Korrelation der Pathophysiologie des Mammakarzinomrandes mit modernen sonographischen Techniken

Abstract

Ziel: Ziel dieser Studie war, die mittels akustischer Strukturquantifizierung (ASQ) von Ultraschallrohdaten erfasste, perifokale Zone um Mammakarzinome mit der im B-Bild hyperechogenen Randzonen um maligne Läsionen zu vergleichen. Wir untersuchten Korrelationen zwischen beiden Halophänomenen mit prognostischen Markern, besonders Lymphangioinvasion. Wir wollten zeigen, dass eine deutlichere Halosichtbarkeit in ASQ die Diagnosegenauigkeit und -sicherheit bei Ungeübten erhöht. Methodik: Die vorliegende retrospektive Studie schloss 37 Patientinnen mit vorliegendem Brustultraschall beider Modi und histopathologischem Befund ein (positves Datenschutzvotum, E-Nr. 731-16). Es wurden jeweils Größe von Halo und Tumor softwarebasiert bestimmt und zueinander ins Verhältnis gesetzt. Wir bewerteten das ASQ-Verfahren in einem Bland-Altman-Diagramm und verwendeten Pearson’s lineare Regression, um den Zusammenhang zwischen B-Bild und ASQ zu untersuchen. Mittels ANOVA-Analyse wurde nach Korrelationen mit Prognosefaktoren gesucht. Für die Auswertung der Lymphangioinvasion kamen Chi-Quadrattestung, Mann-Whitney-U- Test und ROC-Kurven zur Anwendung. Außerdem sollten sechs ungeübte Studenten verblindet und ohne klinische Angaben die Dignität für acht benigne und neun maligne Befunde jeweils in B- und ASQ-Bild bestimmen, Halosichtbarkeit einstufen und ihre Diagnosesicherheit angeben. Es wurden Spezifität, Sensitivität, positive und negative Vorhersagewerte bestimmt. Die statistische Auswertung der Halosichtbarkeit und Diagnosesicherheit erfolgte mittels ANOVA-Anlayse, Wilcoxon-Test und ROC-Kurve. Ergebnisse: Es bestand ein linearer Zusammenhang zwischen der Ratio in ASQ und der im B-Bild, jedoch auch ein systematischer Fehler bei der Ratio-Bestimmung. Im ASQ-Verfahren zeigte sich ein Trend zu höheren Ratios für Lymphangioinvasion (p=.051, n.s.) und höhere N-Stadien (p>.925, n.s.), während andere Marker nicht korrelierten. Durch die signifikant bessere Halosichtbarkeit im ASQ-Modus wurde bei Anwendung durch Ungeübte deskriptiv eine höhere Sensitivität (78% vs. 74%) und Spezifität (75% vs. 71%) und höhere negative und positive Vorhersagewerte (75% vs. 71% bzw. 78% vs. 74%) als im B-Bild erreicht. Gesteigerte Halosichtbarkeit hatte für beide Methoden Einfluss auf die Diagnose maligner Läsionen, besonders eignete sich ASQ (FB-Bild (1,100) = 19.253, p <.001; FASQ (1,100) = 52.338, p <.001). Die Studenten fühlten sich in der Beurteilung des ASQ-Bildes signifikant sicherer (z = -3.023, p = .003). Schlussfolgerung: Wir schlussfolgerten, dass die Haloflächen in ASQ und im B-Bild auf unterschiedliche morphologische Korrelate zurückzuführen seien. Wichtiges Kernergebnis unserer Studie war der Nutzen des ASQ-Modus für die Diagnosegenauigkeit und -sicherheit bei der Anwendung durch Unerfahrene aufgrund der besseren Halodarstellbarkeit. Die in ASQ verwendeten Algorithmen könnten für die Mamma spezifiziert werden und würden zu einer besseren Standardisierung in der Mammasonographie und in der Klinik die diagnostische Genauigkeit steigern. Weitere Studien mit der Fragestellung nach dem Substrat des Halos und der diagnostischen Genauigkeit des ASQ-Verfahrens sollten in prospektivem Setting folgen.

Purpose: In this study, we aimed to show equivalence or benefit of using acoustic structure quantification (ASQ) of ultrasound raw data in comparison to b-mode regarding presentation of perilesional zones. We proved possible relationships to multiple prognostic factors, especially lymphangioinvasion, and proposed that ASQ enhances halo visibility, and thereby improves diagnosis of breast cancer, even if rated by unexperienced. Methods: This retrospective study included 37 patients with histopathological examination and lesion documentation in both modes (approved, control no 731-16). We measured sizes of halos and tumours in ImageJ, and calculated their ratios. Ratios from both methods were compared by Bland-Altman-analysis, equivalence examined by Pearson’s linear regression. Correlation to prognostic factors was assessed by ANOVA- analysis, lymphangioinvasion further by chi-square test, Mann-Whitney-U-test and ROC-analysis. Six, blinded students were asked to assess dignity of eight benign and nine malignant lesions in both modes, rate halo visibility and grade their confidence. Sensitivity, specificity, and predictive values were calculated. To show higher halo visibility and subjective confidence in ASQ, we used ANOVA-analysis and Wilcoxon- test. Impact of halo visibility and confidence on dignity assessment was analyzed for both methods, using ROC. Results: There was significant linear relation between both ratios, even though Bland- Altman-analysis showed a systematic bias between both methods used to derive halo- tumour-ratios. ASQ-mode trended to have higher ratios for both, lymphangioinvasion (p=.051, n.s.) and higher degrees of spread to regional lymph nodes (p>.925, n.s.). Other prognostic markers had no correlation. We were able to show that significantly better halo visibility in ASQ led to a descriptively higher sensitivity (78% vs. 74%), specificity (75% vs. 71%) and positive as well as negative predictive values (75% vs. 71% and 78% vs. 74% respectively) compared to b-mode, when assessed by inexperienced. Halo visibility had a high impact on diagnosis of malignancy for both methods, but even higher for ASQ (FB-Bild (1,100) = 19.253, p <.001; FASQ (1,100) = 52.338, p <.001). Students felt significantly more confident about interpreting ASQ- mode (z = -3.023, p = .003). Conclusion: We supposed that halos in b- and ASQ-mode were attributed to different morphological substrate. Most importantly, ASQ has shown to be a benefit for mamma diagnostics, especially for beginners. Modifying algorithms, to fit characteristics of breast tissue better, could lead to a better standardization of breast ultrasound, and increase diagnostic accuracy in clinical practice. Further studies in a prospective setting are needed to explore the halo’s substrate and level of diagnostic significance for ASQ.