Carlsen J., Ewertsen C., Sletting S., Vejborg I., Schäfer F. K. W., Cosgrove D., Bachmann Nielsen M.

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1 Personal pdf file for Carlsen J., Ewertsen C., Sletting S., Vejborg I., Schäfer F. K. W., Cosgrove D., Bachmann Nielsen M. With compliments of Georg Thieme Verlag Ultrasound Elastography in Breast Cancer Diagnosis DOI For personal use only. No commercial use, no depositing in repositories. Publisher and Copyright 2015 by Georg Thieme Verlag KG Rüdigerstraße Stuttgart ISSN Reprint with the permission by the publisher only

2 Ultrasound Elastography in Breast Cancer Diagnosis Authors J. Carlsen 1, C. Ewertsen 1, S. Sletting 1, I. Vejborg 1, F. K.W. Schäfer 2, D. Cosgrove 3, M. Bachmann Nielsen 1 Affiliations 1 Department of Radiology, Copenhagen University Hospital, Rigshospitalet, Copenhagen OE, Denmark 2 Department of Breast Imaging and Interventions, University Hospital Schleswig-Holstein Campus Kiel, Germany 3 Clinical Sciences, Imperial College, London, United Kingdom VNR received accepted Bibliography DOI /s Published online: August 14, 2015 Ultraschall in Med Georg Thieme Verlag KG Stuttgart New York ISSN Correspondence Dr. Jonathan Carlsen Radiologisk Klinik, Rigshospitalet Blegdamsvej Kopenhagen Ø Denmark Tel.: ++ 45/ Fax: ++ 45/ jonathan.carlsen@gmail.com blearning objectives To learn basic principles of strain elastography and shear-wave elastography To learn about the diagnostic potential of breast elastography To learn limitations and potential pit-falls of breast elastography Abstract Ultrasound elastography is an established method for characterization of focal lesions in the breast. Different techniques and analyses of the images may be used for the characterization. This article addresses the use of ultrasound elastography in breast cancer diagnosis. In the first part of the article the techniques behind both strain- and shearwave-elastography are explained and followed by a section on how to obtain adequate elastography images and measurements. In the second part of the article the application of elastography as an adjunct to B-mode ultrasound in clinical practice is described, and the potential diagnostic gains and limitations of elastography are discussed. Introduction Elastography is an add-on to the normal B-mode ultrasound examination and is used for evaluation of tissue stiffness [1, 2]. Elastography has been evaluated in phantoms [3], and for evaluating liver fibrosis [4], thyroid nodules [5], lymph nodes [6] and breast tumours [7, 8]. In breast tumours, tissue stiffness correlates with malignancy risk: the stiffer the tumour, the higher the risk of malignancy [9]. Breast elastography is increasingly used in clinical breast tumour diagnosis as it is safe, easy to use, and has a diagnostic potential in combination with B-mode ultrasound. B-mode examination of a breast tumour is usually evaluated using the BI-RADS scoring system [10]. The BI-RADS classification is a visual scoring system that is used for stratification of breast tumours according to the risk of malignancy. In a clinical setting five classes are used, ranging from a negative finding in class 1 to a tumour highly suspect of malignancy in class 5. Usually a cut-off between class 3 and 4 is used for discerning benign from malignant tumours. To increase diagnostic accuracy, class 4 is sometimes subdivided into classes 4a, 4b and 4c with increasing risk of malignancy, and a cut-off between 4a and 4b is then used. BI- RADS scoring has a very high sensitivity, usually above 90 %, while specificity is relatively low [11]. For evaluation of breast tumour stiffness two different elastographic techniques have been proposed: strain elastography [12] and shear-wave speed elastography [13]. Strain elastography (SE) is a qualitative method, in which tumour strain is depicted relative to the strain of the surrounding tissue. Strain is inversely related to tissue stiffness, and it is displayed as a colour code superimposed on the B-mode image. In shear-wave elastography (SWE), absolute measures of tumour stiffness are given. For both SE and SWE several methods of tissue stiffness stratification and combination with B-mode imaging have been proposed to improve overall diagnostic performance of breast ultrasound examinations [7, 14]. The aim of this article is to give an overview of the currently available elastographic techniques, their diagnostic merits and pitfalls for breast tumour examination. Elastographic Technique The nomenclature of the different elastographic methods varies between vendors and may be confusing. Below, the two main techniques SE and SWE are described. SWE may be reported in Carlsen J et al. Ultrasound Elastography in Ultraschall in Med

3 Ultraschall-Elastografie in der Diagnostik von Mammatumoren bvnr Zusammenfassung Die Sonoelastografie ist eine bewährte Methode, um fokale Läsionen der Brust zu charakterisieren. Unterschiedliche Techniken und Bildanalysen können hierfür zum Einsatz kommen. Diese Publikation behandelt den Einsatz der Sonoelastografie bei der Brustkrebsdiagnostik. Im ersten Teil des Artikels werden die technischen Hintergründe von Strain- und Scherwellen-Elastografie erklärt und im darauf folgenden Abschnitt wird darauf eingegangen, wie man geeignete Elastografie-Bilder und Messungen erzielt. Der zweite Teil der Arbeit beschreibt die Anwendung der Elastografie in der klinischen Praxis zusätzlich zur B-Bild-Sonografie und diskutiert die möglichen diagnostischen Ziele und Limitationen der Elastografie. Lernziele Die Leser werden mit den Grundprinzipien der Strain-Elastografie (Kompressionselastografie) und der Scherwellenelastografie vertraut gemacht. Sie bekommen Kenntnisse über das diagnostische Potenzial der Mamma-Elastografie vermittelt. Limitationen und potenzielle Fallen der Mamma-Elastografie werden ihnen vorgestellt. Einleitung Die Elastografie ist ein Untersuchungsverfahren, das zusätzlich zur normalen B-Mode-Sonografie eingesetzt wird und zur Beurteilung der Steifigkeit (Härte) von Geweben dient [1, 2]. Die Elastografie wurde an Phantomen [3] sowie bei Patienten mit Leberfibrose [4], knotigen Schilddrüsenveränderungen [5], verdächtigen Lymphknoten [6] und Mammatumoren [7, 8] evaluiert. Bei Letzteren korreliert die Gewebssteifigkeit mit der Wahrscheinlichkeit, dass es sich um einen malignen Tumor handelt: Je steifer der Tumor, desto größer die Wahrscheinlichkeit, dass er bösartig ist [9]. Die Mammaelastografie wird im Rahmen der klinischen Mammatumordiagnostik immer häufiger angewendet, da sie sicher und einfach durchzuführen ist und bei Kombination mit der B-Mode-Sonografie das diagnostische Potenzial