Tomosintesi Mammella

N. 55 - 2008 ATTUALITÀ IN SENOLOGIA 25

O B I E T T I V O S UO B I E T T I V O S U

Introduzione

La tomosintesi digitale della mammella (DBT, Digital Bre-ast Tomosynthesis) è una tecnica di imaging tridimensio-

nale che permette di ricostruire immagini volumetriche della mammella a partire da un numero fi nito di proiezioni bidi-mensionali a bassa dose, ottenute con angolazioni diverse del tubo radiogeno. Il principio radiogeometrico della tomosinte-si è simile a quello applicato nella vecchia tecnica stratigrafi ca [1], con la diff erenza fondamentale che, mentre la stratigrafi a richiedeva l’acquisizione di esposizioni multiple per ciascuno strato che si voleva “mettere a fuoco”, la tomosintesi digitale permette di ricostruire un numero arbitrario di piani a parti-re dalla stessa sequenza di proiezioni bidimensionali [2]. Ciò è reso possibile dalla separazione tra il processo di acquisizione e quello di visualizzazione consentita dall’impiego di rivelatori digitali diretti per cui le stesse proiezioni grezze possono essere processate per ricostruire piani diversi.La ricostruzione volumetrica, in linea di principio, consente di superare uno dei limiti principali dell’imaging bidimensionale, ovvero il mascheramento di lesioni (nel caso della mammella, masse, microcalcifi cazioni, ecc.), causato dalla sovrapposizione di strutture normali; quindi l’opportunità di dissociare piani diversi da parte della tomosintesi fa ritenere possibile una ridu-zione del numero di falsi negativi e di falsi positivi dovuti alla sovrapposizione [3-5]. Di seguito vengono illustrate le prime esperienze di tomosinte-si digitale della mammella sulle immagini prodotte con un pro-totipo sviluppato da GE Healthcare ed installato presso l’Unità

Operativa di Senologia dell’Istituto Oncologico Veneto (IOV) in Padova.

Protocollo clinico

Come introdotto, il limite principale della mammografi a bi-dimensionale sia su pellicola (SFM = Screen Film Mammo-graphy) sia su supporto digitale (FFDM = Full Field Digital Mammography) è costituito dall’elevata densità mammaria del substrato anatomico derivante dalla sovrapposizione delle di-verse “strutture”.E’ intuitivo che l’elevato spessore può produrre su una superfi -cie un “eff etto di elevata densità”, anche se tra le strutture ghian-dolari esistono piani di grasso più o meno estesi. In presenza di tali condizioni consegue la mancata o scadente visualizzazione e la “non percezione” delle lesioni espansive (masse e distor-sioni) e delle calcifi cazioni, con errore signifi cativamente più rilevante per le lesioni espansive in relazione al minor contrasto intrinseco.In virtù di una “nitida rappresentazione” in assenza di sovrap-posizioni, la tomosintesi è in grado di “rendere visibili” e/o me-glio analizzabili nelle forma, nei contorni, nella disposizione e nel numero le lesioni “non rappresentate o mal rappresentate” dalla mammografi a.Lo studio in corso presso lo IOV di Padova prevede il con-fronto tra le prestazioni cliniche della mammografi a digitale (FFDM) nelle due proiezioni standard (CC cranio-caudale e MLO medio-laterale-obliqua) e quelle della tomosintesi (DBT) in un’unica proiezione obliqua, rispettando così il vin-coli di dose. Infatti, fi no a quando non sarà dimostrata almeno la non-inferiorità clinica della tomosintesi rispetto alla mam-mografi a, non è ragionevole aumentare la dose per l’esame di tomosintesi; per questo motivo, la dose per l’acquisizione della sequenza di proiezioni di tomosintesi è stata calcolata in modo da non superare quella di una mammografi a tradizionale in due proiezioni (Figura 1).

Tomosintesi digitale della mammella Digital Breast Tomosynthesis (DBT)

Istituto Oncologico Veneto, IRCCS Padova, via Gattamelata, 64 - 35128 Padova. Dipartimento di Scienze Oncologiche e Chirurgiche dell’Università degli Studi di Padova

LUIGI PESCARINI, GISELLA GENNARO, ENRICA BALDAN, ELISA-BETTA BEZZON, COSIMO DI MAGGIO, MANUELA LA GRASSA, ILA-RIA POLICO, ALESSANDRO PROIETTI, AIDA TOFFOLI

Fujifilm Digital Mammography System

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Lo studio è stato condotto dopo aver ottenuto il parere favo-revole del Comitato Etico, l’approvazione del Ministero della Salute per l’uso di un “prototipo” e con il consenso informato delle Pazienti eligibili.

