Роль маммографии в радиомике рака молочной железы
- Авторы: Говорухина В.Г.1, Семенов С.С.2,3, Гележе П.Б.2, Диденко В.В.2,4, Морозов С.П.2, Андрейченко А.Е.2
-
Учреждения:
- Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
- Научно-практический клинический центр диагностики и телемедицинских технологий Департамента здравоохранения города Москвы
- Московский клинический научный центр имени А.С. Логинова Департамента здравоохранения города Москвы
- Городская клиническая онкологическая больница № 1
- Выпуск: Том 2, № 2 (2021)
- Страницы: 185-199
- Раздел: Обзоры
- URL: https://journal-vniispk.ru/DD/article/view/70479
- DOI: https://doi.org/10.17816/DD70479
- ID: 70479
Цитировать
Аннотация
Маммография — в настоящее время единственный способ скрининга рака молочной железы (РМЖ). Хотя цифровая маммография служит основным и наиболее широкодоступным методом для выявления РМЖ, её эффективность в обнаружении и оценке внутриопухолевой гетерогенности опухоли ограничена. Пункционная биопсия не может отразить гистологической картины опухоли в целом из-за небольшого размера образца ткани или опухоли. По этой причине выбор подходящего лечения и определение прогноза становится затруднительным. В этом случае такой неинвазивный подход, как медицинская визуализация, даёт более полное представление об опухоли, перспективен при «виртуальной биопсии», а также в контроле прогрессирования заболевания и ответа на терапию.
Радиомика с помощью текстурного анализа позволяет взглянуть на снимок как на группу числовых характеристик, выйти за пределы привычного качественного зрительного восприятия интенсивностей и перейти к более глубокому анализу цифровых, пиксельных данных с целью повышения точности дифференциальной диагностики. Метод радиогеномики, являясь естественным продолжением радиомики, фокусируется на определении экспрессии генов исходя из лучевого фенотипа опухоли. В обзоре рассматриваются возможности применения маммографии в радиомике и радиогеномике РМЖ.
В статье представлен обзор литературы баз данных PubMed, Medline, Springer, eLibrary, а также найденных с помощью Google Scholar актуальных российских научных статей. Полученная релевантная информация объединена, структурирована и проанализирована с целью изучения роли маммографии в радиомике РМЖ.
Ключевые слова
Полный текст
Открыть статью на сайте журналаОб авторах
Вероника Георгиевна Говорухина
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Email: govorukhinaver@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-1611-9618
SPIN-код: 7038-8580
MD
Россия, 127051, Москва, ул. Петровка, д. 24, стр. 1Серафим Сергеевич Семенов
Научно-практический клинический центр диагностики и телемедицинских технологий Департамента здравоохранения города Москвы; Московский клинический научный центр имени А.С. Логинова Департамента здравоохранения города Москвы
Автор, ответственный за переписку.
Email: s.semenov@npcmr.ru
ORCID iD: 0000-0003-2585-0864
SPIN-код: 4790-0416
Врач-ординатор по направлению Рентгенология, инженер отдела медицинской информатики, радиомики и радиогеномики
Россия, Москва; МоскваПавел Борисович Гележе
Научно-практический клинический центр диагностики и телемедицинских технологий Департамента здравоохранения города Москвы
Email: gelezhe.pavel@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-1072-2202
SPIN-код: 4841-3234
кандидат медицинских наук
Россия, МоскваВера Владимировна Диденко
Научно-практический клинический центр диагностики и телемедицинских технологий Департамента здравоохранения города Москвы; Городская клиническая онкологическая больница № 1
Email: didenko@npcmr.ru
ORCID iD: 0000-0001-9068-1273
SPIN-код: 5033-8376
MD
Россия, Москва; МоскваСергей Павлович Морозов
Научно-практический клинический центр диагностики и телемедицинских технологий Департамента здравоохранения города Москвы
Email: morozov@npcmr.ru
ORCID iD: 0000-0001-6545-6170
SPIN-код: 8542-1720
доктор медицинских наук, профессор
Россия, МоскваАнна Евгеньевна Андрейченко
Научно-практический клинический центр диагностики и телемедицинских технологий Департамента здравоохранения города Москвы
Email: a.andreychenko@npcmr.ru
ORCID iD: 0000-0001-6359-0763
SPIN-код: 6625-4186
кандидат физико-математических наук
Россия, МоскваСписок литературы
- Каприн, А.Д., Старинский, В.В., Петрова Г.В. Злокачественные новообразования в России в 2018 году (заболеваемость и смертность). Москва: МНИОИ им. П.А. Герцена, 2019. 250 с.
