BEITRAG aus dem ÖGUM-ARBEITSKREIS MAMMASONOGRAPHIE zum THEMA - Multidimensionale Mammasonographie: Technische Aspekte und diagnostische Einsatzmöglichkeiten

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3-D/4-D-Ultraschalltechnik und Darstellungsmöglichkeiten

Grundsätzlich gibt es 2 Aufnahmetechniken, um zu 3-D-Ultraschalldatensätzen zu kommen. Die eine ist eine freihandgeführte Technik, die andere eine automatisierte Bewegung der Ultraschallelemente. Moderne Systeme wie beispielsweise die Voluson 730 (GE Medical Systems Kretz Ultrasound, Zipf, Österreich) sind in der Lage, in ca. 3 Sekunden diese Datensätze vollautomatisiert zu akquirieren und als multiplanares Schnittbild am Monitor verfügbar zu machen. Das Datenvolumen eines 3-D-Datensatzes beträgt rund 10 MByte. Ein Workstationprogramm "4DVIEW" wird zur Volumenkalkulation und zum Shell Imaging eingesetzt.

Multiplanare Darstellung

Der 3-D-Datensatz wird als Schnittbildinformation mittels dreier Ebenen (A-, B,- und C-Ebene) dargestellt. Diese 3 Ebenen stehen zueinander senkrecht. Die A-Ebene zeigt die ursprünglich gewählte 2-D- Ultraschallebene. Die B-Ebene ist ebenfalls für die 2-D-Sonographie zugänglich (90° zur A-Ebene), und die C-Ebene ist, die in der multidimensionalen Bildgebung neue Ebene, senkrecht zu A und B und damit der konventionellen Sonographie verborgen. Interaktiv kann man sich in diesem Ultraschalldatensatz durch sämtliche Voxel (Voxel = kleinste räumliche Informationseinheit) bewegen und so beispielsweise komplexen duktalen Aufzweigungen folgen und dabei die intra- oder extraduktale räumliche Lage eines Herdes analysieren. Beliebige Rotation und Translation der Ebenen ist möglich.

Nischen Modus

Der dreidimensionale Ultraschalldatensatz wird an einer frei wählbaren Position entlang der 3 Ebenen "aufgeschnitten". Damit kann man eindrucksvoll räumliche Beziehungen anatomischer Details und pathologischer Strukturen vom Inneren des "Datenwürfels" am zweidimensionalen Monitorbild erzeugen. Rotation und Translation zur optimierten Darstellung des pathologischen Befundes sind möglich.

Oberflächendarstellung

Die 3-D-Ultraschalldaten gestatten die Abbildung von Oberflächen. Dies kann die Oberfläche des gesamten "Datenwürfels" betreffen oder eine frei gewählte Schnittfläche durch den "Datenwürfel", wobei diese Schnittflächen nicht nur durch Ebenen erzeugt werden können, sondern auch entlang freihandgezeichneter Schnitte. Mit Oberflächendarstellung kann beispielsweise die innere Oberfläche von Zysten oder von Raumforderungen innerhalb einer Zyste analysiert werden (DD: Septum innerhalb einer Zyste oder tumoröse intrazystische Raumforderung).

Transparenz Modus

Der "Ultraschalldatenwürfel" kann dreidimensional durchsichtig gestaltet werden.

Der tiefere Sinn dieser Abbildungsmöglichkeit ist, die interessierende und zur Umgebung echoärmere Struktur (z. B. Milchgänge, Zysten) gegenüber der echoreicheren Umgebung erkennbar darzustellen oder echoreichere Strukturen gegenüber echoärmerer Umgebung abzubilden.

Volume Contrast Imaging (VCI)

VCI ist eine Real-Time-4-D-Ultraschalltechnik, die in der konventionellen Untersuchungsebene und in der koronalen Ebene ein Thick Slice (4 mm Schichtdicke) oder Thin Slice Rendering (2 mm Schichtdicke) zulässt. Modernste Gerätetechnik gestattet auch eine VCI-Technik mit Thick Slice oder Thin Slice Rendering in der koronalen Ebene. Mithilfe dieser Techniken lässt sich eine Läsion kontrastreicher zu ihrer Umgebung darstellen und gestattet damit präziser als mit herkömmlicher 2-D-Technik ihre Ränder zu erkennen und damit ihre Größe zu vermessen.

