Резюме

Заден план

Да се ​​изследва връзката между мамографската плътност, измерена в четири квадранта на гърдата с местоположението на настъпилия рак.

Методи

Сто и десет жени, диагностицирани с едностранен рак на гърдата, които могат да бъдат определени в един специфичен квадрант на гърдата, са ретроспективно проучени. Жените с предишен рак/операция на гърдата бяха изключени. Краниокаудалната (CC) и медиолатералната коса (MLO) мамография на контралатералната нормална гърда са използвани за разделяне на гърдата на 4 квадранта: Upper-Outer (UO), Upper-Inner (UI), Lower-Outer (LO) и Lower -Вътрешен (LI). Площта на гърдите (BA), гъстата площ (DA) и процентната плътност (PD) във всеки квадрант бяха измерени с помощта на сегментирането на размитите C-средства. BA, DA и PD са сравнени между пациенти, които са имали рак, протичащ в различни квадранти.

Резултати

Горно-външният квадрант е с най-висок BA (37 ± 15 cm 2) и DA (7.1 ± 2.9 cm 2), с PD = 20.0 ± 5.8%. Редът на BA и DA в 4-те отделени квадранта беше: UO> UI> LO> LI и почти всички сравнения по двойки показаха значителни разлики. За локализация на тумора 67 жени (60,9%) имат тумор в UO, 16 (14,5%) в UI, 7 (6,4%) в LO и 20 (18,2%) в LI квадрант, съответно. Очакваните шансове и 95% граници на доверие за развитие на тумора в квадрантите UO, UI, LO и LI са 1,56 (1,06, 2,29), 0,17 (0,10, 0,29), 0,07 (0,03, 0,15) и 0,22 (0,14, 0,36 ), съответно. При тези 4 групи жени редът на квадрантите BA и DA бяха еднакви (UO> UI> LO> LI) и нямаше значителна разлика в BA, DA или PD сред тях (всички стр > 0,05).

Заключения

Ракът на гърдата е най-вероятно да се появи в квадранта на UO, който също е квадрантът с най-високи BA и DA; но за жените с тумори в други квадранти плътността в този квадрант не е била най-висока. Следователно не е имало пряка връзка между плътността на квадранта и появата на тумор.

Заден план

Основен въпрос, на който все още не е отговорено, е дали ракът обикновено се появява в мамографски плътна тъкан. Сред няколко проучвания, изследващи въпроса, две проучвания показват, че дукталният карцином in situ (DCIS) [20] и инвазивният рак [21] се срещат преобладаващо в мамографски гъстите области, което предполага, че някои аспекти на жлезистата/стромалната тъкан, включваща плътната тъкан, пряко влияят канцерогенният процес. Друго проучване обаче установява, че след отчитане на разликите в общия процент на плътност (PD), плътността в региона не е важен рисков фактор, свързан с локализацията на последващо развит рак [3].

Много изследвания показват, че горният външен квадрант на гърдата е най-честото място за поява на рак на гърдата [22–24]. Изследване [23], състоящо се от 746 последователни биопсии на сърцевината на гърдата, отбелязва, че 62% от 349 злокачествени лезии (95% доверителен интервал 57-67%) възникват от квадранта на UO. Адекватно обяснение за тази асиметрична поява на рак на гърдата в гърдите никога не е установено. Тъй като плътността е рисков фактор, би било много интересно да се изследва връзката между плътността на квадранта и местоположението на квадранта на тумора. Въпреки че този въпрос се повдига отдавна, има малко публикации в тази област, вероятно поради липсата на надежден метод, който може да измери количествената плътност на мамографията, както и липсата на стандартизиран метод, който може да раздели гърдата в четири квадранта. Несъгласуваните резултати в няколко публикувани проучвания, съобщаващи за квадрант или локална плътност на гърдите, може да се дължат и на различни методи, използвани в анализа [3, 20, 21]. Въпреки че много проучвания съобщават за измерванията на плътността на гърдите, като се използват различни методи и методи за изобразяване, качествено или количествено, повечето изследвания анализират плътността в цялата гърда, но не и в добре дефинирани квадранти.

