Abstract
Purpose: To investigate whether changes in hemodynamics induced by Valsalva maneuver can be
exploited for detecting and characterizing breast lesions by optical mammography.
Materials and Methods: 30 women underwent optical imaging of the breast using a DYNOT 232 system and performing
Valsalva maneuvers prior to biopsy. Changes in light absorption due to changes in
oxyhemoglobin and deoxyhemoglobin concentrations were recorded volumetrically and
in a time-resolved manner. The parameters full width at half maximum (FWHM), time
to ten (TTT), and peak amplitude (PA) of the reconstructed concentration time curves
yielded color-coded maps of the breast which were separately evaluated by two experienced
readers for detection rate, degree of visibility, and detection of additional lesions.
ROC analysis was performed with the evaluation results.
Results: 10 patients were excluded from analysis due to artifacts or inadequately performed
Valsalva maneuver. The resulting 20 patients showed a clear increase in oxygenated
and deoxygenated hemoglobin concentration after the onset of the Valsalva maneuver.
ROC analysis yielded AUC values (0.393 – 0.779) that did not differ from random probabilities.
The highest AUC values were obtained for FWHM (AUC: 0.779, detection rates [60 – 70 %],
identification of additional lesions [55 – 70 %]). PA analysis had the highest detection
rate (70 – 90 %) but also the highest identification of false-positive additional
lesions (80 – 90 %). The concordance rates of the two readers for malignant lesions
were satisfactory (0.524 – 1.0).
Conclusion: Our study revealed susceptibility to artifacts and a large number of false-positive
additional lesions, suggesting that the evaluation of hemodynamic changes after Valsalva
maneuver by optical imaging is not a promising method.
Zusammenfassung
Ziel: Zu überprüfen, inwieweit die optische Mammografie eine durch ein Valsalva-Manöver
induzierte Veränderung der Hämodynamik zur Läsionsdetektion und Charakterisierung
nutzen kann.
Material und Methoden: 30 Patientinnen unterzogen sich vor Brustbiopsie einer optischen Untersuchung mit
Valsalva-Manöver am Tomografen DYNOT 232. Die Konzentrationsänderungen von Oxyhämoglobin
und Deoxyhämoglobin wurden dreidimensional zeitaufgelöst rekonstruiert. Die Parameter
„full width at half maximum“ (FWHM), „time to ten“ (TTT) und „peak amplitude“ (PA)
aus den zeitaufgelösten Kurvenverläufen wurden farblich kodiert grafisch dargestellt.
Die errechneten Bilder wurden von 2 erfahrenen Auswertern getrennt bezüglich Detektionsrate,
Grad der Sichtbarkeit und dem Auftreten von Zusatzläsionen evaluiert und eine ROC-Analyse
durchgeführt.
Ergebnisse: 10 Patientinnen waren aufgrund von Artefakten oder nicht regelrechten Valsava-Manövern
nicht auswertbar. Die ROC-Analyse zeigte AUC-Werte (0,393 – 0,779) die sich nicht
von der Zufallswahrscheinlichkeit unterschieden. Die höchsten AUC-Werte ergab das
FWHM-Model (AUC: 0,779, Detektions- [60 – 70 %] und Zusatzläsionsraten [55 – 70 %]).
Das PA-Modell zeigte zwar die höchsten Detektions- (70 – 90 %) aber auch die höchsten
Zusatzläsionsraten (80 – 90 %). Die Konkordanzraten beider Auswerter bei malignen
Läsionen waren zufriedenstellend (0,524 – 1,0).
Schlussfolgerung: Die Artefaktanfälligkeit und die zahlreichen falsch positiven Zusatzläsionen lassen
in unserer Studie die optische Beurteilung der Hämodynamik mittels Valsalva-Manöver
als nicht vielversprechend erscheinen.
Key words
breast - optical imaging - hemodynamic changes