erhöht. Die Auswertung des B-Bildes eines Mammatumors erfolgt gewöhnlich mithilfe des BI-RADS-Scoringsystems [10]. Hierbei handelt es sich um ein visuelles Scoringsystem zur Stratifizierung von Mammatumoren nach der Malignitätswahrscheinlichkeit. In der klinischen Praxis werden fünf Klassen unterschieden: vom negativen Befund in Klasse 1 bis zum Tumor mit dringendem Malignitätsverdacht in Klasse 5. Gewöhnlich gilt die Grenze zwischen den Klassen 3 und 4 gleichzeitig als Grenze zwischen gutartigen und bösartigen Tumoren. Zur Erhöhung der diagnostischen Treffsicherheit wird die Klasse 4 manchmal weiter unterteilt in die Klassen 4a, 4b und 4c mit zunehmender Malignitätswahrscheinlichkeit; in diesem Fall liegt die Grenze zwischen 4a und 4b. Das BI-RADS-Scoringsystem weist eine sehr hohe Sensitivität von gewöhnlich mehr als 90 % auf, während seine Spezifität relativ gering ist [11]. Für die Bestimmung der Steifigkeit eines Mammatumors wurden zwei verschiedene elastografische Techniken vorgeschlagen: die Kompressions- oder Strain-Elastografie [12] und die Scherwellenelastografie [13]. Die Strain-Elastografie (SE) ist ein qualitatives Verfahren, bei dem die Verformbarkeit des Tumors in Relation zu der des umgebenden Gewebes abgebildet wird. Die Verformbarkeit korreliert negativ mit der Steifigkeit des Gewebes; das Ergebnis wird als farbkodiertes Bild ausgegeben, welches über das B-Bild gelegt wird. Bei der Scherwellenelastografie (SWE) werden dagegen absolute Messwerte der Tumorsteifigkeit ermittelt. So-

4 Fig. 1 Illustration of SE technique. In SE manual compression is applied using the US transducer. The axial displacement of the tumour is depicted as the gradient of displacement of the tumour, i. e. the strain of the tumour, relative to the displacement of the surrounding tissue. Abb. 1 Illustration der SE-Technik. Bei der SE wird via Ultraschallkopf eine manuelle Kompression ausgeübt. Die axiale Verschiebung des Tumors wird als Verschiebungsgradient des Tumors abgebildet, d. h. als Verformung des Tumors in Relation zur Verschiebung des umgebenden Gewebes. bkpa or in m/s, and may be shown either as a colour interpretation of the stiffness or as a number. To specify when we are referring to each of these methods, here SWE will refer to the method displaying stiffness in kpa in near real-time shearwave speed images, and point shear-wave elastography (pswe) will refer to systems reporting the result in m/s measured in still-images. This is in accordance with the EFSUMB guidelines for elastography [1]. Strain elastography technique The first elastographic method developed and used for breast tumour evaluation was SE [12]. Tissue strain relates to tissue stiffness in accordance with the equation: Young s modulus=stress / Strain, where Stress is externally applied compression and Strain is the tissue s response ( " Fig. 1). Stress is applied in continuous cycles of gentle compression and decompression on the skin of the breast. Compressions should preferably be light and applied with a high frequency, usually above 100/min. In deep and hard tumours, harder compressions, with lower frequency, may be required to obtain adequate elastograms. As the manual compression is not quantified, the resulting strain elastogram is a relative depiction of tissue stiffness. The first studies on SE displayed strain on a grey scale, where hard tissue was displayed as bright [12]. Strain elastograms are more often displayed on a colour scale [1], where hard tissue is shown in blue, intermediate stiffness tissues are displayed in green and yellow, and soft tissue is displayed in red colour ( " Fig. 2, 3). Usually the colour elastogram is superimposed on the B-mode image, and the resulting combined B-mode and strain image is displayed next to the original B-mode image ( " Fig. 2). SE is performed in real-time. To ensure adequate signal-to-noise ratios different methods of quality surveillance are used in SE. In some systems a quality bar or a quality measure is shown in relation to the strain image while other systems use a stress/strain indicator showing whether the applied stress is adequate for optimal strain image acquisition or not. Elastography still frames and cine loops may be stored for later analysis. In some systems optimal frames of cine loops may be automatically selected for further analysis, while other systems analyse entire cine loops. SE in the breast can be assessed by a visual score or by semi-quantitative methods as strain ratios (SRs). Because SE is a relative depiction of tissue stiffness, several methods for classifying tumours as either malignant or benign have been proposed. Malignant breast tumours tend to be blue (hard) and benign tumours tend to be green (isoelastic) in SE ( " Fig. 3). Visual scoring of elastograms has been widely applied as a simple method of malignancy risk-stratification of breast tumours. The most commonly used scoring system, the Tsukuba score, was introduced by Itoh et al., and uses five classes to assess tumour stiffness based on visual interpretations of strain elastograms ( " Fig. 4) [15]. Class 1 signifies a tumour that is isoelastic with the surrounding tissue (green). Class 2 is primarily green with smaller, dispersed blue regions. Class 3 has a blue centre with a green periphery. Class 4 is blue throughout. Class 5 is blue with blue colour extending beyond the limits of the tumour boundaries seen on the B-mode image. ROC-curve-analyses have shown, that a cut-off between class 3 and 4 is optimal for discerning malignant from benign tumours [15]. Tsukuba scoring has shown good intra- and interobserver performance [16]. Strain ratios (SR), or fat-to-lesion-ratios, are semiquantifications of tumour stiffness [17]. By dividing the average strain of a ROI in the tissue surrounding a tumour with the average strain of a ROI within the tumour itself, a unit-less measure of tumour stiffness is achieved ( " Fig. 5). SRs larger than one signify tumours harder than the surrounding tissue. Reference ROIs should preferably be placed in fat or normal breast tissue in the

