Der Einsatz der 3D-Sonographie in der Mammadiagnostik W. Cimpoca, R. Reitsamer, C. Menzel

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1 MAMMADIAGNOSTIK Der Einsatz der 3D-Sonographie in der Mammadiagnostik W. Cimpoca, R. Reitsamer, C. Menzel Während die konventionelle zweidimensionale Ultraschalltechnik mit Hilfe hoch auflösender linearer Transducer uniplanare Schnittbilder des Brustdrüsengewebes liefert, gestattet die dreidimensionale Gerätetechnologie die gleichzeitige Betrachtung von drei orthogonalen Schnittebenen durch das Brustdrüsenparenchym. In etwa 4 s Durchlaufzeit wird durch einen automatisiert und damit standardisiert durchgeführten Sektorschwenk um 30 bei fixierter Transducerlage ein digitaler Volumendatensatz generiert. Aus einem zweidimensionalen Pixel im B-Bild wird somit ein so genanntes Voxel ein Punkt im dreidimensionalen Bilddatensatz gewonnen (Kretz Voluson 530 D MT, 5 13-Mhz-Transducer, Kretztechnik, Zipf, Österreich, s. Abb. 1). Im Abb. 1: Der Volume Transducer 5 13 MHz der österreichischen Firma Kretztechnik. Gegensatz zu den so genannten Freihand-3D-Systemen, bei denen der digitale Bildvolumendatensatz durch die freihändig durchgeführte Lageveränderung des Transducers generiert wird, gestattet der automatisiert durchgeführte Transducerschwenk im Volumendatensatz auch exakt reproduzierbare Größen- und Entfernungsbestimmungen. Der digital gespeicherte Volumendatensatz lässt sich nunmehr jederzeit am Monitor aufrufen und steht damit für Messungen und Volumenbestimmungen ebenso wie für unterschiedliche Darstellungsarten und verschiedene Bildoptimierungsmöglichkeiten im Rahmen des Postprocessing zur Verfügung. Die multiplanare Darstellung In der multiplanaren Darstellungsart zeigen sich drei orthogonal aufeinander stehende Schnittbilder (s. Abb. 2 auf S. 530). Während die erste und zweite Ebene auch in der konventionellen zweidimensionalen Sonographie durch Transducerschwenk um 90 dargestellt werden kann, eröffnet sich erst durch den dreidimensionalen Volumensatz die Darstellung der koronaren Aufsichtsperspektive eine frontale Schnittebene durch die Mamma, welche in dieser Art und Weise auch der Mammographie nicht zugänglich ist. Die stufenlose Schichtung des Parenchyms in allen drei Schnittführungsebenen gestattet es, eine Herdläsion und ihre Beziehung zur umliegenden Brustarchitektur herauszuarbeiten. Sie eröffnet damit zusätzliche Kriterien zur Dignitätsbeurteilung, welche im Folgenden dargestellt werden. Zusammenfassung Die computergestützte dreidimensionale Sonographietechnik eröffnet zahlreiche neue Darstellungsmöglichkeiten, deren Wert für die Pränataldiagnostik und für den gynäkologischen Bereich noch nicht abschließend beurteilt werden kann. Wie die neue Gerätetechnologie in der Mammadiagnostik eingesetzt werden kann und welche Darstellungsmöglichkeiten sie bietet, wird im nebenstehenden Beitrag erläutert. Die spezifischen Kriterien für die bildmorphologische Dignitätsbeurteilung von Mammaläsionen mittels 3D-Sonographie werden anhand von 300 evaluierten Fallbeispielen mit histologischer Verifizierung in ihrer Wertigkeit untersucht und mit der Aussagekraft konventioneller zweidimensionaler Beurteilungskriterien der Mammasonographie verglichen. Es zeigt sich, dass die