WikiDer > Компьютерная томография, лазерная маммография

Computed tomography laser mammography


Компьютерная томография лазерная маммография (CTLM) это торговая марка из Imaging Diagnostic Systems, Inc. (IDSI, США) за оптический томографический методика визуализации женской груди.

Эта медицинская визуализация техника использует лазер энергия в ближней инфракрасной области спектра для обнаружения ангиогенез в ткани груди. Это оптическая молекулярная визуализация для гемоглобин как оксигенированные, так и деоксигенированные. Технология использует лазер точно так же компьютерная томография использует рентгеновские лучи, эти лучи проходят через ткань и страдают от затухания.

Лазерный детектор измеряет падение интенсивности, и данные собираются, когда лазерный детектор перемещается по груди, создавая томографическое изображение. CTLM-изображения показывают распределение гемоглобина в ткани и могут обнаруживать области ангиогенеза, окружающие злокачественные опухоли, которые стимулируют этот ангиогенез для получения питательных веществ. для роста.

История

По данным Национального института рака, от рака груди страдает каждая восьмая женщина, и, по оценкам, 27% людей живут не менее 5 лет после того, как им поставили диагноз рака стадии IV.[1] Маммография - это наиболее часто используемый метод выявления рака, но у него есть три основных недостатка.[2] Первый - это ионизирующее излучение. Так как маммография использует рентгеновские лучи низкой энергии для изображения груди, грудь подвергается ионизирующему излучению. Слишком частое повторное воздействие может повысить риск рака в будущем. Второй недостаток - неточность. Маммография имеет низкую специфичность, и это может привести к ложноположительным результатам, которые выявляют аномалии, которые никогда не вызывают симптомов или смерти, а также ложноотрицательные результаты, особенно в плотной ткани груди, когда особенно трудно обнаружить опухоли. От 60 до 80 из каждых 100 биопсий, выполненных после маммографии, фактически не указывают на рак.[3] И, наконец, боль - главный недостаток маммографии. 23-95% испытывают дискомфорт,[4] и боль является значительным препятствием для повторного посещения обследований.[5]

Поэтому CTLM был разработан как альтернатива рентгеновской маммографии. Его технология основана на двух важных принципах:[2]

  1. У разных тканей разные коэффициенты поглощения.
  2. Злокачественные опухоли имеют высокий уровень неоваскуляризации.

Неоваскуляризация - это естественное образование новых кровеносных сосудов.

В конечном счете, у этой развивающейся технологии есть множество преимуществ. Это быстро, занимает всего 15-20 минут на один снимок, и он использует неионизирующий ближний инфракрасный свет, что позволяет пациентам делать повторные снимки. Он также подвешивает грудь, что предотвращает боль при визуализации.[2][6]

В настоящее время он проходит одобрение FDA и предлагается в качестве дополнения к маммографии.[6]

Механизм

CTLM - это неинвазивная практическая система, которая использует распространение лазерного света в ближней инфракрасной области 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 неоваскуляризации, чтобы вырасти до размера более 2 мм. В новых формирующихся опухолях кровоток увеличивается, и CTLM затем ищет высокую концентрацию гемоглобина (ангиогенез) в груди, которая является структурно и функционально аномальной, и обнаруживает неоваскуляризацию, которая может быть скрыта на изображениях маммографии, особенно в плотной груди.[8][9][3] Эту неоваскуляризацию, которая приводит к увеличению объема гемоглобина в ограниченном пространстве, можно визуализировать с помощью измерений поглощения лазерного света. Злокачественные поражения будут обнаружены на основе их более высокого оптического ослабления 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 спектре ближнего ИК-диапазона, который соответствует точке кроссовера сильного поглощения как оксигенированного, так и деоксигенированного гемоглобина.[11] На этой длине волны вода, жир и кожа могут лишь слабо поглощать свет, что мало влияет на сбор данных. Луч лазера 808 нм может проникать в ткани груди любой плотности и, таким образом, может одинаково хорошо работать при обследовании и визуализации чрезвычайно плотных и неоднородных тканей груди. CTLM ищет области с высокой абсорбцией, где наблюдается высокая концентрация гемоглобина, указывающая 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 рассеяние 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 диффузионное приближение распространения света в ткани и показать местоположение повышенной васкуляризации в груди.[12]

Сбор данных CTLM очень похож на стандартный CT. Основное отличие состоит в том, что CTLM использует свет, а не рентгеновские лучи, для получения изображений. Пациент лежит на мягком столе в положении лежа с одной грудью, подвешенной в камере сканирования, и ничто не соприкасается с подвесной грудью. Грудь окружена блоком лазерного источника-детектора, который состоит из колодца, содержащего два кольца с 84 детекторами в каждом, и одного лазера, установленного на круглой платформе. Этот рабочий массив CTLM-устройства вращается на 360 градусов вокруг груди и выполняет приблизительно 16 000 измерений поглощения на срез. Затем он опускается для сканирования следующего уровня после каждого поворота, создавая на каждом шаге срез толщиной 2 или 4 мм, в зависимости от размера груди.[3] Всего было получено не менее 10 срезов, а продолжительность исследования составляла от 10 до 15 минут для пациента среднего размера.

