Согласно выводам междисциплинарной исследовательской группы из Кембриджа, Великобритания, добавление оптоакустической (ОА) визуализации к УЗИ (УЗИ) может улучшить диагностику рака молочной железы. Комбинация позволяет визуализировать функциональные кровеносные сосуды, наложенные на структурные особенности молочной железы.
Чтобы ускорить клиническое применение этого комбинированного метода, команда разработала простой набор функций, используя данные одноволнового ОА из интегрированной системы визуализации ОА-УЗИ, которые могут идентифицировать злокачественные образования молочной железы на основе их сосудистых структур. Исследователи описывают свои выводы в Фотоакустика.
Недорогое устройство ОА-УЗИ, использующее этот набор функций, может увеличить количество ранних диагнозов рака молочной железы, особенно у женщин, живущих в странах с низким уровнем дохода, где выживаемость при раке молочной железы составляет менее 40% (по сравнению с 80% в странах с высоким уровнем дохода). страны дохода). Предлагаемое устройство может также расширить скрининг рака молочной железы среди населения с ограниченным доступом к маммографии.
Только ультразвуковая визуализация, как правило, имеет низкую чувствительность для выявления рака молочной железы и не всегда может отличить доброкачественные образования от злокачественных. ОА-визуализация — потенциально недорогой метод, основанный на оптическом возбуждении и акустическом детектировании, — оценивается в клинических исследованиях для диагностики рака молочной железы, но текущий процесс анализа довольно сложен.
Главный следователь Сара Бондик, Кембриджского университета Исследования рака Великобритании, Кембриджский институт и кафедра физики, объясняет, что цель исследователей состояла в том, чтобы упростить получение данных OA-US и создать простой набор функций визуализации, который было бы легко освоить и реализовать с клинической точки зрения.
Команда создала набор функций, используя изображения 96 поражений молочной железы у 94 пациентов с доброкачественными, неопределенными или подозрительными аномалиями молочной железы в Больницы Кембриджского университета NHS Foundation Trust. Первые 38 поражений (включая 14 злокачественных и восемь доброкачественных) были использованы для разработки набора признаков; остальные использовались для проверки.
Всем пациентам, участвовавшим в исследовании, была проведена маммография, УЗИ молочных желез и ОА-визуализация с использованием ОА-устройства, которое также включало низкочастотный томографический ультразвук. Исследователи использовали длину волны возбуждения 800 нм, которая сводит к минимуму поглощение водой и липидами, для создания изображений, показывающих морфологию кровеносных сосудов, окружающих твердое поражение молочной железы. Использование одной длины волны упростило обработку и визуализацию изображений ОА, предлагая возможность упрощения системы в будущем и снижения затрат.
Исследователи проанализировали изображения ОА и УЗИ по отдельности и в комбинации, ища образцы кровеносных сосудов, характерные для здоровых тканей молочной железы, доброкачественных заболеваний и злокачественных новообразований. Доброкачественные поражения не демонстрировали васкуляризации или сосудов, которые нависали над поражением, не проникая в него. Злокачественные образования имели неравномерные питающие сосуды, которые проникали в очаг поражения и/или неорганизованный нерегулярный рисунок вокруг них. Внутренний вид поражений не позволял дифференцировать доброкачественные и злокачественные образования и не использовался.
Исследователи выбрали три признака злокачественности, которые позволили бы классифицировать любое солидное поражение по шкале BI-RADS 5 (очень похоже на злокачественность): неправильная шляпка, неправильный питающий сосуд и знак когтя. Наличие доброкачественных признаков — отсутствие сосудов или расширение сосудов над пораженным сосудом — понизило бы поражение до BI-RADS 2 (доброкачественное).
Два рентгенолога молочной железы подтвердили набор признаков, независимо интерпретируя проверочные изображения OA-US (31 злокачественное и 13 доброкачественных солидных поражений). Им потребовалось всего 20 минут обучения, чтобы научиться использовать набор функций. Им было предложено использовать функции для классификации поражений по категориям BI-RADS, а также для классификации диагностических ультразвуковых исследований и маммографических изображений пациентов.
Рентгенологи молочной железы интерпретировали изображения OA-US с чувствительностью 96.8% и специфичностью 84.6%, с одним ложноотрицательным и двумя ложноположительными результатами для каждого считывателя. Для сравнения, маммография дала три ложноотрицательных результата и два ложноположительных результата на каждого считывателя, а ультразвуковое исследование дало один ложноотрицательный результат и шесть и семь ложноположительных результатов. Важно отметить, что все ложноотрицательные результаты маммографии и УЗИ были правильно идентифицированы ОА как положительные.
Глубокое обучение ускоряет получение фотоакустических изображений сверхвысокого разрешения
Бондиек отмечает, что OA-US требует практического опыта для оптимизации стандартной операционной процедуры и получения высококачественных данных изображений, и по этой причине будущие многоцентровые валидационные исследования должны учитывать зависимость от оператора и независимую калибровку.
«Мы проводим валидационные исследования устройства OA-US в контексте разработки стабильных тестовых объектов (фантомов), которые могут использоваться медицинскими физиками для обеспечения/контроля качества после того, как устройства будут регулярно использоваться в клинике», — рассказывает она. Мир физики. «Мы также планируем применить эту систему в будущем для мониторинга реакции на лучевую терапию при раке молочной железы».