dreidimensionale Sonographie bei der invasiven Mammadiagnostik einen Informationsgewinn gegenüber der zweidimensionalen Technik bietet und damit neben einer optimalen Dokumentation auch einen Zugewinn an diagnostischer Sicherheit in der täglichen Praxis. Der Niche-Mode Innerhalb des gespeicherten Volumendatensatzes, der mit einer Torte verglichen werden kann, bietet der Niche-Mode die Möglichkeit, wie mit einem Messer Tortenstücke in beliebiger Größe und in beliebigen Ebenen herauszuschneiden. Mit dieser Darstellungsmöglichkeit lassen sich teilweise optisch sehr beeindruckende, plastisch wirkende Schnittbilder durch die normale und pathologisch veränderte Brustanatomie gewinnen. 528

2 Besonders plastisch lassen sich damit bei malignen Befunden die desmoplastische Umgebungsreaktion und die Zerstörung der Faszienzüge (Cooper sche Ligamente) darstellen (s. Abb. 3 und 4). Auch eine intraduktale Tumorausbreitung kann bei dieser Betrachtungsweise erkennbar gemacht werden (s. Abb. 5). Das 3D-Rendering-Verfahren Mit dem 3D-Rendering-Verfahren wird innerhalb des gespeicherten Volumendatensatzes ein individuell variables Volumenfenster definiert, auf dessen Oberfläche der Betrachter schaut. Dieser Volumenausschnitt kann in Größe und Lage innerhalb des gespeicherten Volumendatensatzes mit Hilfe des Trackballs variiert werden. Im Postprocessing lassen sich damit sowohl die Oberflächenbeschaffenheit in dieser Parenchymschicht als auch einzelne echodichtere Strukturen ähnlich einer Transluminiszenz-Darstellung herausarbeiten. Abbildung 6 zeigt ein im 3D- Rendering-Verfahren herausgearbeitetes intraduktales Papillom mit konsekutiver distaler Duktektasie. Die dreidimensionale Farbdoppler- und Angiodoppler-Darstellung Die sonographische Durchblutungsdiagnostik kann die präoperative Dignitätseinschätzung gegenüber der alleinigen sonographischen Diagnostik von Mammatumoren verbessern (1 4). Eine Hypervaskularisation ebenso wie ungeordnet innerhalb einer Herdläsion verlaufende Blutgefäße deuten eher auf Malignität hin, wogegen das Fehlen von Hypervaskularisation bzw. eine sich in die Architektur harmonisch integrierende Vaskularisation eher für benigne Prozesse charakteristisch sind. Die Kriterien sind jedoch sehr fließend, untersucherabhängig und bis dato schlecht validierbar. Abbildung 7 (S. 532) zeigt ein hypervaskularisiertes Karzinom mit ungeordneten Gefäßverläufen im 3D-Rendering-Mode mit Angiodarstellung. Hilfreich kann Abb. 2: Die 3D-multiplanare Darstellung eines Fibroadenoms. die Sonographie für die Durchblutungsdiagnostik speziell bei der postoperativen Unterscheidung zwischen Narbe und Rezidiv sein. Die Volumenkalkulation VOCAL Im gespeicherten 3D-Datensatz ermöglicht die Software des eingesetzten US-Geräts die Berechnung des Volumens eines Herdbefundes durch Eingrenzung seiner Ausdehnung in definierten Ebenen. In der Regel wird der Herdbefund mit rotierenden 30 - Schritten in allen drei Ebenen zur Darstellung gebracht und seine Kontur mit Hilfe des Trackballs jeweils darin umfahren. Nach Abschluss der Messungen liefert das Gerät eine sehr präzise Berechnung des Tumorvolumens, was sich gerade für die Verlaufskontrolle unter neoadjuvanter, präoperativer oder aber palliativer Therapie bei Mammakarzinomen als sinnvoll und