- Каприн А.Д., Старинский В.В. Состояние онкологической помощи населению России в 2019 году. Москва: МНИОИ им. П.А. Герцена, 2020. 239 с.
- Гришина К.А., Музаффарова Т.А., Хайленко В.А., Карпухин А.В. Молекулярно-генетические маркеры рака молочной железы//Опухоли женской репродуктивной системы. 2016. Vol. 12, N 3. P. 36–42. doi: 10.17650/1994-4098-2016-12-3-36-42
- Wu M., Ma J. Association between imaging characteristics and different molecular subtypes of breast cancer//Acad Radiol. 2017. Vol. 24, N 4. P. 426–434. doi: 10.1016/j.acra.2016.11.012
- Стенина М.Б., Жукова Л. Г., Королева И. А., и соавт. Практические рекомендации по лекарственному лечению рака молочной железы//Malig tumours. 2021. Vol. 10. N 3.
- Pesapane F., Suter M.B., Rotili A., et al. Will traditional biopsy be substituted by radiomics and liquid biopsy for breast cancer diagnosis and characterisation?//Med Oncol. 2020. Vol. 37, N 4. P. 29. doi: 10.1007/s12032-020-01353-1
- Januškevičienė I., Petrikaitė V. Heterogeneity of breast cancer: The importance of interaction between different tumor cell populations//Life Sci. 2019. Vol. 239. P. 117009. doi: 10.1016/j.lfs.2019.117009
- Turashvili G., Brogi E. Tumor heterogeneity in breast cancer//Front Med. 2017. Vol. 4. P. 227. doi: 10.3389/fmed.2017.00227
- Завьялова М.В., Вторушин С.В., Цыганов М.М. Внутриопухолевая гетерогенность : природа и биологическое значение. Обзор//Биохимия. 2013. Т. 78, № 11. С. 1531–1549.
- Ma W., Zhao Y., Ji Y., et al. Breast cancer molecular subtype prediction by mammographic radiomic features//Acad Radiol. 2019. Vol. 26, N 2. P. 196–201. doi: 10.1016/j.acra.2018.01.023
- Aerts H.J., Velazquez E.R., Leijenaar R.T., et al. Decoding tumour phenotype by noninvasive imaging using a quantitative radiomics approach//Nat Commun. 2014. Vol. 5. P. 4006. doi: 10.1038/ncomms5006
- Lin F., Wang Z., Zhang K., et al. Contrast-Enhanced spectral mammography-based radiomics nomogram for identifying benign and malignant breast lesions of Sub-1 cm//Front Oncol. 2020. Vol. 10. P. 573630. doi: 10.3389/fonc.2020.573630
- Li X., Qin G., He Q., et al. Digital breast tomosynthesis versus digital mammography: integration of image modalities enhances deep learning-based breast mass classification//Eur Radiol. 2020. Vol. 30, N 2. P. 778–788. doi: 10.1007/s00330-019-06457-5
- Nazari S.S., Mukherjee P. An overview of mammographic density and its association with breast cancer//Breast Cancer. 2018. Vol. 25, N 3. P. 259–267. doi: 10.1007/s12282-018-0857-5
- Conti A., Duggento A., Indovina I., et al. Radiomics in breast cancer classification and prediction//Semin Cancer Biol. 2021. Vol. 72. P. 238–250.
- Hogg P., Kelly J., Mercer C. Digital mammography: A holistic approach//Springer. 2015. 309 p.
