La tomosintesi digitale del seno (DBT) è una tecnica di imaging che permette una ricostruzione volumetrica dell’intero seno a partire da un numero finito di proiezioni bidimensionali a bassa dose ottenute da diversi angoli del tubo a raggi X, con un principio geometrico molto simile a quello applicato nella tecnica stratigrafica.
Background
Anche se la mammografia digitale diretta (FFDM – Full Field Digital Mammography) ha migliorato la sensibilità del metodo, soprattutto nei seni densi, il numero di falsi negativi (FN) è ancora elevato, in gran parte a causa della presenza di tessuto denso che può influenzare la cospicuità delle lesioni: il mammogramma è, infatti, una “immagine sommatoria” che visualizza su un unico piano una rappresentazione più o meno visibile di qualsiasi struttura attraversata dal fascio di raggi X tra le superfici di ingresso e di uscita.
Le soluzioni teoriche al problema esistono: la principale tra queste è la risonanza magnetica, ma questa non è la soluzione ideale perché è costosa, richiede tempo e in molti casi può non essere disponibile nello stesso reparto.
Ci vuole invece una soluzione che sia:
- a) accessibile (un’aggiunta al prezzo di una mammografia),
- b) veloce (il radiologo deve essere in grado di eseguire l’esame complementare subito dopo aver valutato le immagini mammografiche)
- c) pratica (l’esame dovrebbe essere eseguito nella stessa area fisica dagli stessi operatori),
- d) semplice (un nuovo metodo richiederebbe a tecnici e radiologi di imparare nuove procedure di esame e valutazione).
I fenomeni di somma e sottrazione, potenzialmente responsabili della produzione di reperti falsi positivi (FP) e del mascheramento di reperti veri positivi (TP), portarono nel 1930 Alessandro Vallebona a creare e realizzare la “stratigrafia” (di seguito denominata “tomografia”), cioè una tecnica radiodiagnostica complementare volta alla realizzazione di immagini analitiche, cioè rappresentative proprio delle strutture comprese negli strati preselezionati della regione interessata. Questa tecnica non era priva di inconvenienti, che includono:
- risoluzione di contrasto limitata consentita dall’ombreggiatura intrinseca dell’immagine;
- presenza di ombre parassite (cioè rumore di fondo);
- elevata dose totale erogata in acquisizioni multiple sequenziali di strati considerati utili.
Grazie alla tecnologia dello schermo piatto, una reinterpretazione in chiave digitale della tomografia di Vallebona è stata proposta come nuovo strumento di diagnosi precoce: la DBT-Digital Breast Tomosynthesis.
Tomosintesi digitale del seno
Nella DBT il tubo a raggi X compie un arco, durante il quale vengono acquisite una serie di immagini, a ciascuna delle quali viene erogata una dose pari a una frazione di quella fornita in una mammografia standard. Durante l’acquisizione, ogni elemento rivelatore riceve in tempo informazioni relative alla sequenza su ogni elemento del volume dell’oggetto. L’insieme delle proiezioni digitali contiene quindi informazioni strutturali complete su tutti gli strati dell’oggetto sotto forma di dati grezzi. Questi vengono inviati ad un computer, dove opportuni algoritmi di ricostruzione ricostruiranno l’ordine e la corretta sommatoria dei valori di proiezione che permette, come risultato finale, di ottenere sezioni paragonabili a quelle della tomografia convenzionale, ma esenti dalle criticità precedentemente esposte.
La tomosintesi, quindi, non fornisce immagini di proiezione diretta, ma immagini ricostruite di eventuali singoli strati attraverso diversi algoritmi disponibili, più o meno efficienti, ognuno volto a rimuovere dalla fetta ricostruita gli strati superiori e inferiori “rumore strutturato”.
Gli algoritmi di ricostruzione utilizzati nella prima generazione di dispositivi (tra cui l’algoritmo FBP-Filtered Back Projection, ideale per la ricostruzione di acquisizioni CT a 360°, ma non ottimale nella ricostruzione DBT, in cui genera rumore e artefatti) sono stati oggi abbandonati per algoritmi iterativi, come la SART -Simultaneous Algebraic Reconstruction Technique, e la MLEM – Maximum Likelihood Expectation Maximization, che possono migliorare la qualità dell’imaging attraverso la riduzione finale degli artefatti streaking, così come l’aumento del rapporto contrasto-rumore, migliorando così la visibilità delle microcalcificazioni e del bordo della pelle.
