Mammografi – fra konvoluttfilm til kunstig intelligens

Mammografiens historie illustrerer en rivende utvikling, fra de første bildene av ablaterte bryst i 1913 og fram til å dag, hvor mammografi er den fremste screeningmetoden for å oppdage brystkreft og vi bereder grunnen for at kunstig intelligens kan tyde mammografibildene våre.

Mammografi er røntgenavbildning av brystene. Mammografibilder, eller mammogrammer, fremstiller vev og strukturer i brystene, fra brystmuskelen innerst mot thorax, deretter kjertel- og fettvev, og mamillen ytterst. Mammografi brukes til å fremstille maligne og benigne tilstander i brystet, hos både kvinner og menn. Brystkreft er det hyppigste kreftformen blant kvinner i verden og Norge i dag. I 2021 ble det diagnostisert 4023 tilfeller av brystkreft i Norge, 3991 blant kvinner og 32 blant menn (1). Selv om forekomsten av brystkreft øker, øker også overlevelsen av sykdommen. Dette er mye takket være tidlig oppdagelse gjennom blant annet mammografiscreening, og bedret behandling (2).

Fra røntgenografi av brystene til mammografi

De første bildene av et røntgenfotografert bryst ble publisert i 1913 og viste ablaterte bryst (3). Det var ikke før i 1927 at de første røntgenundersøkelsene av kvinners bryster ble utført (4). Bildene var dog uskarpe da utstyret var et konvensjonelt røntgenapparat som ikke var tilpasset avbildning av bryster, og dermed ga stort fokus og stor avstand mellom bryst og film. Det ble heller ikke brukt kompresjon. Dette ble først tatt i bruk på 50-tallet (5). Avstanden mellom fokus og film ble kortere, bildene ble tatt stående, og projeksjonene ble etter hvert standardisert. I 1960 ble det som skulle bli gullstandarden innen røntgenografi av brystene, presentert; lav kV, høy mA og god avblending (6). Teknikken og posisjoneringen var lett å reprodusere, og bildene kunne skille mellom godartede og ondartede svulster. Benevnelsen ble også endret fra røntgenografi av brystene til mammografi. Den første utgaven av mammografiapparatet slik vi kjenner det i dag, kom på markedet i 1967, denne med roterende molybdenanode og innebygget mulighet for kompresjon (7). Kompresjon ble ansett som viktig for å immobilisere og redusere tykkelsen på brystet. Det reduserte muligheten for bevegelsesuskarpheter og spredt stråling, samt stråledosen. Strukturene i brystet ble spredd bedre fra hverandre og gjorde det lettere å identifisere patologi. Kompresjon brukes også i dag, men kraften er redusert og tilnærmingen er mer persontilpasset.

Fra film-folie til digital mammografi

De siste 50 årene har det skjedd store teknologiske fremskritt innen mammografi (8). På 70-, 80- og 90-tallet skjedde det flere endringer i valg av anodemateriale og andre tekniske utbedringer, blant annet innen automatisk eksponeringskontroll, og introduksjon av bevegelig raster og høy-frekvens-generator, som førte til lavere stråledoser og bedre bildekvalitet.

På 90-tallet ble ultralyd tatt i bruk som et supplement til klinisk mammografi, for å lettere kunne skille mellom cyster og solide svulster, for fremstilling av palpable kuler ved negativ mammografi, og for gjennomføring av nåleprøver i brystet (8). For å stille mer presise diagnoser ble også MR tatt i bruk i mammadiagnostikk på 90-tallet. I motsetning til ultralyd som benyttes ved så å si alle brystkreftutredninger, utredes om lag 30 prosent av ikke-neoadjuvante pasienter med MR (9).

