《Frontiers in Oncology》:Comparison of diagnostic performance between contrast-enhanced mammography and breast magnetic resonance imaging
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本綜述系統比較了對比增強 mammography (CEM) 與乳腺磁共振成像 (MRI) 在乳腺病變診斷中的性能。研究證實,CEM 作為一種新興成像技術,其靈敏度 (98.9%)、特異性 (78.5%) 及曲線下面積 (AUC=0.887) 與 MRI 相當 (p>0.05),尤其適用于乳腺組織致密的中國人群,展現了較高的臨床適用性和成本效益優勢。
引言
乳腺癌是全球性的公共衛生問題,目前已成為最常見的癌癥類型。在中國,乳腺癌位居女性惡性腫瘤發病率首位。因此,早發現、早診斷、早治療對于提高乳腺癌患者生活質量和延長生存期至關重要。目前最常用的方法包括常規全視野數字乳腺攝影 (FFDM)、超聲和 MRI。然而,FFDM 圖像易受周圍腺體組織干擾,可能導致病變被掩蓋和異常組織重疊,尤其在腺體組織通常更致密的亞洲女性中,區分病變與致密腺體組織尤為困難,可能導致漏診或誤診。研究表明,FFDM 對乳腺癌篩查的總體靈敏度約為 79.9%,但對致密型乳腺女性,其靈敏度降至約 50%。超聲是致密型乳腺女性的補充篩查方法,但其相對較高的假陽性率使其不太受乳腺外科醫生青睞。
目前,乳腺 MRI 是國內外指南推薦的乳腺癌術前評估的敏感檢查方法。MRI 在檢測和表征乳腺癌病變、評估疾病局部范圍、評價治療反應和引導活檢定位方面起著關鍵作用。大規模薈萃分析表明,乳腺 MRI 對惡性乳腺病變的診斷靈敏度超過 90%。然而,它也面臨一些臨床挑戰。例如,MRI 設備和醫療成本較高,成像時間較長,導致臨床可及性有限。此外,對于有 MRI 禁忌癥的患者(如幽閉恐懼癥或特定植入物如起搏器或人工耳蝸),需要替代診斷方法。MRI 也存在一些診斷局限性,包括對鈣化不敏感和相對較高的假陽性率。不同研究報告的 MRI 特異性差異很大,范圍在 25% 至 100% 之間。
對比增強 mammography (CEM) 是一種新興的乳腺成像技術,結合了傳統乳腺攝影與對比增強。通過利用碘的 K 邊緣效應,CEM 涉及靜脈注射對比劑,然后進行快速高能和低能雙能曝光。經過后處理,獲得低能和減影圖像。CEM 在低能圖像上提供與 FFDM 相似的形態學信息和詳細的鈣化顯示,而減影圖像可以消除腺體組織的重疊效應,更準確地反映病變的血流動力學,增強腫瘤新生血管的可視化,從而比病理結果更精確地評估病變大小。與 FFDM 相比,CEM 具有更高的靈敏度和特異性,提高了病變檢測和診斷準確性。
在中國,致密型乳腺組織人群比歐美更大。因此,CEM 可以為中國患者提供更多的臨床益處。此外,CEM 操作簡便,成本相對較低,輻射暴露可控,技術擴散難度低,非常適合在城市社區和農村醫療機構實施。本研究旨在探討和比較 CEM 和 MRI 在乳腺疾病評估中的診斷性能。
材料與方法
患者選擇
本研究方案經我院機構倫理委員會批準。由于研究的回顧性性質和所有數據的匿名化處理,知情同意的要求被豁免。我們回顧性收集了 2019 年 7 月至 2024 年 4 月期間在我院接受 CEM 和 MRI 檢查患者的影像資料。患者入組流程詳見圖 1。
納入標準包括:基于臨床檢查或乳腺篩查懷疑有異常病變的患者;在一周內同時接受 MRI 和 CEM 檢查的患者;最終診斷通過活檢或手術病理確認的患者。
排除標準包括:對比劑禁忌癥,如腎毒性、過敏反應等;當前正在接受新輔助化療、激素治療或放療的患者;已經為此疾病接受任何外科診斷或治療程序的患者,包括活檢或治療性乳腺手術;未對病變進行病理活檢的患者。
對比增強 mammography
CEM 使用 GE Senographe Essential 全視野數字乳腺攝影機進行。對比劑碘海醇 (300–370 mg/ml) 以 1.5 ml/kg 的劑量和 3.0 ml/s 的流速注射入橈靜脈。2 分鐘后,患者進行頭尾位 (CC) 和內外斜位 (MLO) 的乳腺攝影,同時采集低能量 (~28–32 kVp) 和高能量 (~45–49 kVp) 圖像。隨后通過供應商軟件使用加權對數減影算法自動生成減影圖像,以抑制背景乳腺組織并增強對比劑攝取區域。總共采集 8 張圖像,包括患側和健側 CC 和 MLO 視圖的低能和減影圖像。檢查后,觀察患者 30 分鐘,確保無明顯不良反應后方可離開。