- Demircioglu O., Uluer M., Aribal E. How many of the biopsy decisions taken at inexperienced breast radiology units were correct?//J Breast Heal. 2017. Vol. 13, N 1. P. 23–26. doi: 10.5152/tjbh.2016.2962
- Valdora F., Houssami N., Rossi F., et al. Rapid review: radiomics and breast cancer//Breast Cancer Res Treat. 2018. Vol. 169, N 2. P. 217–229. doi: 10.1007/s10549-018-4675-4
- Mayerhoefer M.E., Materka A., Langset G., et al. Introduction to radiomics//J Nucl Med. 2020. Vol. 61, N 4. P. 488–495. doi: 10.2967/jnumed.118.222893
- Lambin P., Zindler J., Vanneste B.G., et al. Decision support systems for personalized and participative radiation oncology//Adv Drug Deliv Rev. 2017. Vol. 109. P. 131–153. doi: 10.1016/j.addr.2016.01.006
- Wen Y.L., Leech M. Review of the role of radiomics in tumour risk classification and prognosis of cancer//Anticancer Research. 2020. Vol. 40, N 7. P. 3605–3618. doi: 10.21873/anticanres.14350
- Gillies R.J., Kinahan P.E., Hricak H. Radiomics: Images are more than pictures, they are data//Radiology. 2016. Vol. 278, N 2. P. 563–577. doi: 10.1148/radiol.2015151169
- Lambin P., Leijenaar R.T., Deist T.M., et al. Radiomics: The bridge between medical imaging and personalized medicine//Nat Rev Clin Oncol. 2017. Vol. 14, N 12. P. 749–762. doi: 10.1038/nrclinonc.2017.141
- Vailati-Riboni M., Palombo V., Loor J.J. What are omics sciences?//Periparturient Diseases of Dairy Cows: A Systems Biology Approach. 2017. Р. 1–7. doi: 10.1007/978-3-319-43033-1_1
- Porcu M., Solinas C., Mannelli L., et al. Radiomics and “radi-omics” in cancer immunotherapy: a guide for clinicians//Crit Rev Oncol Hematol. 2020. Vol. 154. P. 103068. doi: 10.1016/j.critrevonc.2020.103068
- Ognerubov N.A., Shatov I.A., Shatov A.V. Radiogenomics and radiomics in the diagnostics of malignant tumours: a literary review//Tambov Univ Reports Ser Nat Tech Sci. 2017. Vol. 22, N 6-2. P. 1453–1460. doi: 10.20310/1810-0198-2017-22-6-1453-1460
- Nasief H., Hall W, Zhenget C, al. Improving treatment response prediction for chemoradiation therapy of pancreatic cancer using a combination of delta-radiomics and the clinical biomarker CA19-9//Front Oncol. 2020. Vol. 9. P. 1464. doi: 10.3389/fonc.2019.01464
- Lambin P., Rios-Velazquez E., Leijenaar R., et al. Radiomics: Extracting more information from medical images using advanced feature analysis//Eur J Cancer. 2012. Vol. 48, N 4. P. 441–446. doi: 10.1016/j.ejca.2011.11.036
- Kerns S.L., Ostrer H., Rosenstein B.S. Radiogenomics: Using genetics to identify cancer patients at risk for development of adverse effects following radiotherapy//Cancer Discovery. 2014. Vol. 4, N 2. P. 155–165. doi: 10.1158/2159-8290
- Neri E., Del Re M., Paiar F., et al. Radiomics and liquid biopsy in oncology: the holons of systems medicine//Insights Imaging. 2018. Vol. 9, N 6. P. 915–924. doi: 10.1007/s13244-018-0657-7
- Rizzo S., Botta F., Raimondi S., et al. Radiomics: the facts and the challenges of image analysis//Eur Radiol Exp. 2018. Vol. 2, N 1. P. 36. doi: 10.1186/s41747-018-0068-z
- Kumar V., Gu Y., Basu S., et al. Radiomics: The process and the challenges//Magn Reson Imaging. 2012. Vol. 30, N 9. P. 1234–1248. doi: 10.1016/j.mri.2012.06.010
- Sala E., Mema E., Himoto Y., et al. Unravelling tumour heterogeneity using next-generation imaging: radiomics, radiogenomics, and habitat imaging//Clinical Radiology. 2017. Vol. 72, N 1. P. 3–10. doi: 10.1016/j.crad.2016.09.013
