数字乳腺断层融合X线成像的应用研究进展

尤超 顾雅佳 彭卫军

复旦大学附属肿瘤医院放射诊断科，复旦大学上海医学院肿瘤学系，上海 200032

数字乳腺断层融合X线成像（digital breast tomosynthesis，DBT）作为一种新的成像技术，能提高少脂肪腺体型（如致密型、多量腺体型）乳腺中病灶的检出率及病灶形态特征显示的能力。

众所周知，全数字化乳腺X线成像（full-field digital mammography，FFDM）的应用在一定程度上可提高乳腺癌检出的灵敏度[1-3]。利用FFDM检查，在脂肪型腺体中绝大多数乳腺病灶能被检出，但在致密型及多量腺体乳腺中，仍有一半乳腺病灶难以清晰显示[4]。有研究表明，FFDM对病灶检出存在较高比例的假阴性及假阳性，其诊断的灵敏度和特异度仍有待提高[5-6]。

FFDM存在不足的原因主要有以下方面：①FFDM的二维成像技术，致密型腺体会重叠在乳腺肿块的上方或下方；②在致密型腺体背景下，肿块与周围腺体对比度较低。针对FFDM二维成像的重叠，可通过三维立体成像新技术解决，而DBT利用不同投照角度实现乳腺三维重建成像，从而解决乳腺肿块与周围腺体的重叠问题，达到提高乳腺病灶检出灵敏度和特异度的作用[7]。

1 DBT的原理

DBT基于平板探测器技术的高级应用，通过一系列不同角度对乳腺进行快速采集，获取不同投影角度下的小剂量投影数据，再重建出与探测器平面平行的乳腺任意层面X线密度影像。用这种方法获得的图像有助于显示在二维扫描中可能模糊不清的肿瘤[8]。

在FFDM中，每个乳房的透视图由2个X线视图构成；而在使用DBT技术时，每个乳房的透视图由十几个视图组成，这些视图是从位于一条弧线上不同位置上拍摄的。X线球管在一定范围内旋转，每旋转一定角度，低剂量曝光1次[9]。与FFDM相比，应用DBT时患者所受的辐射量并不会增加很多，且诊断率较高，使乳腺的复检率降低。从一定程度上来说，DBT一次检查所增加的曝光剂量远远小于传统FFDM检查时因重复摄片而累积的辐射剂量[10]。

2 DBT图像处理

与CT和MRI的后处理一样，对DBT来说，重建算法是关键因素之一。主要算法包括对迭代位移叠法、矩阵反演法、滤过反向投影法、最大似然法重建等。某种特定算法适用于肿块的显示，某种特定算法适用于钙化的显示。

由于 DBT 采用的是断层融合技术，每次检查所产生断层图像的数量较多，诊断时间相对较长，因此更依赖于强大的计算机辅助检测（computeraided detection，CAD）技术来进行后处理以方便诊断。有研究表明，DBT图像结合CAD较FFDM明显提高乳腺肿块的检出率[11]。然而CAD的缺点是假阳性率较高，仅能作为一种辅助方法。

3 临床应用研究

DBT通过观察重建三维图像，可解决二维成像重叠所带来的影响，使图像的可见度和辨识度提高。已有研究表明，DBT对病变的检出、肿块边缘的显示及乳腺影像报告和数据系统（Breast Imaging Reporting and Data System, BI-RADS）分级的判定较FFDM具有优势，在筛查和诊断评估中具有独特的价值。国内在这方面还是空白，加之中国人的乳腺腺体分型多为多量腺体型和致密型，其利用价值更大。

目前，对DBT参数及剂量的研究报道已较为稳定成熟，而针对DBT的临床应用研究国外已有相关文献报道，结果并不完全一致（表1）。有关DBT对比应用研究的范畴，主要涉及DBT与传统FFDM相结合和单纯FFDM诊断的比较研究、单纯DBT诊断与单纯FFDM诊断的比较研究。大多数文献报道发现，DBT与传统FFDM相结合的诊断价值优于单纯应用FFDM。DBT对比研究的内容主要包括肿块特征（如大小、边缘）、钙化、诊断效能（特异度、灵敏度及召回率）及阅片时间等。

3.1 对肿块显示的对比研究

Poplack等[12]比较DBT与FFDM的影像质量发现，DBT对病变的检出率，尤其是对肿块的显示超过后者，能为最终诊断提供有力的证据。Rafferty等[26]的一项多中心多样本研究显示，DBT对肿块及结构不良观察效果更好，且可发现FFDM图像因组织重叠而无法发现的小结节，降低漏诊率，为病变良恶性诊断及临床治疗提高参考。Park等[27]报道，DBT对肿块的毛刺征显示明显优于FFDM，因为DBT断层图像降低正常腺体组织的重叠效应，通过肿块边缘形态、边缘浸润及周围腺体结构扭曲等重要征象的显示，为肿块良恶性的鉴别提供重要依据。