Apparecchiatura

Il sistema per tomosintesi si basa sulla piattaforma del mammografo digitale commerciale GE Senographe DS, con rivelatore fl at panel di area 19 x 23 cm2, che impiega Ioduro di Cesio in ingresso per la conversione dei raggi-X in luce, con dimensione nominale del pixel di 100 μm2. La movimentazione delgantry è stata modifi cata in modo da permettere la rotazione del tubo radiogeno attorno all’asse perpendi-colare al rivelatore; inoltre il sistema di compressione è stato reso separato dal gantry per far sì che il sistema “mam-mella compressa-rivelatore” rimanga fermo durante la rotazione del tubo. In fi gura 2 è schematizzata l’acquisizione di un esame di tomosintesi [6].

Le sequenze di tomosintesi usate nello studio prevedono l’acquisizione di 15 proiezioni a bassa dose, comprese in un arco di ± 20° ri-spetto alla perpendicolare al rivelatore. La dose erogata per una sequenza di tomosin-tesi è stata calcolata entro un valore limite che non superi la dose di due proiezioni mammo-grafi che standard, così che in fase applicativa la dose di fatto viene frazionata in modo che per ciascuna proiezione sia 1/15 del totale [7].Le proiezioni bidimensionali sono processate tramite un algoritmo di tipo SART (Simulta-neous Algebric Reconstruction Technique) per ricostruire il volume della mammella, campionato secondo strati contigui di 1 mil-limetro [8].

Approccio clinico

Alcune osservazioni preliminari sulle possibi-lità delle tecniche e sul metodo di analisi delle immagini mettono in evidenza che alla “non

sovrapposizione della DBT” si contrappone un potenziale “be-nefi cio geometrico” connesso alle due proiezioni della FFDM.Inoltre se è vero che la DBT può costruire un “numero arbitra-

FIGURA 1

FIGURA 2



rio” di sezioni da un numero fi nito di proiezioni, l’accuratez-za d’informazione dipende dall’intervallo di campionamento delle fette. Il campionamento per ogni millimetro di spessore delle sezioni (slice), ragionevole tra accuratezza e necessità di limitare il numero di immagini nell’ottica dell’ottimizzazione, può essere un limite a scopo diagnostico, ad esempio per la “va-lutazione d’insieme” di piccoli dettagli come le microcalcifi ca-zioni (Figura 3A).

Pertanto sezioni più spesse (slab) sono a volte più vantaggiose: le immagini slab sono ottenute per compattamento di più slice (Figura 3B).

Su tali premesse è stato preso in considerazione un primo grup-po di 50 casi sottoponendoli alla valutazione di tre Radiologi esperti con metodologia “blinded and independent”, per rica-vare, dal confronto fra le due tecniche, le prime valutazioni sul-

le “performance” cliniche tramite analisi ROC. Tuttavia, per mantenere un approccio più clinico, anziché far riferimento alle curve frutto dell’analisi statistica, nel seguito seguiremo uno schema di valutazione delle immagini mammografi che e di tomosintesi secondo i 5 punti proposti da Kopans:1) Riconoscimento: trovare la lesione2) Presenza: è reale?3) Localizzazione: dove si trova ?4) Interpretazione: cosa è ?5) Decisione: “cosa farne”Di seguito sono sinteticamente riferite le “impressioni” più in-teressanti, mentre i primi risultati complessivi sui casi studiati sono riportati successivamente.

1) RiconoscimentoPremesso che la densità mammaria può pregiudicare la rileva-bilità delle lesioni, condizione non superabile per entrambe le tecniche (FFDM e SFM), la DBT consente l’individuazione di un maggior numero di lesioni espansive, con una miglior analisi della forma e dei contorni delle masse e dell’ampiezza e dell’architettura delle distorsioni (Figure 4 A e B).

FFDM DBT

slab [8-12]

sinistra MLO

sinistra MLO

Fig. 4A

Fig. 4B

Fig. 3B

Fig. 3A



Per le calcifi cazioni al momento non sono emerse signifi cative diff erenze su questo punto. Le immagini slab costituiscono una variante tecnica di riferimento nell’analisi della distribuzione, con particolare riguardo alla “confi gurazione duttale” (Figura 5)

L’ingrandimento elettronico risulta di aiuto all’analisi sia nella FFDM che nella DBT.