3-D-Ultraschall des Fibroadenoms

Das Fibroadenom ist der häufigste benigne Mammatumor. Bisweilen tastbar, ist dieser Tumor scharf begrenzt und in der 2-D-Sonographie häufig von ovalärer Querschnittsfläche mit teilweise geringer Lobulierung und echoarmem Parenchym. Die 3-D-Sonographie ermöglicht uns eine exakte Darstellung der Form des Fibroadenoms, das in rund 30% von dieser typischen Gestalt abweichen kann. Die ergänzende koronale Ebene der 3-D-Sonographie stellt Fibroadenome häufig als runde Gebilde mit einem zarten Kompressionssaum nach Art einer Pseudokapsel dar. Infolge dieses Wachstumsmusters ist in der 2-D-Sonographie die Relation von transversaler Länge zu sagittaler Dicke meist über 1. Durch Volumenrotation und Translation können bei Verlaufskontrollen exakte Durchmesserdaten gewonnen und damit genaue Aussagen über eine Größenveränderung im Kontrollzeitraum gemacht werden.

3-D-US-Volumendaten zeigen objektiver als 2-D-Sonographie die wahre Kompressionsfähigkeit eines Fibroadenoms; und zwar weil häufig bei Kompression eines Fibroadenoms durch einen schmaleren 2-D-Schallkopf infolge der Tendenz zum Ausweichen der Läsion eine wenig repräsentative Schnittebene zur Vermessung herangezogen wird und damit der Vergleich mit der Aufnahme ohne Kompression infolge Messung an gering unterschiedlichen Querschnitten eine Fehlerquelle darstellt.

Bei der Analyse solider Herdläsionen in der koronalen Ebene dominieren 2 Grundmuster: das Kompressionsmuster, meist assoziiert mit gutartigen Läsionen, und das Retraktionsmuster, das suspekt für Malignität ist.

3-D-Ultraschall: Invasives Mammakarzinom

Der 2-D und 3-D-Sonographieaspekt eines Karzinoms wird wesentlich von seiner histologischen Zusammensetzung geprägt. 2-D-Ultraschallzeichen für Malignität sind: unregelmäßige Tumorform in 61%, mikrolobulierte Oberfläche in 67%, Tumorspikulae in 67%, und eine zum typischen Fibroadenom inverse Relation von transversaler Länge zu sagittaler Dicke in 40%. Meist stellt sich das Karzinomzentrum durch eine Fibrohyalinose homogen echoarm dar und zeigt einen dorsalen Schallschatten infolge von Ultraschallenergieabsorption. Der echoreiche Tumorrand wird durch eine Mischung aus Tumorzellen, Binde- und Fettgewebe sowie angrenzendem Drüsenparenchym hervorgerufen.

3-D-Ultraschall ist die erste Sonographietechnik, die mit ihrer multiplanaren interaktiven Analysemöglichkeit eine Darstellung der Tumorspikulae in der koronalen Ebene zur Beurteilung der daraus resultierenden Gewebearchitekturstörung, vergleichbar mit der mammographischen Abbildung, bietet. Sogar Tumoren von weniger als 1 cm Durchmesser können in der koronalen Ebene anhand des Retraktionsmusters erkannt werden.

Insbesondere das invasiv lobuläre Mammakarzinom präsentiert sich bisweilen als diffus wachsender Tumor ohne umschriebene mammographisch oder sonographisch fassbare Knotenbildung. In solch einer Situation kann bei häufig positivem Tastbefund in der koronalen Ebene eine Gewebearchitekturstörung beobachtet werden. Aus diesem Grund sollte mammographisch dichtes Brustgewebe, besonders bei asymmetrischer Anordnung, unabhängig vom Tastbefund, mit einem 3-D-Ultraschallvolumen weiter in der koronalen Ebene beurteilt werden.

