在美国，有超过10%的筛查妇女被召回进一步行乳腺X线检查、超声检查和/或活检，这是因为乳腺X线筛查不能仅通过2个常规体位来评估所有异常。召回可导致假阳性活检，这对诊断医生和病人都非常耗时，也增加了病人的压力和不便，但召回可以提高乳腺癌的检出，并在提高敏感性和改善特异性之间寻求平衡。美国的召回率＜10%、欧洲为3%～7%（均值＜5%），美国的召回率较欧洲高2倍左右［7］。另外，追加摄影体位也可减少乳腺X线筛查的异常评估，同时有利于病人和诊断医生。

SFM和DM的另一个局限性就是乳腺癌检测的敏感度，其均值约为70%。乳腺X线检查中假阳性和病变漏诊的问题是2 D影像中组织重叠所致［4］。由于病变可被致密的纤维腺体所遮挡，所以肿瘤的恶性特征也不明显。在乳腺X线检查报告中，美国放射学院乳腺影像报告和数据系统将乳腺构成模式分为4型，其中纤维腺体组织最少的为 “脂肪型”，纤维腺体组织最多的为“极度致密型”。文献报道［12］，一半以上50岁以下的女性和三分之一50岁以上的女性应考虑有致密的乳腺组织。对于具有非常致密乳腺组织的女性，乳腺X线检查的敏感度可降低到30%～48%，同时也是发生间隔癌的主要风险因素［13］。乳腺X线影像密度为75%及以上的妇女患乳腺癌的风险增加，筛查中结果阳性或者结果为阴性后不足12个月（即间隔癌）者，在年轻妇女中发生的风险较高［14］。这是由致密组织遮挡肿瘤所致，还是在致密组织中肿瘤生长迅速而导致的间隔癌风险增加，机制尚不清楚［15］。

2　数字乳腺体层摄影

数字乳腺体层摄影（digital breast tomosynthesis，DBT）与常规乳腺X线摄影均使用X线，但它通过多角度曝光，获得乳腺在不同角度下的影像，然后根据组织体积将其重建成一系列高分辨率的体层影像。每层约1 mm厚的组织位于焦点上，其上面或下面的组织显示于焦点外，薄层减少了重叠组织的干扰。DBT是以乳腺X线摄影技术为基础，采用围绕乳腺呈弧形转动的X线管球，扫描时间从5～25 s不等，以获得多个低剂量影像［6，16］，影像数据被用来进行薄层组织的重建［17］。通常每侧乳腺需压迫后进行2个常规体位（头尾位和内外斜位）摄影，DBT可将乳腺的组织结构分离为不同的组织层面，与常规乳腺X线检查中相同组织结构相比，DBT影像有更清晰的轮廓，所以被称为精确的3 D技术。根据乳腺密度和厚度不同，DBT总的辐射剂量不同，但与常规乳腺X线检查的辐射剂量大致相同［6，18］。因为DBT是一个改进的DM设备，它的影像可以从任何一个常规乳腺X线摄影体位的层面中获得。经过十几年的可行性研究，DBT于2012年获得美国食品和药物管理局的批准［19］用于乳腺X线筛查和诊断性检查［19-20］。它具有DM所有的优点，如伪影减少、影像质量一致和可进行数字影像处理过程等。有研究证实，DM联合DBT可提高影像的准确性［21］。大量的研究显示，DBT可降低召回率、提高乳腺癌的检出率［6，18］。许多研究是在获取DM影像的同时来获得DBT的影像，这需要对病人进行2次曝光，辐射剂量较单独行DM高2倍，但仍然低于乳腺X线摄影质量标准法案（MQSA）设定的限值［22-23］。最近一项前瞻性临床试验对50～69岁年龄组共12 631名妇女每两年一次的筛查进行了研究，其早期研究的部分结果显示DM联合DBT进行乳腺X线筛查比仅使用DM筛查对于浸润性癌的检出率高40%［22］。另一项前瞻性研究的部分结果显示，7 292例妇女使用DBT联合DM进行筛查，乳腺癌检出率上升到34%，假阳性的召回率减少了17%，漏诊率为0；而且从脂肪型到致密型，各种乳腺密度中的癌症均可被检测出来［23］。然而，这些临床试验的部分结果仍被认为数据太小，并不足以确定哪些亚组采用DBT联合DM检查的获益最大［24］。另一些分析亚组的报告显示［25-27］，DBT可以降低假阳性率，与DM联合较单独使用DM行双盲读片的结果更加准确。尽管在筛查中使用DM联合DBT会产生双倍的辐射剂量，但对于钙化的检测、性质的判断、导管原位癌潜在指征的显示非常必要，而且对DBT发现的病变进行定位已成为可能［28］。

DBT解决了DM长期存在的一些问题，DBT联合DM可改善乳腺X线检查的准确性［29］。当DM结果受到质疑时，需追加成像来发现重叠腺体组织内可能存在的肿块；而DBT只显示一个很薄的组织平面，减少重叠组织的干扰，更容易发现病变。有数据表明，DBT不仅可降低召回率［30］，与常规筛查影像相比，淋巴结、皮肤钙化等显示更清楚，对于囊肿和纤维腺瘤等常见的良性病变，因边界显示更清晰，病变更明显［16］。减少召回率，即减少了召回正常病人的潜在危害和假阳性活检的数量。相关研究显示，当DBT联合DM时，大多数放射科医生的召回率仍在降低［16，22-23，30］。DBT不仅增加了乳腺癌的检出，同时可检出DM漏诊的浸润性癌，对目前在早期乳腺癌和组织学异常方面仍存在争议的导管原位癌显示更清楚［22］。尽管DBT有助于发现更多的女性乳腺癌，但它不能检测出所有类型的乳腺癌［31］。

