《Frontiers in Oncology》：A quantitative method to compare regional tumor contrast between prone and supine breast MRI
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为解决俯卧位乳腺MRI在术中应用时因体位改变导致肿瘤位置变形的问题，本研究开发了一种定量比较俯卧位与两种探索性仰卧位（独立仰卧位扫描与俯-仰位P2S扫描）MRI肿瘤区域对比度的方法。研究发现，独立仰卧位扫描的肿瘤-纤维腺体组织对比度不劣于（non-inferior）标准俯卧位，而P2S仰卧位扫描的该对比度较差，但两种仰卧位扫描的肿瘤-脂肪组织对比度均不劣于俯卧位。这证实了独立仰卧位MRI可作为手术规划的有效工具，为提升保乳手术的精准性提供了定量影像学依据。
在乳腺癌的诊断与治疗中，磁共振成像（MRI）扮演着至关重要的角色。目前，临床诊断的“金标准”是让患者俯卧、乳房自然悬垂的扫描方式。这种“俯卧位”成像能清晰显示病灶，灵敏度极高。然而，当患者需要进行“保乳手术”时，医生需要知道肿瘤在患者平躺（即“仰卧位”）手术姿势下的精确位置和三维范围。问题就在于，从俯卧到仰卧，乳房会因重力发生显著形变，肿瘤的位置也随之改变。这就像看一张精确的地图（俯卧位MRI）去导航，但实际地形（仰卧位手术视野）已经变了样，导致手术中难以精准切除肿瘤，可能增加肿瘤残留（阳性切缘）的风险。
为了解决这一临床痛点，研究人员开始探索直接在仰卧位进行乳腺MRI扫描。这听起来是个直截了当的方案，但实施起来面临两大挑战：一是从工作流程上，让患者分别在不同日期接受俯卧位（诊断用）和仰卧位（手术规划用）两次MRI扫描，增加了时间、费用和调度负担；二是从影像质量上，如何客观、定量地比较不同体位、不同扫描序列下获得的图像中肿瘤与周围组织的“对比度”——这是清晰勾勒肿瘤边界的关键。特别是，有一种试图“一箭双雕”的方案：在一次检查中，先完成标准的俯卧位增强扫描，然后立即让患者转为仰卧位，利用同一次注射的对比剂进行补充扫描（称为P2S，即俯卧-仰卧扫描）。这种方法省时省力，但其获得的肿瘤图像对比度是否足够用于精准的手术规划，此前从未被定量评估过。
于是，一个核心问题浮出水面：用于手术规划的仰卧位乳腺MRI，其肿瘤对比度能否媲美诊断金标准的俯卧位MRI？发表在《Frontiers in Oncology》上的这项研究，正是为了回答这个问题。研究团队开发了一套创新的定量方法，首次系统比较了标准俯卧位与两种探索性仰卧位（独立扫描和P2S扫描）MRI的肿瘤区域对比度，旨在为影像引导下的保乳手术提供可靠的定量依据。
为了开展这项研究，作者主要运用了以下几项关键技术方法：首先，研究数据来源于两项前瞻性临床试验（NCT03573804, NCT03573661）的受试者，形成了三个队列：标准俯卧位队列（n=78）、独立仰卧位队列（n=17，在不同日期接受扫描）和P2S仰卧位队列（n=61，同一次检查中先后完成俯卧和仰卧扫描）。其次，由一位经验丰富的乳腺放射科医生在钆增强T1加权MRI图像上逐层手动勾画肿瘤轮廓，并构建三维肿瘤模型。接着，利用奥斯特（Otsu）阈值法将肿瘤周围的边界区域自动区分为脂肪和纤维腺体组织。最后，计算了归一化的肿瘤-纤维腺体组织对比度和肿瘤-脂肪组织对比度（采用米歇尔森对比度公式），并进行了严格的统计学比较（包括非劣效性检验）以及信噪比（SNR）、对比噪声比（CNR）和受试者工作特征曲线下面积（ROC AUC）等衍生图像性能指标分析。
研究结果
肿瘤对比度的直接比较
结果显示，P2S仰卧位数据的肿瘤-纤维腺体对比度显著低于俯卧位和独立仰卧位。而在肿瘤-脂肪对比度上，三个队列之间没有统计学差异。
非劣效性检验的明确结论
非劣效性检验（设定界值为-0.1）给出了更清晰的临床结论：独立仰卧位扫描的肿瘤-纤维腺体对比度和肿瘤-脂肪对比度，均被证明不劣于（non-inferior）俯卧位扫描。相反，P2S仰卧位扫描的肿瘤-纤维腺体对比度被判定为劣于（inferior to）俯卧位，但其肿瘤-脂肪对比度仍达到不劣于标准。
组织成分对对比度的影响
研究发现，肿瘤-边界整体对比度与边界区域中纤维腺体组织的含量百分比呈负相关。即肿瘤周围纤维腺体组织越多，整体的肿瘤对比度就越低。这解释了为什么P2S扫描在区分肿瘤与纤维腺体组织时面临更大挑战。
衍生图像性能指标的佐证
信噪比（SNR）、对比噪声比（CNR）和ROC AUC的分析结果与上述主要发现一致。对于肿瘤-纤维腺体对比度，独立仰卧位与俯卧位无显著差异，而P2S仰卧位则表现较差；对于肿瘤-脂肪对比度，三者均无显著差异。
研究结论与重要意义
本研究首次定量证实，当独立进行扫描时，仰卧位乳腺MRI能够提供不劣于标准俯卧位MRI的肿瘤对比度。这极大地增强了将仰卧位MRI用于手术规划的临床信心，因为肿瘤在手术体位下的可视化质量得到了保证。研究支持将独立仰卧位MRI作为保乳手术规划的有效辅助工具，尤其适用于非可触及病变、广泛导管内癌成分、小叶癌组织学或影像学检查结果不一致等需要精确掌握三维肿瘤范围的情况。
然而，研究也揭示了一次性P2S扫描方案的局限性。由于仰卧位扫描是在对比剂注射后平均23分钟才进行，肿瘤区域的对比剂可能已开始“洗脱”，而周围纤维腺体组织仍持续摄取，导致两者之间的对比度下降，不足以在所有乳腺密度类型中可靠地勾勒肿瘤边界。因此，目前的P2S方案可能不适合直接用于外科手术规划。
这项研究的意义深远。首先，它提供了一种强大的比率对比度方法，能够客观比较不同MRI序列和体位的图像质量，为未来优化扫描协议设立了定量基准。其次，它明确了当前不同工作流程的可行性：独立仰卧位扫描是可靠的，而追求高效的单次P2S扫描则需要技术创新（如使用双倍对比剂注射方案）来克服延迟扫描导致的对比度损失。最后，该研究为后续探索，如基于人工智能（AI）的肿瘤自动分割、影像组学特征分析，以及用于预测术中位置的变形配准模型，提供了至关重要的对比度性能标准和验证依据。它架起了一座从诊断影像到手术导航的定量桥梁，朝着实现更精准、更个性化的乳腺癌保乳手术迈出了坚实的一步。