Реконструкция изображений CTLM выполняется послойно. Прямая модель, оценка среднего оптического поглощения, вычисляется для каждого среза с использованием диффузионного приближения уравнения переноса.[13] Затем его сравнивают с компьютерным томографическим измерением веерным пучком поглощающих возмущений в срезе.[3] Эти данные возмущений затем реконструируются в изображения срезов с использованием сильно модифицированного собственного алгоритма фильтрованной обратной проекции, который преобразует данные веерного луча в синографию. Он также корректирует геометрические искажения из-за взаимодействия большого количества света и ткани и компенсирует пространственно изменяющийся эффект размытия, типичный для диффузного оптического изображения.[1][4]

Визуализация 3D изображений доступна сразу после сбора данных. Области, содержащие хорошо перфузионные структуры с высокой концентрацией гемоглобина, визуализируются белым или светло-зеленым цветом, а области без васкуляризации - тускло-зеленым или черным. Математические алгоритмы реконструируют трехмерные полупрозрачные изображения, которые можно вращать вдоль 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 визуализации поверхности.[14] Эти два комбинированных режима используются для оценки паттернов васкуляризации и отличия нормального сосуда от аномальной васкуляризации. Хотя некоторые доброкачественные поражения также демонстрировали ангиогенез, повышенная абсорбция наблюдалась значительно чаще при злокачественных, чем при доброкачественных поражениях. Исследования показали, что форма и текстура ангиогенеза на CTLM-изображениях являются важными характеристиками для дифференциации злокачественных или доброкачественных образований. Структура компьютерной диагностики, содержащая три основных этапа, интересующий объем (VOI), выделение признаков и классификацию, используется для повышения эффективности работы радиолога при интерпретации изображений CTLM. Для извлечения VOI была реализована технология трехмерной нечеткой сегментации.[7]

заявка

Интерпретация изображений

Компьютерная томография, лазерная маммография images.jpg

Предлагаются три независимых вида: коронарный, сагиттальный и поперечный. Эти виды также могут образовывать составное 3D-изображение. Поскольку сосудистая сеть груди расположена радиально, сосуды увеличиваются при параллельном изображении, но сужаются при перпендикулярном виде. К изображению применяется обратный коэффициент, так что области с высокой сосудистой сетью кажутся белыми на изображении, в то время как черные области являются относительно бессосудистыми сегментами. 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 паттернов васкуляризации, чтобы определить, имеют ли изображения нормальную или ненормальную васкуляризацию. Кроме того, поскольку новая сосудистая сеть опухоли не ограничивается анатомической границей опухоли, CTLM также выявляет все задействованные артерии и области повышенного кровообращения. Это преимущество для выявления очень маленьких опухолей.

Клинические испытания

Доктор Эрик Милн провел небольшое локализованное исследование с использованием CTLM в качестве дополнения к маммографии, и он обнаружил, что из 122 случаев количество необходимых биопсий уменьшилось с 89 до 47. Кроме того, чувствительность CTLM равна чувствительности маммографии, но имеет гораздо большая специфичность.

Устройства

Imaging Diagnostic Systems - компания из Флориды, которая создала устройство для визуализации CTLM. Однако в 2011 году он был классифицирован как медицинское изделие класса III и все еще находится на стадии утверждения.

Сравнение с другими модальностями

CTLM использует лазер ближнего инфракрасного диапазона с длиной волны ~ 808 нм, которому не препятствует плотная ткань груди. Чувствительность маммографии, CTLM и маммографии + CTLM составляла 34,4%, 74,4% и 81,57% соответственно среди чрезвычайно плотных грудей и 68,29%, 85,00% и 95,34% соответственно среди неоднородно плотных грудей.[12] Комбинация CTLM и маммографии позволяет различать доброкачественные и злокачественные опухоли с более высокой точностью.

Преимущества

  • Он не использует ионизирующее излучение, как в случае маммографии или ОФЭКТ.
  • Он имеет более высокую чувствительность и специфичность для визуализации плотной ткани груди.
  • В отличие от МРТ, не требует контрастного вещества.
  • Дискомфорт пациента сведен к минимуму. Сжатие груди не требуется.
  • Работать с ним легко и недорого.[15]

Недостатки

  • Радиологу необходимы определенные навыки для интерпретации и различения кровеносных сосудов на CTLM-изображениях, что требует много времени и усложняется из-за различной формы ангиогенеза.[7]
  • Эта технология ожидает одобрения FDA.

