Η προσθήκη οπτοακουστικής (ΟΑ) απεικόνισης στον υπέρηχο (ΗΠΑ) θα μπορούσε να βελτιώσει τη διάγνωση του καρκίνου του μαστού, σύμφωνα με τα ευρήματα μιας διεπιστημονικής ερευνητικής ομάδας στο Κέμπριτζ του Ηνωμένου Βασιλείου. Ο συνδυασμός επιτρέπει την απεικόνιση των λειτουργικών αγγείων του αίματος που επικαλύπτονται με δομικά χαρακτηριστικά του μαστού.
Για να βοηθήσει στην επιτάχυνση της κλινικής εφαρμογής αυτής της συνδυασμένης τεχνικής, η ομάδα ανέπτυξε ένα απλό σύνολο χαρακτηριστικών χρησιμοποιώντας δεδομένα ΟΑ ενός μήκους κύματος από ένα ολοκληρωμένο σύστημα απεικόνισης ΟΑ-ΗΠΑ που μπορεί να αναγνωρίσει κακοήθεις βλάβες του μαστού με βάση τα αγγειακά τους μοτίβα. Οι ερευνητές περιγράφουν τα ευρήματά τους στο Φωτοακουστική.
Μια συσκευή χαμηλού κόστους OA-US που χρησιμοποιεί αυτό το σύνολο χαρακτηριστικών θα μπορούσε να αυξήσει τον αριθμό των πρώιμων διαγνώσεων καρκίνου του μαστού, ειδικά σε γυναίκες που ζουν σε χώρες χαμηλού εισοδήματος, όπου τα ποσοστά επιβίωσης από καρκίνο του μαστού είναι μικρότερα από 40% (σε σύγκριση με 80% σε υψηλά χώρες εισοδήματος). Η προτεινόμενη συσκευή θα μπορούσε επίσης να επεκτείνει τον προσυμπτωματικό έλεγχο του καρκίνου του μαστού σε πληθυσμούς με περιορισμένη πρόσβαση στη μαστογραφία.
Η υπερηχογραφική απεικόνιση από μόνη της τείνει να έχει χαμηλή ευαισθησία για την ανίχνευση του καρκίνου του μαστού και δεν μπορεί πάντα να κάνει διάκριση μεταξύ καλοήθων και κακοήθων βλαβών. Η απεικόνιση ΟΑ – μια δυνητικά χαμηλού κόστους τεχνική που βασίζεται στην οπτική διέγερση και την ακουστική ανίχνευση – αξιολογείται σε κλινικές μελέτες για τη διάγνωση του καρκίνου του μαστού, αλλά η τρέχουσα διαδικασία ανάλυσης είναι αρκετά περίπλοκη.
Κύριος ερευνητής Sarah Bohndiek, του Πανεπιστημίου του Cambridge's Cancer Research UK Cambridge Institute και τμήμα φυσικής, εξηγεί ότι ο στόχος των ερευνητών ήταν να απλοποιήσουν την απόκτηση δεδομένων ΟΑ-ΗΠΑ και να δημιουργήσουν ένα απλό σύνολο χαρακτηριστικών απεικόνισης που ήταν εύκολο στην εκμάθηση και κλινικά εφικτό να εφαρμοστεί.
Η ομάδα δημιούργησε το σύνολο χαρακτηριστικών χρησιμοποιώντας εικόνες από 96 βλάβες του μαστού σε 94 ασθενείς με καλοήθεις, απροσδιόριστες ή ύποπτες ανωμαλίες του μαστού σε Πανεπιστημιακά Νοσοκομεία του Cambridge NHS Foundation Trust. Οι πρώτες 38 βλάβες (συμπεριλαμβανομένων 14 κακοήθων και οκτώ καλοήθων) χρησιμοποιήθηκαν για την ανάπτυξη του συνόλου χαρακτηριστικών. τα άλλα χρησιμοποιήθηκαν για επικύρωση.
Όλοι οι ασθενείς στη μελέτη υποβλήθηκαν σε μαστογραφία, υπερηχογράφημα μαστού και απεικόνιση ΟΑ – που πραγματοποιήθηκε με χρήση συσκευής ΟΑ που ενσωμάτωσε επίσης τομογραφικό υπέρηχο χαμηλής συχνότητας. Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ένα μήκος κύματος διέγερσης 800 nm, το οποίο ελαχιστοποιεί την απορρόφηση από το νερό και τα λιπίδια, για να δημιουργήσουν εικόνες που δείχνουν τη μορφολογία των αιμοφόρων αγγείων που περιβάλλουν μια συμπαγή βλάβη του μαστού. Η χρήση ενός μήκους κύματος απλοποίησε την επεξεργασία και οπτικοποίηση εικόνας ΟΑ, προσφέροντας τη δυνατότητα μελλοντικής απλοποίησης του συστήματος και μείωσης του κόστους.