3.2 对钙化显示的对比研究

DBT所提供的断层影像排除了腺体组织及其他正常结构的重叠干扰，使隐藏在致密腺体或病变中的微小钙化得以观察。DBT有利于微钙化的检出。但值得注意的是，某一断层上的细小钙化并不像大的钙化灶更具意义，若显示成簇微钙化仍需结合FFDM进行观察。

3.3 对诊断效能及召回率的对比研究

Poplack等[12]和Gur等[20]分别研究发现，DBT可显著降低召回率。在Poplack等的研究中，DBT的复检率比FFDM降低，而多数FFDM影像需重复回访复查，对肿块的检出才能达到或超过DBT一次观察的结果。Rafferty等[26]对1192例受检者的随机抽样显示，二维和三维影像综合阅览比单独二维阅览的灵敏度和特异度显著提高，复诊率降低。在该项研究中，医师综合评估二维和三维影像较仅观察二维影像显著提高了诊断准确率。

表1 DBT与常规FFDM比较的相关文献

3.4 DBT的局限性

虽然DBT能提高病灶的检出率，但由于其断层显像的特点，对单一断面的诊断存在局限性，需根据多个连续断面作出诊断，因此存在一定的假阳性。

综上所述，DBT作为诊断乳腺疾病的新技术，可提高诊断准确率，降低复诊率；但在断面诊断上存在一定的局限性，有时需结合其他检查才能作出准确诊断。而DBT在国内的应用研究尚未开展，加之中国人乳腺腺体类型的特殊性，因此DBT具有一定的研究价值，需积极开展临床应用研究以积累经验。

[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]SKAANEP,SKJENNALDA.Screen-film 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 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.

[9]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.

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

[11]CHAN H P, WEI J, ZHANG Y, et a1.Computer-aided detection of mass in digital tomosynthesis mammography:comparison of three approaches [J].Med Phys, 2008,35(9): 4087-4095.

[12]POPLACK S P, TOSTESON T D, KOGEL C A, et al.Digital breast tomosynthesis: initial experience in 98 women with abnormal digital screening mammography [J].Am J Roentgenol, 2007, 189(3): 616-623.

[13]GOOD W F, ABRAMS G S, CATULLO V J, et al.Digital breast tomosynthesis: a pilot observer study [J].Am J Roentgenol, 2008, 190(4): 865-869.

[14]GUR D, ABRAMS G S, CHOUGH D M, et al.Digital breast tomosynthesis: observer performance study [J].Am J Roentgenol, 2009, 193(2): 586-591.

[15]TEERTSTRA H J, LOO C E, VAN DEN BOSCH MA,et al.Breast tomosynthesis in clinical practice: initial results[J].Eur Radiol, 2010, 20(1): 16–24.

[16]SVAHN T, ANDERSSONI,CHAKRABORTY D, et al.The diagnostic accuracy of dual-view digital mammography, single-view 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]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):1545-1553.

[18]FÖRNVIK D, ANDERSSON I, SVAHN T, et al.The effect of reduced breast compression in breast tomosynthesis: human observer study using clinical cases[J].Radiat Prot Dosimetry, 2010, 139(1-3): 118-123.

[19]NOROOZIAN M, HADJIISKI L, RAHNAMAMOGHADAM S, et al.Digital breast tomosynthesis is comparable to mammographic spot views for masscharacterization [J].Radiology, 2012, 262(1): 61-68.

[20]GUR D, BANDOS A I, ROCKETTE H E, et al.Localized detection and classification of abnormalities on FFDM and tomosynthesis examinations rated under an FROC paradigm [J].Am J Roentgenol, 2011,196(3):737-741.

[21]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):1545-1553.

[22]SVAHN T M, CHAKRABORTY D P, IKEDA D,et al.Breast tomosynthesis and digital mammography: a comparison of diagnostic accuracy [J].Br J Radiol, 2012,85(1019): 1074-1082.

[23]MICHELL M J, IQBAL A, WASAN R K, et al.A comparison of the accuracy of film-screen mammography,full-field digital mammography, and digital breast tomosynthesis [J].Clin Radiol, 2012, 67(10): 976-981.

[24]TAGLIAFICO A, TAGLIAFICO G, ASTENGO D,et al.Mammographic density estimation: one-to-one comparison of digital mammography and digital breast tomosynthesis using fully automated software[J].Eur Radiol, 2012, 22(6): 1265-1270.

[25]WALLIS M G, MOA E, ZANCA F, et al.Two-view and single-view tomosynthesis versus full-field digital mammography: high-resolution X-ray imaging observer study [J].Radiology, 2012, 262(3):788-796.

[26]RAFFERTY E A, PARK J M, PHILPOTTS L E, et al.Assessing radiologist performance using combined digital mammography and breast tomosynthesis compared with digital mammography alone: results of a multicenter,multireader trial [J].Radiology, 2013, 266(1): 104-133.

[27]PARK A M,FRANKEN E A,GARG M, et al.Breast tomosynthesis: present considerations and future applications[J].Radiographics, 2007, 27(Suppl1):S231-S240.