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ а б «Рак груди (женский) - статистические данные о раке». ВИДЯЩИЙ.
  2. ^ а б c Рихтер, Дэвид М (2003). «Компьютерная томографическая лазерная маммография, практический обзор». Японский журнал радиологических технологий. 59 (6): 687–693. Дои:10.6009 / jjrt.kj00003174147.
  3. ^ а б c d Poellinger, Александр; Мартин, Ян С .; Ponder, Стивен Л .; Фройнд, Торстен; Хамм, Бернд; Бик, Ульрих; Дикманн, Феликс (декабрь 2008 г.). «Лазерная компьютерная томография груди в ближнем инфракрасном диапазоне». Академическая радиология. 15 (12): 1545–1553. Дои:10.1016 / j.acra.2008.07.023.
  4. ^ а б Армстронг, Катрина; Мой, Элизабет; Уильямс, Санки; Берлин, Джесси А .; Рейнольдс, Эйлин Э. (3 апреля 2007 г.). «Скрининговая маммография у женщин в возрасте от 40 до 49 лет: систематический обзор Американского колледжа врачей». Анналы внутренней медицины. 146 (7): 516. Дои:10.7326/0003-4819-146-7-200704030-00008.
  5. ^ Велехан, Пэтси; Эванс, Энди; Уэллс, Мэри; Макгилливрей, Стив (август 2013 г.). «Влияние боли при маммографии на повторное участие в скрининге рака груди: систематический обзор». Грудь. 22 (4): 389–394. Дои:10.1016 / j.breast.2013.03.003.
  6. ^ а б «Система компьютерной томографии с лазерной маммографией (CTLM®) |». Medgadget. 23 мая 2006 г.
  7. ^ а б c Джалалиан, Афсане; Машохор, Шямсиа; Махмуд, Рози; Карасфи, Бабак; Iqbal Saripan, M .; Рамли, Абдул Рахман (20 апреля 2017 г.). «Система компьютерной диагностики рака груди в компьютерной томографии, лазерной маммографии (CTLM)». Журнал цифровых изображений. 30 (6): 796–811. Дои:10.1007 / s10278-017-9958-5. ЧВК 5681463.
  8. ^ Eid, M. E. E .; Hegab, H.MH .; Шиндлер, А. Э. (2006). «Роль CTLM в раннем обнаружении сосудистых поражений груди». Egypt J Radiol Nucl Med. 37(1): 633–643.
  9. ^ Флори, Даниэль; Fuchsjaeger, Michael W .; Weisman, Christian F .; Хельбих, Томас Х. (август 2009 г.). «Достижения в области визуализации груди: дилемма или прогресс?». Минимально инвазивная биопсия груди: 159–181. PMID 19763455.
  10. ^ Чжу, Цин; Кронин, Эдвард Б.; Currier, Allen A .; Вайн, Хью С .; Хуанг, Минмин; Чен, Нангуан; Сюй, Чен (октябрь 2005 г.). «Доброкачественные и злокачественные новообразования молочной железы: оптическая дифференциация с помощью реконструкции оптических изображений под УЗИ». Радиология. 237 (1): 57–66. Дои:10.1148 / радиол.2371041236. ЧВК 1533766.
  11. ^ Bílková, A; Яник, В; Свобода, Б (2010). «[Компьютерная томография, лазерная маммография]». Casopis lekaru ceskych. 149 (2): 61–5. PMID 20662467.
  12. ^ а б Ци, Цзинь; Е, Чжаосян (март 2013 г.). «CTLM как дополнение к маммографии в диагностике пациентов с плотной грудью». Клиническая визуализация. 37 (2): 289–294. Дои:10.1016 / j.clinimag.2012.05.003.
  13. ^ Звезда, Виллем М. Оптико-термический отклик ткани, облученной лазером. С. 131--206. ISBN 978-1-4757-6092-7.
  14. ^ Флори, Дэниел; Helbich, Thomas H .; Ридл, Кристофер С .; Яроми, Сильвия; Вебер, Майкл; Леодольтер, Зепп; Fuchsjaeger, Майкл Х. (июнь 2005 г.). «Характеристика доброкачественных и злокачественных поражений груди с помощью компьютерной томографии лазерной маммографии (CTLM)». Следственная радиология. 40 (6): 328–335. Дои:10.1097 / 01.rli.0000164487.60548.28.
  15. ^ "Системы визуальной диагностики | Лазерная маммография CTLM". Imaging Diagnostic Systems, Inc.

дальнейшее чтение