Digitale Mammographie:

Wirklich besser,
gleich gut
oder vielleicht schlechter
als die konventionelle Filmtechnik?

Editorial

(Kommentar des Websitebetreibers Dr. H.-J. Koubenec, Impressum)

In vielen Bereichen können wir zur Zeit eine "digitale Revolution" erleben: Musik-CDs, Uhren, Film-DVDs, Fernsehen, Fotographie. Viele elektronische Geräte werden auf Digitale Systeme umgestellt, nicht ohne Grund. Die digitale Technik bietet viele Vorteile. In der Fotographie hat die digitale Technik ihren Siegeszug schon begonnen, aber jeder, der sich ein bisschen mit den technischen Einzelheiten beschäftigt hat, weiß, dass die Ergebnisse eines Farbfilms mit keiner Digitalkamera erreicht werden, auch wenn sie 5 Mio. Pixel hat. Ein Film ist einfach noch feiner und bildet noch mehr Punkte nebeneinander ab. Außerdem ist ein Film bezüglich des Umfanges der Helligkeit jeder Digitalkamera überlegen. An einen Röntgenfilm werden nun noch besonders hohe Anforderungen bezüglich der Abbildungsqualität gestellt. Die Techniker haben es aber geschafft, für die Röntgen-Mammograhie einen Bildaufnehmer zu entwickeln, der die Röntgenstrahlen digital aufnimmt und den Film ersetzt. Die ersten Geräte sind unter Auflagen für die Mammograhie zugelassen worden, obwohl sie in den Abbildungseigenschaften noch nicht ganz die Eigenschaften eines Film-Foliensystems erreichen. Einige Kliniken und Röntgenpraxen haben sich diese teuren Geräte inzwischen angeschafft und werben kräftig damit, dass die digitale Technik der "alten" Filmtechnik überlegen sei. Technisch gesehen ist die neue Technik unzweifelhaft überlegen. Doch das ist nicht gleichbedeutend mit einer diagnostischen Überlegenheit in der Früherkennung von Brustkrebs. Die werbende Darstellung der Vorteile des neuen Verfahrens sind möglicherweise übertrieben, oder sogar falsch! Dies meint zumindest Prof. M. Friedrich, ein anerkannter Experte für Brustdiagnostik. Er setzt sich anhand eigener Untersuchungen im folgenden kritisch mit dem Wert der digitalen Mammographie auseinander und kommt zu dem Schluß, dass sie beim derzeitigen Stand der Technik keine Vorteile für die Patientinnen bringt und es sich nicht lohnt, dafür extra als sog. IGEL-Leistung zu bezahlen. Für die Qualität einer Mammographie zur Brustkrebs-Früherkennung sei der befundende Arzt ausschlaggebend und nicht die eingesetzte Technik.

Dennoch wird die digitale Technik weiter entwickelt werden und eines Tages an die Qualität der konventionellen Filmtechnik heranreichen. Dann werden die Geräte auch billiger werden und die Film-Mammograhie als Kassenleistung ersetzen.

Mammographie:

Digital oder konventionell mit Film?

Autor: Prof. Dr. M. Friedrich (Impressum)
Quellen: s. Quellen und eigenes Expertenwissen

Was ist neu an der digitalen Mammographie?

Wie bei der digitalen Photographie ist bei der digitalen Mammographie der Film, d. h. das Bildspeichermedium, durch einen digitalen Bildempfänger (Detektor) ersetzt. Dieser besteht aus vielen kleinsten Bildspeicherelementen (Bildelement engl.: picture element, sog. "pixel"), welche die Röntgenbildinformation digital übertragen. Digital heißt, das Bild  liegt als Matrix aus vielen Zahlenwerten vor. Ist damit per se für Sie als Patientin ein diagnostischer Vorteil der digitalen Mammographie verbunden? Nein!

Bei der digitalen Mammographie wird wie bei der herkömmlichen Mammographie ein Schattenbild der Brust durch weiche Röntgenstrahlung auf einem Bildempfänger erzeugt. Es wird dadurch grundsätzlich keine andere diagnostische Information erzeugt als mit der herkömmlichen Mammographie.