Методи

Субекти

Това проучване е одобрено от институционалния съвет за преглед и е в съответствие със Закона за преносимост и отчетност на здравното осигуряване. От юли 2012 г. до април 2014 г. са ретроспективно прегледани резултатите от мамографията на 213 жени с патологично потвърден рак, които не са имали предишна операция на рак/гърда. Следните жени бяха изключени от анализа за това проучване: 1) жени с двустранен рак на гърдата (н = 2); 2) жени с едностранен рак на гърдата, които са заели повече от един квадрант или са били разположени в субареоларната област (н = 39); 3) жени, за които местоположението на тумора не може да бъде определено чрез мамография (н = 15); 4) жени, при които са възникнали проблеми с изобразяването, включително липса на придобиване на CC или MLO изгледи, недостатъчно качество на образа за анализ или тези, за които гърдата не е била напълно включена в нито един от изгледите (н = 57). Общо бяха изследвани останалите 110 жени (средна възраст на 55 години, диапазон 31-85).

Сегментиране на мамографската плътност

Цялата мамография се извършва с помощта на цифрови мамографски системи (MAMMOMAT Inspiration Siemens, Erlangen, Германия). Придобиха се стандартните изгледи CC и MLO. В това проучване използвахме метод на сегментиране на Fuzzy C-mean (FCM), за да определим количествено плътността на гърдите [28–30]. Процедурите стъпка по стъпка са илюстрирани на фиг. 1. Използвахме 4 номера на FCM клъстера, за да отделим различни тъкани на мамографското изображение. Клъстер # 1 беше въздух и дефинира предната граница на гърдите. За да се определи границата на стената на гръдния кош и гръдния кош, операторът първо е маркирал разделителна точка Р на интерфейса на мускулатурата на стената на гърдата-гръден кош. След това границата на стената на гърдите и гърдите беше идентифицирана чрез използване на проследяване на градиента и монтиране на кривата на b-сплайн. В рамките на определената област на гърдите бяха класифицирани три FCM клъстера (# 2, 3 и 4). Клъстерът №1 (червен цвят) беше мазен и клъстер №2 и №3 представляваха плътни тъкани. И накрая, BA и DA бяха измерени и съотношението DA/BA беше изчислено като PD.

оценка

Количественото определяне на мамографската плътност с помощта на метод на сегментиране на Fuzzy C-средства (FCM). а Оригинална MLO мамография. б Четири FCM клъстера, обозначени с различни цветове. Клъстерът №1 е въздух и определя предната граница на гърдите. ° С Точка на разделяне P на границата на стената на гърдите и гърдите е маркирана от оператора. д Границата на стената на гърдите и гърдите се намира след проследяване на градиента и монтиране на кривата b-сплайн. д Три FCM-клъстера са класифицирани в рамките на гърдата. Клъстер # 1 (червен цвят) е мазнина, а клъстер №2 и №3 представляват плътни тъкани. е Площта на гърдите и площта на гъста тъкан се измерват, за да се изчисли процентната плътност

Измерване на плътността на квадранта

Жена с инвазивен дуктален карцином (стрелки) в UO квадранта на дясната гърда. Горен панел: оригинална мамография. Долен панел: сегментирана площ и плътност на гърдите. Всеки изглед е разделен на 2 дяла, като се използва наполовина линия през зърното. В лявата нормална гърда процентната плътност е най-висока в UO квадранта (17,7%), следван от UI квадранта (15,2%), LO квадранта (14,2%) и LI квадранта (11,7%)

Жена с инвазивен дуктален карцином (стрелки) в LI квадранта на лявата гърда. Горен панел: оригинална мамография. Долен панел: сегментирана област на гърдите и плътност. Всеки изглед е разделен на 2 дяла, като се използва наполовина линия през зърното. В дясната нормална гърда процентната плътност е най-висока в UO квадранта (25,8%), следван от LO квадранта (22,2%), UI квадранта (18,7%) и LI квадранта (15,1%)

Определяне на местоположението на тумора в четирите квадранта

Местоположението на квадранта на рака на гърдата беше определено, използвайки както изгледи на CC, така и MLO от опитен рентгенолог (SC), който имаше 20-годишен опит в интерпретирането на мамографията. Жени със следните туморни характеристики бяха изключени от проучването: двустранни тумори, тумори, наблюдавани в повече от един квадрант, тумори, възникващи в субареоларната област зад зоната на зърното и трудни за определяне в един специфичен квадрант, и тумори, които не могат да бъдат ясно идентифицирани в мамограмата. В останалите 110 жени те бяха разделени в 4 групи с тумори в квадрантите UO, UI, LO, LI за статистически сравнения.

