Evaluation of usefulness of doppler angiography in differential diagnosis of malignant and benign breast lesions in women during menopause

Wstęp

Powstające w procesie neoangiogenezy naczynia, różniąc się od prawidłowych budową, przebiegiem oraz obecnością przetok tętniczo-żylnych utrudniają ocenę przepływów w naczyniach zmian gruczołów sutkowych techniką kolorowego dopplera.

Celem pracy była ocena użyteczności AD w diagnostyce różnicowej zmian złośliwych i niezłośliwych u kobiet w okresie menopauzy, z wykorzystaniem komputerowej analizy uzyskanych obrazów, celem zwiększenia obiektywności metody. W badanej grupie wszystkie wartości sygnałów, zarówno zmian złośliwych, jak i niezłośliwych były powyżej górnej granicy normy krzywej referencyjnej. Unaczynienie zmian złośliwych było większe niż zmian niezłośliwych (p<0,00001), oraz większe w zmianach niezłośliwych w porównaniu do tkanek zdrowych gruczołów sutkowych (p<0,00001). Stosunkowo wysoka czułość i specyficzność AD w diagnostyce różnicowej zmian gruczołów sutkowych pozwala na jej wykorzystanie w sonomammografii.

Angiogeneza – powstawanie nowego unaczynienia jest zjawiskiem złożonym. Odgrywa dużą rolę w warunkach fizjologicznych, takich jak embriogeneza, menstruacja, oraz w procesach gojenia się ran. W tych warunkach odbywa się ona pod stałą kontrolą, z jednej strony czynników stymulujących rozwój naczyń, z drugiej czynników hamujących niekontrolowany wzrost naczyń krwionośnych [1–4]. Angiogeneza odgrywa również dużą rolę w wielu procesach patologicznych, takich jak choroba reumatyczna, retinopatia cukrzycowa oraz nowotwory złośliwe [1, 3, 5]. Po raz pierwszy Folkman zwrócił uwagę na istotny udział angiogenezy w rozwoju nowotworów złośliwych [6]. Guzy nowotworowe mogą do wielkości 2–3 mm rozwijać się bez współudziału naczyń na drodze zwykłej dyfuzji, lecz dalszy ich rozwój uzależniony jest od udziału procesu angiogenezy [7–9]. Powstające w tym procesie naczynia różnią się od prawidłowych zarówno budową, przebiegiem, jak i istnieniem częstych przetok tętniczo-żylnych [10]. Ponadto kompresja guza na przebiegające w nim naczynia krwionośne może prowadzić do redukcji dystalnych części naczyń. W rzadkich przypadkach dochodzi do wrastania guza do środka naczyń, prowadząc do jego nekrozy [10]. Ocena przepływów metodą kolorowego dopplera w tych warunkach może być nieco utrudniona [10, 11]. Zastosowanie w ostatnich latach systemu angiografii dopplerowskiej do oceny stopnia ukrwienia zmian stworzyło nowe możliwości w zakresie różnicowania zmian złośliwych i łagodnych gruczołów sutkowych [4, 12, 13]. Przedmiotem badań była ocena użyteczności angiografii dopplerowskiej w diagnostyce różnicowej zmian złośliwych i niezłośliwych gruczołów sutkowych u kobiet w okresie menopauzy, na postawie analizy komputerowej uzyskanych obrazów.


Materiał i metodyka

Rejestracji obrazów w systemie angiografii dopplerowskiej dokonano u 38 kobiet ze złośliwym oraz u 24 z niezłośliwym charakterem zmian. Grupę kontrolną stanowiło 37 pacjentek w okresie menopauzy niestosujących żadnej terapii hormonalnej. Pole mapowania kolorem obejmowało tkankę guza wraz z jego obrzeżami. Diagnostyka była przeprowadzona w latach 1997–2000 w SPSzW Nr 2 w Gorzowie Wlkp., po uzyskaniu zgody od pacjentek. Przepływ tkankowy krwi w zmianach złośliwych i niezłośliwych oraz tkankach gruczołu sutkowego zdrowych pacjentek był dokonywany przy pomocy aparatu firmy Acuson 128XP (Acuson Corp., Mountain View, Kalifornia, USA), zaopatrzonego w głowicę liniową o częstotliwości 7 MHz, pracującego w czasie rzeczywistym, z opcją angiografii dopplerowskiej (nazwa handlowa: Color Doppler Energy, CDE, Power Doppler, PW). Obrazy uzyskiwane w systemie AD były rejestrowane na kasetach magnetowidowych w systemie S-VHS, a następnie odtwarzane przy pomocy magnetowidu S-VHS firmy Panasonic, który był połączony z komputerem firmy PC. Obrazy były transmitowane za pomocą karty QuickCapture (Data Translation Inc., USA), która umożliwiała odtwarzanie ruchomych obrazów na ekranie komputera. Obraz był poddawany analizie przy pomocy programu HLImage++ 97, umożliwiającego ocenę 8-bitowych obrazów w 256 stopniach skali szarości. Pole mierzonej powierzchni wykazywano w cm2. Po zatrzymaniu wybranego obrazu na ekranie komputera i dostosowaniu skali obrazu w centymetrach, dokonywano 2-krotnego pomiaru wartości skali szarości badanego pola reprezentującej wartość sygnału z danego narządu, biorąc wartość średnią do końcowej analizy. Wynikiem była półilościowa ocena całkowitego przepływu krwi w obrębie narządu. Na podstawie uzyskanych wyników badań u zdrowych kobiet wyznaczono krzywe referencyjne. Komputerowej analizy obrazów otrzymanych w systemie angiografii dopplerowskiej dokonano w Klinice Perinatologii i Ginekologii AM w Poznaniu. Analiza statystyczna wyników przeprowadzonych badań została dokonana w Katedrze i Zakładzie Informatyki i Statystyki AM w Poznaniu.