- Lee S.H., Park H., Ko E.S. Radiomics in breast imaging from techniques to clinical applications: A review//Korean J Radiol. 2020. Vol. 21, N 7. P. 779–792. doi: 10.3348/kjr.2019.0855
- Tagliafico A.S., Piana M., Schenone D., et al. Overview of radiomics in breast cancer diagnosis and prognostication//Breast. 2020. Vol. 49. P. 74–80. doi: 10.1016/j.breast.2019.10.018
- Li H., Giger M.L., Huo Z., et al. Computerized analysis of mammographic parenchymal patterns for assessing breast cancer risk: effect of ROI size and location//Med Phys. 2004. Vol. 31, N 3. P. 549–555. doi: 10.1118/1.1644514
- Holbrook M.D., Blocker S.J., Mowery Y.M., et al. Mri-based deep learning segmentation and radiomics of sarcoma in mice//Tomography. 2020. Vol. 6, N 1. P. 23–33. doi: 10.18383/j.tom.2019.00021
- Прэтт У. Цифровая обработка изображений. Москва : Мир, 1982. 480 с.
- Santos J.M., Oliveira B.C., de Araujo-Filho J., et al. State-of-the-art in radiomics of hepatocellular carcinoma: a review of basic principles, applications, and limitations//Abdom Radiol. 2020. Vol. 45, N 2. P. 342–353. doi: 10.1007/s00261-019-02299-3
- Avanzo M., Stancanello J., El Naqa I. Beyond imaging: the promise of radiomics//Phys Medica. 2017. Vol. 38. P. 122–139. doi: 10.1016/j.ejmp.2017.05.071
- Verma M., Raman B., Murala S. Local extrema co-occurrence pattern for color and texture image retrieval//Neurocomputing. 2015. Vol. 165. P. 255–269. doi: 10.1016/j.neucom.2015.03.015
- Tunali I., Hall L.O., Napel S., et al. Stability and reproducibility of computed tomography radiomic features extracted from peritumoral regions of lung cancer lesions//Med Phys. 2019. Vol. 46, N 11. P. 5075–5085. doi: 10.1002/mp.13808
- Nasief H., Zheng C., Schott D., et al. A machine learning based delta-radiomics process for early prediction of treatment response of pancreatic cancer//NPJ Precis Oncol. 2019. Vol. 3, N 1. P. 25. doi: 10.1038/s41698-019-0096-z
- Cui Y., Li Y., Xing D., et al. Improving the prediction of benign or malignant breast masses using a combination of image biomarkers and clinical parameters//Front Oncol. 2021. Vol. 11. Р. 629321. doi: 10.3389/fonc.2021.629321
- Mao N., Yin P., Wang Q., et al. Added value of radiomics on mammography for breast cancer diagnosis: a feasibility study//J Am Coll Radiol. 2019. Vol. 16, N 4, Pt A. P. 485–491. doi: 10.1016/j.jacr.2018.09.041
- Fanizzi A., Basile T.M., Losurdo L., et al. A machine learning approach on multiscale texture analysis for breast microcalcification diagnosis//BMC Bioinformatics. 2020. Vol. 21, Suppl 2. P. 91. doi: 10.1186/s12859-020-3358-4
- Stelzer P.D., Steding O., Raudner M.W., et al. Combined texture analysis and machine learning in suspicious calcifications detected by mammography: Potential to avoid unnecessary stereotactical biopsies//Eur J Radiol. 2020. Vol. 132. P. 109309. doi: 10.1016/j.ejrad.2020.109309
- Karahaliou A., Skiadopoulos S., Boniatis I., et al. Texture analysis of tissue surrounding microcalcifications on mammograms for breast cancer diagnosis//Br J Radiol. 2007. Vol. 80, N 956. P. 648–656. doi: 10.1259/bjr/30415751
- Li H., Mendel K.R., Lan L., et al. Digital mammography in breast cancer: Additive value of radiomics of breast parenchyma//Radiology. 2019. Vol. 291, N 1. P. 15–20. doi: 10.1148/radiol.2019181113
- Parekh V.S., Jacobs M.A. MPRAD: A multiparametric radiomics framework//arXiv. 2018.