 Das diagnostische Hauptproblem der Mammographie, nämlich die eingeschränkte Beurteilbarkeit des Mammograms bei drüsenreichem dichtem Brustgewebe, besteht bei digitaler Mammographie genauso fort wie bei der herkömmlichen Mammographie!

Angebliche Vorteile der digitalen Mammographie

• "GeringereStrahlenbelastung"?

Mit der digitalen Mammographie ist objektiv keine für Sie relevante niedrigere Strahlenbelastung gegenüber der herkömmlichen Mammographie verbunden.

Richtig ist, dass die Strahlenexposition bei der digitalen Mammographie  in gewissen Grenzen variabel ist. Der digitale Detektor kann über einen größeren Bereich Strahlungsunterschiede in Schwärzungsunterschiede umsetzen,  er besitzt einen größeren Dynamikbereich als der Film, bei dem eine feste Beziehung zwischen Strahlendosis und Filmschwärzung besteht.

In der Praxis werden die digitalen Mammographiesysteme vom Lieferanten bzw.  Hersteller allerdings meist so eingestellt, dass die durchschnittliche Strahlendosis nicht größer, sondern etwa gleich oder nur unwesentlich unter der Dosis des zuletzt in der Praxis benutzten Film-Systems liegt. Der Betreiber kann auf diese Weise bei den Patientinnen auf eine niedrigere Strahlenbelastung durch digitale Mammographie verweisen, was immer werbewirksam ist. Dass die Strahlenbelastung nur unbedeutend geringer ist (ca. 20 %)  als mit herkömmlicher Mammographietechnik wird meist verschwiegen.

Mit Blick auf die herkömmliche Film-Folien-Mammographie muss festgestellt werden, dass eine Reduktion der Strahlendosis um 20 % auch durch Wechsel auf ein empfindlicheres Film-Foliensystem oder eine empfindlichere Filmentwicklung genauso erzielt werden wie bei der digitalen Mammographie!

Die theoretischen Möglichkeiten einer Reduzierung der Strahlenbelastung bei digitaler Mammographie z. B. durch Anwendung einer härteren Strahlung oder Weglassen des Streustrahlenrasters werden bisher nicht umgesetzt, da sie nach den Geräterichtlinien nicht zugelassen sind.

Fazit:

1. Dem Werbeargument der niedrigeren Strahlenbelastung bei digitaler Mammographie sollten Sie als Patientin sehr kritisch gegenüberstehen!

2. Sie können keineswegs generell davon ausgehen, dass Sie bei der digitalen Mammographie tatsächlich eine niedrigere Strahlendosis abbekommen als mit einem sorgfältig ausgewählten dosissparenden herkömmlichen Film - Folien - Mammographie - System!
 

• "Konstant gute Bildqualität"?

Eine gut eingearbeitete Mammographiepraxis erzielt durch kontinuierliche Qualitätskontrolle bei der herkömmlichen Mammographie eine konstant gute Bildqualität. Nur Mammographiebetreiber, die es nicht schaffen, eine konstant gute Bildqualität durch Kontrolle aller Abbildungsparameter wie Belichtungseinstellung, Filmentwicklung u.a. bei herkömmlicher Mammographie zu erreichen, können in der digitalen Mammographie einen Vorteil  sehen!

Darüber hinaus besteht bei der digitalen Mammographie aufgrund des nicht-starren elektronischen Zusammenhangs zwischen applizierter Dosis, benutzter Aufnahmespannung  und definitiver  Bildhelligkeit und Bildkontrast die Gefahr, dass Schwankungen oder Verschiebungen der Aufnahmeparameter vom Arzt im fertigen Mammogram nicht bemerkt werden, da ihre Auswirkung auf das Bildergebnis in weiten Grenzen bei der Bilddarstellung elektronisch kompensiert werden können.
 

• "Bessere Kontrastauflösung"?

Was ist Kontrast?