DBT permette l’individuazione di un maggior numero di lesioni espansive e una migliore analisi morfologica di masse e distorsioni architettoniche, grazie al contrasto dei reperti maggiore rispetto allo sfondo, dato dalle strutture più in ombra appartenenti agli strati superiori e inferiori, e quindi alla minore quantità di rumore. Viene così superato uno dei limiti dell’imaging bidimensionale, ovvero il mascheramento delle lesioni causato dalla sovrapposizione di strutture normali.
La possibilità di separare i diversi strati suggerisce una possibile riduzione dei falsi negativi e dei falsi positivi dovuti alla sovrapposizione.
Secondo i primi dati sperimentali, la DBT è in grado di offrire la cospicuità di una percentuale maggiore di tumori al seno rispetto alla mammografia tradizionale, riducendo la percentuale di falsi negativi (FN) ad un valore stimato intorno al 15%. Studi più recenti indicano un aumento di circa il 30% della sensibilità e specificità della DBT rispetto alla FFDM con una riduzione dei richiami nello screening di circa il 40%.
Un ulteriore vantaggio della DBT è dato dalla mancanza di necessità di addestramento dell’operatore (il seno viene posizionato proprio come la mammografia convenzionale in proiezione MLO e/o CC) e per il radiologo (in quanto continua ad eseguire diagnosi da immagini con caratteristiche mammografiche).
È ancora in corso uno studio che confronta le prestazioni cliniche della FFDM in due proiezioni (CC + MLO) e quelle della DBT in una sola proiezione (MLO) nel rispetto del vincolo di dose. Finché non sarà dimostrata almeno la “non inferiorità” clinica della DBT rispetto alla FFDM, non è ragionevole un aumento della dose nella DBT. Per questo motivo, la dose è limitata in modo da non superare la dose di un FFDM a due proiezioni.
Caratteristiche comuni a tutti i sistemi DBT sono la modalità di esecuzione (proiezione MLO), il tempo di acquisizione (10-20 sec) e di ricostruzione (tra 40 e 180 sec), lo spessore delle fette (1 mm), la modalità di visualizzazione (singola fetta, o slab cine loop), la possibilità di eseguire mammografie standard e la selezione in tempo reale FFDM/DBT con compressione del seno in atto.
Possiamo trovare, invece, grande variabilità nel numero di acquisizioni take-over (tra 13 e 25) e nell’angolo di acquisizione (tra 15° e 50°), caratteristiche significative nella qualità dell’immagine che nella DBT dipende dalla dose e dal numero di proiezioni e dall’angolo di acquisizione oltre che dal numero di esposizioni: così, se un narrow-angle con poca esposizione permette un’acquisizione 3D veloce ma a bassa risoluzione, un wide-angle con tante esposizioni fornisce una buona risoluzione 3D ma ad una bassa velocità di acquisizione con conseguente mezzo di artefatti da movimento e deterioramento della qualità delle immagini ricostruite.
Un’alternativa interessante è rappresentata dalla geometria variabile (V-DBT), che offre la più alta risoluzione 3D alla massima velocità di acquisizione grazie a un campionamento non uniforme.
Nella V-DBT vengono prese 13 immagini attraverso il movimento di oscillazione del tubo di 40°, quella centrale con il 50% della dose totale erogata (la stessa di quella richiesta per una singola proiezione mammografica), e il restante 50% suddiviso in modo non uniforme tra le dodici acquisizioni rimanenti.
L’algoritmo di ricostruzione nel sistema V-DBT sfrutta appieno tutte le informazioni fornite nella proiezione 0°, che è fondamentalmente una mammografia standard caratterizzata da un alto contrasto, che fornisce anche informazioni preziose per la visualizzazione delle microcalcificazioni e la loro identificazione tramite CAD 3D, non ancora disponibile, ma sicuramente tra gli sviluppi futuri legati alla DBT.
In conclusione, la DBT è sicuramente in grado di migliorare l’imaging dei seni densi utilizzando una dose di mammografia a due proiezioni, conservando l’alta risoluzione spaziale e il rapido flusso di lavoro tipico della FFDM. La DBT può migliorare la specificità nello screening escludendo le strutture sovrapposte, facilitando l’identificazione di lesioni così piccole.
I mezzi di contrasto iodati possono aggiungere informazioni più dettagliate sulla dinamica dell’apporto di sangue delle lesioni precedentemente identificate, anche rispetto a quelle ottenute con la CEDM – Contrast-enhanced digital mammography.