- Rozhkova N.I., Bozhenko V.K., Burdina I.I., et al. Radiogenomics of breast cancer as new vector of interdisciplinary integration of radiation and molecular biological technologies (literature review)//Med Alph. 2020. N 20. P. 21–29. doi: 10.33667/2078-5631-2020-20-21-29
- Wang Z., Lin F., Ma H., et al. Contrast-Enhanced spectral mammography-based radiomics nomogram for the prediction of neoadjuvant chemotherapy-insensitive breast cancers//Front Oncol. 2021. Vol. 11. P. 605230. doi: 10.3389/fonc.2021.605230
- Zhang H.X., Sun Z.Q., Cheng Y.G., et al. A pilot study of radiomics technology based on X-ray mammography in patients with triple-negative breast cancer//J Xray Sci Technol. 2019. Vol. 27, N 3. P. 485–492. doi: 10.3233/XST-180488
- Morozov S.P., Vladzimirsky A.V., Klyashtornyy V.G., et al. Clinical acceptance of software based on artificial intelligence technologies (Radiology). Moscow: Research and Practical Clinical Center for Diagnostics and Telemedicine Technologies; 2019. 45 р.
- Mandrekar J.N. Receiver operating characteristic curve in diagnostic test assessment//J Thorac Oncol. 2010. Vol. 5, N 9. Р. 1315–1316. doi: 10.1097/JTO.0b013e3181ec173d
- Rahbar H., McDonald E.S., Lee J.M., et al. How can advanced imaging be used to mitigate potential breast cancer overdiagnosis?//Academic Radiology. 2016. Vol. 23, N 6. Р. 768–773. doi: 10.1016/j.acra.2016.02.008
- Pinker K. Beyond breast density: Radiomic phenotypes enhance assessment of breast cancer risk//Radiology. 2019. Vol. 290, N 1. P. 50–51. doi: 10.1148/radiol.2018182296
- Sun W., Tseng T.L., Qian W., et al. Using multiscale texture and density features for near-term breast cancer risk analysis//Med Phys. 2015. Vol. 42, N 6. P. 2853–2862. doi: 10.1118/1.4919772
- Kontos D., Winham S.J., Oustimov А., et al. Radiomic phenotypes of mammographic parenchymal complexity: Toward augmenting breast density in breast cancer risk assessment//Radiology. 2019. Vol. 290, N 1. P. 41–49. doi: 10.1148/radiol.2018180179
- Yang J., Wang T., Yang L., et al. Preoperative prediction of axillary lymph node metastasis in breast cancer using mammography-based radiomics method//Sci Rep. 2019. Vol. 9, N 1. P. 4429. doi: 10.1038/s41598-019-40831-z
- Zhao B., Tan Y., Tsai W.Y., et al. Reproducibility of radiomics for deciphering tumor phenotype with imaging//Sci Rep. 2016. Vol. 6. P. 23428. doi: 10.1038/srep23428
- Lu L., Ehmke R.C., Schwartz L.H., Zhao B. Assessing agreement between radiomic features computed for multiple CT imaging settings//PLoS One. 2016. Vol. 11, N 12. P. e0166550. doi: 10.1371/journal.pone.0166550
- Velazquez E.R., Parmar C., Jermoumi M., et al. Volumetric CT-based segmentation of NSCLC using 3D-Slicer//Sci Rep. 2013. Vol. 3. P. 3529. doi: 10.1038/srep03529
- Qiu Q., Duan J., Gong G., et al. Reproducibility of radiomic features with GrowCut and GraphCut semiautomatic tumor segmentation in hepatocellular carcinoma//Transl Cancer Res. 2017. Vol. 6, N 5. doi: 10.21037/tcr.2017.09.47
- Qiu Q., Duan J., Duan Z., et al. Reproducibility and non-redundancy of radiomic features extracted from arterial phase CT scans in hepatocellular carcinoma patients: Impact of tumor segmentation variability//Quant Imaging Med Surg. 2019. Vol. 9, N 3. P. 453–464. doi: 10.21037/qims.2019.03.02
