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Titelaufnahme

Titel
Multiparametric high-resolution 3-D sonography with ColorPower-Doppler, elastography and contrast-enhanced sonography for an improved detection and characterization of breast tumors : Multiparametric ultrasound of the breast
Weitere Titel
Multiparametrische hochaufgelöste, 3-D Sonographie mit Color/Power Doppler, Elastographie und kontrastmittelverstärkter Sonographie für eine verbesserte Detektion und Charakterisierung von Brusttumoren
Verfasser / VerfasserinKapetas, Panagiotis
GutachterBaltzer, Pascal
Erschienen2018
Umfang128 Blatt
HochschulschriftMedizinische Universität Wien, Diss., 2018
Anmerkung
Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
Arbeit an der Bibliothek noch nicht eingelangt - Daten nicht geprüft
Datum der AbgabeOktober 2018
SpracheEnglisch
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Brustkrebs / Brustultraschall / Multiparametrischer Ultraschall / Elastographie / Doppler Bildgebung / Kontrastmittelverstärkter Ultraschall / Quantitative bildgebende Biomarker
Schlagwörter (EN)Breast cancer / Breast ultrasound / Multiparametric ultrasound / Elastography / Doppler imaging / Contrast-enhanced ultrasound / Quantitative imaging biomarkers
URNurn:nbn:at:at-ubmuw:1-19260 Persistent Identifier (URN)
Zugriffsbeschränkung
 Das Werk ist frei verfügbar
Dateien
Multiparametric high-resolution 3-D sonography with ColorPower-Doppler, elastography and contrast-enhanced sonography for an improved detection and characterization of breast tumors [5.04 mb]
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Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Brustkrebs ist die häufigste Krebsart bei Frauen in weiten Teilen der Welt und die häufigste krebsbedingte Todesursache für Frauen weltweit. Ultraschall (US) der Brust ist eine wertvolle Ergänzung zur Mammographie, weist jedoch eine variable, allgemein eher moderate Spezifität sowie eine hohe Untersucherabhängigkeit auf. Der üblicherweise durchgeführte B-Mode US erfasst ausschließlich morphologische Informationen. In den letzten Jahren wurden mehrere komplementäre US-Modalitäten in die Klinik eingeführt, welche einen Einblick in funktionelle Gewebeeigenschaften ermöglichen: Elastographie, Doppler und kontrastmittelverstärkter US (KMUS). Da diese Verfahren quantitative Parameter erfassen, können sie potentiell als bildgebende Biomarker eingesetzt werden. Das Ziel dieser Arbeit war die Evaluation eines multiparametrischen (mp) Ansatzes, um den Mehrwert der genannten komplementären US-Modalitäten zum B-Mode US für die Differenzierung von benignen und malignen Brustläsionen zu evaluieren. Ein Fokus lag dabei auf der Erhöhung der Spezifität des Brust-US zwecks Vermeidung unnötiger Brustbiopsien.

Der erste Teil evaluierte eine neue quantitative Elastographie-Technik, Virtual Touch IQ (VTIQ) bezüglich diagnostischer Genauigkeit und Reproduzierbarkeit im klinischen Einsatz. Nach den Ergebnissen dieser Studie zeigen bösartige Brusttumoren konsequent höhere Scherwellengeschwindigkeiten (SWV) und Läsion-zu-Fett-SWV-Verhältnisse als gutartige. Überdies weisen die akquirierten Messungen eine moderate Interprüfer-Reproduzierbarkeit auf. Somit kann diese Technik im klinischen Umfeld für die Differenzierung von gutartigen von bösartigen Brusttumoren eingesetzt werden.

Der nächste Teil untersuchte, ob durch Einführung von SWV-Schwellenwerten in der VTIQ maligne Brustläsionen effektiv ausgeschlossen oder bestätigt werden können. Diese Studie zeigte, dass solche "Ein-" und "Ausschluss-" Kriterien existieren und klinisch anwendbar sind. Das "Ausschlusskriterium" kann die Anzahl der unnötigen, falsch positiven Biopsieempfehlungen nach Brust-US signifikant zu reduzieren, während das "Einschlusskriterium" die diagnostische Sicherheit des Untersuchers erhöhen kann.

Der dritte Teil dieser Arbeit bewertete mehrere quantitative Parameter die mittels Doppler und VTIQ-Elastographie erhoben wurden und zielte auf die Entwicklung eines Klassifikationsalgorithmus für US-detektierte Brustläsionen. Der berechnete Algorithmus schließt nur einen quantitativen Parameter aus Doppler (Resistive Index) und einen aus VTIQ (maximale SWV) ein und zeigte eine hohe diagnostische Genauigkeit für die Charakterisierung von Brustläsionen. Daraus ergab sich explorativ ein Potential für eine Reduktion falsch positiver Biopsien um >60%.