Der durch die Röntgenstrahlung erzeugte Strahlenkontrast wird durch das Film-System bei der herkömmlichen  Mammographie in einen Schwärzungsunterschied umgesetzt. Je feiner die Strahlungsintensitäten im Röntgenbild als Schwärzungsunterschiede dargestellt werden können, desto größer ist das  Kontrastauflösungsvermögen. Die Kontrastwahrnehmung wird durch das sog. Rauschen, (zufallsbedingte Schwärzungsschwankungen) behindert.

Die Kontrastwahrnehmungsschwelle des menschlichen Auges liegt sehr niedrig. Schwärzungsunterschiede von nur 3 % können unter optimalen Betrachtungsbedingungen noch wahrgenommen werden. Bei einem richtig belichteten herkömmlichen Mammogram besteht ein Schwärzungsumfang von 1 : 10 000 , entsprechend einem optischen Dichteumfang von 0 bis 4. Die diagnostisch wichtigen Schwärzungsunterschiede liegen in einem normalen Mammogram  sämtlich über der Kontrastwahrnehmungsschwelle des menschlichen Auges. Insofern besteht hier kein Vorteil der digitalen Mammographie.

Unter geeigneten Betrachtungsbedingungen, d. h. mit helligkeitsvariabler einblendbarer Irisblende, können auf dem herkömmlichem Mammographiefilm mehr Schwärzungsunterschiede wahrgenommen werden als auf einem digitalen Hardcopy-Ausdruck, da der Copy-Film nur einen optischen Dichteumfang von 0 bis 3, maximal 3,4 , besitzt. Dieser Nachteil muss bei der digitalen Mammographie durch Variation des Bildkontrastes und der Bildhelligkeit am Monitor ausgeglichen werden! Andernfalls kann nicht dieselbe Bildinformation wie bei der herkömmlichen Mammographie wahrgenommen werden.

Bildkontrast und Bildhelligkeit können bei der digitalen Mammographie am Monitor beliebig variiert werden. Dies wird vordergründig als Vorteil der digitalen Mammographie dargestellt, ist aber in Wirklichkeit eine notwendige Tugend, die aus der Not der primär schlechten (unscharfen) Abbildungseigenschaft der digitalen Mammographie geboren ist!

Es hat sich außerdem gezeigt, dass bei excessiver Erhöhung des Bildkontrastes am Monitor die Drüsenstrukturen nur noch als Schwarz-Weiß-Bild ohne Grauwertabstufung dargestellt werden. Jeder Anwender der digitalen Photographie weiß, dass mit einer Einengung des Grauwertbereichs Bildinformation verloren geht! Bei hoher Kontrastverstärkung sind zwar die Konturen zwischen gering unterschiedlich absorbierenden Drüsenstrukturen deutlicher markiert, das Mammogram wird aber dadurch diagnostisch nicht besser lesbar. Durch den zu engen Grauwertumfang im Bild geht die diagnostisch wichtige Einschätzung der unterschiedlichen Dichte der Verschattungen im Mammogram relativ zu Fettgewebe verloren, so dass letztendlich die Bildstrukturen nicht mehr sicher interpretiert werden können.

Die Bildbeispiele unten belegen, dass der Bildkontrast in einem herkömmlichen Film - Folien - Mammogram zur Bildinterpretation völlig ausreichend ist und durch Digitaltechnik keine neue diagnostische Information dargestellt wird .



herkömmliches  Mammogram                digitales Mammogram

auf  Film-System Kodak MinR 2002       mit  Senographe 2000 M
 

• "höhere Nachweisrate von Mikroverkalkungen"?

In eigenen Testenreihen  konnten auf CDMAM-Phantomaufnahmen mit digitaler Vollfeld-Mammographie nicht mehr Mikroverkalkungen wahrgenommen werden als mit herkömmlicher Film-Folien-Mammographie!

Dabei bleibt die schlechtere Formerkennbarkeit kleinerer Mikroverkalkungen bei der digitalen Mammographie gegenüber herkömmlicher Mammographie unberücksichtigt!
 

• "Bessere Beurteilbarkeit bei  sog. dichtem , d. h. drüsenreichem Brustgewebe"?

