Evaluation of phase-contrast CT of breast tissue at conventional X-ray sources – Presentation of selected findings - Phasenkontrast-CT von Brustgewebe an konventionellen Roentgenquellen – Praesentation ausgewaehlter Befunde

Abstract

Background Grating-based phase contrast computed tomography (PC-CT) at synchrotron radiation sources has been shown to provide improved visualization of breast tumors. However, broad clinical application of phase-contrast imaging will likely depend on transferring the technology to standard polychromatic X-ray sources. On the basis of selected findings, we demonstrate the potential of grating-based PC-CT using a conventional X-ray source. Materials and Methods Grating-based PC-CT of two ex-vivo formalin fixed breast specimens containing lobular carcinoma was conducted using a Talbot Lau interferometer run at a polychromatic X-ray source of 40 kVp. Phase-contrast and absorption-based 3D-datasets of both specimens were simultaneously recorded. Radiological images were manually matched with corresponding histological sections. The visualization of selected histological findings in phase contrast was compared to absorption contrast. Results Grating-based PC-CT was able to depict the 3-dimensional structure of dilated ducts and high phase contrast was found as a correlate to thickened fibrous ductal walls. Differences in contrast between fibrous and less fibrous breast tissue were observed in phase- but not in absorption-contrast images. Furthermore, regions of low phase contrast correlated with the extension of compact tumor components. Conclusions On the basis of selected findings, we show that grating-based PC-CT at a polychromatic X-ray source provides complementary information to conventional absorption contrast; albeit at lower spatial resolution than synchrotron-based imaging. Hintergrund Die gitterbasierte Phasenkontrast-Computertomographie (PC-CT) unter Verwendung von Synchrotron-Quellen ermöglicht eine verbesserte Darstellung von Brusttumoren. Für eine breite klinische Anwendung der Phasenkontrast-Bildgebung ist jedoch die Übertragung der Technik auf konventionelle Röntgenquellen essentiell. Im Folgenden demonstrieren wir anhand ausgewählter Befunde das Potential der gitterbasierten PC-CT unter Verwendung polychromatischer Röntgenquellen. Material und Methoden Zwei formalinfixierte Ex-vivo-Brustproben wurden mittels gitterbasierter PC-CT an einer konventionellen Röntgenquelle von 40 kVp unter Verwendung eines Talbot-Lau-Interferometers untersucht. Dreidimensionale Phasenkontrast- sowie Absorptionskontrast- Bilddatensätze wurden simultan akquiriert. Die Bilddatensätze wurden manuell mit den korrespondierenden histologischen Schnitten verglichen. Die Darstellbarkeit ausgewählter Befunde im Phasenkontrast und Absorptionskontrast wurde verglichen. Ergebnisse Die gitterbasierte PC-CT ermöglichte die Darstellung der dreidimensionalen Struktur dilatierter Gänge. Fibrös verdickte Duktenwände wiesen einen höheren Phasenkontrast im Vergleich zur Umgebung auf. In den Phasenkontrast-Datensätzen zeigte sich im Unterschied zu den Absorptions-Daten ein unterschiedlicher Kontrast zwischen fibrös verändertem und weniger fibrösem Gewebe. Kontrastarme Areale im Phasenkontrast spiegeln die Ausdehnung von kompakt wachsenden Tumorkomponenten wider. Schlussfolgerungen Anhand ausgewählter Befunde demonstrieren wir, dass die gitterbasierte PC-CT unter Verwendung polychromatischer Röntgenquellen trotz geringerer räumlicher Auflösung im Vergleich zu Synchrotronquellen zusätzliche Informationen in Ergänzung zu dem konventionellen Absorptionskontrast liefert.