Компьютерная томография, лазерная маммография
Компьютерная томография, лазерная маммография ( CTLM ) является торговой маркой компании Imaging Diagnostic Systems, Inc. (IDSI, США) за ее метод оптической томографии женской для визуализации молочной железы .
Этот метод медицинской визуализации использует энергию лазера в ближней инфракрасной области спектра для обнаружения ангиогенеза в ткани молочной железы. Это оптическая молекулярная визуализация гемоглобина , как насыщенного кислородом, так и дезоксигенированного. Эта технология использует лазер так же, как компьютерная томография использует рентгеновские лучи; лучи проходят через ткани и затухают.
Лазерный детектор измеряет падение интенсивности, и данные собираются по мере того, как лазерный детектор перемещается по груди, создавая томографическое изображение. Изображения CTLM показывают распределение гемоглобина в ткани и могут обнаружить области ангиогенеза вокруг злокачественных опухолей, которые стимулируют этот ангиогенез для получения питательных веществ для роста.
История
[ редактировать ]раком молочной железы страдает каждая восьмая женщина, и, по оценкам Национального института рака, 27% людей живут не менее 5 лет после того, как у них диагностирован рак IV стадии По данным Национального института рака, . [ 1 ] Маммография является наиболее часто используемым методом скрининга рака, но у него есть три основных недостатка. [ 2 ] Во-первых, это ионизирующее излучение . Поскольку для визуализации молочной железы в маммографии используются низкоэнергетические рентгеновские лучи, грудь подвергается ионизирующему излучению. Слишком частое повторное воздействие может повысить риск развития рака в будущем. Второй недостаток – неточность. Маммография имеет низкую специфичность, и это может привести к ложноположительным результатам, которые выявляют отклонения, которые никогда не прогрессируют и не вызывают симптомов или смерти, а также к ложноотрицательным результатам, особенно в плотной ткани молочной железы , когда обнаружить опухоли особенно трудно. От 60 до 80 из каждых 100 биопсий, выполненных после маммографии, на самом деле отрицательны на рак. [ 3 ] Наконец, основным недостатком маммографии является боль. 23–95% испытывают дискомфорт, [ 4 ] и боль является существенным препятствием для повторного посещения обследований. [ 5 ]
Поэтому CTLM была разработана как альтернатива рентгеновской маммографии. Его технология основана на двух важных принципах: [ 2 ]
- Разные ткани имеют разные коэффициенты поглощения.
- Злокачественные опухоли имеют высокий уровень неоваскуляризации.
Неоваскуляризация — это естественное образование новых кровеносных сосудов.
CTLM занимает 15–20 минут на одно изображение и использует неионизирующий свет ближнего инфракрасного диапазона, что позволяет пациентам делать повторные изображения. Он также подвешивает грудь, что предотвращает боль во время визуализации. [ 2 ] [ 6 ]
Он проходит одобрение FDA, [ на момент? ] и предлагается в качестве дополнения к маммографии. [ 6 ] [ нужно обновить ]
Механизм
[ редактировать ]CTLM — это неинвазивная практическая система, которая использует распространение лазерного света в ближнем инфракрасном диапазоне через ткань для оценки ее оптических свойств. [ 7 ] Он основан на двух основных принципах: различные компоненты ткани обладают уникальными характеристиками рассеяния и поглощения для каждой длины волны, а рост злокачественной опухоли требует, чтобы неоваскуляризация выросла более чем на 2 мм. При вновь формирующихся опухолях кровоток увеличивается, и затем CTLM ищет высокую концентрацию гемоглобина (ангиогенез) в молочной железе, которая является структурно и функционально аномальной, а также выявляет неоваскуляризацию, которая может быть скрыта на маммографических изображениях, особенно в плотной молочной железе. [ 8 ] [ 9 ] [ 3 ] Эту неоваскуляризацию, которая приводит к увеличению объема гемоглобина в ограниченной области, можно визуализировать с помощью измерений поглощения лазерного света. Злокачественные образования будут обнаружены по их более высокому оптическому затуханию по сравнению с окружающей тканью, что в основном связано с увеличением поглощения света за счет более высокого содержания в них гемоглобина. [ 10 ]