Homogen dichtes d. h. bindegewebsreiches Drüsengewebe stellt den Arzt , ob in digitaler oder herkömmlicher Mammographietechnik, gleichermaßen vor große Probleme. Wo kein Unterschied in der Strahlenschwächung zwischen drüsenreichem Brustgewebe und einem soliden Mammatumor besteht, kann dieser weder mit digitaler noch mit herkömmlicher Mammographietechnik abgebildet werden! Die digitale Mammographie bringt deshalb bei der drüsenreichen Brust keine diagnostischen Vorteile!

Bei Brüsten mit knotigem Mammagewebe, d. h. zahlreichen knötchenförmigen Gewebsverdichtungen besteht das diagnostische Problem darin, in den zahlreichen sich übereinander projizierenden knötchenförmigen Drüsenstrukturen den sog. Tumorkernschatten zu identifizieren. Dies ist ein Problem der Muster-Erkennung und nicht der mammographischen Aufnahmetechnik!

Bei mammographisch eingeschränkt beurteilbarem Brustgewebe muss  immer eine hochauflösende   zur Tumoraufdeckung durchgeführt werden! Digitale Mammographie hilft dort nicht!
 

• "Digitale Nachbearbeitung der Mammogramme durch den Arzt"?

Die digitale Nachbearbeitung der Mammogramme durch den Arzt am Monitor ist kein Vorteil der digitalen Mammographie! Sie ist vielmehr eine Notwendigkeit, um die wegen der Bildunschärfe primär schlechtere Detailerkennbarkeit im digitalen Mammogram sowie den geringeren Schwärzungsumfang und damit Grautonwert-Umfang der Hardcopy-Filme am Monitor auszugleichen.
 

•  Computer -  Assistierte Diagnose (CAD) in der Mammadiagnostik

Als ein Vorteil der digitalen Mammographie wird die Möglichkeit angeführt, durch eine computerisierte Analyse des digitalen Mammograms die Entdeckungsrate und Klassifizierung von Mikroverkalkungen und verdächtigen sternförmigen oder polizyklischen Verdichtungen zu verbessern. 

Aus den diesbezüglichen wissenschaftlichen Studien geht hervor, dass bei in der Mammographie weniger erfahrenen und übermüdeten Betrachtern des Mammograms tatsächlich eine Steigerung der Sensitivität in der Entdeckung von  Mikroverkalkungen in der Größenordnung von 5 bis 10 % erzielt werden kann, der erfahrene und wache Betrachter jedoch durch CAD in seiner Sensitivität und Spezifität nicht verbessert wird! 

Aus diesen Studien geht auch hervor, dass offenkundig die meisten Betrachter in diesen Studien Beobachtungslücken bei der visuellen Erfassung der gesamten Mammogramfläche hatten, d. h. das Mammogram einfach nicht an allen Stellen mit ihren Augen erfasst haben oder unter nicht idealen Betrachtungsbedingungen, z. B. mit falscher Lupenvergrößerung das Mammogram bearbeitet haben. 

Fazit:

Für einen Mammadiagnostiker, der das Mammogramm systematisch und ohne Zeitduck unter geeigneten Betrachtungsbedingungen, d. h. mit einer 4-fachen Lichtschachtlupe "scant", ist nicht nachvollziehbar, wie er wichtige Details im Mammogram wie z.B, Mikroverkalkungen übersehen sollte!
 

• "Geringere Kompression der Brust während der Aufnahme"?

Die Brust muss bei digitaler Mammographie natürlich genauso komprimiert werden wie bei der herkömmlichen Mammographie! Die Kompression der Brust ist erforderlich, um Bewegungsunschärfen zu vermeiden, die Strahlenbelastung zu reduzieren und das Brustgewebe zur übersichtlicheren Abbildung auseinander zu spreizen.
 

• "Kürzere Untersuchungsdauer"?

Diese Behauptung geht ebenfalls an der Praxisrealität vorbei!

Die technische Anfertigung der Mammogramme durch die Röntgen-Assistentin war bei der sog. kurativen Mammographie, die mit einer körperlichen Untersuchung einhergeht, nie der Zeit-limitierende Faktor!

Wartezeiten bei der Anmeldung, die Untersuchung und das Gespräch beim Arzt sind viel wesentlichere Zeitfaktoren, die Sie bei einer brustdiagnostischen Untersuchung veranschlagen müssen.