5 wohl für die SE als auch für die SWE wurden unterschiedliche Methoden zur Stratifizierung der Gewebssteifigkeit und zur Kombination mit der B- Mode-Sonografie vorgeschlagen, um die diagnostische Gesamtleistung der Ultraschalluntersuchung der Brust zu verbessern [7, 14]. Dieser Artikel gibt einen Überblick über die derzeit verfügbaren belastografieverfahren, ihre diagnostischen Möglichkeiten und die potenziellen Fehlerquellen bei der Untersuchung von Mammatumoren. Die Technik der Elastografie Im Kontext der verschiedenen Elastografieverfahren verwenden die Herstellerfirmen häufig eine unterschiedliche Terminologie; dies kann verwirrend sein. Im Folgenden werden die beiden Haupttechniken die Strain-Elastografie (SE) und die Scherwellenelastografie (SWE) beschrieben. Die SWE-Ergebnisse werden in Kilopascal (kpa) oder in Meter pro Sekunde (m/s) ausgedrückt und können entweder als farbkodierte Darstellung der relativen Steifigkeit oder als Zahl angezeigt werden. Um deutlich zu machen, wann wir uns auf welche dieser Varianten beziehen, werden wir hier die Methode, bei der als Maß der Steifigkeit die Geschwindigkeit der Scherwellenausbreitung fast in Echtzeit ermittelt und in kpa angegeben wird, als SWE und die Systeme, bei denen das Ergebnis aus Standbildern ermittelt und in m/s ausgedrückt wird, als Punkt-Scherwellenelastografie (pswe) bezeichnen. Dies entspricht den EFSUMB- Leitlinien für die Elastografie [1]. Die Technik der Kompressions- oder Strain-Elastografie (SE) Die erste Elastografiemethode, die zur Beurteilung von Mammatumoren entwickelt und eingesetzt wurde, war die SE [12]. Zwischen Gewebekompression ( strain ) und Gewebesteifigkeit besteht eine Korrelation nach der Gleichung: Young-Modul = Stress/Strain, wobei Stress die von außen angewendete Kompression und Strain die Reaktion Fig. 2 SE image of a malignant breast tumour. The strain image a is displayed as an overlay on the B-mode image, and the B-mode image b is presented next to the elastogram. The colour bar (horizontal arrow) shows the qualitative colour scale, from red (soft) over yellow and green (intermediate stiffness) to blue (hard). The quality indicator (vertical arrow) shows the relative applied manual transducer displacement (y-axis). The curve (green) should ideally be between the two dotted red lines. The frequency of the compressions can be seen on the x-axis, in which the distance between the two white markers (bottom line) is one second. The tumour is blue (hard) in the elastogram, while the surrounding tissue is red, yellow and green (soft and intermediate stiffness). In the B- mode image, an almost oval 17 mm hypoechoic tumour with irregular borders, calcifications, mild shadowing and invasion of the surrounding fatty tissue and Cooper s ligament is seen. The tumour was classified as BI-RADS 5. Histopathology showed invasive ductal carcinoma. Abb. 2 SE-Bild eines malignen Mammatumors. Die Strain-Darstellung a wird über das B-Bild gelegt und dieses b neben dem Elastogramm angezeigt. Der Farbbalken (horizontaler Pfeil) zeigt die qualitative Farbskala, von rot (weich) über gelb und grün (mittlere Steifigkeit) bis blau (hart). Der Qualitätszeiger (vertikaler Pfeil) zeigt die relative manuelle Kompression an, die mit dem Schallkopf ausgeübt wird (y-achse). Die Kurve (grün) sollte möglichst zwischen den beiden gepunkteten roten Linien verlaufen. Die Kompressionsfrequenz ist auf der x-achse abzulesen, auf der der Abstand zwischen den beiden weißen Markierungen (Grundlinie) eine Sekunde darstellt. Im Elastogramm ist der Tumor blau (hart), das umgebende Gewebe rot, gelb und grün (weich und von mittlerer Steifigkeit). Im B-Bild ist ein fast ovaler, 17 mm großer hypoechogener Tumor mit unregelmäßigen Grenzen, Verkalkungen, leichtem dorsalen Schallschatten und Infiltration in das umgebende Fettgewebe und das Cooper-Ligament zu sehen. Der Tumor wurde als BI-RADS 5 klassifiziert. Die histopathologische Diagnose lautete invasives duktales Karzinom. des Gewebes ist ( " Abb. 1). Stress wird in kontinuierlichen Zyklen leichter Kompression und Dekompression der Haut im Bereich der Brust angewendet. Die Kompressionen sollten vorzugsweise leicht sein und mit hoher Frequenz (gewöhnlich > 100/min) einwirken. Bei tiefen und harten Tumoren können stärkere Kompressionen mit geringerer Frequenz erforderlich sein, um ausreichende Elastogramme zu erhalten. Da die manuelle Kompression nicht quantifiziert wird, handelt es sich bei dem resultierenden Strain-Elastogramm um eine relative Abbildung der Gewebssteifigkeit. In den ersten Studien zur SE wurden die Strain-Werte in Form von Grauwertelastogrammen ausgegeben, in denen hartes Gewebe hell erschien [12]. Heute werden Strain-Elastogramme meist farbkodiert dargestellt [1], wobei harte Gewebe blau, mittelharte Gewebe grün oder gelb und weiche Gewebe rot erscheinen ( " Abb. 2, 3). Gewöhnlich wird das farbkodierte Elastogramm über das B-Bild gelegt und das daraus resultierende kombinierte B-Mode/Strain-Bild wird neben dem ursprünglichen B-Bild ausgegeben ( " Abb. 2). Die SE wird in Echtzeit durchgeführt. Zur Sicherstellung ausreichender Signal-Rausch- Verhältnisse werden bei der SE verschiedene Methoden der Qualitätskontrolle eingesetzt. Bei manchen Systemen wird ein Qualitätsbalken oder ein Qualitätsmaßstab mit Bezug zu der Strain-Darstellung angezeigt, während andere Systeme einen Stress/Strain-Indikator verwenden, der anzeigt, ob der angewendete Stress für die optimale Akquisition einer Strain-Darstellung ausreicht oder nicht. Elastografische Standbilder und Filmsequenzen können zur späteren Analyse gespeichert werden. Bei manchen Systemen werden automatisch optimale Filmsequenzen für die weitere Analyse ausgewählt, während andere Systeme die gesamten Filmsequenzen analysieren. Das Strain-Elastogramm der Brust kann mithilfe eines visuellen Scores oder mittels semiquantita-

6 Fig. 3 a SE of a malignant, stiff breast tumour, appearing mainly blue with some small green areas. The surrounding tissue is a mixture of red, green and blue colours, signifying inhomogeneous tissue stiffness. The B-mode image shows a 15 mm irregular, ill-defined hypo- and isoechoic tumour invading the adjacent ducts. The tumour was classified as BI-RADS 5. The histopathological diagnosis was invasive ductal carcinoma. b SE of a benign tumour of intermediate stiffness, appearing green on the elastogram with smaller blue areas at the margin of the tumour. The surrounding breast tissue is primarily green and red. The B-mode image shows an oval, isoechoic mass with well-defined borders and acoustic enhancement. The tumour was classified as BIRADS 2. The histopathological diagnosis was fibroadenoma. Abb. 3 a Strain-Elastogramm eines malignen Mammatumors mit hoher Steifigkeit, der überwiegend blau mit einigen kleinen grünen Bereichen erscheint. Das umgebende Gewebe ist eine Mischung aus roter, grüner und blauer Farbe als Ausdruck inhomogener Gewebesteifigkeit. Das B- Bild zeigt einen 15 mm großen, unregelmäßigen, schlecht abgegrenzten hypo- und isoechogenen Tumor, der invasiv in die benachbarten Milchgänge einwächst. Der Tumor wurde als BI-RADS 5 klassifiziert. Die histopathologische Diagnose lautete invasives duktales Karzinom. b Strain-Elastogramm eines gutartigen Tumors mit