В устройстве CTLM используется лазерный диод, который излучает лазерный свет с длиной волны 808 нм в ближнем инфракрасном (NIR) спектре, который соответствует точке пересечения сильного поглощения как оксигенированного, так и дезоксигенированного гемоглобина. [ 11 ] На этой длине волны вода, жир и кожа могут лишь слабо поглощать свет, что мало влияет на сбор данных. Лазерный луч с длиной волны 808 нм может проникать в ткани молочной железы любой плотности и, таким образом, одинаково хорошо работать при исследовании и визуализации чрезвычайно плотных и гетерогенных тканей молочной железы. CTLM ищет области высокой абсорбции, где имеется высокая концентрация гемоглобина, что указывает на богатую сеть кровеносных сосудов или ангиогенез. Область ангиогенеза обычно намного больше, чем сама опухоль, и, следовательно, CTLM может обнаруживать небольшие опухоли, которые иногда невидимы при использовании других методов визуализации, таких как маммография. Однако рассеивание фотонов в ткани, хотя и безопасно, может создать проблему при прогнозировании пути света в ткани из-за рассеяния. Чтобы решить эту проблему, система CTLM использует большое количество положений источника и детектора, чтобы учесть диффузионную аппроксимацию распространения света в тканях и показать расположение повышенной васкуляризации в молочной железе. [ 12 ]
Сбор данных CTLM очень похож на стандартную компьютерную томографию (КТ). Основное отличие состоит в том, что для создания изображений CTLM использует ближний инфракрасный свет, а не рентгеновские лучи. Пациентка лежит на мягком столе в положении лежа, при этом одна грудь подвешена в сканирующей камере и ничто не соприкасается с подвесной грудью. Грудь окружена блоком лазерного источника-детектора, который состоит из колодца, содержащего два кольца по 84 детектора в каждом и один лазер, установленный на круглой платформе. Этот рабочий массив устройства CTLM вращается на 360 градусов вокруг груди и выполняет около 16 000 измерений поглощения на каждый срез. Затем он опускается для сканирования следующего уровня после каждого вращения, создавая на каждом этапе срез толщиной 2 или 4 мм, в зависимости от размера груди. [ 3 ] Всего получается не менее 10 срезов, а продолжительность исследования составляет от 10 до 15 минут для пациента среднего размера.
Реконструкция изображений CTLM выполняется по срезам. Прямая модель, представляющая собой оценку среднего оптического поглощения, рассчитывается для каждого среза с использованием диффузионной аппроксимации уравнения переноса. [ 13 ] Затем его сравнивают с компьютерным томографическим измерением поглощающих возмущений в срезе с помощью веерного луча. [ 3 ] Эти данные возмущений затем реконструируются в изображения срезов с использованием сильно модифицированного запатентованного алгоритма обратной проекции с фильтром, который преобразует данные веерного луча в синограммы . Он также корректирует геометрические искажения из-за объемного взаимодействия световой ткани и компенсирует пространственно-вариантный эффект размытия, типичный для диффузной оптической визуализации.
Визуализация 3D-изображений доступна сразу после получения данных. Области, содержащие хорошо перфузированные структуры с высокой концентрацией гемоглобина, визуализируются белым или светло-зеленым цветом, а участки без васкуляризации — тускло-зеленым или черным. Математические алгоритмы реконструируют трехмерные полупрозрачные изображения, которые можно вращать по любой оси в реальном времени. В трехмерном пространстве изображения анализируются в двух разных проекциях: проекции максимальной интенсивности (MIP) и проекции спереди назад (FTB), также известной как режим рендеринга поверхности. [ 14 ] Комбинация этих двух режимов используется для оценки картины васкуляризации и для того, чтобы отличить нормальный сосуд от аномальной васкуляризации. Хотя в некоторых доброкачественных образованиях также наблюдался ангиогенез, повышенная абсорбция наблюдалась значительно чаще в злокачественных, чем в доброкачественных поражениях. Исследования показали, что форма и текстура ангиогенеза на изображениях CTLM являются важными характеристиками для дифференциации злокачественных и доброкачественных поражений. Система компьютерной диагностики, содержащая три основных этапа: интересующий объем (VOI), извлечение признаков и классификация, используется для повышения эффективности работы рентгенолога при интерпретации изображений CTLM. Для извлечения VOI была реализована техника 3D-нечеткой сегментации. [ 7 ]
Приложение
[ редактировать ] |
Интерпретация изображения
[ редактировать ]
Предлагаются три независимых вида: корональный, сагиттальный и поперечный. Эти виды также могут формировать составной 3D-вид. Поскольку сосудистая сеть молочной железы расположена радиально, сосуды расширяются при параллельной проекции, но сужаются при перпендикулярной проекции. К изображению применяется обратный коэффициент, так что области с высокой сосудистой сетью кажутся на изображении белыми, а черные области представляют собой относительно бессосудистые сегменты. Доброкачественные образования и имплантаты обычно не визуализируются.