aussagekräftig erwiesen hat. Bildmorphologische Dignitätskriterien Bei der bildmorphologischen Dignitätsbeurteilung erwiesen sich die Kriterien der Tumorachse (senkrecht/ rund), des Randsaumes und der veränderten Umgebungsarchitektur als besonders hilfreich (5). Während für den Randsaum und die veränderte Umgebungsarchitektur die größten signifikanten Unterschiede zwischen benignen und malignen Befunden bestehen, ist der Überlappungsbereich bei Tumorachse, lateraler Randschattenbildung, dorsaler Schallabschwächung und bei der Komprimierbarkeit eines Herdes ebenso wie bei den Kriterien Binnenechos und Echogenität überaus fließend. Das Verhältnis eines Herdbefundes zur Umgebungsarchi- Abb. 3 und 4: Desmoplastische Reaktion und Destruktion der Cooper schen Ligamente im 3D-Niche-Mode. 530

3 Abb. 5: Invasiv duktales N. mammae mit intraduktaler Komponente. tektur scheint damit bereits in der zweidimensionalen Sonographie ein ausschlaggebendes Kriterium für die Dignitätsbeurteilung zu sein (5). In der dreidimensionalen Sonographie bietet der mit 4 cm Auflagefläche ungewöhnlich große Transducer die Möglichkeit, durch mammographieähnliche Kompression des Mammagewebes bei der liegenden Patientin das Verhältnis eines Herdes zur Umgebungsarchitektur besser herausarbeiten zu können. Dies wird in der koronaren Aufsichtsperspektive besonders deutlich. Während benigne Befunde überwiegend ein so genanntes kompressives, verdrängendes Wachstumsverhalten zeigen und sich somit harmonisch und nicht infiltrierend/zerstörend in die Umgebungsarchitektur integrieren (s. Abb. 2 auf S. 530), bewirken maligne Befunde auch kleinster Größe häufig Umgebungsreaktionen im Sinne einer sternförmigen Einziehung der Cooper schen Ligamente in der Umgebung des malignen Herdes (s. Abb. 8). Diese bindegewebige Retraktion, die so genannte Desmoplasie, lässt sich in der koronaren Aufsichtsperspektive mit Hilfe des 3D- Rendering-Mode (s. Abb. 9) am besten darstellen (6 9). Abb. 6: Intraduktales Papillom mit konsekutiver distaler Duktektasie im 3D-Rendering- Verfahren. führt. Falls dies noch nicht geschehen war, wurde vor der invasiven Abklärung eine Mammographie durchgeführt. In allen untersuchten Fällen erfolgte die histologischen Abklärung durch perkutane Hochgeschwindigkeits-Stanzbiopsie (Manan Pro Mag, 16 g). Der Follow-up wurde mittels operativer Therapie und/oder klinisch-sonographischer Verlaufskontrolle sichergestellt. In 300 dieser Fälle erfolgten Untersuchung und Stanzbiopsie mit dem 3D- Ultraschallgerät (Kretz Voluson 530 D MT, 5 13MHz Volume Transducer). Anhand der beschriebenen 3D-sonographischen Beurteilungskriterien lässt sich für das Kompressionsmuster ein Abb. 7: Hypervaskularisation und ungeordnete Gefäßverläufe in einem Karzinom (3D-Rendering- und Angio-Mode). negativer Vorhersagewert von 0,92 (richtig negativ: 73, falsch negativ: 6) und für das Sternmuster ein positiver Vorhersagewert von 0,86 (richtig positiv: 121, falsch positiv: 20) berechnen. In den verbliebenen 80 Fällen konnte in der dreidimensionalen koronaren Aufsicht weder das Kompressionsmuster noch das Sternmuster eindeutig dargestellt werden (26 % des Kollektivs). Darunter befanden sich 55 histologisch verifizierte Malignome (68 %) und 76 benigne Herdbefunde (32 %). Bei den 20 