Digital mammografi lot vente på seg sammenlignet med annen konvensjonell røntgen da kravene til oppløsning og bildekvalitet var betydelig høyere i mammografi. Digital mammografi ble kommersielt tilgjengelig i 1999 (10). Metoden viste seg å ha fordeler sammenlignet med analog mammografi; lavere stråledoser, reduksjon i omtak på grunn av teknisk svikt (11, 12), enklere arkivering og utveksling av bilder, bedret pasientflyt, og enklere innføring av tilleggsteknologier som dataassistert deteksjon og digital bryst-tomosyntese (13, 14). Studier viste også at digital mammografi var like god til å oppdage brystkreft som analog mammografi (15, 16).

Digital bryst-tomosyntese, eller tomosyntese, ble lansert på slutten av 1990 tallet (17), men utstrakt bruk både klinisk og til uttesting i screening kom ikke i gang før på 2010-tallet. Tomosyntese skiller seg fra konvensjonell mammografi ved at røntgenrøret beveger seg i en bue over brystet mens det tas flere lavdose-eksponeringer (18). Bildene rekonstrueres til en pseudo-tredimensjonal bildeserie og kan vises som tynne eller tykkere snittbilder. Bildene kan også rekonstrueres til et syntetisk, todimensjonalt bilde, lignende som ved konvensjonell mammografi.

Mammografiscreening og Mammografiprogrammet

I dag skiller vi mellom klinisk mammografi og screeningmammografi. Klinisk mammografi er en undersøkelse som utføres på bakgrunn av symptomer eller palpable funn, eller som et resultat av funn på screening. For å utrede funn i brystet brukes trippeldiagnostikk. Dette innebærer en kombinasjon av klinisk undersøkelse, billeddiagnostikk og eventuelt en nåleprøve (19). Screening er «siling». Det vil si at man undersøker mange symptomfrie kvinner for å finne de få som har brystkreft.

Mammografiscreeningens historie startet i New York på 1960-tallet med den første randomiserte kontrollerte studien (20). En nasjonal diskusjon om organisert mammografiscreening for brystkreft startet på 1980-tallet i Norge, etter publiseringen av resultater fra en svensk randomisert kontrollert studie som antydet at mammografiscreening reduserte dødeligheten av brystkreft (21), men det var ikke før i 1994 at det ble bevilget penger over statsbudsjettet til et fireårig pilotprosjekt (22). Pilotprosjektet startet i Rogaland, Hordaland, Akershus og Oslo i 1996. Etter en gradvis utvidelse ble programmet landsdekkende i 2005.

Målet med Mammografiprogrammet er å redusere dødeligheten av brystkreft ved tidligdiagnostikk. Mammografiprogrammet inviterer alle kvinner i alderen 50–69 år til mammografi hvert annet år. Screeningen foregår ved 30 screeningenheter, 26 stasjonære og fire mammografibusser. All billeddtying, utredning, diagnostikk og behandling foregår ved 17 brystsentre. I dag er det om lag 100 radiologer og 350 radiografer som jobber med screening i Mammografiprogrammet.

Bruk av digital mammografi sammenfalt med den gradvise innføringen av mammografiscreening i Norge (22). De første digitale mammografiapparatene i Norge ble installert ved screeningenheten Galleri Oslo og på Ullevål sykehus i Oslo i 1999, mens Vestfold, som det siste fylket til å innlemmes i Mammografiprogrammet, ble det første til å kun tilby digital mammografi. Brystsentrene gikk gradvis over til å bruke digitalt utstyr, og overgangen fra analog til digital mammografi var komplett da Møre og Romsdal fikk installert digitalt utstyr i 2011.

Mammografiprogrammet har siden oppstart hatt et tett samarbeid med Norsk Radiografforbund. Kurs var opprettet før innføringen av Mammografiprogrammet, men ble etter hvert et årlig tilbud med god deltakelse. Radiografforbundet ga også viktig støtte i arbeidet med å etablere videreutdanningen i mammografi på Høgskolen i Bergen, og spesialistgodkjenningen i mammografi var den første Radiografforbundet iverksatte innen radiografi. Siden 2019 har fem radiografer mottatt denne godkjenningen. Norsk Radiografforbund har flere ganger bidratt med midler inn i prosjekter som har ført til bedret kunnskapsgrunnlag og økt kompetansebygging innen mammaradiografi.