Der letzte Teil fokussierte auf die Evaluierung des mp Brust-US durch die Prüfung verschiedener Kombinationen von quantitativen US-Parametern (Doppler, VTIQ und KMUS) mit B-Mode US. Die Ergebnisse dieser Studie zeigten unabhängig vom Erfahrungsstand des Untersuchers die höchste diagnostische Genauigkeit für die Kombination von drei Parametern im mpUS (B-Mode US, VTIQ und CEUS). Die gleichzeitige Bewertung der Vaskularisation (CEUS) und der Elastizität (VTIQ) vom Gewebe haben offenbar einen komplementären Wert. Auch dieser Ansatz zeigte ein signifikantes Potential zur Reduktion von falsch positiven Brustbiopsien.

Abschließend wurden im Rahmen dieser These empirische Daten generiert, welche durch multiparametrische Kombination morphologischer und funktioneller US-Modalitäten ein hohes Potenzial zur Erhöhung der Spezifität des Brust-US und somit der Vermeidung unnötiger Biopsien aufzeigen. Die quantitative Beurteilung der Gewebeelastizität erlaubt mittels Schwellenwerten eine akkurate Risikostratifizierung von Brustläsionen im US. Die höchste diagnostische Genauigkeit des Brust-US wurde durch die gleichzeitige Bewertung der Gewebemorphologie, Elastizität und Vaskularisation erreicht.

Zusammenfassung (Englisch)

Breast cancer is the most common form of cancer in women throughout large parts of the world and the leading cause of female cancer-related death worldwide. Breast ultrasound (US) is a valuable adjunct to mammography- however, it demonstrates a variable, but generally moderate specificity and a high-degree of inter-examiner variability. The usually performed B mode US only offers morphological information about tumors. In recent years several complementary US modalities have been developed, which offer a deeper insight into functional tissue properties, including elastography, Doppler and contrast enhanced US (CEUS). All of them have the advantage of offering quantitative parameters, which may potentially be used as imaging biomarkers. The aim of this thesis was to evaluate the added value of each of the aforementioned complementary modalities to B mode US in a multiparametric (mp) approach for the differentiation of benign from malignant breast lesions, thus raising the specificity of breast US and obviating unnecessary breast biopsies.

The first part evaluates a new quantitative elastographic technique, namely Virtual Touch IQ (VTIQ) by assessing its diagnostic performance and its reproducibility in the clinical setting. According to the findings of this study, malignant breast tumors consistently show higher shear wave velocities (SWV) and lesion-to-fat SWV ratios than benign ones. Moreover, the acquired measurements demonstrate a moderate inter-examiner reproducibility, proving that this technique can be used in the clinical setting for the differentiation of benign from malignant breast tumors.

The next part investigates the introduction of VTIQ-measured SWV threshold values, than can effectively exclude or confirm malignancy of breast lesions. The results of this study show that the introduction of such “rule-in” and “rule-out” cut off values is feasible. The “rule-out” criterion has the potential to significantly reduce the number of unnecessary, false-positive biopsy recommendations of breast US, while the “rule-in” criterion can raise the diagnostic confidence of the examiner.

The third part of this thesis assesses several quantitative parameters acquired from Doppler and VTIQ elastography and focuses on the development of a classification algorithm for US detected breast lesions. The calculated algorithm, using only one quantitative parameter from Doppler (resistive index) and one from VTIQ (maximum SWV) demonstrates a high diagnostic accuracy for breast lesion characterization, helping to significantly decrease false-positive biopsies by >60%.

The final part focuses on the evaluation of mp breast US by testing several combinations of quantitative US parameters (Doppler, VTIQ and CEUS) with B mode US. The findings of this study prove that mpUS with three parameters (B mode US, VTIQ and CEUS) demonstrates the highest diagnostic performance, irrespective of the experience level of the examiner and that the simultaneous assessment of tissue vascularity (CEUS) and elasticity (VTIQ) have a complementary value. This approach also leads to a significant reduction in false-positive breast biopsies.

To conclude, this thesis adds to a growing body of evidence, which suggests that the addition of functional US modalities has the potential to increase the specificity of breast US and obviate unnecessary biopsy recommendations. The quantitative assessment of tissue elasticity provides threshold values that can confirm or exclude breast malignancy. Nevertheless, the highest diagnostic accuracy of breast US is accomplished by a concurrent evaluation of tissue morphology, elasticity and vascularization.

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