mittlerer Steifigkeit, der im Elastogramm grün mit kleineren blauen Flächen im Randbereich des Tumors erscheint. Das umgebende Brustgewebe ist überwiegend grün und rot. Das B-Bild zeigt eine ovale, isoechogene Masse mit gut definierten Grenzen und akustischer Verstärkung. Der Tumor wurde als BI-RADS 2 klassifiziert. Die histopathologische Diagnose lautete Fibroadenom. bsame depth as the tumour [17]. For comparability, reference ROIs should be as large as possible, but it has not been evaluated in breast tissue. In phantoms, the size of reference ROI does not have any influence on SR measurements [18]. Cystic tissue should be avoided for both reference and tumour ROIs. The cut-off value for SRs to discern benign from malignant tumours vary between studies, and had a wide span from 2.0 to 4.5 in a recent meta-analysis [19]. An important feature of malignant breast tumours is that they appear larger on strain elastograms than on the adjoining B-mode image [2]. Fig. 4 Schematic illustration of the Tsukuba scoring system (left row) with clinical examples (right row). The outline of the tumour, as it appears on the B-mode image (not shown), is represented by a dotted yellow line on the strain elastograms. The Tsukuba scoring system is used for visual interpretation of SE images for breast cancer diagnosis. The likelihood of malignancy increases from class 1 to 5 a e. Usually a cut-off between class 3 c and 4 d is used, to distinguish benign from malignant tumours. Class 1 a is used when the tumour is green (isoelastic with the surrounding tissue). Class 2 b is used for tumours that are primarily green, but have some areas that are blue. Class 3 c signifies a tumour with a blue centre and a green margin. Class 4 d is used for tumours that are primarily blue. Class 5 e is used for tumours that are blue, and appear larger on the elastogram, than on the B-mode image, with blue colouring of the surrounding tissue as well. Abb. 4 Schematische Darstellung des Tsukuba-Scoringsystems (linke Spalte) mit klinischen Beispielen (rechte Spalte). Der Kontur des Tumors, wie sie auf dem B-Bild erscheint (nicht abgebildet), entspricht die gepunktete gelbe Linie auf den Strain-Elastogrammen. Das Tsukuba-Scoringsystem dient zur visuellen Interpretation der SE-Bilder bei der Brustkrebsdiagnose. Die Malignitätswahrscheinlichkeit nimmt von Klasse 1 bis Klasse 5 a e zu. Die Unterscheidung zwischen gutartigen und bösartigen Tumoren erfolgt gewöhnlich anhand der Grenze zwischen Klasse 3 c und Klasse 4 d. Der Klasse 1 a werden Tumoren zugerechnet, die grün erscheinen (isoelastisch mit dem umgebenden Gewebe). Tumoren der Klasse 2 b sind überwiegend grün mit einigen blauen Bereichen. Klasse 3 c Tumoren haben ein blaues Zentrum und grüne Ränder. Klasse 4 d bedeutet, dass der Tumor überwiegend blau ist, und als Klasse 5 e werden blaue Tumoren klassifiziert, die im Elastogramm größer erscheinen als im B-Bild, bei denen also das umgebende Gewebe ebenfalls blau gefärbt ist.

7 b tiver Parameter wie z. B. der Strain-Ratios (SRs) ausgewertet werden. Da es sich beim Strain-Elastogramm um eine relative Darstellung der Gewebssteifigkeit handelt, wurden mehrere Verfahren zur Einstufung der Tumoren als maligne bzw. benigne vorgeschlagen. In der Regel sind maligne Mammatumoren im Strain-Elastogramm blau (hart) und benigne Tumoren grün (isoelastisch) ( " Abb. 3). Als einfache Methode zur Stratifizierung der Malignitätswahrscheinlichkeit von Mammatumoren ist weithin das visuelle Scoring der Elastogramme gebräuchlich. Das meistverwendete Scoringsystem ist der Tsukuba-Score. Er wurde von Itoh et al. eingeführt, umfasst fünf Steifigkeitsklassen und Fig. 5 Strain ratio calculation of a malignant breast tumour. ROI A is placed in the centre of the tumour, covering as much of the lesion as possible without including any surrounding tissue. ROI B is placed in the surrounding tissue, preferably at the same depth as the tumour. The strain ratio is calculated as the fraction between the average strain of ROI B divided by the average strain of ROI A. Soft tissue has high strain and hard tissue has low strain, so high strain ratios signify hard tumours. The higher the strain ratio, the higher the likelihood of malignancy. In this example the strain ratio is The B- mode image shows a lobulated mass with ill-defined borders, inhomogeneous echogenicity, and calcifications. The tumour was classified as BIRADS 5. The histopathological diagnosis was invasive ductal carcinoma. Abb. 5 Berechnung der Strain-Ratio eines malignen Mammatumors. Das Messfeld (ROI) A ist im Zentrum des Tumors platziert und umfasst einen möglichst großen Teil der Läsion, ohne umgebendes Gewebe einzuschließen. ROI B ist im umgebenden Gewebe platziert, vorzugsweise in derselben Tiefe wie der Tumor. Die Strain-Ratio wird berechnet als Quotient aus den durchschnittlichen Strain-Werten von ROI B und ROI A. Weiches Gewebe hat ein hohes, hartes Gewebe einen niedrigen Strain-Wert; hohe Strain-Ratios bezeichnen somit harte Tumoren. Je höher die Strain-Ratio, desto größer die Wahrscheinlichkeit, dass es sich um einen bösartigen Tumor handelt. Bei diesem Beispiel beträgt die Strain-Ratio 3,56. Das B-Bild zeigt eine gelappte Raumforderung mit schlecht definierten Grenzen, inhomogener Echogenität und Kalzifikationen. Der Tumor wurde als BI-RADS 5 klassifiziert. Die histopathologische Diagnose lautete invasives duktales Karzinom. basiert auf der visuellen Interpretation von Strain- Elastogrammen ( " Abb. 4) [15]. Klasse 1 bezeichnet Tumoren, die isoelastisch mit dem umgebenden Gewebe sind (grün). Klasse 2 sind Tumoren, die überwiegend grün sind, aber kleinere blaue Einsprengsel enthalten. Bei Tumoren der Klasse 3 ist das Zentrum blau und die Peripherie grün. Tumoren der Klasse 4 sind ganz blau. Bei Tumoren der Klasse 5 geht die Blaufärbung über die auf dem B-Bild sichtbaren Tumorgrenzen hinaus. Analysen der ROC-Kurven ergaben, dass für die Unterscheidung zwischen bösartigen und gutartigen Tumoren ein Cutoff zwischen den Klassen 3 und 4 optimal ist [15]. Das Tsukuba-Scoringsystem hat eine gute Intra- und Interobserverzuverlässigkeit gezeigt [16]. Strain-Ratios (SRs) oder Fett-Läsion-Ratios sind semiquantitative Werte der Tumorsteifigkeit [17]. Teilt man den Strain-Wert einer Region von Interesse (ROI) in dem den Tumor umgebenden Gewebe durch den durchschnittlichen Strain-Wert einer ROI innerhalb des Tumors selbst, erhält man einen dimensionslosen Wert der Tumorsteifigkeit ( " Abb. 5). SR-Werte über eins bezeichnen Tumoren, die härter sind als das umgebende Gewebe. Referenz-ROIs sollten vorzugsweise im Fett- oder im gesunden Brustgewebe und in derselben Tiefe platziert werden wie