Цветовое картирование серой шкалы с математическим анализом ультразвукового изображения в дифференциальной диагностике кистозных и солидных образований молочной железы

Цель исследования – разработка системы автоматизированного анализа ультразвуковых изображений в режиме «серой шкалы», которая на основе принципов математической обработки позволила бы повысить специфичность диагностики атипичных кист молочной железы.

Материал и методы. Авторами разработан программный пакет CystChecker 1.0. Для тестирования данной системы был использован набор из 217 ультразвуковых изображений: 107 кистозных (включая 53 атипичных, которые с трудом подвергались дифференциальной диагностике стандартными методами) и 110 солидных (как доброкачественных, так и злокачественных) образований. Все образования были верифицированы цито- и/или гистологически. Визуальная оценка проводилась путем анализа изображений в серой шкале, а также в режимах цветовой/энергетической допплерографии и эластографии.

Результаты. Использование разработанной системы позволило правильно идентифицировать все 107 (100%) типичных кист, 107 (97,3%) из 110 солидных образований и 50 (94,3%) из 53 атипичных кист. Напротив, стандартная визуальная оценка дала возможность правильно идентифицировать все 107 (100%) типичных кист, 96 (87,3%) из 110 солидных образований и 32 (60,4%; p < 0,05) из 53 атипичных кист. Соответствующие значения общей специфичности автоматизированной методики и визуальной оценки составили 98 и 87%.

Заключение. Использование разработанной авторами системы автоматизированного анализа обеспечивает более высокую специфичность, нежели визуальная оценка ультразвукового изображения, выполняемая квалифицированным специалистом.

1. Siegel R.L., Miller K.D., Jemal A. Cancer statistics. Cancer J. Clin. 2016; 66 (1): 7–30. DOI: 10.3322/caac.21332

2. Каприн А.Д., Старинский В.В., Петрова Г.В. Состояние онкологической помощи населению России в 2016 году. М.: МНИОИ им. П.А. Герцена – филиал ФГБУ «НМИРЦ Минздрава России»; 2017.

3. Nelson H.D., Fu R., Cantor A., Pappas M., Daeges M., Humphrey L. Effectiveness of breast cancer screening: systematic review and meta-analysis to update the 2009 U.S. Preventive services task force recommendation. Ann. Intern. Med. 2016; 164 (4): 244–55. DOI: 10.7326/M15-0969

4. Carney P.A., Miglioretti D.L., Yankaskas B.C., Kerlikowske K., Rosenberg R., Rutter C.M. et al. Individual and combined effects of age, breast density, and hormone replacement therapy use on the accuracy of screening mammography. Ann. Intern. Med. 2003; 138 (3): 168–75.

5. Thigpen D., Kappler A., Brem R. The role of ultrasound in screening dense breasts – a review of the literature and practical solutions for implementation. Diagnostics (Basel). 2018; 8 (1): 20. DOI: 10.3390/diagnostics8010020

6. Weigel S., Heindel W., Heidrich J., Hense H.W., Heidinger O. Digital mammography screening: sensitivity of the programme dependent on breast density. Eur. Radiol. 2017; 27: 2744. DOI: 10.1007/s00330-016-4636-4

7. Vacek P.M., Geller B.M. A prospective study of breast cancer risk using routine mammographic breast density measurements. Cancer Epidemiol. Biomark. Prev. 2004; 13 (5): 715–22.

8. Kerlikowske K., Hubbard R.A., Miglioretti D.L., Geller B.M., Yankaskas B.C., Lehman C.D. et al. Comparative effectiveness of digital versus film-screen mammography in community practice in the United States: a cohort study. Ann. Intern. Med. 2011; 155 (8): 493–502. DOI: 10.7326/0003-4819-155-8201110180-00005

9. Stout N.K., Lee S.J., Schechter C.B., Kerlikowske K., Alagoz O., Berry D. et al. Benefits, harms, and costs for breast cancer screening after US implementation of digital mammography. J. Natl. Cancer Inst. 2014; 106 (6). DOI: 10.1093/jnci/dju092