Οι ερευνητές ανέλυσαν τις εικόνες ΟΑ και ΗΠΑ ξεχωριστά και σε συνδυασμό, αναζητώντας μοτίβα αιμοφόρων αγγείων που αντιπροσωπεύουν υγιή ιστό του μαστού, καλοήθη νόσο και κακοήθεια. Οι καλοήθεις βλάβες δεν έδειξαν αγγείωση ή αγγεία που ήταν τραβηγμένα πάνω από τη βλάβη χωρίς να την διεισδύσουν. Οι κακοήθεις βλάβες είχαν ακανόνιστα αγγεία τροφοδοσίας που διείσδυσαν στη βλάβη και/ή ένα αποδιοργανωμένο ακανόνιστο σχέδιο γύρω τους. Η εσωτερική εμφάνιση των βλαβών δεν διαφοροποιούσε τις καλοήθεις και κακοήθεις βλάβες και δεν χρησιμοποιήθηκε.
Οι ερευνητές επέλεξαν τρία χαρακτηριστικά κακοήθειας που θα αναβάθμιζαν οποιαδήποτε συμπαγή βλάβη σε ταξινόμηση BI-RADS 5 (υψηλά υποδηλώνει κακοήθεια): ακανόνιστο καπάκι, ακανόνιστο αγγείο τροφοδοσίας και σημάδι νυχιών. Η παρουσία καλοήθων χαρακτηριστικών – δεν υπάρχουν αγγεία ή αγγεία που απλώνονται πάνω από το αγγείο της βλάβης – θα υποβαθμίσει μια βλάβη σε BI-RADS 2 (καλοήθης).
Δύο ακτινολόγοι μαστού επικύρωσαν το σύνολο χαρακτηριστικών ερμηνεύοντας ανεξάρτητα τις εικόνες επικύρωσης OA-US (31 κακοήθεις και 13 καλοήθεις συμπαγείς βλάβες). Χρειάστηκαν μόνο 20 λεπτά εκπαίδευσης για να γίνουν ικανοί στη χρήση του συνόλου δυνατοτήτων. Τους ζητήθηκε να χρησιμοποιήσουν τα χαρακτηριστικά για την ταξινόμηση των βλαβών ανά κατηγορία BI-RADS, καθώς και για την ταξινόμηση των διαγνωστικών υπερηχογραφικών εξετάσεων και των εικόνων μαστογραφίας των ασθενών.
Οι ακτινολόγοι μαστού ερμήνευσαν τις εικόνες ΟΑ-ΗΠΑ με ευαισθησία 96.8% και ειδικότητα 84.6%, με ένα ψευδώς αρνητικό και δύο ψευδώς θετικά για κάθε αναγνώστη. Συγκριτικά, η μαστογραφία έδωσε τρία ψευδώς αρνητικά και δύο ψευδώς θετικά για κάθε αναγνώστη, και ο υπέρηχος έδωσε ένα ψευδώς αρνητικό και έξι και επτά ψευδώς θετικά. Είναι σημαντικό ότι όλα τα ψευδώς αρνητικά της μαστογραφίας και του υπερήχου αναγνωρίστηκαν σωστά ως θετικά από την ΟΑ.
Η βαθιά εκμάθηση επιταχύνει την υπερ-ανάλυση φωτοακουστική απεικόνιση
Ο Bohndiek επισημαίνει ότι το OA-US απαιτεί πρακτική εμπειρία για τη βελτιστοποίηση της τυπικής διαδικασίας λειτουργίας και τη λήψη δεδομένων εικόνας υψηλής ποιότητας, και για αυτόν τον λόγο, οι μελλοντικές πολυκεντρικές μελέτες επικύρωσης θα πρέπει να λαμβάνουν υπόψη την εξάρτηση του χειριστή και την ανεξάρτητη βαθμονόμηση.
«Διεξάγουμε μελέτες επικύρωσης της συσκευής OA-US στο πλαίσιο της ανάπτυξης σταθερών αντικειμένων δοκιμής (φαντομών) που μπορούν να χρησιμοποιηθούν από ιατρικούς φυσικούς για QA/QC όταν οι συσκευές χρησιμοποιούνται συστηματικά στην κλινική», λέει. Κόσμος Φυσικής. «Σχεδιάζουμε επίσης να εφαρμόσουμε το σύστημα στο μέλλον για την παρακολούθηση της ανταπόκρισης στην ακτινοθεραπεία στον καρκίνο του μαστού».
