Tomosynthèse du sein : nouvelle application de la

Tomosynthèse du sein : nouvelle application de la mammographie numérique C MALHAIRE, F THIBAULT, C DROMAIN, A TARDIVON, C BALLEYGUIER, A ATHANASIOU, L OLLIVIER, C EL KHOURY, S NEUENSCHWANDER Service de Radiologie, Institut Curie

Introduction Mammographie : seule technique dont l usage a montré une réduction de la mortalité par cancer du sein Image 2D de projection, limitée par la superposition des tissus mammaires Par une étude 3D du sein, la tomosynthèse pourrait faire espérer : Une amélioration de la détection des cancers du sein Une aide à l interprétation des mammographies difficiles

Introduction L image mammographique conventionnelle est une projection planaire du volume du sein. Une des principales limites de cette technique provient de la superposition des différents tissus mammaires sur l image projetée, ce qui peut masquer une lésion Sa sensibilité est par ailleurs dépendante de la densité mammaire, la composante graisseuse fournissant un contraste naturel pour la détection des lésions

Limites de La Mammographie Sensibilité dépendante de la Densité Mammaire + la densité + la sensibilité Rôle complémentaire de l échographie Opérateur - dépendant Problèmes de faux +

Limites de la Mammographie Imagerie 2D + faible contraste = PROBLEMES DIAGNOSTIQUES Images «construites» Lésions masquées par superposition de tissu fibroglandulaire normal (ACR3 ou 4) Lésions non repérables (détection sur 1 seule incidence) Images subtiles Distorsion architecturale

Conséquences des limites de la Mammographie Faux-négatifs Erreurs de classement Bi-rads Suivi inapproprié Faux positifs Cliches supplémentaires Autres explorations imagerie

Objectifs Pédagogiques Présenter les principes de base de la tomosynthèse, Présenter les situations cliniques les mieux servies par la technique, Les illustrer par des exemples issus d une cohorte explorée par mammographie, échographie et tomosynthèse en situation diagnostique

Principes physiques Mammographe numérique adapté Principe commun : Acquisition d images par angulations successives du tube à RX qui se déplace selon un arc dont l angle est variable selon les prototypes RMLO sequence

Principes physiques Deux types de détecteurs plans plein champ : Scintillateur couplé à une couche de conversion électronique photosensible Convertisseur direct des photons X en électrons (sélénium) RMLO sequence

Principes physiques Détecteurs plans fixes Rotation du tube selon un arc Projections multiples Déplacement du tube par pas successifs (step and shot) Ou par déplacement continu Courtesy of Muller S, GE Healthcare

Principes physiques Systèmes à balayage : Rotation à la fois du tube et du détecteur De part et d autre du sein comprimé Acquisition de multiples images de projection au cours du même balayage Diekmann F, Bick U, Eur Radiol, Oct 2007

Principes physiques La résolution dans l axe Z avec la longueur de l arc de déplacement de la source de rayons X la longueur de l arc l irradiation du fait d une plus grande épaisseur de sein à traverser Selon les systèmes, 10 à 25 projections Selon un arc de 30 à 50 Durée d acquisition entre 5 et 20 secondes

Reconstruction Reconstructions d images millimétriques à partir des données brutes Depuis le bord latéral vers le bord médial du sein Initialement, le mode de reconstruction shift and add simulait un déplacement du détecteur Actuellement, les algorithmes de reconstruction sont proches de ceux utilisés en TDM

Shift and add

Visualisation Revue coupe par coupe en mode Cinéma Visualisation en coupes d épaisseur variable Possibilité de reconstructions MIP Outils habituels Fenêtrage Inversion Contraste Loupe / Zoom Mesures

Prototype utilisé Prototype adapté du mammographe Senographe DS (GE medical systems) 15 angulations successives selon un arc de 40 durée d acquisition 15 secondes RMLO sequence

Acquisition des Images Champ de vue de 19 x 23 cm Compression mammaire usuelle Acquisition en incidence Oblique Externe Abaques pour paramètres d acquisition des clichés fonction de la densité mammaire Réalisation de 15 incidences

Principes physiques Acquisition Faible dose = 2 clichés standard AGD (mgy) 16 14 Screen/film mammography Tomosynthesis 12 10 8 6 4 2 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 breast thickness (mm) AGD : Average Glandular Dose

Acquisition des Images

Images sources correspondant aux 15 projections en basse dose

Expérience Préliminaire Les Avantages de la Tomosynthèse AFFRANCHISSEMENT des superpositions Analyse du contour d une masse Résout le problème des images construites

AFFRANCHISSEMENT des superpositions Analyse du contour d une masse

Contour Partiellement Masqué Mammographie numérique standard : Contour postérieur de la lésion masqué par le parenchyme adjacent

Contour Partiellement Masqué En s affranchissant de superpositions tissulaires, la tomosynthèse permet ici une analyse du contour de la lésion sur la totalité de sa circonférence Mammographie Tomosynthèse

AFFRANCHISSEMENT des superpositions Problème des images construites

Doute sur une asymétrie focale de densité, qui semble persister sur le cliché localisé Mammographie conventionnelle Cliché localisé

La tomosynthèse montre l absence de lésion. Le contrôle mammographique à un an n a pas montré d anomalie ACR2 Tomosynthèse

Expérience Préliminaire Les Avantages de la Tomosynthèse GAIN EN CARACTERISATION Masse versus Asymétrie focale de densité Analyse du contour d une masse

Gain en Caracterisation Masse versus Asymétrie focale de densité

Gain en Caractérisation Masse? Asymétrie focale de densité? Mammographie

Gain en Caractérisation Mammographie Contours stellaires de la masse mieux analysables en tomosynthèse Tomosynthèse

Gain en Caractérisation CCI grade II Echographie montrant un nodule ACR5 correspondant à la masse en tomosynthèse

Gain en Caractérisation Même patiente Seconde image du QII Mammographie

Gain en Caractérisation FACE OBL Contour plus péjoratif sur l incidence de Face

Gain en Caractérisation Tomosynthèse

Papillo- adénomes remaniés caractérisés par une hyperplasie épithéliale marquée, sans atypie.

