Diagnostische Wertigkeit der optischen Mammographie bei Patientinnen mit einer hohen Wahrscheinlichkeit für eine raumfordernde Veränderung der Brustdrüse

Abstract

Ziel der Arbeit war, die Detektion maligner Brustläsionen und deren Differenzierung zu benignen Strukturen mit Hilfe der optischen Mammographie unter Ausführung eines Valsalva-Atemmanövers zu untersuchen. Hierfür wurden 30 Patientinnen mit mammographisch und/oder sonographisch detektierten suspekten Brustläsionen mit einem schnellen optischen 2Hz 3-D-Mammographen vor, während und nach der Ausführung eines Atemmanövers und vor histologischer Sicherung des Befundes untersucht. Zur Detektion der Brustläsionen wurde die Lichtabsorbtion mit Hilfe der intrinsischen Kontrastmitteln Oxy- und Desoxyhämoglobin gemessen. Die Analyse der akquirierten Daten erfolgte auf drei verschiedene Auswertungsarten: es kamen ein „Full Weight at Half Maximum (FWHM)-Modell“, ein „Time to ten (TTT)-Modell“ und ein „Amplituden-Modell“ zur Anwendung. 10 Patientinnen mussten aufgrund einer nicht korrekten Durchführung des Atemmanövers von der Datenauswertung ausgeschlossen werden. Zwei erfahrene Radiologen beurteilten die optischen Bilder unabhängig voneinander bezüglich Detektionsrate, Grad der Sichtbarkeit und Auftreten von Zusatzläsionen. Die Effizienz der einzelnen Modalitäten wurde mit Hilfe von Receiver Operating Characteristics (ROC)-Analysen abgeschätzt. Die Detektionsraten bei den malignen Läsionen variierten je nach Auswertungsmodalität und individuellem Ergebnis zwischen 50 und 90%. Die höchsten Detektionsraten (85% im Durchschnitt) wurden anhand des Amplitudenmodells für Oxyhämoglobin erreicht, die niedrigsten zeigte das TTT-Modell sowohl für oxygeniertes (55% im Durchschnitt), als auch für desoxygeniertes Hämoglobin (60% im Durchschnitt). Bei den benignen Raumforderungen zeigten die einzelnen Auswertungsmodalitäten bezüglich der Detektionsraten erhebliche Unterschiede (14,3 bis 100%). Die niedrigste Detektiosrate erreichte mit 14,3% im Durchschnitt die FWHM- Modalität für Oxyhämoglobin, die höchste das Amplitudenmodell für desoxygeniertes Hämoglobin (92,8% im Durchschnitt). Die Raten an detektierten Zusatzläsionen variierten zwischen 55 und 90% und waren somit bei allen Auswertungsmodalitäten unzulässig hoch. Das Amplitudenmodell verzeichnete mit 85% im Durchschnitt sowohl für Oxy-, als auch für Desoxyhämoglobin die höchste Rate an detektierten Zusatzläsionen. Die vorgenommene ROC-Analyse zeigt AUC- Werte zwischen 0,393 und 0,779. Kein Modell konnte sich signifikant von der 50% Zufallswahrscheinlichkeit unterscheiden. Den höchsten AUC-Wert erzielte das FWHM-Modalität für Oxyhämoglobin, das mit einem p-Wert von 0.057 wenigstens ein Trend zur Überlegenheit gegenüber der 50% Zufallswahrscheinlichkeit zeigte. Die Konkordanzraten beider Auswerter waren bezüglich Detektion der vordefinierten Läsion und Zusatzläsionen mit Werten zwischen 0,364 und 1,000 zufriedenstellend. Auf Grund der oben dargestellten Ergebnisse erscheint die optische Bildgebung mittels Valsalva-Atemmanöver und der intrinsichen Kontrastmittel Oxy- und Desoxyhämoglobin zur Beurteilung maligner und benigner Brustläsionen in der hier gewählten Konfiguration (z.B. wurde jeweils nur eine Brust untersucht) nicht geeignet zu sein. Hauptlimitationen stellen in diesem Zusammenhang die hohe Anzahl an nicht verwertbaren Untersuchungen und die zahlreichen Zusatzläsionen dar.

The aim of this optical mammography study was to investigate detection of malignant breast lesions and their differentiation from benign structures using hemodynamic changes induced by Valsalva maneuver. Thirty patients with suspicious breast lesions on mammography and/or ultrasound underwent a fast 2Hz 3-D optical mammography before, during and after the Valsalva maneuver. All patients were examined, prior to histological confirmation of the findings. For breast lesion detection light absorption was measured using the intrinsic contrast agents oxy- and deoxyhemoglobin. The analysis of the acquired data was performed using three standardized evaluation modalities: a „Full Weight at Half Maximum (FWHM)-model“, a „Time to ten (TTT)-model and an „amplitude model“. Ten patients had to be excluded from the analysis of the data due to an incorrect conducting of the breathing maneuver. Two experienced radiologists individually evaluated the images considering optical detection rate, degree of visibility and occurrence of additional lesions. The efficiency of the single modalities was assessed using receiver operating characteristic (ROC) analysis. The detection rates of the malignant lesions varied depending on the modality and individual result between 50% and 90%. Highest detection rates (85% on average) were obtained by the amplitude model for oxyhemoglobin. On the contrary the lowest were exhibited by the TTT model for oxygenated and deoxygenated hemoglobin with an average of 55% and 60%, respectively. For the benign lesions the different modalities displayed significant differences concerning the detection rates. While the lowest detection rate with an average of 14.3% was obtained for the FWHM modality for oxyhemoglobin, the amplitude model for deoxygenated hemoglobin reached the highest average with 92,8%. The detection rates for additional lesions varied between 55% and 90% and were thus too high for all evaluation modalities. The amplitude model showed the highest detection rate for additional lesions with an average of 85% for both oxy- and deoxyhemoglobin. The ROC analysis provided AUC values from 0.393 to 0.779. None of the models differed significantly from the 50% random probability. The highest AUC was achieved for the FWHM modality for oxyhemoglobin, which showed with a p-value of 0.057 at least a trend over the 50% probability. The concordance rates of both evaluators for detection of lesions and additional lesions were satisfactory with values from 0.364 to 1.000. Optical imaging using Valsalva maneuver based on the intrinsic contrast agents oxy- and deoxyhemoglobin to assess malignant and benign breast lesions does not seem to be suitable in the setting chosen in this study (e.g. only one breast was examined at a time). The main limiting factors are the rather high number of examinations that had to be excluded and the high number of additional lesions.