Mammografi og mammografiscreening i fremtiden

Mammografiprogrammet var tidlig ute med å teste tomosyntese i screening, først gjennom Oslo Tomosynthesis Screening Trial (OTST) (23), etterfulgt av Oslo, Vestre Viken og Vestfold-studien (OVVV) (24), og til slutt med den randomiserte kontrollerte studien Tomosyntesestudien i Bergen (To-Be) (25). Per i dag brukes tomosyntese kun ved klinisk mammografi i Norge. Bruk av klinisk tomosyntese kan erstatte forstørrelses- og konbilder og dermed effektivisere utredningen. Kost–nytte effekten av tomosyntese i screeningen er omdiskutert.

I Norge og Europa er det i dag mangel på brystradiologer. De siste årene har kunstig intelligens og maskinlæring blitt testet ut i tyding av screeningbilder med den hensikt å avlaste radiologene med noe av screeningvolumet de tyder. Retrospektive studier har vist at maskinlæringsalgoritmer presterer like bra som en enkelt radiolog i å oppdage brystkreft ved screening, med et høyt tilleggspotensial for å oppdage krefttilfeller som radiologer overser (26, 27).

Mammografiprogrammet er i gang med flere studier som undersøker bruken av kunstig intelligens og maskinlæring i tyding av screeningbilder. I tillegg til å utvikle en egen algoritme i samarbeid med Norsk Regnesentral, er det igangsatt retrospektive studier der CE-godkjente algoritmer benyttes for å teste ytelsen med data fra Mammografiprogrammet. Hensikten er å få kunnskap om algoritmenes evne til å oppdage brystkreft, både for digital mammografi og tomosyntese. På trappene står nå en randomisert kontrollert studie med bruk av kunstig intelligens til å tyde screeningbildene i Mammografiprogrammet. I tillegg diskuteres utvidelse av aldersgruppen som inviteres til screening, og det arbeides med å teste strategier for persontilpasset screening, inkludert tilpasset screeningintervall og screeningteknikk for kvinner med ulik risiko for brystkreft. Mammografi og mammografiscreening går et spennende tiår i møte.post@holdpusten.no

Referanser

1. Cancer Registry of Norway. Cancer in Norway 2021 - Cancer incidence, mortality, survival and prevalence in Norway. Oslo: Cancer Registry of Norway, 2022.

2. Sebuødegård S, Botteri E, Hofvind S. Breast cancer mortality after implementation of organized population-based breast cancer screening in Norway. Journal of the National Cancer Institute. 2019:djz220.

3. Salomon A. Beiträge zurpathologie und klinik der mammacarcinomz. Arch Klin Chir. 1913;101:573-668.

4. Egan RL. Mammography. Charles C Thomas. Springfield, 1964.

5. Leborgne R. Diagnosis of Tumors of the Breast by Simple Roentgenography; Calcification in Carcinoma. Ajr. 1951;65:1-11.

6. Egan RL. Experience with mammography in a tumor institution: evaluation of 1,000 studies. Radiology. 1960;75(6):894-900.

7. Gold RH. The evolution of mammography. Radiologic Clinics of North America. 1992;30(1):1-19.

8. Ween B, van der Lelie C, Olsen JB, Sager EM, Thoresen S, Widmark A. Mammografi. Oslo: Universitetsforlaget; 1992.

9. Kreftregisteret. Årsrapport 2021 med resultater og forbedringstiltak fra Nasjonalt kvalitetsregister for brystkreft. Oslo, 2022.

10. Ertzaas A, Hofvind S, Thoresen S. Mammografiprogrammet i Norge: Evaluering av Prøveprosjektet 1996-2000. Kreftregisterets forskningsrapport. 2000(2-2000).

11. Hauge IH, Pedersen K, Sanderud A, Hofvind S, Olerud HM. Patient doses from screen-film and full-field digital mammography in a population-based screening programme. Radiation protection dosimetry. 2012;148(1):65-73.

