Measurement of Tumor Extent and Effects of Breast Compression in Digital Mammography and Breast Tomosynthesis

Abstract

Breast cancer is the most common form of cancer affecting women in the western countries. Today x-ray digital mammography (DM) of the breast is commonly used for early detection of breast cancer. However, the sensitivity of mammography is limited, mainly due to the fact that a 3D volume is projected down to a 2D image. This problem can be partially solved by a tomographic technique. Breast tomosynthesis (BT) reduces the detrimental effect of the projected anatomy.



Tumor size is an important predictor of prognosis and treatment effect. We hypothesized that the tumor outline would be better defined in BT and therefore tumor measurement in BT would be more accurate compared with DM. The results showed that breast tumor size measured on BT correlated better with the size measured by the pathologists on the surgical specimens compared with measurement on DM.

Breast compression is important in mammography both to improve image quality and to reduce the radiation dose to the breast, but it also has a negative consequence as some women refrain from mammography due to the pain associated with the examination. Since BT is a 3D technique, it was hypothesized that less breast compression force can be applied. The results indicated that less compression force is possible without significantly compromising the diagnostic quality of the image and that the patient comfort was improved.



An applied breast compression force as used in mammography results in a pressure distribution over the breast. The pressure distribution was assessed using thin pressure sensors attached to the compression plate. The results showed that the pressure distribution was heterogeneous in appearance and varied widely between different breasts. In almost half of the subjects most of the pressure was over the juxtathoracic part of the breast and the pectoral muscle with little or no pressure over the rest of the breast.



Another concern regarding breast compression is the question whether the resulting pressure might damage tumors, causing a shedding of malignant cells into the blood system. Peripheral venous blood samples were drawn before and after breast compression and analyzed for circulating tumor cells. The study found no elevated number of circulating cancer cells in peripheral blood after breast compression. Future analysis of samples from veins draining the breast are needed to study if circulating tumor cells are being trapped in the lung capillaries.

Abstract (Swedish)

Popular Abstract in Swedish

Bröstcancer är den typ av cancer som drabbar flest kvinnor i Sverige. Årligen diagnostiseras drygt 7000 kvinnor med bröstcancer och ungefär 1400 dör av sin sjukdom. För att minska bröstcancerdödligheten rekommenderar Socialstyrelsen mammografiscreening där kvinnor över 40 år bjuds in för regelbundna kontroller. Dessa kontroller utförs med digital mammografi som innebär att man tar tvådimensionella röntgenbilder av brösten. Det är välkänt att mammografi inte hittar alla brösttumörer. En eventuell tumör kan döljas av normal vävnad ovan och under tumören. Detta problem kan åtminstone delvis lösas med en snittbildsteknik. En sådan har utvecklats på senare år och kallas brösttomosyntes. I brösttomosyntes erhålls snittbilder av hela bröstet och således minskar problemet med att all bröstvävnad projiceras ned på en enda mammografibild. Brösttomosyntes har visat sig bättre på att hitta tumörer i studier, men ytterligare studier fodras för att bekräfta detta.



En viktig parameter för bedömning av prognos och behandling är tumörens storlek. I arbete I jämfördes mätningar av brösttumörers storlek gjorda med de olika avbildningsmetoderna brösttomosyntes, digital mammografi och ultraljud. Som storleksreferens användes patologens storleksmätning på det avlägsnade bröstpreparatet. Resultaten visar att storleksbestämningen med brösttomosyntes stämmer bättre överens med patologens mätning än digital mammografi. Således ger mätning på brösttomosyntes bättre underlag för prognosbedömning och behandlingsplanering.



Ett problem som gör att en grupp kvinnor avstår från regelbunden mammografiscreening är rädslan för smärta i samband med undersökningen. För att få en bra mammografibild med digital mammografi måste man anbringa en ganska kraftig kompression av bröstet. Eftersom brösttomosyntes är en tredimensionell undersökning av bröstet kan man tänka sig en reducerad bröstkompression och således en minskad smärtupplevelse. I arbete II togs tomosyntesbilder av samma bröst med både standard kompressionskraft och halverad kompressionskraft. Resultaten tyder på att en minskning av bröstkompression är möjlig med brösttomosyntes utan att bildkvalitén försämras.



Idag förekommer ingen bra standard för hur mycket ett bröst ska komprimeras i samband med digital mammografi. I arbete III undersöktes hur kompressionskraften fördelas över bröstet, det vill säga hur tryckfördelningen är över bröstet. Detta undersöktes med hjälp av tunna trycksensorer placerade under kompressionsplattan. Det visade sig att tryckfördelningen var heterogen och varierade mycket från bröst till bröst. Hos en grupp kvinnor låg det kraftigaste trycket över den bröstkorgsnära delen medan huvuddelen av bröstet var otillräckligt komprimerat. En annan grupp uppvisade god tryckfördelning över bröstet. I denna grupp medförde ytterligare kompression endast ökad smärta. Arbetet aktualiserar behovet av en bättre kompressionsanordning som tar hänsyn till tryckfördelningen.



Ett avgörande steg i bröstcancerns förlopp är uppkomsten av metastatisk sjukdom genom spridning av cancerceller till andra delar av kroppen. Det finns möjlighet att mäta mängden cirkulerande tumörceller i bröstcancerpatienters blod och studier har visat att denna metod har ett prognostiskt värde. I arbete IV undersöktes något som har diskuterats men inte studerats systematiskt hos människor, nämligen om bröstkompression i samband med mammografi skulle kunna leda till att tumörceller läcker ut i blodomloppet hos kvinnor med bröstcancer. Resultaten visade inte något ökat läckage av tumörceller till blod taget från blodåder på arm. En utvidgad studie planeras med cellräkning i blod taget från centrala blodådror till vilka bröstet dräneras för att utesluta möjligheten att avsaknaden i perifert blod orsakas av att cancercellerna fastnat i lungkapillärerna.

• author: Förnvik, Daniel
• supervisor: Anders Tingberg; Sören Mattsson; Sophia Zackrisson; Pontus Timberg
• opponent: Maidment, Andrew, Department of Radiology, University of Pennsylvania
• organization: Medical Radiation Physics, Malmö (research group)
• publishing date: 2013
• type: Thesis
• publication status: published
• subject: Radiology, Nuclear Medicine and Medical Imaging
• keywords: digital mammography, breast tomosynthesis, breast compression, pressure distribution, breast cancer, circulating tumor cell
• in: Lund University Faculty of Medicine Doctoral Dissertation Series
• volume: 2013:58
• pages: 48 pages
• defense location: Room 2005-2007, Inga Marie Nilssons gata 49, SUS Malmö
• defense date: 2013-05-17 13:00:00
• ISSN: 1652-8220
• ISBN: 978-91-87449-28-4
• language: English
• LU publication?: yes
• id: c66ada29-756a-44b7-921b-497a3583f215 (old id 3732127)
• date added to LUP: 2016-04-01 14:33:43
• date last changed: 2023-04-18 20:12:08