Der wesentliche Zeitfaktor bei der technischen Anfertigung der Mammographie besteht in der sorgfältigen Einstellung der Mammogramme durch die Röntgen-Assistentin, nicht in der Dauer der Filmentwicklung. Die konventionelle Filmentwicklung dauert bei herkömmlicher Mammographie (90 sek) nicht länger als der Ausdruck der sog. Hard-Copies mit einem Laser-Imager bei der digitalen Mammographie!  Die digitalen Mammogramme stehen dem Arzt zwar rein theoretisch kurz nach der Anfertigung und Überspielung auf der Auswertekonsole zur Betrachtung zur Verfügung, doch dieser geringe Zeitvorteil bleibt im normalen Arbeitsablauf meist bedeutungslos, da Verzögerungen anderer Art im Arbeitsablauf auftreten.

Es gibt nur zwei mammadiagnostische Situationen, in denen die schnelle Verfügbarkeit des Mammograms durch Digitaltechnik den Untersuchungsablauf vorteilhaft verkürzt:

1. bei der stereotaktischen Stanzbiopsie, bei der kleinflächige Brustteilaufnahmen aus zwei Aufnahmewinkeln zur stereoskopischen Lokalisation von Mikroverkalkungen oder Verdichtungen in der Brust benötigt werden.

2. bei der Milchgangsdarstellung (sog. Galaktographie) zur schnellen Orientierung über den Füllungszustand der kontrastierten Milchgänge (sog. digitale Ausschnitts-Galaktographie).
 

• "Bessere Beurteilbarkeit des Drüsengewebes bei Brustimplantaten"?

Auch diese Hoffnung hat sich nicht erfüllt!

Bei Silikon-Implantaten kommt es bei digitaler  wie bei herkömmlicher Mammographie häufig zur Überprojektion von Brustgewebe in den Schatten des strahlendichten Silikoninlays. Diese Drüsenanteile sind bei herkömmlicher Mammographietechnik  unterbelichtet und nicht auswertbar. Bei digitaler Mammographie sind diese Bereiche genauso unterbelichtet, können aber durch Helligkeitsmanipulation am Monitor in einen auswertbaren Helligkeitsbereich gebracht und so ausgewertet werden. Allerdings ist die Bildqualität in den stark unterbelichteten Bereichen durch hohes Quanten-Rauschen und durch die Überprojektion der Membranstrukturen des Inlays eingeschränkt, so dass Feinheiten der Drüsenstruktur nicht erkannt werden können. Dasselbe gilt auch für Kochsalzprothesen. Ein eigentlicher Vorteil der digitalen Mammographie resultiert daraus also nicht!

Die Überprojektion bei Silikonprothesen wird nur vermieden durch die von Eklund beschriebene spezielle Kompressions- und Einstelltechnik, bei der das Brustgewebe vor das Implantat verlagert und dann zur Aufnahme komprimiert wird. Eine digitale Mammographie ist dazu nicht erforderlich!
 

• "Weniger Wiederholungsaufnahmen"?

Eine eingearbeitete Radiologieassistentin hat bei herkömmlicher Mammographie ca. 2 - 3 % fehlbelichtete Aufnahmen. Der Vorteil der digitalen Mammographie gegenüber der konventionellen Aufnahmetechnik wird also umso geringer ausfallen, je besser die Röntgenassistentin eingearbeitet ist.

Die meisten Wiederholungsaufnahmen sind nicht durch Fehlbelichtungen, sondern durch Bewegungsunschärfen oder Fehleinstellungen verursacht. Diese Fehler betreffen die digitale Mammographie genauso wie die herkömmliche Mammographie!