12. Vigeland E, Klaasen H, Klingen TA, Hofvind S, Skaane P. Full-field digital mammography compared to screen film mammography in the prevalent round of a population-based screening programme: the Vestfold County Study. European radiology. 2008;18(1):183-91.

13. Skaane P. Studies comparing screen-film mammography and full-field digital mammography in breast cancer screening: updated review. Acta radiologica. 2009;50(1):3-14

14. Houssami N, Skaane P. Overview of the evidence on digital breast tomosynthesis in breast cancer detection. The Breast. 2013;22(2):101-8.

15. Skaane P, Young K, Skjennald A. Population-based mammography screening: comparison of screen-film and full-field digital mammography with soft-copy reading—Oslo I study. Radiology. 2003;229(3):877-84.

16. Skaane P, Skjennald A. Screen-film mammography versus full-field digital mammography with soft-copy reading: randomized trial in a population-based screening program—the Oslo II Study. Radiology. 2004;232(1):197-204.

17. Niklason LT, Christian BT, Niklason LE, Kopans DB, Castleberry DE, Opsahl-Ong B, et al. Digital tomosynthesis in breast imaging. Radiology. 1997;205(2):399-406.

18. Sechopoulos I. A review of breast tomosynthesis. Part I. The image acquisition process. Medical physics. 2013;40(1):014301.

19. Helsedirektoratet. Nasjonalt handlingsprogram med retningslinjer for diagnostikk, behandling og oppfølging av pasienter med brystkreft [nettdokument]. Oslo: Helsedirektoratet. 2019 (sist faglig oppdatert 23. mars 2022, lest 24. november 2022). Tilgjengelig fra https://www.helsedirektoratet.no/retningslinjer/brystkreft-handlingsprogram.

20. Shapiro S. Periodic screening for breast cancer: the HIP Randomized Controlled Trial. Health Insurance Plan. J Natl Cancer Inst Monogr. 1997(22):27-30.

21. Tabár L, Fagerberg CJ, Gad A, Baldetorp L, Holmberg LH, Gröntoft O, et al. Reduction in mortality from breast cancer after mass screening with mammography. Randomised trial from the Breast Cancer Screening Working Group of the Swedish National Board of Health and Welfare. Lancet (London, England). 1985;1(8433):829-32.

22. Hofvind S, Tsuruda K, Mangerud G, Ertzaas AK, et al. The Norwegian Breast Cancer Screening Program, 1996-2016: Celebrating 20 years of organised mammographic screening. In: Cancer in Norway 2016 - Cancer incidence, mortality, survival and prevalence in Norway. Oslo: Cancer Registry of Norway; 2017.

23. Skaane P, Bandos AI, Gullien R, Eben EB, Ekseth U, Haakenaasen U, et al. Comparison of digital mammography alone and digital mammography plus tomosynthesis in a population-based screening program. Radiology. 2013;267(1):47-56.

24. Hofvind S, Hovda T, Holen AS, Lee CI, Albertsen J, Bjorndal H, et al. Digital Breast Tomosynthesis and Synthetic 2D Mammography versus Digital Mammography: Evaluation in a Population-based Screening Program. Radiology. 2018;287(3):787-94.

25. Hofvind S, Holen ÅS, Aase HS, Houssami N, Sebuødegård S, Moger TA, et al. Two-view digital breast tomosynthesis versus digital mammography in a population-based breast cancer screening programme (To-Be): a randomised, controlled trial. The Lancet Oncology. 2019;20(6):795-805.

26. McKinney SM, Sieniek M, Godbole V, Godwin J, Antropova N, Ashrafian H, et al. International evaluation of an AI system for breast cancer screening. Nature. 2020;577(7788):89-94.

27. Rodriguez-Ruiz A, Lång K, Gubern-Merida A, Broeders M, Gennaro G, Clauser P, et al. Stand-Alone Artificial Intelligence for Breast Cancer Detection in Mammography: Comparison With 101 Radiologists. Journal of the National Cancer Institute. 2019;111(9):916-22.