Korrelation zwischen histologischem Befund und einem Computer-assistierten Detektionssystem (CAD) für die Mammografie

Zusammenfassung

Zielsetzung: Untersuchung der Sensitivität und Spezifität eines auf der Wavelet-Transformation basierten Computer-assistierten Detektionssystems (CAD) für die Mammografie nach Digitalisierung analoger Filme und Datenkompression. Material und Methodik: Eingeschlossen wurden 128 Mammografien in zwei Ebenen einer Seite mit 135 histologisch gesicherten Läsionen (66 Malignome, 69 benigne Befunde) von 128 Patientinnen. Es wurden zwei Gruppen eingeschlossen. Eine Gruppe mit Mikroverkalkungen und eine Gruppe mit Herdbefunden und Verkalkungen. Die Läsionen waren nicht tastbar. Die stereotaktisch markierten Läsionen wurden nach Probeexzision histologisch aufgearbeitet. Die Mammografien wurden digitalisiert und an der Mammografie-Befundungseinheit mit einer CAD ausgewertet. Ergebnisse: Das CAD-System markierte fallbasiert 95,4 % der malignen Läsionen, die nur Mikrokalk enthielten und 81,8 % der Herdbefunde mit Verkalkungen. In den gutartigen Fällen wurden 50 % der nur verkalkten, und 44 % der Herdbefunde mit Verkalkungen korrekterweise nicht markiert. Die Sensitivität für alle malignen Fälle betrug 90,9 %. Die Spezifität betrug 50,7 %. Schlussfolgerung: Das getestete CAD-System ist aufgrund der hohen Sensitivität als unterstützendes Verfahren für die Befundung von Mammografien grundsätzlich geeignet, bedarf aber aufgrund der niedrigen Spezifität in jedem Fall der Gegenkontrolle durch einen erfahrenen Mammografie-Befunder.

Abstract

Purpose: To assess the sensitivity and specificity of a wavelet transformation-based computer-assisted detection system (CAD) for mammography after film digitizing and data compression. Materials and Methods: 128 one-sided mammograms of 128 patients with 135 histological proven lesions were evaluated by the CAD System (66 malignant lesions, 69 benign lesions). Two groups were enrolled and analysed: one group with calcifications only and one group with masses and calcifications. None of the lesions were palpable. After stereotactic wire placement the histological specimens were obtained by open breast biopsy. The mammograms were digitized and afterwards analysed by the CAD system integrated in the mammography system. Results: CAD correctly detected 95.4 % of the malignant lesions with microcalcifications only and 81.8 % of the malignant lesions with mammographic masses and calcifications. Overall, 90.9 % of malignant lesions were detected. With respect to all benign lesions CAD correctly did not mark 50 % of lesions with microcalcifications only and 44 % of masses with calcifications. The specificity was 50.7 %. Conclusion: With regard to its high sensitivity the evaluated CAD system is useful as a supporting method in mammographies. Because of its low specificity every CAD mark must be cross-checked by a skilled mammography examiner.

Schlüsselwörter

Mammografie - CAD - Wavelet - Sensitivität - Mammakarzinom

Key words

computer‐assisted detection - breast cancer - mammography - sensitivity - wavelet