2) PresenzaIl rumore anatomico (densità e sovrapposizione) in mammo-grafi a può produrre dei “falsi positivi”. L’analisi mediante sezio-ni contigue elimina immagini apparentemente sospette soprat-tutto nei casi di sovrapposizione di strie con evidenza di aspetti distorsivi (Figura 6A). In una prospettiva opposta la DBT può confermare con signifi catività “segni deboli” di presenza di le-sione rivelati dalla mammografi a (Figura 6B).

3) LocalizzazioneLe due proiezioni mammografi che ortogonali sono il riferi-mento standard per l’attribuzione del quadrante delle lesioni; è noto anche che le proiezioni CC e MLO non sono spesso suffi cienti a defi nire l’appartenenza anatomo-topografi ca.Analogamente la tomosintesi ottenuta con mammella in po-sizione obliqua con le attuali ricostruzioni non è in grado di svolgere questo compito. E’ lecito pensare che ulteriori sviluppi informatici in un prossimo futuro possano raggiungere anche questo obiettivo.Attualmente la DBT è solo in grado di stabilire correttamente la sede delle lesioni, tenuto conto delle modalità di posiziona-mento, defi nendo correttamente la profondità rispetto ai piani cutanei di appoggio e di compressione.Ne traggono benefi cio in particolare le immagini di lesioni si-tuate in corrispondenza di questi (Figura 7).

Case # 149 - FFDM

LCC LMLOFFDM DBT

RMLO RMLOFFDM DBT

Fig. 5

Fig. 6A

Fig. 6B

Fig. 7



4) InterpretazioneDai punti precedenti appare evidente in generale un maggior contributo da parte della DBT riguardo la semeiotica delle le-sioni mammarie, che sembra ottimale per le distorsioni, buono per le masse, ma di minore impatto per le calcifi cazioni.Per queste appare importante un uso adeguato delle slab che consentono una visione d’insieme.Come noto, solo in caso di rilievi molto signifi cativi (masse a contorni sfrangiati, calcifi cazioni irregolari e racemose) gli ap-porti della sola immagine radiologica possono essere defi nitivi per stabilire con accuratezza una diagnosi di natura; di fatto è più spesso “orientativa” a stabilire l’indicazione agli apporti complementari dell’ecografi a, delle indagini agobioptiche di secondo livello e della Risonanza Magnetica con mezzo di con-trasto.In sintesi l’apporto della DBT diventa rilevante quando intro-duca aspetti correlati ad una migliorata analisi che orientano con convinzione verso la benignità o la malignità, apporto che peraltro deve essere contestualizzato nelle procedure già conva-lidate in Senologia.

5) DecisioneIl punto cruciale della decisione è frutto di tutte le informazio-ni raccolte, non solo delle immagini.E’ chiaro che la DBT è particolarmente signifi cativa quando elimina immagini potenzialmente sospette, come illustrato in Fig 6A o invece riconosce lesioni sospette non visibili o insuffi -cientemente documentate per rumore anatomico alla mammo-grafi a (Fig 6B). La decisione, analizzati tali contributi, si coniuga inevitabil-mente con l’interpretazione e procede di conseguenza.

Primi risultati e considerazioni Vale la pena riassumere in queste prime applicazioni le impressioni comuni ai tre Radiologi che concordano nell’aff ermare che la DBT permette un sostanziale mi-glioramento nel rilevamento e nell’analisi delle lesioni, infl uendo tanto sul convincimento della loro presenza quanto nella certezza della loro assenza rispetto alla FFDM.A ciò si associa peraltro un tempo di lettura discreta-mente più lungo, correlato al numero d’immagini e al contenuto informativo signifi cativamente più ampio delle stesse da esaminare con attenzione sia in relazione all’analisi di strato quanto di ricomposizione spaziale da parte dell’operatore medico.La DBT non è in grado allo stato attuale di defi nire con suffi ciente accuratezza il quadrante nel quale la le-sione è situata.I primi risultati delle prestazioni di ciascun Radiologo relativi ai 50 casi esaminati sono stati accolti ed ela-borati con il metodo ROC. La curva relativa al rileva-mento delle lesioni, sul signifi cato statistico della quale peraltro non è possibile esprimere un giudizio defi niti-vo, è per tutti i Radiologi indicativa di “performance” migliori, comunque non peggiori, per la DBT rispetto alla FFDM.E’ infi ne da segnalare che la tomosintesi di fatto non introduce elementi di “semeiotica nuovi”, ma richiede un periodo di adattamento all’immagine che nella no-stra esperienza è stato piuttosto breve.