磁共振成像
MRI 使用 3.0T MRI 掃描儀 (Siemens Skyra) 和專用的四通道乳腺線圈進行。掃描序列包括軸位 TIRM (渦輪反轉恢復幅度)、T1 加權脂肪抑制圖像和擴散加權成像 (DWI)。平掃后,以 2.0 ml/s 的速率通過自動注射器注射釓對比劑 (Gd-DTPA),劑量為 0.1 mmol/kg 體重。注射后跟隨 20 ml 生理鹽水沖洗。增強掃描采用脂肪抑制和水抑制,層厚 1 mm,層間距 0.2 mm。總共采集 6 期,每期掃描時間 180 秒,每期產生 108 層。后處理圖像使用 Siemens Syngo MR Workplace 工作站重建,生成最大強度投影 (MIP) 圖像以更好地顯示高信號區域。
圖像分析
使用美國放射學會的乳腺影像報告和數據系統 (BI-RADS)。所有 CEM 和 MRI 圖像由三位具有 10-25 年乳腺影像經驗的放射科醫生獨立分析。為盡量減少解讀偏倚,實施了延遲交叉盲法閱讀方案。首先,每位放射科醫生僅評估 CEM 圖像(低能和減影圖像)并分配 BI-RADS 類別。經過至少四周的洗脫期后,同一位放射科醫生獨立審查 MRI 圖像并再次分配 BI-RADS 類別,且無法訪問他們之前對 CEM 的解讀。在整個圖像分析過程中,所有放射科醫生對最終病理結果保持盲態。病變根據以下標準分為 BI-RADS 3、4A、4B、4C 和 5 類:
BI-RADS 3:可能良性,惡性概率 ≤ 2%。建議常規隨訪乳腺攝影,通常在六個月內。
BI-RADS 4:惡性概率介于 2-95% 之間,建議組織病理學檢查。此類別細分為:
4A:惡性概率 2-10%,良性活檢結果允許在六個月內常規隨訪。
4B:惡性概率 10-50%,需要結合影像學和病理學評估。
4C:惡性概率 50-95%,惡性可能性高。
BI-RADS 5:惡性概率 ≥95%,需要組織病理學檢查。
統計分析
使用 SPSS 26.0 進行統計分析。分類變量以百分比和絕對值表示,連續變量以均值±標準差表示。組間差異采用非參數 Mann-Whitney U 檢驗評估。以病理結果為金標準進行受試者操作特征 (ROC) 分析,并使用 Z 檢驗比較曲線下面積 (AUC)。采用 McNemar 檢驗計算 CEM 和 MRI 檢測良惡性乳腺病變的靈敏度、特異性、陽性預測值和陰性預測值。使用 Fleiss‘ Kappa 統計量分析三位放射科醫生之間的一致性。Kappa 值解釋如下:<0.20,輕微一致;0.21-0.40,一般一致;0.41-0.60,中等一致;0.61-0.80,高度一致;>0.81,幾乎完全一致。P 值 < 0.05 被認為具有統計學顯著性。
結果
研究人群基線特征
本研究共納入 292 名患者,其基線特征總結在表 1 中。該隊列平均年齡為 46.9 ± 9.5 歲。值得注意的是,超過一半 (51.0%) 的患者乳腺致密 (BI-RADS 密度類別 C 或 D),并且絕大多數 (84.6%) 的病變在轉診進行 CEM 和 MRI 檢查前已被初步評估為 BI-RADS 4 或 5 類,表明高度懷疑。
CEM 和 MRI 對良惡性乳腺病變診斷性能比較
共有 292 名患者接受了配對的 CEM 和 MRI 檢查,共發現 301 個乳腺病變,其中 121 個 (40.2%) 為良性,180 個 (59.8%) 為惡性,如表 2 所示。根據病理結果,CEM 診斷出 95 個良性病變和 178 個惡性病變,而 MRI 診斷出 88 個良性病變和 178 個惡性病變,如表 3 所示。
如表 4 所示,CEM 診斷良惡性乳腺病變的靈敏度、特異性、準確性、陽性預測值 (PPV) 和陰性預測值 (NPV) 分別為 98.9%、78.5%、90.7%、87.3% 和 97.9%。MRI 的相應值分別為 98.9%、72.7%、88.4%、84.4% 和 97.8%。這些結果表明,CEM 和 MRI 對乳腺病變的診斷性能無顯著差異 (p > 0.05)。圖 2 展示了 CEM 和 MRI 的 ROC 曲線。CEM 和 MRI 的 AUC 分別為 0.887 [95% CI: 0.85, 0.92] 和 0.858 [95% CI: 0.81, 0.90] (p = 0.400)。