Nachteile der digitalen Mammographie

 schlechteres Ortsauflösungsvermögen

Ein Nachteil der digitalen Mammographie ist das schlechtere Ortsauflösungsvermögen. Dies wird bei der Diskussion um die digitale Mammographie oft verschwiegen. Das schlechte Ortsauflösungsvermögen (max 5 Lp / mm) beruht auf der Tatsache, dass die digitalen Bildelemente (Pixel) bisher nicht so klein gemacht werden konnten, dass sie im Auflösungsvermögen der Zeichenschärfe eines herkömmlichen Film-Folien-Systems für die Mammographie entsprechen. Die Erkennbarkeit feinster Gewebestrukturen, z. B. dünner Bindegewebssepten, die von Krebsknoten konzentrisch ausstrahlen, oder der Form von Mikroverkalkungen können mit der digitalen  Mammographie nicht so deutlich erkannt werden wie mit der herkömmlichen Mammographie!
 

 geringerer  Schwärzungsumfang des Hardcopy-Films

Der Schwärzungsumfang des Laser-Imager-Hardcopy-Films ist in der Regel geringer (0 - 3,2 optische Dichte) als beim herkömmlichen Mammographiefilm (0 - 4 optische Dichte) . Es stehen somit weniger Graustufen zur Darstellung des Drüsengewebes in einem Mammogram zur Verfügung.
 

 Kosten des digitalen Mammographiegerätes

Ein digitales Vollfeld-Mammographiesystem ist mehr als dreimal so teuer wie ein herkömmliches Mammographiesystem, ohne eine größere diagnostische Bildinformation zu liefern.
 

 begrenztes Aufnahmeformat

Das derzeit am Markt verbreitetste Vollfeld-Mammographiesystem ist durch den digitalen Detektor auf eine Bildfläche von etwas größer als 18 x 24 cm begrenzt. Dies bedeutet, dass große Brüste damit nicht abgebildet werden können!
 

Welche Schlüsse können Sie für sich ziehen?

1. Die Vorteile (Fortschritte) der digitalen Mammographie liegen vorwiegend auf technologischem Gebiet (schnellere Verfügbarkeit und elektronische Manipulierbarkeit der Bilder).
2. Die digitale Mammographie ist mit keiner signifikant niedrigeren Strahlenbelastung gegenüber einer auf dosissparendem Film-Folien-System angefertigten herkömmlichen Mammographie verbunden!

3. Der Nachweis der diagnostischen Gleichwertigkeit der digitalen Mammographie mit der herkömmlichen Mammographie trotz deutlich schlechteren Ortsauflösungsvermögens, ist immer noch Objekt wissenschaftlicher Untersuchungen! In mehreren Studien konnte keine verbesserte Brustkrebsfrüherkennung mit der digitalen Mammographie gegenüber der herkömmlichen Mammographie nachgewiesen werden! 
4. Die digitale Mammographie ist somit für Sie als Patientin mit keinem diagnostischen Vorteil verbunden! Sie bekommen dadurch keine bessere Brustkrebsfrüherkennung! Warum sollten Sie also für eine digitale Mammographie zusätzlich Geld ausgeben?
5. Bedenken Sie auch, dass die bisherigen Errungenschaften in der Brustkrebsfrüherkennung durch Mammographie (Senkung der Brustkrebssterblichkeit) mit der herkömmlichen Film-Folien-Mammographie erzielt wurden, nicht mit der digitalen Mammographie!
6. Orientieren Sie sich deshalb bei der Wahl Ihrer Brustkrebsfrüherkennungs-Mammographie nicht an der Art der technischen Anfertigung der Mammographie - digital oder nicht-digital -, sondern an der Qualifikation des die Mammographie beurteilenden Arztes!

 

Quellen:

Die hier gemachten Aussagen beruhen auf einer halbjährigen Erprobung eines sog. digitalen Vollfeld-Mammographiesystems. Es wurden Phantom-Testaufnahmen und Patientinnen-Aufnahmen ausgewertet. Die digitalen Mammographien wurden mit herkömmlichen Mammographieaufnahmen verglichen.

 

Wenn Sie Fragen oder Anregungen haben,

können Sie den Autor unter folgender Adresse kontaktieren:

Prof. Dr. Michael Friedrich
Direktor des Institutes für Radiologie und Nuklearmedizin
Vivantes Klinikum Am Urban
Dieffenbachstr. 1
10967 Berlin
Tel.: 030 - 697 26 100
Fax: 030 - 697 26 167
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Stand: 23.06.2004