Статистически съображения

Средните BA, DA и PD в четирите квадранта на всички жени са сравнени с помощта на сдвоени ученици т-тестове. Квадрантите BA, DA и PD сред 4-те групи жени с тумори, срещащи се в различни квадранти, също бяха сравнени с помощта на t-тестове. Във всяка група жени, които са имали тумор само в един квадрант, PD в трите други квадранта без видим тумор на болната гърда и съответните три квадранта на контралатералната нормална гърда са сравнени с помощта на корелационния коефициент на Пиърсън за оценка на симетрията на гърдите. За да се оцени как плътността в туморния квадрант в сравнение с останалите 3 квадранта, те бяха класирани. Анализиран е делът на жените с най-висока плътност в квадранта за локализация на тумора. Ако плътността е свързана с появата на тумора, плътността на туморния квадрант се очаква да бъде най-високата сред всичките 4 квадранта, т.е. класирана като # 1 сред всички 4 квадранта. Ретроспективно, ние също така приложихме статистически метод, известен като обобщени уравнения за оценка (GEE), за да проверим дали има достатъчно мощност за откриване на разлики в пропорциите на тумори сред 4-те квадранта и между двойки квадранти (Допълнителен файл 1).

Резултати

Характеристики на пациента

От 110 жени, включени в това проучване, шестдесет и три жени са имали тумор на гърдата в лявата гърда, а четиридесет и седем жени са имали тумор на гърдата в дясната гърда. Локалните места са патологично доказани, а хистологичният тип включва инвазивен дуктален рак (н = 77), инвазивен лобуларен рак (н = 5), инвазивен рак на млечната жлеза от други видове (н = 11) и дуктален карцином in situ (н = 17). Размерът на тумора е 2,1 ± 1,4 cm (средно ± STD) (диапазон 0,1 cm - 7,0 cm). Три жени са имали тумор по-голям от 5 см (5,1 см, 5,5 см и 7,0 см).

Площ на гърдите, гъста площ и процентна плътност в четири квадранта

В това проучване (н = 110), средният общ PD в контралатералната нормална гърда е 20,2 ± 5,8%. Таблица 1 показва BA, DA и PD, измерени в четирите квадранта на нормалната гърда от 110 жени. UO квадрантът има най-висок BA със средно ± стандартно отклонение (SD) от 37 ± 15 cm 2 и най-висок DA (7.1 ± 2.9 cm 2), с PD = 20.0 ± 5.8%. Редът на BA в 4 квадранта беше: UO> UI> LO> LI. Редът на DA беше абсолютно същият: UO> UI> LO> LI. PD се изчислява като съотношение DA/BA и редът е: LO> LI> UO> UI. LO имаше трето класиране BA (24 ± 10 cm 2) и DA (5,3 ± 2,4 cm 2), но имаше най-високата PD = 22,8 ± 7,5%. За всяка от 110-те жени, с изключение на сравнението на BA за UO срещу UI и PD за UO срещу LI, сравненията по двойки бяха значително различни (стр UI> LO> LI. Средствата за PD бяха от порядъка на LO> LI> UO> UI. За всяка от трите променливи няма значителна разлика между 4-те групи жени (P > 0,05 за всички). Фигура 4 показва стълбовидна графика на BA във всяка от 4-те туморни групи и в 110 случая. Фигура 5 показва резултатите от DA, а фигура 6 показва резултатите от PD.

The стълбовидна диаграма показващ областта на гърдите в четирите квадранта на нормалната гърда от всички случаи на 110 жени и от четири групи жени с тумори на гърдата в различни места на квадранта. Редът на BA е: UO> UI> LO> LI

The стълбовидна диаграма показващ гъстата тъканна област в четирите квадранта на нормалната гърда от всички случаи на 110 жени и от четири групи жени с тумори на гърдата в различни места на квадранта. Редът на DA е: UO> UI> LO> LI

The стълбовидна диаграма показващ процентната плътност в четирите квадранта на нормалната гърда от всички случаи на 110 жени и от четири групи жени с тумори на гърдата в различни места на квадранта. Редът на PD е: LO> LI> UO> UI

Местоположение на тумора и най-висок DA, PD в четири квадранта

Свързване на локализацията на тумора с квадрант DA и PD

Коефициенти за развитие на тумор в квадрантите.