der Tumor [17]. Um gut vergleichbar zu sein, sollten die Referenz- ROIs so groß wie möglich sein, doch ist diese Frage mit Blick auf das Brustgewebe noch nicht endgültig geklärt. Bei Phantomen hat die Größe des Referenz-ROI keinen Einfluss auf die gemessenen SR-Werte [18]. Zystisches Gewebe sollte weder als Referenz- noch als Tumor-ROI gewählt werden. Der Cut-off-Wert für die SRs zur Unterscheidung zwischen gut- und bösartigen Tumoren variiert in den Studien; einer kürzlich veröffentlichten Metaanalyse zufolge ist die Spanne breit und liegt zwischen 2,0 und 4,5 [19]. Ein wichtiges Kennzeichen maligner Mammatumoren ist, dass sie im Strain-Elastogramm größer erscheinen als auf dem dazu gehörigen B-Bild [2]. Benigne Tumoren sind in beiden Darstellungen gleich groß. Bei der Resektion der Tumoren zeigte sich, dass die im Strain-Elastogramm gemessene Tumorgröße zutreffender ist als die im B-Bild. Die relative Größe maligner Tumoren ist auch ein inhärentes Kennzeichen für Tumoren der Klasse 5 des Tsukuba-Scoringsystems. In einigen Studien schnitt die SE mit Blick auf ihre diagnostische Leistungsfähigkeit bei kleinen Mammatumoren gut ab; Letztere sind auf B-Bildern oft schwer zu beurteilen [20]. Die Technik der Scherwellenelastografie (SWE) Bei der SWE wird das zu untersuchende Gewebe mithilfe eines akustischen Impulses so erregt, dass es Scherwellen erzeugt, deren Ausbreitungsgeschwindigkeit der Steifigkeit des Gewebes proportional ist je schneller sich die Scherwellen ausbreiten, desto steifer ist das Gewebe ( " Abb. 6) [1]. Im Scherwellenelastogramm entspricht die gemessene Steifigkeit des Gewebes dessen Young- Modul; die Geschwindigkeit der Scherwellen ist somit umgekehrt proportional zur Verformbarkeit des Gewebes. Je nach dem verwendeten Ultraschallsystem werden von einer ROI mehrere Messwerte registriert: maximale, minimale und mittle-

8 Fig. 6 Illustration of SWE technique. In SWE an acoustic push pulse (black arrow) is emitted from the transducer. Shear-waves (white arrow) arise perpendicular to the acoustic push pulse, and the speed of shear-waves can be measured by the ultrasound system. Tumour shear-wave speed measurements (m/s) can be translated into measurements of tumour stiffness in kpa. Abb. 6 Illustration des SWE-Verfahrens. Bei der SWE wird ein akustischer Kurzimpuls (schwarzer Pfeil) vom Schallkopf ausgesandt. Die dadurch erzeugten Scherwellen (weißer Pfeil) breiten sich senkrecht zu dem akustischen Kurzimpuls aus. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Scherwellen kann mithilfe des Ultraschallgeräts gemessen werden. Die in einem Tumor gemessene Scherwellengeschwindigkeit (m/s) kann in einen Steifigkeitswert (kpa) des Tumors übersetzt werden. bbenign tumours are equally sized in the two images. Tumour resections have shown that SE tumour size measurements are more accurate than B-mode measurements. The relative size of malignant tumours is also an inherent feature of the class 5 of the Tsukuba scoring system. Some studies have shown good diagnostic performance of SE in small breast tumours that can be difficult to assess on B-mode images [20]. Shear-wave elastography technique In SWE an acoustic impulse is used to excite the examined tissue giving rise to shear-waves, which have velocities proportional to tissue stiffness the higher the shear-wave speed, the stiffer the tissue ( " Fig. 6) [1]. In SWE, the measured tissue stiffness is equal to the Young s modulus of the tissue, and shear-wave speed is therefore inversely proportional to tissue strain. Depending on the ultrasound system used, several measurements from a ROI are reported: maximum elasticity, minimum elasticity, mean elasticity and SD, a measurement of tumour heterogeneity SWE uses plane waves to track the shear-wave propagation, resulting in a high frame rate [1]. The high frame rate allows for near real-time acquisitions of shear-wave elastograms, following an acoustic radiation impulse swept along the acoustic axis. Most recent studies evaluating SWE have used this method, where a colour overlay image of tissue elasticity is generated in realtime ( " Fig. 7). Another method is point shear-wave elastography (pswe) where tissue stiffness within a ROI is measured, yielding a number. For pswe colour elastograms, multiple point shear-wave measurements near the push pulse are performed and translated into a colour ( " Fig. 8). After emission of the push-pulse, the transducer needs cooling, before another image or measurement can be performed. This method is less validated in the breast, but it has shown significantly different speeds of shear-waves in benign and malignant lesions [21]. The two shear-wave methods described use a colour scale opposite that of SE, where blue is soft and red is hard tissue. As with strain elastograms, shear-wave elastograms are usually displayed as a semi-transparent overlay on the B-mode image. Visual interpretation of these can be done in a similar manner to Tsukuba scoring in SE to assess tumour stiffness. In SWE measuring ROI sizes can be adjusted by the operator, in some systems pswe measuring ROIs have a predefined shape and size. When using a ROI to measure tumour stiffness, it is recommended that the ROI is placed in the stiffest area of the lesion [7]. Different colour maps of shear-wave measurement quality can be used to assess signal-to-noise ratios. Different cut-off values have been suggested in SWE to distinguish between benign and malignant lesions. In a recent study by Kim et al. [22] the optimal cut-off for mean elasticity was kpa. Other studies have recommended a cut-off value of 50 kpa [23, 24], and it remains to be established, which cut-off value is optimal in combination with the BI-RADS evaluation. Diagnostic use Sensitivity and Specificity In general SE has higher specificity but lower sensitivity than B-mode imaging when assessed separately. A meta-analysis of Tsukuba scoring of 29 studies using a cut-off between three and four on 5511 breast tumours found a mean sensitivity and specificity of 79 % and 88 % respectively [25]. In another meta-analysis of nine studies on SRs in 2087 tumours, mean sensitivity and specificity was 88 % and 83 % respectively [19]. SWE and pswe have shown good sensitivity and specificity in differentiating benign from malignant breast lesions in a recent meta-analysis

