超音波 (米国) に光音響 (OA) イメージングを追加すると、英国ケンブリッジの学際的な研究チームの調査結果によると、乳がんの診断が改善される可能性があります。 この組み合わせにより、乳房の構造的特徴を重ね合わせた機能的な血管系の視覚化が可能になります。
この複合技術の臨床応用を促進するために、チームは、血管パターンに基づいて乳房の悪性病変を識別できる統合 OA-US イメージング システムからの単一波長 OA データを使用して、単純な機能セットを開発しました。 研究者は彼らの調査結果を 光音響学.
この機能セットを使用した低コストの OA-US デバイスは、特に乳がんの生存率が 40% 未満である低所得国に住む女性において、早期の乳がん診断の数を増やす可能性があります (高所得国では 80% と比較して)。所得国）。 提案されたデバイスは、マンモグラフィーへのアクセスが制限されている集団の乳がんスクリーニングを拡大することもできます。
超音波画像診断だけでは、乳がんの検出感度が低くなる傾向があり、良性病変と悪性病変を常に区別できるとは限りません。 OA イメージング (光励起と音響検出に基づく低コストの可能性がある技術) は、乳がん診断の臨床研究で評価されていますが、現在の分析プロセスは非常に複雑です。
主任研究者 サラ・ボンディーク、ケンブリッジ大学の がん研究 イギリス ケンブリッジ研究所 および 物理学科、研究者の目的は、OA-US データの取得を簡素化し、学習が容易で臨床的に実装可能な単純な画像機能セットを作成することであったと説明しています。
チームは、良性、不確定、または疑わしい乳房異常を持つ 96 人の患者の 94 の乳房病変からの画像を使用して特徴セットを生成しました。 ケンブリッジ大学病院NHS財団トラスト. 最初の 38 の病変 (14 の悪性病変と XNUMX つの良性病変を含む) を使用して機能セットを開発しました。 他のものは検証に使用されました。
この研究のすべての患者は、マンモグラフィー、乳房超音波、OA イメージングを受けました。これは、低周波断層超音波も組み込んだ OA 装置を使用して行われました。 研究者は、水と脂質による吸収を最小限に抑える 800 nm の励起波長を使用して、充実した乳房病変を囲む血管の形態を示す画像を作成しました。 単一波長の使用により、OA 画像処理と可視化が簡素化され、将来のシステムの簡素化とコスト削減の可能性が提供されます。
研究者は、OA と US の画像を別々に、または組み合わせて分析し、健康な乳房組織、良性疾患、および悪性腫瘍を表す血管のパターンを探しました。 良性病変は、病変を貫通せずに病変の上にドレープされた脈管分布または血管を示さなかった。 悪性病変には、病変に侵入した不規則な栄養血管および/またはそれらの周囲の無秩序な不規則なパターンがありました。 病変の内部外観は、良性病変と悪性病変を区別せず、使用されませんでした。
研究者は、固形病変を BI-RADS 5 分類 (悪性を強く示唆する) にアップグレードする悪性腫瘍の 2 つの特徴を選択しました。 良性の特徴が存在する場合 (病変血管の上に血管や血管が広がっていない場合)、病変は BI-RADS XNUMX (良性) に格下げされます。
31 人の乳房放射線科医が、OA-US 検証画像 (13 の悪性病変と 20 の良性の固形病変) を個別に解釈することにより、機能セットを検証しました。 機能セットの使用に習熟するのに必要なトレーニングはわずか XNUMX 分でした。 この機能を使用して、BI-RADS カテゴリ別に病変を分類し、患者の診断用超音波検査とマンモグラフィ画像を分類するよう依頼されました。
乳房放射線科医は、感度 96.8%、特異度 84.6% で OA-US 画像を解釈し、各リーダーに対して XNUMX つの偽陰性と XNUMX つの偽陽性を示しました。 対照的に、マンモグラフィでは、各リーダーで XNUMX つの偽陰性と XNUMX つの偽陽性が発生し、超音波では XNUMX つの偽陰性と XNUMX つと XNUMX つの偽陽性が発生しました。 重要なことは、マンモグラフィと超音波の偽陰性のすべてが、OA によって陽性として正しく識別されたことです。
ディープラーニングは超解像光音響イメージングを加速します
Bohndiek は、OA-US が標準的な操作手順を最適化し、高品質の画像データを取得するには、実践的な経験が必要であり、このため、将来の多施設検証研究では、オペレーターへの依存と独立したキャリブレーションを考慮する必要があると指摘しています。
「私たちは、デバイスが診療所で日常的に使用されると、医学物理学者が QA/QC のために使用できる安定したテストオブジェクト (ファントム) を開発するという文脈で、OA-US デバイスの検証研究を行ってきました」と彼女は言います。 物理学の世界. 「将来的には、このシステムを乳がんの放射線治療に対する反応のモニタリングに適用することも計画しています。」