3-D-Ultraschall-Volumenkalkulation

Aus dem 3-D-Ultraschalldatensatz kann das exakte Volumen einer scharf begrenzten Herdläsionen wie von einem Fibroadenom oder Papillom berechnet werden. Das Grundprinzip der Volumenkalkulation (VoCal) beruht auf der Kombination von Umrissinformation in unterschiedlichen Bildebenen, die durch Rotation um eine fixe Achse zur Rekonstruktion der geometrischen Oberfläche herangezogen werden. Die Oberflächengeometrie kann als Farbfläche, als Drahtgittermodell oder in der originären Echogenität der Läsion abgebildet werden. Eine animierte Studie dieser gerenderten dreidimensionalen Oberfläche ist möglich und erlaubt eine exakte Erfassung der räumlichen Läsionsform.

3-D-Targeting-Technik

Mit 3-D-Ultraschall verfügt man über eine Technik, die eine Lagekorrelation und Dokumentation der Biopsienadel oder des Drahthäkchens in Relation zur biopsierten Läsion ermöglicht. Diese Korrelation wird als 3-D-Targeting bezeichnet. Als Konsequenz des Einsatzes der 3-D-Targetingtechnik ist eine Reduktion der Stanzbiopsiedurchgänge pro Läsion ohne Zunahme der falsch negativen Resultate möglich, da während des Biopsierens eine objektive Überprüfung der korrekten Nadelplatzierung möglich ist.

Die 3-D-Targeting-Information beeinflusst in jedem Fall den weiteren Biopsieverlauf. Bisweilen besteht für den 2-D- Ultraschall das Problem bei Nadellagen in der Randzone des Herdes nicht ausreichend sicher zwischen Herdtreffer oder Nadellage außerhalb des Herdes zu differenzieren. Wenn 3-D-Targeting eine Nadelfehllage aufzeigt, wird eine zusätzliche Stanzbiopsie entnommen. Die Information eines Tumorrandtreffers hängt von der 3-D-Targeting-Information vorangegangener Biopsienadellagen ab. Wenn die vorangegangene Stanznadel exakt durch das Zentrum der Läsion verläuft, wird eine dritte Biopsie angeschlossen. Abhängig von der Gewebequalität der Stanze und dem 3-D-Targeting-Resultat, das uns Aufschluss über eine Trefferwahrscheinlichkeit gibt, wird die Biopsie beendet oder eine vierte Stanze entnommen.

Real-4-D-Biopsietechnik

4-D-Ultraschall ermöglicht eine Echtzeitdarstellung dreidimensionaler Strukturen. Damit gelingt es, die Lage der Biopsienadel vor dem Auslösen des Stanzvorganges in allen 3 Raumebenen in eine optimale Position vor den Herd zu bringen. Im Anschluss erfolgt 3-D-Targeting, um so in einem statischen 3-D-Volumen die Stanznadellage zu überprüfen und zu dokumentieren.

Mit modernster Gerätetechnik kann mit koronalem VCI (Volume Contrast Imaging) eine Real-Time-4-D-Biopsie mit gleichzeitiger Verstärkung des Kontrastes der Läsion zum umgebenden Mammagewebe noch zielsicherer durchgeführt werden.

3-D-Power-Doppler von Brustläsionen

Die Vaskularisation von Brustläsionen kann mit 3-D-Ultraschall in Kombination mit Power-Doppler-Technik (amplitudengestützte Farb-Doppler-Sonographie) und frequenzgestützter Farb-Doppler-Sonographie dargestellt werden. Die Neovaskularisation eines Karzinoms mit unregelmäßigem Gefäßmuster, arteriovenösen Shunts und fehlender Gefäßautoregulation ist Hintergrund zahlreicher 2-D-sonographischer Studien und computerassistierter quantitativer FarbDoppler-Analysen zur Differenzierung in maligne und benigne Läsionen.

Der Vorteil der dreidimensionalen Gefäßanalyse ist die räumliche Gefäßerfassung und damit die Loslösung von willkürlich gewählten zweidimensionalen Schnitten. Zusätzlich gestatten die Volumendaten individuelle tumorformangepasste Farbhistogrammanalysen.

Konklusion

Zusammenfassend kann man sagen, dass 3-D/4-D-Brustultraschall eine wertvolle zusätzliche diagnostische und interventionelle bildgebende Modalität darstellt, womit neue Möglichkeiten zur Differenzierung von benignen und malignen Herdläsionen der Mamma zur Verfügung stehen.

C. Weismann

(ÖGUM-Arbeitskreisleiter für Mammasonographie)