9 re Elastizität und, als Maß der Heterogenität des Tumors, die Standardabweichung. Bei der SWE werden ebene Wellen verwendet, um die Ausbreitung der Scherwellen zu erfassen; dies führt zu einer hohen Bildfrequenz [1]. Dadurch wird es möglich, einen Schallstrahlungsimpuls entlang der akustischen Achse zu verfolgen und Scherwellenelastogramme bfast in Echtzeit zu akquirieren. In den jüngsten Studien zur SWE wird dieses Verfahren angewendet, bei dem eine farbüberlagerte Darstellung der Gewebselastizität in Echtzeit erzeugt wird ( " Abb. 7). Eine weitere Methode ist die Punktscherwellenelastografie (pswe), bei der die Steifigkeit des Gewebes in einer ROI gemessen und als Zahl angegeben wird. Um pswe-farbelastogramme zu erzeugen, werden multiple Punktscherwellenmessungen nahe dem akustischen Kurzimpuls ( push pulse ) durchgeführt und in eine Farbe übersetzt ( " Abb. 8). Nach Auslösung des push pulse muss der Schallkopf abkühlen, bevor ein weiteres Bild erzeugt bzw. eine neue Messung durchgeführt werden kann. Diese Methode ist an der Brust weniger gut validiert, aber mit ihr konnten signifikante Unterschiede zwischen gutartigen und bösartigen Läsionen hinsichtlich der Scherwellengeschwindigkeit detektiert werden [21]. Bei beiden beschriebenen Varianten der Scherwellenelastografie wird ein Farbcode verwendet, der dem der Strain-Elastografie blau für weiches und rot für hartes Gewebe entgegengesetzt ist. Ebenso wie bei der Strain-Elastografie werden auch bei der Scherwellenelastografie die Ergebnisse gewöhnlich als semitransparentes Bild ausgegeben, das das B-Bild überlagert. Die visuelle Interpretation kann in ähnlicher Weise erfolgen wie bei der Beurteilung der Steifigkeit eines Tumors mittels Tsukuba-Score bei der SE. Bei der SWE kann die Größe des Messfeldes (region of interest, ROI) durch den Anwender modifiziert werden, während bei einigen pswe-systemen Form und Größe der zu messenden ROIs vorgegeben sind. Soll die Tumorsteifigkeit mithilfe eines Messfeldes gemessen werden, empfiehlt es sich, dieses im steifsten Bereich der Läsion zu platzieren [7]. Die Signal-Rausch-Verhältnisse lassen sich anhand unterschiedlicher Farbkarten der Scherwellenmessqualität beurteilen. Zur Abgrenzung gutartiger von bösartigen Läsionen mittels SWE wurden verschiedene Cut-off- Werte vorgeschlagen. In einer aktuellen Studie von Kim et al. [22] betrug der optimale Cut-off- Wert der mittleren Elastizität 104,4 kpa. Andere Studien empfehlen einen Cut-off-Wert von 50 kpa [23, 24]. Somit steht die Etablierung des optimalen Cut-off-Wertes bei Anwendung in Verbindung mit dem BI-RADS-Beurteilungssystem noch aus. Einsatz zu diagnostischen Zwecken Sensitivität und Spezifität Bei separater Beurteilung ist im Allgemeinen die Spezifität der SE im Vergleich zur B-Mode-Sonografie höher und ihre Sensitivität geringer. Eine auf die Tsukuba-Scores fokussierte Metaanalyse von 29 Studien, in denen 5511 Mammatumoren unter Verwendung eines Cut-off-Wertes zwischen drei und vier beurteilt wurden, ergab eine mittlere Sensitivität von 79 % und eine Spezifität von 88 % [25]. In einer weiteren Metaanalyse von neun Studien zu den SRs von 2087 Tumoren betrugen die mittlere Sensitivität und Spezifität 88 bzw. 83 % [19]. Einer neuen Metaanalyse zufolge weisen SWE und pswe bei der Differenzierung zwischen gutartigen und bösartigen Brustläsionen eine gute Sensitivität und Spezifität auf [26]. Die Beurteilung bezog sich nur auf den SWE-Befund und nicht auf die Kombination SWE plus BI-RADS- Evaluation. Mit gepoolten Sensitivitäts- und Spezifitätswerten von 93 bzw. 81 % schnitt der maximale Elastizitätswert am besten ab. Kombination mit der B-Mode-Sonografie Mehrere Studien enthalten Einschätzungen des diagnostischen Nutzens der kombinierten Anwendung von B-Mode-Bildgebung und SE oder SWE, doch war das Vorgehen dabei nicht einheitlich, sodass eine Empfehlung oder Leitlinie, wie Elastografie und BI-RADS-Scoring kombiniert werden sollten, noch nicht vorliegt. Durch die Kombination der elastografischen Beurteilung mit dem BI-RADS-Scoring in der B-Mode-Bildgebung kann entweder die Sensitivität oder die Spezifität im Vergleich zur alleinigen B- Mode-Darstellung verbessert werden, je nachdem, in welcher Weise die beiden diagnostischen Tests miteinander verknüpft werden [25]. Wird die elastografische Untersuchung zur Modifikation der ursprünglichen BI-RADS-Klassifikation verwendet, betrifft dies hauptsächlich die Klassen 3 und 4a, da sie die BI-RADS-Klassen mit den meisten falsch negativen bzw. falsch positiven Ergebnissen sind [7]. Durch die Kombination von B- Mode-Sonografie und Elastografie lässt sich die Spezifität der Beurteilung von Mammatumoren, die beim BI-RADS-Scoring niedrig ist, verbessern, ohne dabei signifikante Einbußen an Sensitivität in Kauf nehmen zu müssen [7, 27]. In einer Metaanalyse des Tsukuba-Scoring führte die Kombination mit der SE zu einer Verbesserung der Sensitivität der B-Mode-Sonografie von 96 auf 99 %, wenn das Ergebnis der Kombination schon dann als positiv eingestuft wurde, wenn nur einer der Befunde der B-Mode-Befund oder der Elastografiebefund positiv war [25]. Diese Verbesserung der Sensitivität ging allerdings auf Kosten der Spezifität, die dabei von 70 auf 59 % abfiel. Umgekehrt nahm die Sensitivität von 96 auf 73 % ab und die Spezifität von 70 auf 97 % zu,

10 Fig. 8 pswe of a malignant, hard breast tumour. The pswe-elastogram is shown as an overlay on the B-mode image. The colour scale represents shear-wave speed measurements in m/s. Blue represents soft tissue, green and yellow represents intermediate stiffness tissue, and red represents hard tissue. The tumour is seen in the right side of the elastogram, mainly displayed in red and green colours. Mean elasticity values can be obtained by placing measurement ROIs within the tumour. The histopathological diagnosis was interlobular carcinoma. Fig. 7 SWE images. The SWE images are presented as colour overlays on the B-mode images, with the B-mode image presented below. The colour coding in the image is a translation of shearwave speeds to tissue stiffness, measured in kpa. The colour scale goes from blue (soft tissue), through green and yellow to red (hard tissue). Measurements of tumour stiffness can be achieved by placing ROIs within the tumour. Both mean stiffness (E-Mean), maximal stiffness (E-Max), minimal stiffness (E-Min) and the standard deviation of stiffness (E-SD) can be displayed. a SWE of a malignant, hard breast tumour. The superficial and peripheral parts of the lesion are irregular with orange and red zones (hard tissue). There is no colour coding in the centre of the lesion, either because the shear-wave speed is too high and cannot be measured by the system, or because the ultrasound waves cannot penetrate into the deeper parts of hard, scirrhous cancer. The finding is typical for very stiff cancers and the maximal stiffness (E-Max) was 230 kpa in the red part of the lesion s periphery. In the B-mode image, a spiculated, hypoechoic lesion with a hyper reflective wall