falsch positiven Sternmustern handelte es sich histologisch neben postoperativen Narben am häufigsten um sklerosierende Adenosen, Papillome und radiäre Narben, die eine Architekturstörung wie bei malignen Prozessen imitierten. Nur eini- Klinische Erfahrungen mit der 3D-Mammasonographie Im Zeitraum von 1/2000 bis 12/2001 wurden in unserer Mamma-Ambulanz insgesamt 524 Patientinnen wegen unklarer Herdbefunde einer kompletten klinischen, sonographischen und histologischen Untersuchung zuge- Abb. 8: Sternmuster als Ausdruck der Desmoplasie bei einem invasiven T1b-Karzinom in der multiplanaren 3D-Darstellung. 532

4 Vergleich der 2D- und 3D-Mammasonographie 2D- 3D- Sono Sono graphie graphie n = 224 n = 300 richtig pos richtig neg falsch pos falsch neg. 4 5 Sensitivität 0,97 0,98 Spezifität 0,81 0,70 pos. V-Wert 0,90 0,86 neg. V-Wert 0,94 0,94 Tab. 1: Vergleich der Wertigkeit von 2Dund 3D-Mammasonographie bei der bildmorphologischen Dignitätsbeurteilung von Herdbefunden. ge wenige Karzinome zeigten eine komplett fehlende Desmoplasie, welche damit im 3D-Modus ein falsch negatives Kompressionsmuster zeigten (6 von 80). Häufiger kam bei Malignomen weder ein eindeutiges Sternnoch ein Kompressionsmuster zur Darstellung (55 von 182). Dieser hohe Anteil von malignen Herdbefunden, die in der dreidimensionalen koronaren Aussicht keinem eindeutigen Dignitätskriterium zugeordnet werden konnten, wurde jedoch mit hoher Sicherheit durch zweidimensionale Dignitätskriterien als suspekt oder malignomtypisch erkannt und der weiteren Abklärung zugeführt (Falschnegativ-Rate: 5 von 300, Sensitivität 0,98). Somit entbindet die Abwesenheit eines koronaren Sternmusters in der dreidimensionalen Mammasonographie bei Vorliegen anderer Malignomhinweise keineswegs von einer histologischen Sicherung, sondern fordert diese zur Abklärung. lich. Der Grund dafür ist, dass bei einer Tumorgröße von 5 mm die Darstellung einer runden Form zu erwarten ist und die Ausbildung einer senkrechten Tumorachse erst ab einer Tumorgröße von 1 cm erkennbar wird (5). In unserem untersuchten Kollektiv fanden sich in 28 % der Fälle nicht palpable, klinisch okkulte Herdbefunde (148 von 524), davon wurden 90 zusätzlich mit Hilfe der dreidimensionalen Technik untersucht. Dabei wiesen von 40 nicht palpablen, histologisch verifizierten Karzinomen, bei denen eine 3D-sonographische Beurteilung vorlag, 29 ein Sternmuster als Ausdruck der Desmoplasie auf (73 %). Sie wurden mit einer Sensitivität von 95 % durch die dreidimensionale Sonographie als solche erkannt (2D-Sonographie: n = 23; Sensitivität: 0,91). Trotzdem konnte die dreidimensionale Sonographie im gesamten untersuchten Patientenkollektiv keine Überlegenheit gegenüber der zweidimensionalen Dignitätsbeurteilung von Herdbefunden der Mamma zeigen (s. Tab. 1). Insgesamt kamen die Untersucher bei insgesamt 26 der 300 Fälle durch die Dignitätskriterien der dreidimensionalen Mammasonographie zu einer unterschiedlichen Einstufung als bei der Beurteilung nach Dignitätskriterien der zweidimensionalen konventionellen Untersuchung. Dies entspricht ca. 9 % dieses Kollektives. Die invasive Mammadiagnostik Bei einer Einstufung von Herdläsionen als suspekt oder malignomtypisch entsprechend der Birads-Klassifikationen IV und V wird die invasive