CTLM предлагает два режима реконструкции: реконструкция спереди назад и проекция максимальной интенсивности. Эти два режима используются для оценки структуры васкуляризации, чтобы определить, имеют ли изображения нормальную или аномальную васкуляризацию. Кроме того, поскольку неоваскулатура опухоли не ограничивается анатомической границей опухоли, КТЛМ также выявляет все рекрутированные артерии и области повышенного кровообращения. Это преимущество позволяет идентифицировать очень маленькие опухоли.
Клиническое исследование
[ редактировать ]Доктор Эрик Милн провел небольшое локальное исследование, используя CTLM в качестве дополнения к маммографии; из 122 случаев количество необходимых биопсий сократилось с 89 до 47. Кроме того, чувствительность CTLM равна маммографии, но имеет гораздо большую специфичность.
Устройства
[ редактировать ]Imaging Diagnostic Systems — компания из Флориды, создавшая устройство визуализации CTLM. В 2011 году оно было отнесено к медицинскому устройству класса III и до сих пор проходит процедуру утверждения. [ на момент? ] [ нужно обновить ]
Сравнение с другими модальностями
[ редактировать ]В CTLM используется лазер ближнего инфракрасного диапазона с длиной волны ~808 нм, которому не препятствует плотная ткань молочной железы. Чувствительность маммографии, КТЛМ и маммографии+КТЛМ составила 34,4%, 74,4% и 81,57% соответственно для чрезвычайно плотных молочных желез и 68,29%, 85,00% и 95,34% соответственно для гетерогенно плотных молочных желез. [ 12 ] Сочетание КТЛМ и маммографии позволяет с более высокой точностью различать доброкачественные и злокачественные опухоли.
Преимущества
[ редактировать ]- Здесь не используется ионизирующее излучение, как в случае маммографии, ОФЭКТ.
- Он имеет более высокую чувствительность и специфичность для визуализации плотной ткани молочной железы.
- В отличие от МРТ, для этого не требуется контрастное вещество .
- Дискомфорт пациента сведен к минимуму. Никакого сжатия груди не требуется.
- Он прост и недорог в эксплуатации. [ 15 ]
Недостатки
[ редактировать ]- Радиологу требуются определенные навыки для интерпретации и различения кровеносных сосудов на изображениях CTLM, что требует много времени и сложно из-за различной формы ангиогенеза. [ 7 ]
- Эта технология ожидает одобрения FDA.
См. также
[ редактировать ]- Диффузное оптическое изображение
- Окно ближнего инфракрасного диапазона в биологической ткани
- Диффузная оптическая маммография
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Рак молочной железы (женщина) — факты о раке» . ПРОИДЧИК .
- ^ Jump up to: а б с Рихтер, Дэвид М. (2003). «Компьютерная томографическая лазерная маммография. Практический обзор» . Японский журнал радиологических технологий . 59 (6): 687–693. дои : 10.6009/jjrt.kj00003174147 . ПМИД 12881671 .
- ^ Jump up to: а б с д Поеллингер, Александр; Мартин, Ян К.; Подумайте, Стивен Л.; Фройнд, Торстен; Хамм, Бернд; Бик, Ульрих; Дикманн, Феликс (декабрь 2008 г.). «Ближняя инфракрасная лазерная компьютерная томография молочной железы». Академическая радиология . 15 (12): 1545–1553. дои : 10.1016/j.acra.2008.07.023 . ПМИД 19000871 .