is seen, representing a BI-RADS 5 lesion. The histopathological diagnosis was invasive ductal carcinoma. b SWE of a benign, soft tumour. The tumour appears homogenously blue (soft) and EMax was 20 kpa. A hypoechoic, solid lesion with no posterior features is seen in the B- mode image. The histopathological diagnosis was fibroadenoma. Abb. 8 pswe eines malignen, harten Mammatumors. Das pswe-elastogramm ist über das B-Bild gelegt. Die Farbskala entspricht den Messungen der Scherwellengeschwindigkeit in m/s. Blau bedeutet weiches Gewebe, grün und gelb Gewebe mittlerer Steifigkeit und rot hartes Gewebe. Der Tumor ist rechts im Elastogramm zu sehen, er erscheint hauptsächlich in den Farben rot und grün. Zur Ermittlung der mittleren Elastizitätswerte werden Messfelder innerhalb des Tumors platziert. Die histopathologische Diagnose lautete interlobuläres Karzinom. b[26]. They evaluated only the result of SWE and not the combination with the BI-RADS evaluation. The maximum elasticity value had the best performance and yielded a summarized sensitivity and specificity of 93 % and 81 %. Combination with B-mode Several studies have reported on the diagnostic benefits of combining B-mode imaging with SE or SWE, but combinations have not been performed uniformly. Therefore a recommendation Abb. 7 SWE-Bilder. Die Scherwellen-Elastogramme werden als farbkodierte Darstellungen ausgegeben und über die B-Bilder gelegt, wobei das jeweilige B-Bild darunter sichtbar bleibt. Die or guideline on how to combine elastography Farbkodierung des Bildes beruht auf der Übersetzung der Scherwellengeschwindigkeiten in Steifigkeitswerte and BI-RADS scorings is still not available. der Gewebe, die in kpa angegeben werden. Die Farbskala reicht von blau (weiches When combining elastographic assessments with Gewebe) über grün und gelb bis rot (hartes Gewebe). Zur Messung der Tumorsteifigkeit werden B-mode BI-RADS scoring either sensitivity or specificity can be improved compared with B-mode ROIs innerhalb des Tumors platziert. Sowohl die mittlere Steifigkeit (E-Mean) als auch die maximale (E-Max) und die minimale Steifigkeit (E-Min) sowie die Standardabweichung der Steifigkeitswerte (E-SD) können ausgegeben werden. a SWE eines malignen, harten Mammatumors. Die ventralen und peripheren Anteile der Läsion sind unregelmäßig gefärbt mit orangenen und roten Zonen (hartes Gewebe). Im Zentrum der Läsion fehlt eine Farbkodierung, entweder weil die Scherwellengeschwindigkeit zu hoch ist und vom System nicht gemessen werden kann oder weil imaging on its own, depending on the method of combination of the two diagnostic tests [25]. When using elastographic assessments to alter initial BI-RADS classifications, mainly class 3 and die Ultraschallwellen nicht bis in die tieferen Bereiche der harten, szirrhösen Krebsgeschwulst class 4a are considered for reassessment, as these eindringen können. Der Befund ist typisch für sehr steife Karzinome; die maximale Steifigkeit are the BI-RADS classes with the most false negative, and false-positive results respectively [7]. (E-Max) betrug 230 kpa im roten Bereich der Tumorperipherie. In dem B-Bild ist als Repräsentation einer BI-RADS-5-Läsion eine spikulierte hypoechogene Läsion mit hyperreflektierenden Wänden zu sehen. Die histopathologische Diagnose lautete invasives duktales Karzinom. b SWE eines gutartigen, weichen Tumors. Der Tumor erscheint homogen blau (weich), E-Max betrug 20 kpa. Im B-Bild ist eine hypoechogene, solide Läsion ohne dorsale Besonderheiten zu sehen. Combining B-mode imaging with elastography may improve the specificity of breast tumour evaluation, which is low in BI-RADS scoring, Die histopathologische Diagnose lautete Fibroadenom. without lowering the sensitivity significantly [7, 27].

11 wenn sowohl der B-Mode- als auch der SE-Befund positiv sein mussten, um ein positives Gesamtergebnis zu erhalten. In vielen Studien wurden Sensitivität und Spezifität der SWE in Kombination mit der B-Mode-Sonografie untersucht. In einer groß angelegten Multizenterstudie, in die 939 Läsionen eingeschlossen wurden, wurde die SWE in Kombination mit der BI-RADS-Klassifikation der B-Mode-Bildgebung geprüft [7]. Die Autoren bewerteten insbesondere die Leistungsfähigkeit der SWE bei der Herunterstufung von Läsionen der BI-RADS-Kategorie 4a und bei der Höherstufung von Läsionen der BI-RADS- Kategorie 3. Von den quantitativen Werten schnitt dabei die maximale Elastizität am besten ab. Durch die qualitative Auswertung der Farbelastogramme verbesserte sich die Spezifität von 61,1 auf 78,5 % [7]. In einer weiteren Studie zur SWE bei einer Gruppe von Patienten, die sich einer Vorsorgeuntersuchung unterzogen, wurden Läsionen der BI- RADS-Kategorie 4a auf Kategorie 3 heruntergestuft, wodurch die Spezifität von 17,4 auf 62,1 % anstieg [28]. Der Cut-off-Wert der maximalen Elastizität betrug 80 kpa in der ersten und 30 kpa in der zweiten Studie. bzysten Bei der Beurteilung von Mammatumoren können Zysten eine diagnostische Herausforderung darstellen. Meistens ist die zystische Natur eines Tumors schon im B-Bild deutlich erkennbar, aber manchmal kann die Unterscheidung zwischen Zysten mit viskösem Inhalt und soliden Tumoren schwierig sein. Manche SE-Systeme bilden Zysten als weiche Läsionen mit hartem Zentrum und harter dorsaler Grenze ab ( Bullaugenartefakt ) [1]. In anderen Systemen erscheinen Zysten häufig als dreischichtige Strukturen, deren oberflächliche, mittlere und tiefe Schicht in den Farben Fig. 9 SE and SWE images of cysts. a The SE image shows the characteristic three layers (blue, green, red) of a cyst. The B-mode image shows a 20 mm oval cyst, nearly anechoic, with well-demarcated borders and typical increased through-transmission. b The SWE-elastogram shows a cyst, with the non-viscous cystic fluid appearing black. Thus fluids do not support shear-waves, and hence cystic components give no signal (are black) on the SWE-image. The B-mode image shows an anechoic, well-circumscribed lesion with posterior through-transmission. Abb. 9 SE- und SWE-Bilder von Zysten. a Das SE-Bild zeigt die typischen drei Schichten (blau, grün, rot) einer Zyste. Im B-Bild sieht man eine 20 mm große, ovale, fast anechogene Zyste mit gut markierten Grenzen und der typischen gesteigerten Durchleitung. b Das SWE-Elastogramm zeigt eine Zyste, deren nicht visköser flüssiger Inhalt schwarz erscheint. Flüssigkeiten leiten Scherwellen nicht weiter, daher geben zystische Komponenten im SWE-Bild kein Signal (d. h. sie erscheinen schwarz). Das B-Bild zeigt eine anechogene, gut umschriebene Läsion mit dorsaler Durchleitung. blau, grün und rot abgebildet werden (BGR-Muster) ( " Abb. 9) [29]. Scherwellen werden