新しい定量的バイオマーカーを使用した超音波高解像度微小血管系イメージングにより、乳がん検出の精度が向上します

目的：イメージングの血管新生におけるパワードップラーの限界を克服するために、乳房病変の悪性病理との良性の分化のための、コントラストのない超音波微小血管系イメージング技術の新しい定量的バイオマーカーを開発および調査しようとしました。 方法：この前向き研究では、生検である527人の超音波が特定された疑わしい乳房腫瘤を有する521人の患者について、新しい高解像度微小血管系イメージング（HDMI）をテストしました。腫瘍微小血管、微小血管フラクタル寸法（MVFD）、マレーの偏差（MD）、分岐角（BA）、および空間的血管性パターン（SVP）と初期バイオマーカーの4つの新しい形態学的特徴が抽出および分析され、結果は病理と相関しています。。多変量ロジスティック回帰分析を使用して、さまざまな予測モデル、初期バイオマーカー、新しいバイオマーカー、および悪性病変との差別化における新しいバイオマーカーの組み合わせのパフォーマンスを研究しました。 結果：新しいHDMIバイオマーカー、MVFD、BA、MD、およびSVPは、腫瘍のサイズに関係なく、悪性および良性の病変で統計的に有意に異なっていました。20 mmを超える病変の新しいバイオマーカーの感度と特異性は、それぞれ95.6％と100％でした。新しいバイオマーカーを組み合わせることで、質量サイズに関係なく、すべての病変について、それぞれ97％（95％CI：95-98％）、93.8％、および89.2％のAUC、感度、および特異性が示されました。乳房イメージングレポートおよびデータシステム（BI-RADS）スコアを予測モデルに追加することにより、分類はさらに改善され、97％（95％CI：95-98％）、93.8％のAUC、感度、および特異性が示されました。それぞれ89.2％。 結論：新しい定量的HDMIバイオマーカーを追加すると、従来の超音波に対する補完的なイメージングツールとして使用すると、乳房病変の特性評価の精度が大幅に向上しました。 重要な点：•腫瘍微小血管画像から抽出された新しい定量的バイオマーカーは、悪性乳房から悪性を識別する際の感度と特異性を高めます。•新しいHDMIバイオマーカーMurrayの偏差、分岐角、微小血管フラクタル寸法、および空間的血管性パターンは、最初のバイオマーカーを上回りました。•すべてのバイオマーカーを使用した多変数分析への米国記述子に基づくBI-RADSスコアを追加すると、すべてのサイズグループの感度、特異性、およびAUCが著しく増加しました。

OBJECTIVES: To overcome the limitations of power Doppler in imaging angiogenesis, we sought to develop and investigate new quantitative biomarkers of a contrast-free ultrasound microvasculature imaging technique for differentiation of benign from malignant pathologies of breast lesion. METHODS: In this prospective study, a new high-definition microvasculature imaging (HDMI) was tested on 521 patients with 527 ultrasound-identified suspicious breast masses indicated for biopsy. Four new morphological features of tumor microvessels, microvessel fractal dimension (mvFD), Murray's deviation (MD), bifurcation angle (BA), and spatial vascularity pattern (SVP) as well as initial biomarkers were extracted and analyzed, and the results correlated with pathology. Multivariable logistic regression analysis was used to study the performance of different prediction models, initial biomarkers, new biomarkers, and combined new and initial biomarkers in differentiating benign from malignant lesions. RESULTS: The new HDMI biomarkers, mvFD, BA, MD, and SVP, were statistically significantly different in malignant and benign lesions, regardless of tumor size. Sensitivity and specificity of the new biomarkers in lesions > 20 mm were 95.6% and 100%, respectively. Combining the new and initial biomarkers together showed an AUC, sensitivity, and specificity of 97% (95% CI: 95-98%), 93.8%, and 89.2%, respectively, for all lesions regardless of mass size. The classification was further improved by adding the Breast Imaging Reporting and Data System (BI-RADS) score to the prediction model, showing an AUC, sensitivity, and specificity of 97% (95% CI: 95-98%), 93.8%, and 89.2%, respectively. CONCLUSION: The addition of new quantitative HDMI biomarkers significantly improved the accuracy in breast lesion characterization when used as a complementary imaging tool to the conventional ultrasound. KEY POINTS: • Novel quantitative biomarkers extracted from tumor microvessel images increase the sensitivity and specificity in discriminating malignant from benign breast masses. • New HDMI biomarkers Murray's deviation, bifurcation angles, microvessel fractal dimension, and spatial vascularity pattern outperformed the initial biomarkers. • The addition of BI-RADS scores based on US descriptors to the multivariable analysis using all biomarkers remarkably increased the sensitivity, specificity, and AUC in all size groups.