CEM 和 MRI 在乳腺病變分類中的比較
如表 5 所示,CEM 對 3、4A、4B 和 5 類病變的診斷準確率分別為 97.9%、100%、71.6%、92% 和 98.6%。MRI 對 3、4A、4B 和 5 類病變的相應診斷準確率分別為 97.8%、61.9%、63.5%、97.8% 和 98.8%。兩種成像方式在診斷 3 至 5 類乳腺病變方面均表現出高準確性。兩種方式對良惡性病變的 BI-RADS 分類分布總結在圖 3 中。
對于良性病變,63.6% 的病變在 MRI 和 CEM 中均具有一致且正確的 BI-RADS 分類(與組織病理學結果相比)。然而,37.3% 的病變被 MRI 分類為 BI-RADS 4 類或更高,而 CEM 將 21.5% 的病變錯誤地分類為 BI-RADS 4 類或更高。圖 4 展示了 CEM 和 MRI 均將良性病變誤判為惡性的病例。
對于惡性病變,97.8% 的病變被兩種成像技術正確分類。僅有 1.11% 的病變被 MRI 或 CEM 誤判為良性。圖 5 展示了 CEM 和 MRI 均正確診斷惡性病變的病例。
閱片者間一致性
三位放射科醫生在基于 BI-RADS 類別區分良惡性病變方面表現出幾乎完全一致。對于 CEM,Fleiss‘ kappa 為 0.84 (95% CI: 0.79-0.91);對于 MRI,Fleiss’ kappa 為 0.86 (95% CI: 0.82-0.92)。
討論
乳腺 MRI 對乳腺癌檢測具有高靈敏度,并且通過多參數評估,可以有效區分良惡性乳腺病變。MRI 在評估腫瘤大小、檢測同側或對側乳腺的其他病變以及評估新輔助化療反應方面優于其他成像方式。然而,由于其高成本、耗時且可能增加患者焦慮,MRI 可能會延遲整體治療計劃,并對醫患臨床溝通構成挑戰。
對比增強 mammography (CEM) 是一種利用碘對比劑檢測腫瘤血管系統的新興技術。美國食品藥品監督管理局 (FDA) 于 2011 年正式批準 CEM 作為乳腺攝影和/或超聲評估乳腺癌的輔助手段。CEM 增強了傳統乳腺攝影的診斷性能。與乳腺攝影相比,CEM 的靈敏度提高至 100.0% (從 96.9%),特異性提高至 87.7% (從 42.0%),PPV 提高至 76.2% (從 39.7%),NPV 提高至 100% (從 97.1%),AUC 從 0.779 改善至 0.976,所有差異均具有統計學顯著性。Dromain 的研究也表明,CEM 與乳腺攝影及乳腺攝影聯合超聲相比具有更優的診斷準確性。與單獨使用減影圖像相比,結合低能圖像顯示出更高的靈敏度 (95% vs. 94%, p < 0.001) 和特異性 (81% vs. 71%, P = 0.03)。此外,對于致密型乳腺患者,CEM 的靈敏度為 95%,特異性為 78%。
本研究發現,CEM 的診斷性能參數為靈敏度 98.9%,特異性 78.5%,準確性 90.7%,PPV 87.3%,NPV 97.9%。在診斷良惡性乳腺病變方面,CEM 和 MRI 在靈敏度 (98.9% vs. 98.9%)、特異性 (78.5% vs. 72.7%)、準確性 (90.7% vs. 88.4%)、陽性預測值 (87.3% vs. 84.4%) 和陰性預測值 (97.9% vs. 97.8%) 方面均無統計學顯著差異 (p > 0.05)。CEM 和 MRI 的 AUC 分別為 0.887 和 0.858 (p = 0.400)。既往研究也表明 CEM 和 MRI 具有相似的診斷效能。一項前瞻性多中心研究涉及 178 名患者,發現單獨 CEM 和 CEM 聯合乳腺攝影的 AUC 分別為 0.84 和 0.83,均高于乳腺攝影 (0.76),但與 MRI (0.85) 相比無顯著差異。Wang 等人的研究發現,CEM 的靈敏度為 95.8%,特異性為 65.5%,而 MRI 的靈敏度為 93.8%,特異性為 82.8%。Bland-Altman 圖顯示 CEM 和 MRI 之間的平均腫瘤測量差異為 0.7mm,CEM 與病理結果的相關性優于 MRI,提示 CEM 在靈敏度和腫瘤大小方面可能提供更優的診斷效能。