与DM局部加压摄影相比，DBT具有相同或更高的准确性［32］。DBT不仅可避免许多需要追加成像来诊断的异常乳腺X线摄影，还可减少因确定乳腺病变的具体位置而追加额外成像的摄影次数，有利于降低病人的辐射剂量。同时，因DBT可改善重叠乳腺组织中病变的显示，故有助于减少了乳腺摄影时整体的压迫力度，提高了病人的舒适度。有研究发现，在不影响诊断的情况下，与DM相比，应用DBT时有大于50%的病人可以减少乳腺压迫力度，病人的满意度较高［33］。

DBT的局限性在于辐射剂量和成本。与单独使用DM相比，DM联合DBT的辐射剂量是前者的2倍多，这虽然低于MQSA限值，但每年数以百万的妇女需接受2倍辐射剂量进行筛查的可能性仍然较高［34-35］。为解决这一问题，DBT运用获取的数据重建2 D影像，有效地避免了双倍曝光的发生［36］，从而缩短了DM的曝光时间，降低辐射剂量。这些合成影像的近期研究显示，其准确性与DM相似；曝光后不再只获得2D影像，DBT的辐射剂量也与DM相当［37］。因每例病人的DM仅有4幅影像，而DBT会生成200幅或更多影像，故DM联合DBT的检查时间长于单独使用DM［22］，尽管增加了检查时间，但减少了召回率和需要追加的影像检查［16］。DBT系统的成本远远大于DM系统，同时需要大量的数据存储空间，费用很高；但与乳腺MRI相比，它是一种相对成本较低的检查方法。此外，DBT可降低召回率，从而减少活检和召回的费用，有助于节约成本。

与DBT结合的其他模式也在研究中。对比增强体层摄影可提供类似MRI的影像，但操作更加简单、成本更加低廉。自动化乳腺超声检查结合DBT对致密型乳腺的筛查也很有价值。计算机辅助检测常用于DM，以增加敏感性，但尚未纳入DBT中，有文献显示这是可行的，能够增加对微小病变的检出［16，38］。

3　对比增强双能数字乳腺X线摄影

对比增强双能数字乳腺X线摄影 （contrastenhanced dual-energy digital mammography，CEDM）是对比增强与DM结合的一种新技术，它是在注射非离子碘对比剂之后，利用在33.2 keV时因边缘效应而出现X线吸收衰减的显著差异，分别采集一组低能和高能（45～49 kV）影像，通过观察低能影像及高能与低能影像的减影图上的强化区域形态，分析碘对比剂的分布差异，显示病变的血管化情况以及判断病变的性质［39］。CEDM主要涉及双能量摄影和适时减影两方面的技术原理，通过特殊算法和相关的计算机影像后处理，最后获得CEDM影像。双能量摄影技术需要影像后处理软件并结合高、低能量影像而得到包含对比剂摄取信息的最终影像。适时减影技术包含在注射对比剂前的基础曝光和注射对比剂后的曝光。

CEDM对病灶检出的敏感性高于DM，对致密型乳腺病变的检出尤显优势。有国外研究者对乳腺癌筛查异常且DM和超声检查不能明确诊断的120例女性病人行CEDM，与病理结果对照，发现74/80 （92%）的恶性病变被增强，13/50（26%）的良性病变被增强；CEDM联合DM的ROC曲线下面积明显优于单独使用DM或DM联合超声检查［40］。在不影响特异度的条件下，CEDM联合DM的敏感度高于单独使用DM（93%和78%，P＜0.001）；CEDM所示病变大小与实际病变接近；CEDM联合DM能够检出全部23例多灶性病变，而单独使用DM或超声仅分别检出16例和15例。CEDM联合DM优于单独使用DM和超声检查［40］。有研究证实，已被病理证实为乳腺癌的病灶经CEDM和MRI检测，敏感度较单独使用DM更高，但测量病变大小的差异没有统计学意义［41］。早期评估DM上使用对比剂的可行性研究显示［42-43］，80%病理证实的乳腺癌是被增强的，且增强的区域与肿瘤组织大小具有极好的相关性。该技术特别适用于致密型乳腺的病人。Jochelson等［44］研究显示，对于已知的乳腺癌，CEDM的检出率（包括多发及多灶性病变）与MRI相近，较DM高；发现对侧乳腺病变的敏感性低于MRI，但特异性较高。另有研究显示，对102例病人的118个病变分别行CEDM和MRI，经病理证实，恶性病变81例，良性病变37例。CEDM和MRI的敏感度分别为100%和93%，准确度分别为79%和73%［39］。

CEDM潜在的临床应用不仅利于在致密型乳腺中检出被遮挡的病变，而且它与MRI相似，有助于确定局限性病变的范围及评价病变的残留和复发，但优于MRI的是检查时间短，且可在行DM的同时完成检查，可对仅在乳腺X线影像上观察到的病变进行术前活检。

综上所述，DM仍然是乳腺癌筛查最有效的方法，但需进一步优化成像参数并在减少辐射剂量方面持续改进。DBT可解决DM的一些局限性，如提高乳腺癌的检测，减少假阳性和降低召回率。DBT的真正性能仍有待进行更大数量样本试验的结果来确定。CEDM对于乳腺癌检出也具有很好的应用前景，尤其在致密型乳腺中优势明显。以上各种检查手段应适时互补采用，从而使乳腺X线检查达到最优化。

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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

天津市卫生局课题（2014KZ083）

10.19300/j.2016.Z3869

R737.9；R445.4

A

天津医科大学肿瘤医院分子影像及核医学诊疗科，国家肿瘤临床医学研究中心，乳腺癌防治教育部重点实验室，天津市肿瘤防治重点实验室，天津 300060

徐文贵，E-mail：wenguixy@tom.com

*审校者