Додавання оптоакустичної (ОА) візуалізації до ультразвуку (УЗД) може покращити діагностику раку молочної залози, згідно з висновками міждисциплінарної дослідницької групи в Кембриджі, Великобританія. Комбінація дозволяє візуалізувати функціональну кровоносну мережу, накладену на структурні особливості молочної залози.
Щоб прискорити клінічне застосування цієї комбінованої методики, команда розробила простий набір функцій, використовуючи дані ОА з однохвильовою довжиною хвилі з інтегрованої системи візуалізації ОА-УЗД, яка може ідентифікувати злоякісні ураження молочної залози на основі їх судинних структур. Дослідники описують свої відкриття в Фотоакустика.
Недорогий пристрій OA-US, що використовує цей набір функцій, може збільшити кількість ранніх діагнозів раку молочної залози, особливо у жінок, які живуть у країнах з низьким рівнем доходу, де рівень виживаності при раку молочної залози становить менше 40% (порівняно з 80% у країнах з високим рівнем доходу). країни доходу). Запропонований пристрій може також розширити скринінг раку молочної залози в популяціях з обмеженим доступом до мамографії.
Ультразвукова візуалізація сама по собі, як правило, має низьку чутливість для виявлення раку молочної залози та не завжди може відрізнити доброякісні та злоякісні ураження. Огляд ОА – потенційно недорогий метод, заснований на оптичному збудженні та акустичному виявленні – оцінюється в клінічних дослідженнях для діагностики раку молочної залози, але поточний процес аналізу є досить складним.
Головний слідчий Сара Бондік, Кембриджського університету Кембриджський інститут дослідження раку Великобританії та кафедра фіз, пояснює, що мета дослідників полягала в тому, щоб спростити отримання даних ОА-УЗД і створити простий набір функцій візуалізації, який було б легко освоїти та застосувати клінічно.
Команда створила набір функцій, використовуючи зображення 96 уражень грудей у 94 пацієнтів із доброякісними, невизначеними або підозрілими аномаліями молочної залози на Лікарні Кембріджського університету NHS Foundation Trust. Перші 38 утворень (включаючи 14 злоякісних і вісім доброякісних) були використані для розробки набору ознак; інші були використані для перевірки.
Усі пацієнтки в дослідженні пройшли мамографію, ультразвукове дослідження молочних залоз і візуалізацію остеоартриту, виконану за допомогою пристрою остеоартриту, який також включав низькочастотний томографічний ультразвук. Дослідники використовували довжину хвилі збудження 800 нм, яка мінімізує поглинання водою та ліпідами, щоб створити зображення, що демонструють морфологію кровоносних судин, що оточують тверде ураження молочної залози. Використання однієї довжини хвилі спростило обробку та візуалізацію зображень ОА, пропонуючи можливість майбутнього спрощення системи та зниження вартості.
Дослідники проаналізували зображення ОА та УЗД окремо та в поєднанні, шукаючи моделі кровоносних судин, що відповідають здоровій тканині молочної залози, доброякісним і злоякісним захворюванням. При доброякісних ураженнях не було васкуляризації або судин, які накривали ураження, не проникаючи в нього. Злоякісні ураження мали нерегулярні живильні судини, які проникали всередину ураження, та/або дезорганізований нерегулярний малюнок навколо них. Внутрішній вигляд уражень не дозволяв диференціювати доброякісні та злоякісні утворення і не використовувався.
Дослідники вибрали три ознаки злоякісності, за якими будь-яке тверде ураження було б класифіковано за BI-RADS 5 (дуже вказує на злоякісність): неправильна кришка, неправильна живильна судина та ознака кігтя. Наявність доброякісних ознак – відсутність судин або судини, розширені над судиною ураження – знизить оцінку ураження до BI-RADS 2 (доброякісне).
Два рентгенологи молочної залози перевірили набір функцій, незалежно інтерпретуючи зображення валідації ОА-УЗД (31 злоякісне та 13 доброякісних твердих уражень). Їм знадобилося всього 20 хвилин навчання, щоб навчитися використовувати набір функцій. Їм було запропоновано використовувати функції для класифікації уражень за категорією BI-RADS, а також для класифікації діагностичних ультразвукових досліджень пацієнтів і мамографічних зображень.
Рентгенологи молочної залози інтерпретували зображення ОА-УЗД з чутливістю 96.8% і специфічністю 84.6%, з одним хибнонегативним і двома хибнопозитивними для кожного зчитувача. Для порівняння, мамографія дала три хибнонегативні та два хибнопозитивні результати для кожного зчитувача, а ультразвукове дослідження дало один хибнонегативний результат і шість і сім хибнопозитивних результатів. Важливо, що всі хибнонегативні результати мамографії та УЗД були правильно визначені ОА як позитивні.
Глибоке навчання прискорює створення фотоакустичних зображень із супер роздільною здатністю
Bohndiek зазначає, що OA-US потребує практичного досвіду для оптимізації стандартної операційної процедури та отримання високоякісних даних зображення, і з цієї причини майбутні багатоцентрові перевірки повинні враховувати залежність від оператора та незалежне калібрування.
«Ми проводили валідаційні дослідження пристрою OA-US у контексті розробки стабільних тестових об’єктів (фантомів), які можуть використовуватися медичними фізиками для забезпечення якості/контролю якості після того, як пристрої регулярно використовуються в клініці», — розповідає вона. Світ фізики. «У майбутньому ми також плануємо застосувати цю систему для моніторингу відповіді на променеву терапію раку молочної залози».