Въз основа на GEE моделиране, имаше статистическа разлика в очакваните шансове за развитие на тумора сред четирите квадранта (Score тест, стр-стойност

Дискусия

За да се извърши регионален MD анализ, са необходими стандартизиран метод за разделяне на гърдата на различни региони (например квадранти), както и надежден метод за сегментиране, който може да доведе до количествени измервания на плътността. В това проучване ние приложихме FCM алгоритъм за извършване на сегментиране и количествено определяне на плътността на гърдите при мамография. За разлика от кумулусната сегментация, която беше фокусирана върху външната граница, сегментацията на FCM се основаваше на нивото на пикселите. FCM може да генерира последователни резултати [31]; обаче сегментацията беше силно зависима от избора на общия брой на клъстерите и клъстерите, които бяха възложени за разграничаване между плътната и мастната тъкан. Затова се опитахме да поправим номерата на клъстерите, използвани при анализа. Всички крайни резултати от сегментацията бяха инспектирани от опитен рентгенолог. Когато резултатите от сегментацията бяха незадоволителни, номерата на клъстерите бяха коригирани. Също така сме внедрили докладван по-рано метод, използващ двойна линия през зърното, за да отделим изгледите CC и MLO на два дяла [3, 20]. Площта на гърдите и площта на плътната тъкан в квадрантите UO, UI, LO и LI бяха изчислени от измерванията в медиалния и страничния регион на CC изгледа, а MLO по-горните и долните региони.

Корелация на процентната плътност в трите квадранта, които нямат тумор, на двустранните гърди. Квадрантът на тумора е изключен. Четирите групи жени с тумор в различни квадранти са показани с различни символи

Като се има предвид, че предпоставката на хипотезата в това проучване зависи от двустранната симетрия на гърдите, би било за предпочитане да се анализира симетрията на всеки пациент, като се използват по-отдалечени мамографии преди откриваемия рак. За съжаление не разполагахме с този набор от данни в настоящото ни проучване, поради което не успяхме да извършим анализа. Като цяло оценката на симетрията в мамографията е потенциално ограничена от факта, че има вероятност да възникнат естествени изкривявания между гърдите по време на компресията на гърдите, рутинно използвана в мамографията. Като такива, мерките за симетрия могат да бъдат объркани от естеството на самата процедура за изобразяване [26]. В наскоро публикуваните ни резултати, използващи 3D ЯМР при изследване на плътността на гърдите при 58 нормални жени, 47 жени преди менопаузата и 11 жени след менопауза [32], установихме, че двустранните гърди при жени без рак са силно симетрични (r = 0,97 за обем на гърдите, r = 0,97 за обем на фиброгландуларната тъкан и r = 0,98 за PD). Друго проучване с използване на ЯМР показва малки разлики в двустранния състав на тъканите на гърдата, т.е. съдържание на мазнини и вода, при млади жени и възрастни [33].

В допълнение към квадрантната PD, ние също анализирахме цялостната PD в контралатералната нормална гърда на 110 жени. Въпреки че в това проучване нямахме съвпадаща контролна група за сравнение, литературният доклад за сравнението на МД между случаите и контролните групи при азиатските жени показва значителна разлика както при жени преди, така и след менопауза [42]. Две други проучвания обаче показват само значителна разлика в плътността на двете групи при жени в постменопауза [43, 44].

Заключения

В заключение, в това проучване използвахме метод на сегментиране, базиран на компютърен алгоритъм, за да определим количествено плътната тъкан въз основа на мамографски изображения, и също така приложихме стандартизиран метод за разделяне на гърдата на 4 квадранта. Открихме, че ракът на гърдата е най-вероятно да се появи в квадранта на UO, който също е квадрантът с най-висок BA и DA. При жените с рак, възникнал в UI, LO или LI квадрант, плътността в този квадрант не е била най-висока. Когато площта на гърдите и плътността в четирите групи жени с тумори, срещащи се в четири квадранта, бяха сравнени, резултатите бяха много сходни. И четирите групи жени показаха реда на BA и DA като UO> UI> LO> LI и реда на PD като LO> LI> UO> UI. По-малко от една четвърт от жените са имали рак на гърдата в квадранта с най-висока PD. Нашите резултати показаха, че разликите в плътността на квадранта са предимно от метода на разделяне на гърдите, не е свързан с появата на рак. Количеството на гръдната тъкан в определен квадрант не може да обясни предпочитанието за рак на гърдата, възникващ на определено място.