histologische Abklärung gefordert. Wenngleich nicht gefordert, ist sie mancherorts bei unklaren, wahrscheinlich benignen Herden (Birads III) gemeinsam mit der Patientin zu erwägen. Dabei etablierte sich die ultraschallgezielte perkutane Hochgeschwindigkeitsstanzbiopsie an vielen Zentren als komplikationsarme und verlässliche Methode mit ausreichender diagnostischer Sicherheit (10 15). Gefordert werden nach den neuesten DRG-Richtlinien fünf Stanzbiopsien pro Herd über eine Koaxial-Kanüle. Die dreidimensionale Gerätetechnologie gestattet nunmehr mit Hilfe der multiplanaren Darstellung die exakte Überprüfung der Lage der Biopsienadel in allen drei orthogonalen Ebenen (3D-Targeting; s. Abb. 11). Dieser Informationsgewinn gegenüber der zweidimensionalen Betrachtung DIAGNOSTIK + THERAPIE Wo liegt der diagnostische Nutzen der 3D-Mammographie? Bislang war die Einordnung kleinster Befunde, die zunehmend mit Hilfe der Hochfrequenzsonographie diagnostiziert werden, schwierig bis unmög- Abb. 9: Sternmuster eines invasiven Karzinoms in multiplanarer Darstellung und Rendering-Mode. 533

5 % Stern Kompression nicht klassifizierbar Abb. 10: Häufigkeitsverteilung von Sternmuster und Kompressionsmuster in der koronaren Aufsichtsperspektive mit Hilfe der multiplanaren 3D-Darstellung (n=300). gewährleistet die exakte Lagekontrolle während der Biopsie und danach die Dokumentation der korrekt durchgeführten Biopsie. Darüber hinaus ermöglicht diese Vorgehensweise nach unseren Erfahrungen die Reduktion der notwendigen Stanzbiopsien pro Herd ohne Beeinträchtigung der diagnostischen Sicherheit. Weismann et al. (15) berichten bei 66 Patientinnen mit 77 Herdbefunden von einer Sensitivität von 94 % und einer Spezifität von 100 % mit einem Durchschnitt von 3,6 Stanzbiopsien pro Herd mit Hilfe der 3D-Targeting- Methode. Bei diversen anderen Autoren lag die Sensitivität der zweidimensional sonographisch gezielten Stanzbiopsie zwischen 85 und 99 % (10 14). Wir konnten in den 300 Fällen, bei denen die Stanzbiopsie unter Nutzung der 3D-Targeting-Methode durchgeführt wurde, eine Sensitivität von 98,6 % und eine Spezifität von 99,6 % mit einem Median von nur 1,73 Stanzbiopsien pro Herd erreichen. Es traten vier falsch negative und eine falsch positive Histologie der Stanzbiopsie verglichen mit dem Operationspräparat auf. Dabei handelte sich in zwei Fällen um den gleichen malignen Herd einer einzigen Patientin mit einem mikroinvasiven T1a-Karzinom und EIC, in einem Fall um ein 4 mm großes DCIS-Lokalrezidiv sowie im vierten Fall um einen weiteren, nicht invasiven DCIS-Herd. Ein falsch positiver Stanzbiopsiebefund beschrieb den Verdacht auf ein invasiv duktales Karzinom, welches sich anhand des präoperativ markierten und exzidierten Herdes nicht mehr bestätigen ließ. Mit diesen Zahlen konnten wir die Erwartungen von Weismann et al. (15) bestätigen, dass mit Hilfe der 3D-Targeting-Methode die Stanzbiopsierate pro Herd bei gleichbleibender diagnostischer Sicherheit reduziert werden kann. Ausblick Der klinische Einsatz der dreidimensionalen Gerätetechnologie in der Mammadiagnostik eröffnet neben neuartigen, plastischen Bildern von Mammabefunden auch und vor allem zusätzliche Kriterien für die bildmorphologische Dignitätsbeurteilung. Wenngleich im