Jakubowicz 等人發現 CEM 的診斷效能略優于 MRI,CEM 顯示出更高的靈敏度 (100% vs. 93%) 和準確性 (79% vs. 73%),基于 BI-RADS 的 AUC 在 CEM 為 0.83,在 MRI 為 0.84。薈萃分析顯示 MRI 的靈敏度高于 CEM (97% vs. 91%),但特異性較低 (69% vs. 74%)。研究還發現碘濃度與 CEM 靈敏度呈正相關 (P = 0.04),與特異性呈負相關 (P < 0.001)。最近的一項薈萃分析報告稱,CEM 的靈敏度為 96%,MRI 的靈敏度為 97%,兩者的特異性均為 77%。盡管 MRI 的診斷比值比 (DOR) 為 122.9,高于 CEM 的 DOR 79.5,但研究人員指出,目前的科學證據有限,認為 CEM 是 MRI 的不可行替代方案還為時過早。另一項薈萃分析表明,CEM 和 MRI 均具有高靈敏度 (0.96),但 CEM 在檢測索引病變、區分可疑病變和評估致密乳腺組織方面優于 MRI,提示 CEM 可以作為 MRI 的替代成像方法。研究發現,CEM 和 MRI 檢測惡性腫瘤的靈敏度分別為 93% 和 91%,但 MRI 比 CEM 識別出更多可疑良性病變,導致額外活檢的陽性預測值較低。研究發現,在乳腺癌分期中,CEM 改變了 21% 患者的手術和診斷策略,解決了常規乳腺影像中的可疑發現或檢測到復發。
CEM 為診斷乳腺微鈣化提供了增強信息。對于可疑微鈣化,CEM 對鈣化的增強可能提示潛在癌癥,總體靈敏度為 88.89%,特異性為 86.56%,準確性為 87.24%。然而,一些研究表明,在基于鈣化信息指導手術決策方面,CEM 并不統計學上優于全視野數字乳腺攝影 (FFDM)。伴有增強的不對稱性高度提示惡性,而無增強的不對稱性提示良性病變可能性較高。CEM 的動態曲線也可以區分良惡性病變。研究發現良性和乳腺癌病變的增強模式存在顯著差異 (P < 0.001),CEM 和 MRI 動態曲線的 kappa 系數為 0.752 (p < 0.001)。然而,需要注意的是,一些良性病變在 CEM 上也可能顯示增強,最常見的是纖維腺瘤、乳頭狀瘤和增生性改變。
本研究基于對 292 名患者的頭對頭比較,為 CEM 和 MRI 在評估乳腺病變方面具有可比診斷性能提供了來自中國人群的有力證據。值得注意的是,我們的研究提供了一些新的見解。首先,與許多先前研究相比,我們納入了相當大比例的致密型乳腺患者 (51.0%),本研究證實了 CEM 在這一診斷挑戰性人群中表現出色,其特異性甚至略高于 MRI。這為 CEM 在通常以致密乳腺組織為特征的特定人群——亞洲女性中的更廣泛應用提供了重要支持。其次,我們對 BI-RADS 4 類亞類的詳細分析顯示,CEM 在鑒別低度可疑病變(4A 類)方面表現出更優的準確性 (100%),這一發現與臨床決策直接相關。最后,在日益關注醫療資源的時代,我們的研究結果強化了 CEM 作為 MRI 可行替代方案的地位,它提供了可比的診斷性能,同時更具成本效益和可及性,這對于優化資源分配和提高診斷路徑效率具有重要的實際意義。
我們的研究有幾個局限性。首先,其單中心、回顧性設計可能引入選擇偏倚。需要未來的前瞻性、多中心研究來驗證我們的結論。其次,盡管我們實施了具有極佳閱片者間一致性 (Kappa > 0.85) 的延遲交叉盲法閱讀方案,但放射科醫生仍可能從圖像的解剖背景推斷出一些臨床信息。因此,這仍然是一個單盲設計,潛在的解讀偏倚仍然存在。此外,雖然病理確認作為準確評估靈敏度的金標準,但本研究無法通過長期影像學隨訪確定兩種方式的真實假陰性率。未來的前瞻性研究應納入影像學陰性個體的定期隨訪(例如 12 個月),這對于確定篩查背景下的間期癌發生率和最終假陰性率至關重要。最后,雖然我們基于乳腺密度和年齡進行了亞組分析的初步探索,但未深入研究其他可能影響診斷性能的因素(如特定病變形態和增強模式)。需要更大樣本量的研究來進一步確定最能從 CEM 或 MRI 中受益的特定患者亞組。
結論
總之,CEM 是一種新興的成像技術,具有若干優勢,包括成本較低、檢查時間較短和患者耐受性較好。它也能夠準確檢測和診斷乳腺病變。與 MRI 相似,CEM 表現出高靈敏度和準確性,其特異性甚至超過 MRI。未來需要更多患者群體的多中心研究來進一步闡明 CEM 在乳腺癌檢測中的診斷益處。