von klaren Flüssigkeiten nicht weitergeleitet. Der Scherwellenwert ist daher 0 und das Bild ist in den zystischen Bereichen schwarz ( " Abb. 9). Ist der Zysteninhalt viskös, können die Zysten in der SWE weich erscheinen [1, 2]. Limitationen Eine Hauptlimitation der Elastografie bei der Brustkrebsdiagnose ist, dass nicht alle malignen Läsionen hart sind und nicht alle harten Läsionen maligne [2]. Dies begrenzt die bei der Elastografie erzielbare diagnostische Aussagekraft. Bei der SE sollte über die gesamte Dauer des Schallkopfeinsatzes dieselbe Kompression angewendet werden. Übermäßige Kompression ist zu vermeiden, weil weiche Läsionen sonst fälschlich als hart angezeigt werden können. Dasselbe gilt auch für die SWE, bei der der vorab mit dem Schallkopf ausgeübte Druck minimal und der zwischen den Messungen ausgeübte Druck konstant sein sollte [30]. Die Penetrationsfähigkeit sowohl der SE als auch der pswe ist beschränkt. Bei der SE ist die Tiefe, bis zu der ausreichende Elastogramme erzielbar sind, durch die Fortleitung des manuell ausgeübten Drucks begrenzt. Bei der pswe ist die eingestrahlte Schallintensität (MI) beschränkt und die Schallabschwächung führt zu einer Begrenzung der Eindringtiefe. Gewöhnlich stellt bei keinem der beiden Verfahren die Tiefenbegrenzung ein Problem für die Beurteilung von Mammatumoren dar. Große Läsionen reduzieren die diagnostische Zuverlässigkeit der SE, da das Referenzgewebe knapp sein kann. Auch die Elastografiebox sollte so groß wie möglich sein, damit im Elastogramm genügend Referenzgewebe zur Verfügung steht [31]. Bei harten Tumoren ist im Strain-Elastogramm häufig eine dorsale Verschattung zu sehen ( " Abb. 10), was die Reliabilität der

12 bin a meta-analysis of Tsukuba scoring, sensitivity of B-mode ultrasound was improved from 96 % to 99 % when combined with SE, when either B- mode or elastography had to yield positive results to give a combined positive test-result [25]. This improvement of sensitivity was at the expense of specificity, which decreased from 70 % to 59 %. Conversely, if both B-mode and SE had to be positive to yield a positive combined test-result, sensitivity decreased from 96 % to 73 % and specificity increased from 70 % to 97 %. Many studies have evaluated the sensitivity and specificity of SWE in combination with B-mode ultrasound. In a large multicentre study including 939 lesions, SWE, in combination with BI-RADS classification from B-mode ultrasound, was evaluated [7]. The authors specifically evaluated the performance of SWE to downgrade BI-RADS category 4a masses and upgrade BI-RADS category 3 masses. The best performing quantitative value was maximum elasticity. Qualitative evaluation of the colour elastogram improved specificity to 78.5 % from 61.1 % [7]. In another study on SWE in a screening population BI-RADS 4a lesions were downgraded to grade 3, which increased the specificity from 17.4 % to 62.1 % [28]. The first study used a cut-off of 80 kpa the second a cut-off of 30 kpa for maximum elasticity. Cysts In breast tumour evaluation cysts may pose a diagnostic challenge. Most often, the cystic nature of a tumour is apparent on B-mode, but sometimes cysts with viscous content can be hard to distinguish from solid tumours. In some SE systems cysts are displayed as soft lesions with hard centres and a hard posterior border (Bull s Eye Artefact)[1]. In other systems cysts commonly appear as a three-layer structure, depicted as blue, green and red from the superficial to the deep parts (BGR pattern) ( " Fig. 9) [29]. Shear-waves do not travel through clear fluids so shear-wave values will be 0, and images will be black in cystic parts ( " Fig. 9). If the cystic contains are viscous, cysts may appear soft in SWE [1, 2]. Limitations A main limitation of elastography in breast cancer diagnosis is that not all malignant lesions are hard, and not all hard lesions are malignant [2]. This limits the overall diagnostic accuracy that can be achieved with elastography. In SE, equal compression should be applied throughout the length of the transducer. Excessive compression should be avoided, because soft lesions may mistakenly be displayed as hard. This is also true of SWE, where transducer pre-pressure should be minimal and constant between measurements [30]. Both SE and pswe have limited penetration. In SE the depth at which sufficient elastograms Fig. 10 SE of a malignant, hard breast tumour. The tumour appears blue, with posterior shadowing seen in both the strain elastogram and the B-mode image, although shadowing is more distinct in the latter. Besides shadowing, the B-mode image shows a 20 mm diameter, irregularly formed hypoechoic mass with a surrounding hyperechoic border. The tumour was classified as BIRADS 5. The histopathological diagnosis was invasive ductal carcinoma. Abb. 10 SE eines malignen, harten Mammatumors. Der Tumor erscheint blau, mit dorsaler Verschattung sowohl im Strain-Elastogramm als auch im B-Bild, wobei allerdings die Verschattung im B-Bild deutlicher ausgeprägt ist. Neben der Verschattung zeigt das B-Bild eine unregelmäßig geformte, hypoechogene Masse mit einem Durchmesser von 20 mm und hyperechogenem Grenzbereich. Der Tumor wurde als BI-RADS 5 klassifiziert. Die histopathologische Diagnose lautete invasives duktales Karzinom. can be achieved, is limited by the propagation of the manually applied pressure. In pswe the power output (MI) is restricted, and therefore attenuation imposes a depth limitation. Usually the depth limitation does not pose a problem in breast tumour evaluation for either method. Large lesions reduce the diagnostic accuracy of SE, as reference tissue may be sparse, also the elastography box size should be as large as possible to allow for sufficient reference tissue in the elastogram [31]. In SE posterior shadowing of hard tumours is often seen ( " Fig. 10), reducing the reliability of the examinations, and proximity to the chest-wall may also make the interpretation of the elastogram difficult [31]. Limited reliability of shear-wave measurements in very hard tumours has recently been addressed, and a complimentary diagnostic effect of using both shearwave and SE in breast tumour evaluation has been proposed [32]. The EFSUMB guidelines on elastography suggest that elastographic assessments can be safely used for upgrading breast tumours to a malignant classification, while caution must be taken before downgrading tumours to a benign classification, as this may lead to an increased number of false negative results [2]. As elastographic assessments are most often in agreement with BI-RADS scorings, it may increase the confidence in the initial B-mode assessment.