Wyniki i omówienie

Wartości sygnału AD w zdrowych gruczołach sutkowych u kobiet w okresie menopauzy, miały do 65. roku życia charakter stabilny, natomiast po 65. roku życia obserwowano niewielką tendencję spadkową (ryc. 1., 2.). U wszystkich pacjentek ze złośliwymi zmianami (100% badanej grupy) uzyskane wartości sygnału były zdecydowanie powyżej wartości maksymalnych krzywej referencyjnej. Podobne zjawisko obserwowano w grupie pacjentek z niezłośliwym charakterem zmian (ryc. 2.).

Na ryc. 3. przedstawiono średnie wartości sygnału AD przypadające na cm2 powierzchni badanych zmian w okresie menopauzy.

Ocenę przydatności systemu angiografii dopplerowskiej w różnicowaniu zmian złośliwych i niezłośliwych gruczołów sutkowych u kobiet w okresie menopauzy dokonano przy pomocy krzywej ROC (ryc. 4.)


Dyskusja

Komputerowa analiza sygnału uzyskanego w systemie angiografii dopplerowskiej stanowi półilościową ocenę poruszających się krwinek czerwonych. Dokładne uzyskanie wartości perfuzji krwi w ml/min tą metodą nie jest możliwe, ze względu na niemożność obrazowania przepływu krwi w naczyniach włosowatych. Możliwość jednak obrazowania przepływów tą techniką w bardzo małych naczyniach, gdzie występuje już brak koloru w kolorowym dopplerze wydaje się mieć duże znaczenie zarówno w patologii ciąży, radiologii oraz ocenie stopnia ukrwienia guzków gruczołów sutkowych [14–17]. Ukrwienie zdrowych gruczołów sutkowych jest uzależnione od indywidualnych cech osobniczych, od wieku kobiet oraz fazy cyklu miesiączkowego [14, 18, 19]. Wyniki badań własnych wykazują, że wartości sygnału AD w zdrowych gruczołach sutkowych u kobiet w okresie menopauzy miały do 65. roku życia charakter stabilny, natomiast po 65. roku życia wykazywały niewielką tendencję spadkową. U wszystkich pacjentek ze złośliwymi zmianami (100% badanej grupy) uzyskane wyniki były zdecydowanie powyżej wartości maksymalnych krzywej referencyjnej. Podobne zjawisko stwierdzono w grupie pacjentek z niezłośliwym charakterem zmian. Przeprowadzona analiza statystyczna testem Manna-Whitneya wykazała jednak duże różnice istotne statystycznie między zmianami niezłośliwymi i złośliwymi (p<0,00001), wskazujące na zdecydowanie większe ukrwienie zmian złośliwych. Stwierdzenie jakiejkolwiek zmiany wykazującej większe ukrwienie od otaczających ją tkanek w tej fazie wieku kobiety powinno być podstawą do wdrożenia dalszego jej diagnozowania.
Potwierdzeniem zdecydowanie gorszego ukrwienia zdrowych gruczołów sutkowych w okresie menopauzy są uzyskane w badaniach własnych średnie wartości sygnału AD przypadające na 1 cm2 badanych powierzchni w porównaniu do uzyskanych w obydwu rodzajach zmian (ryc. 3.). Najniższe średnie wartości uzyskano w grupie kontrolnej obejmującej zdrowe kobiety i różniły się istotnie statystycznie zarówno od zmian niezłośliwych (p<0,00001), jak i złośliwych (p<0,00001). Średnie wartości sygnału uzyskane w grupie zmian niezłośliwych były większe niż w grupie kontrolnej, ale zdecydowanie mniejsze niż w zmianach złośliwych (p<0,00001). W ostatnich latach zostały podjęte próby wykorzystania techniki AD w diagnostyce różnicowej zmian chorobowych gruczołów sutkowych. Raza stosując tę technikę poddał ocenie penetrujące z obwodu do środka guza naczynia i stwierdził dużą jej przydatność w różnicowaniu zmian złośliwych i niezłośliwych gruczołów sutkowych [17]. Teh porównując walory techniki kolorowego dopplera z angiografią dopplerowską w ocenie unaczynienia zmian złośliwych i niezłośliwych gruczołów sutkowych wykazał lepszą przydatność tej drugiej metody w diagnostyce różnicowej [4]. Podobne wyniki uzyskali inni autorzy [13, 20, 21]. Zdaniem natomiast Birdwella i Kooka, angiografia dopplerowska ma ograniczone możliwości w różnicowaniu zmian złośliwych i niezłośliwych gruczołów sutkowych [14, 22]. Wydaje się jednak, że mimo wszelkich krytycznych zastrzeżeń dotyczących tej metody, może być ona wykorzystana nie tylko w różnicowaniu zmian gruczołów sutkowych, ale także w monitorowaniu niezłośliwych zmian rozpoznanych metodą biopsji aspiracyjnej cienkoigłowej oraz monitorowaniu pacjentek otrzymujących chemioterapię. Stosunkowo wysoka czułość i swoistość angiografii dopplerowskiej pozwala uznać tą metodę za ważne narzędzie w sonomammografii. Ujemną stroną angiografii dopplerowskiej jest konieczność wykonywania dość skomplikowanej komputerowej oceny uzyskanych obrazów, będąc wyzwaniem dla producentów sprzętu.