Conclusioni

Le prime esperienze cliniche sembrano indicare un im-patto favorevole della DBT nel rilevamento delle lesio-ni mammarie.Il rilevamento tomografi co consente di fatto di apprez-zare isolatamente le lesioni che più “soff rono” della so-vrapposizione e quindi della confusione dei piani alla mammografi a standard.Se anche i primi risultati comparativi, per ora esigui, saranno confermati, la DBT potrà inserirsi a pieno ti-tolo nel novero delle tecniche idonee allo studio della mammella fi nalizzato al rilevamento di lesioni tanto nella diagnostica senologica quanto nello screening.Gli attesi sviluppi informatici, in particolare i disposi-tivi CAD dedicati, e le potenzialità connesse all’impie-go dei mezzi di contrasto sono da considerare ulteriori promettenti innovazioni che la tomosintesi dovrebbe proporre ai Radiologi in un futuro non lontano.

Bibliografi a

1.A Vallebona: Una modalità di tecnica per la disso-ciazione radiografi ca. Radiologia Medica 17, 1090-1097 (1931).2.Niklason, L.T., Christian, B.T., Niklason, L.E., Ko-pans, D.B., Castleberry, D.E., Opsahl-Ong, B.H., Lan-dberg, C.E., Slanetz, P.J., Giardino, A.A., Moore, R., Albagli, D., DeJoule, M., Fitzgerald, P.F., Fobare, D.F., Gianbattista, B.W., Kwasnick, R.F., Jianqiang, L., Lubowski, S.J., Possin, G.E., Richotte, J.F., Wei, C.Y., Weirth, R.F.: Digital tomosynthesis in breast

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Figure

Fig. 1 - Le curve indicano la dose ghiandolare me-dia (AGD = Average Glandular Dose) per la mam-mografi a tradizionale (SFM) e la tomosintesi (DBT) in funzione dello spessore mammario (breast thick-



ness): esse appaiono quasi sovrapponibili.Fig. 2 - Principio di funzionamento della tomosin-tesi. In fase di acquisizione (sinistra) il tubo ruota attorno all’asse perpendicolare al rivelatore e, in un numero fi nito di posizioni prestabilite, il sistema ac-quisisce proiezioni bidimensionali a bassa dose che costituiscono i dati grezzi. Le immagini bidimensio-nali vengono poi trasferite al sistema di ricostruzio-ne che, applicando un algoritmo di “shift-and-add”, ovvero di riallineamento delle strutture e di somma del segnale, ricostruisce il volume della mammella che viene poi campionato ad intervalli di 1 mm, per-mettendo così di mettere a fuoco strutture che stan-no su piani diversi.

Fig. 3 - A) Sequenza di slice da 1 mm relativo ad un caso di microcalcifi cazioni (carcinoma duttale in situ).Fig. 3 - B) Confronto tra FFDM e DBT con immagini slab ottenute per compattamento di 5 slice.

Fig. 4 - A) Confronto tra FFDM e DBT: proiezione LMLO (Left Medio-Lateral-Oblique). Nella FFDM non sono riconoscibili aspetti riferibili a masse. Nella DBT è evidente massa allungata con diametro massi-mo di 10 mm a contorni netti (lesione benigna).Fig. 4 - B) Anche in questo caso solo nella DBT è riconoscibile massa a contorni sfrangiati di 7 mm (carcinoma duttale infi ltrante).

Fig. 5 - Confronto tra FFDM e DBT: le informazioni riguardo le calcifi cazioni nella forma, numero e di-stribuzione sono analoghe per entrambe le tecniche.

Fig. 6 - A) La FFDM in CC evidenzia immagine di-

storsiva di 13 mm causata da sovrapposizione di strutture. La DBT conferma l’assenza della lesione. Fig. 6 - B) Nella FFDM è con diffi coltà riconoscibile una massa a contorni sfumati di 5 mm. Con DBT ben riconoscibile nella stessa sede massa isolata a con-torni sfrangiati (carcinoma tubulare).

Fig. 7 - La massa è riconoscibile con FFDM; con DBT si localizza nei piani superfi ciali e appare con net-tezza delimitata da trasparenza attribuibile all’aria (nevo cutaneo).

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