- ^ Армстронг, Катрина; Мой, Элизабет; Уильямс, Санки; Берлин, Джесси А.; Рейнольдс, Эйлин Э. (3 апреля 2007 г.). «Скрининговая маммография у женщин от 40 до 49 лет: систематический обзор для Американского колледжа врачей». Анналы внутренней медицины . 146 (7): 516–526. дои : 10.7326/0003-4819-146-7-200704030-00008 . ПМИД 17404354 . S2CID 35208653 .
- ^ Уилхан, Пэтси; Эванс, Энди; Уэллс, Мэри; МакГилливрей, Стив (август 2013 г.). «Влияние боли при маммографии на повторное участие в скрининге рака молочной железы: систематический обзор». Грудь . 22 (4): 389–394. дои : 10.1016/j.breast.2013.03.003 . ПМИД 23541681 .
- ^ Jump up to: а б «Система компьютерной томографии, лазерной маммографии (CTLM®) |» . Медгаджет . 23 мая 2006 г.
- ^ Jump up to: а б с Джалалян, Афсане; Машохор, Шьямсия; Махмуд, Рози; Карасфи, Бабак; Икбал Сарипан, М.; Рамли, Абдул Рахман (20 апреля 2017 г.). «Система компьютерной диагностики рака молочной железы с помощью компьютерной томографии и лазерной маммографии (CTLM)» . Журнал цифровых изображений . 30 (6): 796–811. дои : 10.1007/s10278-017-9958-5 . ПМЦ 5681463 . ПМИД 28429195 .
- ^ Ид, МЭЭ; Хегаб, ХМХ; Шиндлер, А.Э. (2006). «Роль CTLM в раннем выявлении сосудистых поражений молочной железы». Египет J Radiol Nucl Med . 37 (1): 633–643. S2CID 55005762 .
- ^ Флори, Дэниел; Фуксьегер, Майкл В.; Вейсман, Кристиан Ф.; Хельбих, Томас Х. (август 2009 г.). «Достижения в области визуализации молочной железы: дилемма или прогресс?» . Минимально инвазивная биопсия молочной железы . Последние результаты исследований рака. Том. 173. стр. 159–181. дои : 10.1007/978-3-540-31611-4_10 . ISBN 978-3-540-31403-5 . ПМИД 19763455 .
{{cite book}}:|journal=игнорируется ( помогите ) - ^ Чжу, Цин; Кронин, Эдвард Б.; Карриер, Аллен А.; Вайн, Хью С.; Хуан, Минмин; Чен, Наньгуан; Сюй, Чен (октябрь 2005 г.). «Доброкачественные и злокачественные образования молочной железы: оптическая дифференциация с помощью оптической реконструкции изображений под контролем США» . Радиология . 237 (1): 57–66. дои : 10.1148/radiol.2371041236 . ПМЦ 1533766 . ПМИД 16183924 .
- ^ Билкова А; Яник, В; Свобода, Б (2010). «[Компьютерная томография, лазерная маммография]». Журнал Лекара Ческича . 149 (2): 61–5. ПМИД 20662467 .
- ^ Jump up to: а б Ци, Цзинь; Е, Чжаосян (март 2013 г.). «КТЛМ как дополнение к маммографии в диагностике пациенток с плотной молочной железой». Клиническая визуализация . 37 (2): 289–294. doi : 10.1016/j.clinimag.2012.05.003 . ПМИД 23465981 .
- ^ Стар, Виллем М. (29 июня 2013 г.). Оптико-тепловой отклик тканей, подвергшихся лазерному облучению . Спрингер. стр. 131–206. ISBN 978-1-4757-6092-7 .
- ^ Флори, Дэниел; Хельбих, Томас Х.; Ридл, Кристофер С.; Яроми, Сильвия; Вебер, Майкл; Леодолтер, Зепп; Фуксьегер, Майкл Х. (июнь 2005 г.). «Характеристика доброкачественных и злокачественных поражений молочной железы с помощью компьютерной томографии и лазерной маммографии (CTLM)». Исследовательская радиология . 40 (6): 328–335. дои : 10.1097/01.rli.0000164487.60548.28 . ПМИД 15905718 . S2CID 33905017 .
- ^ «Системы визуализационной диагностики | Лазерная маммография CTLM» . Imaging Diagnostic Systems, Inc.