Literatur

• 1 Deutsche Gesellschaft für Senologie .Konsensusbericht Februar 2000. Z. Ärztl. Fortbild. Qualitätssicherung. Jena; Urban & Fischer 2000: 421-442
• 2 Alexander F E, Anderson T J, Brown H K, Forrest A P, Hepburn W, Kirkpatrick A E, McDonald C, Muir B B, Prescott R J, Sheperd S M. The Edinburgh randomised trial of breast cancer screening. Results after 10 years of follow-up.  Br J Cancer. 1994;  70 542-548
• 3 Freer T W, Ulissey M J. Screening mammography with computer-aided detection. Prospective Study of 12, 860 patients in a community breast center.  Radiology. 2001;  220 3781-3786
• 4 Hall F M, Brem R F. Improved sensitivity of mammography with computer-aided detection.  Am J Roentgenol. 2004;  182 1598-1599
• 5 Malich A, Azhari T, Bohm T, Fleck M, Kaiser W A. Reproducibility - an important factor determining the quality of computer-aided detection (CAD) systems.  Eur J Radiol. 2000;  36 170-174
• 6 Otto S J, Fracheboud J, Looman C W, Broeders M J, Boer R, Hendriks J H, Verbeek A L, de Koning H J. The National Evaluation Team for Breast Cancer Screening . Initiation of population-based mammography screening in Dutch municipalities and effect on breast cancer mortality: a systematic review.  Lancet. 2003;  361 1411-1417
• 7 Burhenne L JW, Susan A W, D'Orsi C J, Feig S A, Kopans D B, O'Shaugnessy K F, Sickles E A, Tabar L, Vyborny C J, Castellino R A. Potential contribution of computer-aided detection to the sensitivity of screening mammography.  Radiology. 2000;  215 554-562
• 8 Gur D, Sumkin J H, Rockette H E, Ganott M, Hakim C, Hardesty L, Poller W R, Shah R, Wallace L. Changes in breast cancer detection and mammography recall rates after the introduction of a computer-aided detection system.  J Natl Cancer Inst. 2004;  96 185-190
• 9 American College of Radiology .BI-RADS: American College of Radiology Breast Imaging Reporting und Data System (BI-RADS), 3rd ed. Reston, Va; American College of Radiology 1998
• 10 Heinlein P, Drexel J, Schneider W. Integrated wavelets for enhancement of microcalcifications in digital mammography.  IEEE Transactions on medical imaging. 2003;  22 402-413
• 11 Heinlein P. Discretizing continuos wavelet transforms using integrated wavelets.  Applied and Computional Harmonic Analysis. 2003;  14 402-413
• 12 Birdwell R L, Ikeda D M, O'Shaugnessy K F, Sickles E A. Mammographic characterstics of 115 missed cancers later detected with screening mammography and the potential utility of computer-aided detection.  Radiology. 2001;  219 1192-1202
• 13 Brem R F, Hoffmeister J W, Rapelyea J A, Zisman G, Mohtashemi K, Jindal G, DiSimo M P, Rogers S K. Impact of breast density on computer-aided detection for breast cancer.  Am J Roentgenol. 2005;  184 439-444
• 14 Diekmann F, Diekmann S, Bollow M, Hermann K G, Richter K, Heinlein P, Schneider W, Hamm B. Evaluation of a wavelet-based computer-assisted detection sytstem for identifying microcalcifications in digital full-field mammography.  Acta Radiologica. 2004;  2 136-141
• 15 Leader J K, Chough D, Clearfield R J, Ganott M A, Hakim C, Hardesty L, Shindel B, Sumkin J H, Drescher J M, Maitz G S, Gur D. Teleradiology and screening mammography: a telemammography system evaluation and comparison of clinical results.  Proceedings of SPIE. 2005;  5749 401-412
• 16 Obenauer S, Sohns C, Werner C, Grabbe E. Retrospektive Analyse eines computerassistierten Detektions-Systems (CAD) zur digitalen Vollfeldmammographie in Abhängigkeit von der Histologie.  Fortschr Röntgenstr. 2005;  177 1103-1109
• 17 Malich A, Vogel D, Facius M, Marx C, Freesmeyer M G, Sauner D, Hansch A, Pfleiderer O R, Fleck M, Kaiser W A. Evaluation der Primärbefundung durch ein CAD System in der Mammadiagnostik.  Fortschr Röntgenstr. 2003;  175 1225-1231
• 18 Funovics M, Schamp S, Helbich T H, Lackner B, Wunderbaldinger P, Fuchsjager M, Lechner G, Wolf G. Evaluation of a computer-assisted diagnosis system in breast carcinoma.  Fortschr Röntgenstr. 2001;  173 3218-3223
• 19 Soo M S, Rosen E L, Xia J Q, Ghate S, Baker J A. Computer-aided detection of amorphous calcifications.  Am J Roentgenol. 2005;  184 887-892
• 20 Malich A, Sauner D, Marx C, Facius M, Boehm T, Pfleiderer S O, Fleck M, Kaiser W A. Influence of breast lesion size and histologic findings on tumor detection rate of a computer-aided detection system.  Radiology. 2003;  228 851-856
• 21 Gur D, Stalder J S, Hardesty L A, Zheng B, Sumkin J H, Chough D M, Shindel B E, Rockette H E. Computer-aided detection performance in mammographic examination of masses: Assessment.  Radiology. 2004;  233 418-423
• 22 Ikeda D M, Birdwell R L, O'Shaugnessy K F, Sickles E A, Brenner R J. Computer-aided detection output on 172 subtle findings on normal mammograms previously obtained in women with breast cancer detected at follow-up screening mammography.  Radiology. 2004;  230 811-819
• 23 Buchbinder S S, Leichter I S, Ledermann R B, Novak B, Bamberger P N, Coopersmith H, Fields S I. Can the size of microcalcifications predict malignancy of clusters at mammography?.  Acad Radiol. 2002;  9 118-125
• 24 Wollenweber T, Freund M. Ist die Telemammographie eine Option im Mammographie-Screening? - Eine Phantomstudie.  Fortschr Röntgenstr. 2005;  177 1284-1289
• 25 Obenauer S, Hermann K P, Schorn C, Funke M, Fischer U, Grabbe E. Digitale Vollfeldmammographie: Phantomstudie zur Detektion von Mikrokalk.  Fortschr Röntgenstr. 2000;  172 646-650
• 26 Freund M, Schneider W, Heinlein P, Teichmann A. Telemammographieprojekt: Vorteile regionaler Netzwerke. Qualitätsgerechte Früherkennung, Behandlung und Nachsorge des Mammakarzinoms erfordern integrierte technische Konzepte.  Deutsches Ärzteblatt. 2004;  101 247-250
• 27 Krug B, Stützer H, Schuhmacher P, Winnekendonk G, Zähringer M, Goßmann A, Warm M, Blendl C, Lackner K. Vergleich der digitalen direkten Flachdetektor- und der analogen Film-Folien-Technik in der Darstellung normaler anatomischer Strukturen der weiblichen Brust.  Geburtsh Frauenheilk. 2006;  66 171-178
• 28 Grunert J-H, Hille H. Mammasonographie und Mammographie in der dezentralen Brustkrebsdiagnostik.  Geburtsh Frauenheilk. 2006;  66 670-673
• 29 Schreer I. Mammographie Screening als Brustkrebsfrüherkennungsstrategie?.  Geburtsh Frauenheilk. 2004;  64 1277-1278