Expérience Préliminaire Les Avantages de la Tomosynthèse GAIN EN LOCALISATON Image détectée sur une seule incidence Lésions multiples Concordance Mammo- Echographie

Gain en Localisation Image détectée sur une seule incidence

Lésion visible sur une seule incidence FACE EXT OBL EXT Mammographie F + O Opacité très profonde, uniquement visible dur l oblique

Pour mémoire, notez l image radioclaire de galactocèle rétroaréolaire. Patiente traitée par neuroleptiques au long cours

Tomosynthèse MIP Image millimétrique

Gain en Localisation Image détectée sur une seule incidence

Gain en Localisation Distorsion architecturale des quadrants internes avec microcalcifications Uniquement visible de face Oblique Face

MIP Gain en Localisation Localisation précise de la distorsion architecturale dans le QSI Cicatrice radiaire

Gain en Localisation Lésions multiples Concordance Mammo-Echographie

Concordance Mammo-Echo 3H 10 cm 3H 9 cm 9H 3 cm Lésions multiples en échographie, Sein hétérogène, Comparaison difficile

Concordance Mammo-Echo Meilleure visualisation Meilleure localisation des nodules dans le volume mammaire

Gain en Localisation Lésion palpable Non détectée en mammographie 2D

CCI

Limites de la Tomosynthèse Volume du Sein / Taille du champ de vue Localisations difficiles (QSI, Prolongement axillaire, lésion profonde) Seins très denses et masses (analyse du contour difficile)

Tomosynthèse et Calcifications Apport de la Tomosynthèse? Contraste élevé en 2D Visualisation par coupes millimétriques en tomosynthèse : Non visualisation de l organisation du foyer dans l espace Intérêt des coupes épaisses, MIP?

Technique En Evaluation Beaucoup d informations à analyser! Quel protocole de lecture? Courbe d apprentissage? Fiabilité technique Qualité image Protocoles de lecture Apport diagnostique en cas de lésion détectée en mammographie standard Détection de lésions

Conclusions Technique encore en évaluation clinique Apport dans les masses Détection Caractérisation Localisation Apport dans les calcifications? Protocoles de lecture a définir Analyse Sein entier Quelle épaisseur de coupes? Outils de lecture à développer?

Références Tabar L, Fagerberg CJ, Gad A, et al. Reduction in mortality from breast cancer screening with mammography: randomised trial from the Breast Cancer Screening Working Group of the Swedish National Board of Health and Welfare. Lancet 1985;1(8433):829-832 Carney PA et al. Individual and combined effects of age, breast density, and hormone replacement therapy use on the accuracy of screening mammography. Ann Intern Med 138 (3) 168-175 Good WF, Abrams GS, Catullo VJ, Chough DM, Ganott MA, Hakim CM, Gur D. Digital breast tomosynthesis: a pilot observer study. AJR 2008;190:869-869 Gur D. Tomosynthesis: potential clinical role in breast imaging. AJR 2007;189:614-615 Diekmann F, Bick U. Tomosynthesis and contrast-enhanced digital mammography: recent advances in digital mammography. European Radiology 2007; 17;3086-3092 Park JM, Franken EA, Garg M, Fajardo LL, Niklason LT. Breast tomosynthesis: present considerations and future applications. Radiographics 2007;27:S231-S240 Poplack SP, Tosteson TD, Kogel CA, Nagy HM. Digital breast tomosynthesis: initial experience in 98 women with abnormal digital screening mammography. AJR 2007;189:616-623 Andersson I, Ikeda DM, Zackrisson S, Ruschin M, Svahn T, Timberg P, Tingberg A. Breast tomosynthesis and digital mammography: a comparison of breast cancer visibility and BIRADS classification in a population of cancers with subtle mammographic findings. European Radiology 2008 ;18:2817-2825 Wu T, Moore RH, Rafferty EA, Kopans DB. A comparison of reconstruction algorithms for breast tomosynthesis. Med Phys. 2004;31:2636-2647 Wu T, Stewart A, Stanton M, McCauley T, Philips W, Kopans DB, Moore RH, Eberhard JW, Opsahl-Ong B, Niklason L, Williams MB. Tomographic mammography using a limited number of low-dose cone-beam projection images. Med Phys 2003;30:365-380 Chan HP, Wei J, Zhang Y, Hrlvie MA, Moore RH, Sahiner B, Hadjiiski L, Kopans DB. Computer-aided detection of masses in digital tomosynthesis mammography: comparison of three approaches. Med Phys 2008;35:4087-4095 Chan HP, Wei J, Sahiner B, Rafferty EA, Wu T, Roubidoux MA, Moore RH, Kopans DB, Hadjiiski LM, Helvie MA. Computer-aided detection system for breast masses on digital tomosynthesis mammograms: preliminary experience. Radiology 2005;237:1075-1080 Chen SC, Carton AK, Albert M, Conant EF, Schnall MD, Maidment AD. Initial clinical experience with contrast-enhanced digital breast tomosynthesis. Acad Radiol 2007;14:229-238