klinischen Alltag bei mehreren Untersuchern keine Überlegenheit gegenüber der zweidimensional vorgenommenen Dignitätseinstufung im Gesamtkollektiv gezeigt werden konnte, scheint der Einsatz dieser Gerätetechnologie in der Mammadiagnostik hilfreich und sinnvoll. Bei der invasiven Diagnostik erlaubt das 3D-Targeting eine genaue Dokumentation der korrekt plazierten Biopsie- nadel und damit in unseren Augen auch die Reduzierung der Biopsierate pro Herd, ohne die diagnostische Sicherheit zu beeinträchtigen. Literatur 1. Blohmer JU et al.: Comparison of various imaging methods with particular evaluation of color doppler sonography for planning surgery for breast tumors. Arch Gynecol Obstet 262 (1999) Jörn H, Rath R: Power-Dopplersonografie: Eine neue vielversprechende Methode zur Beurteilung der Organdurchblutung. Geburtsh Frauenheilk 3 (2000) Milz P et al.: Blutflussdarstellung in Herdbefunden der Mamma mittels Power- Doppler-Sonografie. Ein neuer Ansatz zur Dignitätsbeurteilung? RöFo Fortschr Geb Rontgenstr Neuen Bildgeb Verfahr 169 (1998) Milz P et al.: Moderne Ultraschalltechniken in der Diagnostik der weiblichen Brust. Abb. 11: 3D-Targeting während einer perkutanen Stanzbiopsie 16 g, zentraler Treffer. 534

6 In: Untsch M et al. (Hrsg.): Diagnostik und Therapie des Mammakarzinoms. Zuckschwerdt, München, Sohn C, Blohmer JU: Mammasonografie. Thieme, Stuttgart 1996, Blohmer JU et al.: Die dreidimensionale Ultraschalluntersuchung (3D-Sonographie) der weiblichen Brustdrüse. Geburtsh Frauenheilk 56 (1996) Rotten D, Levaillant JM, Zerat L: Use of three-dimensional ultrasound mammography to analyze normal breast tissue and solid breast masses. In: Merz E (ed): 3-D Ultrasonography in Obstetrics and Gynecology. Lippincott Williams & Wilkins, Philadelphia 1998, Rotten D et al.: Analysis of normal breast tissue and of solid breast masses using three-dimensional ultrasound mammography. Ultrasound Obstet Gynecol (1999) Weismann CF: Three dimensional sonography of the breast. In: Kurjak A, Kuesic S (eds): Cilinical Application of 3 D Sonography. Parthenon Publishing Group, New York 2000, Bauer M et al.: Indikationen, Technik und Ergebnisse der sonografisch gezielten Stanzbiopsie in der Mammadiagnostik. Geburtsh Frauenheilk 54 (1994) Ballo MS, Sneige N: Can core needle biopsy replace fine needle aspiration cytology in the diagnosis of palpable breast carcinoma. Cancer 78 (1996) Brenner et al.: Percutaneous core biopsy of the breast: effect of operator experience and number of samples on diagnostic accuracy. Am J Rontgenol 166 (1996) Hagedorn K et al.: Interventional methods in breast diagnosis. Histological vs. cytological evaluation of core cut biopsies of the breast. Akt Radiol 8 (1998) Cimpoca W, Reitsamer R, Menzel C: Der Stellenwert der Hochfrequenz- und 3D- Sonographie inerhalb der konventionellen und invasiven Mammadiagnostik. Geburtsh Frauenheilk 61 (2001) Weismann CF et al.: Three dimensional targeting: A new three-dimensional ultrasound technique to evaluate needle position during breast biopsy. Ultrasound Obstet Gynecol 16 (2000) DIAGNOSTIK + THERAPIE Für die Autoren Dr. med. Walter Cimpoca Landesklinik für Spezielle Gynäkologie und Brustambulanz Müllner Hauptstr. 48 A-5020 Salzburg Tel. ( ) , Fax ( ) W.Cimpoca@lks.at 535