Piśmiennictwo

1. Augustin HG. Angiogeneseforschung – Quo vadis? Ophthalmologe 2003; 100: 104-10.

2. Magennis DP. Angiogenesis: a new prognostic marker of breast cancer. British Journal of Biomedica Science 1998; 55: 214-20.

3. Schor AM, Schor SL. Tumor angiogenesis. J Pathology 1983; 141: 385-413.

4. Teh W. Power Doppler bolsters breast tumor evaluations. Diagnostic Imaging 1999; 21, 3: 67-73.

5. Jain RK. Tumor Angiogen esis and Accessibility: Role of Vascular Endothelial Growth Factor Seminars in Oncology. 2002; Vol 29, 6, Suppl 16: 3-9.

6. Folkman J. Tumor Angiogenesis: Therapeutic Implications. The New England Journal of Medicine 1971; 18: 1182-6.

7. Folkman J. Role of Angiogenesis in Tumor Growth and Metastasis Seminars in Oncology, 2002; Vol 29, 6, Suppl 16: 15-8.

8. Gimbrone M, Leapman SB. Cotran RS, et al. Tumor Dormancy in Vivo by Prevention of Neovascularization. The Journal of Experimental Medicine 1972; Volume 136: 261-76.

9. Kerbel RS. Tumor angiogenesis: past, present and the near future. Carcinogenesis. Oxford University Press, 2000; Vol. 21, No 3: 505-15.

10. Delorme S. Dopplersonographie des Mammakarzinoms. Radiologe 1993; 33: 287-91.

11. Milz P, Kessler M, Lienemann A, et al. Blutflussdarstellung in Herdbefunden der Mamma mittels der Power-Doppler-Sonographie. Ein neuer Ansatz zur Dignitaetsbeurteilung? Fortschr Roentgenstr 1998; 169: 236-44.

12. Draghi F, Campani R. Il power Doppler nella senologia: risultati preliminari. La Radiologia Medica – Radiol Med 1 1996; 91: 577-80.

13. Wright IA, Pugh ND, Lyons K, et al. Power Doppler in breast tumours: a comparison with conventional colour doppler imaging. European Journal of Ultrasound 1998; 7: 175-81.

14. Birdwell RL, Ikeda DM. Jeffrey SS, et al Preliminary Experience with Power Doppler Imaging of Solid Breast Masses. AJR 1997; 169: 703-707.

15. Cosgrove D, Bamber J, Davey J, et al. Color Doppler Signals From Breast Tumors. Radiology 1990; 176: 175-80.

16. Dubiel M, Gudmundsson S, Kozber H, et al. Lung tissue Color Doppler Energy in the prediction of lung maturity. Archives in Perinatal Medicine 1997; 3: 5-61.

17. Raza S, Baum JK. Solid Breast Lesions: Evaluation with Power Doppler US. Radiology 1997; 203: 164-168.

18. Madjar H, Vetter M. Untersuchungen zur normalen Vaskularization der weiblichen Brust durch Doppler. Ultraschall in Med 1992; 13: 171-7.

19. Potten CS, Watson RJ, Williams GT, et al. The effect of age and menstrual cycle upon proliferative activity of the normal human breast. Br J Cancer 1998; 58: 163-70.

20. Hayashi N, Miyamoto Y. Nakata N, et al. Breast Masses: Color Doppler, Power Doppler, and Spectral Analysis. Findings J Clin Ultrasound 1998; 26: 231-8.

21. Martinoli C, Pretolesi F, Crespi G, et al. Power Doppler sonography: clinical applications. European Journal of Radiology 1998; 28: 133-40.

22. Kook SH, Park HW, Lee Y-R, et al. Evaluation of Solid Breast Lesions with Power Doppler Sonography. J Clin Ultrasound 1999; 27: 231-7.


Adres do korespondencji

Oddział Położniczo-Ginekologiczny

Szpitala Wojewódzkiego

ul. Warszawska 48

66-400 Gorzów Wlkp.