- Hunter L.A., Krafft S., Stingo F., et al. High quality machine-robust image features: Identification in nonsmall cell lung cancer computed tomography images//Med Phys. 2013. Vol. 40, N 12. P. 121916. doi: 10.1118/1.4829514
- O’Connor J.P., Aboagye E.O., Adams J.E., et al. Imaging biomarker roadmap for cancer studies//Nat Rev Clin Oncol. 2017. Vol. 14, N 3. P. 169–186. doi: 10.1038/nrclinonc.2016.162
- Chalkidou A., O’Doherty M.J., Marsden P.K. False discovery rates in PET and CT studies with texture features: A systematic review//PLoS One. 2015. Vol. 10, N 5. P. e0124165. doi: 10.1371/journal.pone.0124165
- Mann R.M., Kuhl C.K., Moy L. Contrast-enhanced MRI for breast cancer screening//J Magn Reson Imaging. 2019. Vol. 50, N 2. P. 377–390. doi: 10.1002/jmri.26654
- Parekh V.S., Jacobs M.A. Integrated radiomic framework for breast cancer and tumor biology using advanced machine learning and multiparametric MRI//NPJ Breast Cancer. 2017. Vol. 3. P. 43. doi: 10.1038/s41523-017-0045-3
- Whitney H.M., Taylor N.S., Drukker K., et al. Additive benefit of radiomics over size alone in the distinction between benign lesions and luminal a cancers on a large clinical breast MRI dataset//Acad Radiol. 2019. Vol. 26, N 2. P. 202–209. doi: 10.1016/j.acra.2018.04.019
- Crivelli P., Ledda R.E., Parascandolo N., et al. A new challenge for radiologists: radiomics in breast cancer//BioMed Research International. 2018. Vol. 2018. P. 6120703. doi: 10.1155/2018/6120703
- Bickelhaupt S., Paech D., Kickingereder P., et al. Prediction of malignancy by a radiomic signature from contrast agent-free diffusion MRI in suspicious breast lesions found on screening mammography//J Magn Reson Imaging. 2017. Vol. 46, N 2. P. 604–616. doi: 10.1002/jmri.25606
- Han L., Zhu Y., Liu Z., et al. Radiomic nomogram for prediction of axillary lymph node metastasis in breast cancer//Eur Radiol. 2019. Vol. 29, N 7. P. 3820–3829. doi: 10.1007/s00330-018-5981-2
- Dong Y., Feng Q., Yang W., et al. Preoperative prediction of sentinel lymph node metastasis in breast cancer based on radiomics of T2-weighted fat-suppression and diffusion-weighted MRI//Eur Radiol. 2018. Vol. 28, N 2. P. 582–591. doi: 10.1007/s00330-017-5005-7
- Ma W., Ji Y., Qi L., et al. Breast cancer Ki67 expression prediction by DCE-MRI radiomics features//Clin Radiol. 2018. Vol. 73, N 10. P. 909.e1–909.e5. doi: 10.1016/j.crad.2018.05.027
- Jagadish K., Sheela G.M., Naidu B.P., et al. Big data analytics and radiomics to discover diagnostics and therapeutics for gastric cancer//Recent Advancements in Biomarkers and Early Detection of Gastrointestinal Cancers. 2020. P. 213–219. doi: 10.1007/978-981-15-4431-6_12
- Scheckenbach K. Radiomics: Big data instead of biopsies in the future?//Laryngorhinootologie. 2018. Vol. 97, S 01. P. S114–S141. doi: 10.1055/s-0043-121964
- European Society of Radiology (ESR). Medical imaging in personalised medicine: a white paper of the research committee of the European Society of Radiology (ESR)//Insights Imaging. 2015. Vol. 6, N 2. P. 141–155. doi: 10.1007/s13244-015-0394-0.
Дополнительные файлы