10. Svahn T.M., Chakraborty D.P., Ikeda D., Zackrisson S., Do Y., Mattsson S. et al. Breast tomosynthesis and digital mammography: a comparison of diagnostic accuracy. Br. J. Radiol. 2012; 85 (1019): e1074-e1082. DOI: 10.1259/bjr/53282892

11. Freer P.E. Mammographic breast density: impact on breast cancer risk and implications for screening. Radiographics. 2015; 35 (2): 302–15. DOI: 10.1148/rg.352140106

12. Tice J.A., Ollendorf D.A., Lee J.M., Pearson S.D. The comparative clinical effectiveness and value of supplemental screening tests following negative mammography in women with dense breast tissue. Available at: http://www.ctaf.org/sites/default/files/assessments/ctaf-final-report-dense-breastimaging-11.04.2013-b.pdf (accessed March 7, 2014).

13. Berg W.A., Zhang Z., Lehrer D., Jong R.A., Pisano E.D., Barr R.G. et al. Detection of breast cancer with addition of annual screening ultrasound or a single + screening MRI to mammography in women with elevated breast cancer risk. JAMA. 2012; 307 (13): 1394–404. DOI: 10.1001/jama.2012.388

14. Pasynkov D.V., Kliouchkin I.V., Pasynkova O. Value of ultrasonic breast screening in women with fibrocystic disease. Eur. Rad. 2008; 18 (Suppl. 1): 362.

15. Kim S.-Y., Kim M.J., Moon H.J., Yoon J.H., Kim E.-K. Application of the downgrade criteria to supplemental screening ultrasound for women with negative mammography but dense breasts. Medicine. 2016; 95 (44): e5279. DOI: 10.1097/MD.0000000000005279

16. Пасынков Д.В., Клюшкин И.В., Пасынкова О.О. Информативность визуального анализа лучевых серошкальных изображений. Вестник современной клинической медицины. 2018; 11 (5): 69–73. DOI: 10.20969/VSKM.2018.11(5).69-73

17. Egoshin I., Pasynkov D., Kolchev A., Kliouchkin I., Pasynkova O. Automatic differentiation cystic and solid breast lesions at ultrasonic images. Int. J. Comp. Ass. Radiol. Surg. 2018; 131 (1): S255.

18. Houssami N., Irwig L., Ung O. Review of complex breast cyst: Implications for cancer detection and clinical practice. ANZ, Surg, 2005; 1080–5. DOI: 10.1111/j.1445-2197.2005.03608.x

19. Venta L.A., Kim J.P., Pelloski C.E., Morrow M. Management of complex breast cysts. Am. J. Roentgenol. 1999; 173: 1331–6. DOI: 10.2214/ajr.173.5.10541113

20. Mendelson E.B., Baum J.K., Berg W.A., Merritt C.R.B., Rubin E. Breast imaging reporting and data system, BI-RADS: ultrasound. 1 st ed. Reston (VA): College of Radiology; 2003.

21. Berg W.A., Campassi C.I., Ioffe O.B. Cystic lesions of the breast: sonographic-pathologic correlation. Radiology. 2003; 227 (1): 183–91. DOI: 10.1148/radiol.2272020660

22. Doshi D.J., March D.E., Coughlin B.F., Crisi G.M. Accuracy of ultrasound-guided percutaneous biopsy of complex cystic breast masses (abstract). In: Radiological Society of North America scientific assembly and annual meeting program. Oak Brook, ILL: Radiological Society of North America. 2006; 655.

23. Balleyguiera C., Ciolovana L., Ammaria S., Canalea S., Sethoma S. Al Rouhbanea R. et al. Diagnostic and interventional imaging breast elastography: the technical process and its applications. Diagn. Interv. Imag. 2013; 94 (5): 503–13. DOI: 10.1016/j.diii.2013.01.022

24. Busilacchi P., Draghi F., Preda L., Ferranti C. Has color Doppler a role in the evaluation of mammary lesions? J. Ultrasound. 2012; 15 (2): 93–8. DOI: 10.1016/j.jus.2012.02.007