Фазоконтрастная рентгеновская визуализация позволила исследователям из ETH Zurich, Института Пауля Шеррера (PSI) и Kantonsspital Baden выполнить маммографическую визуализацию, которая обеспечивает более точную оценку рака груди и его предшественников. Этот метод может улучшить диагностику биопсии и последующее наблюдение.
Исследователям удалось разработать новый метод визуализации для исследования груди: рентгеновскую фазово-контрастную маммографию. Новые разработки позволяют различать различные типы микрокальцификаций, наблюдаемых в ткани груди, и помогают отнести их к злокачественным новообразованиям. Исследование только что было опубликовано в Nature Communications.
Одним из преимуществ метода фазового контраста является его способность обеспечивать изображения с высокой контрастностью. В будущем этот метод может помочь врачам неинвазивным способом определить место расположения предраковых и злокачественных новообразований молочной железы. Одна из целей скрининга на рак груди – выявить (группы) микрокальцификатов в груди, потому что они могут быть связаны с ранними стадиями рака груди, поскольку они часто возникают в связи со смертью раковых клеток. Маммографический скрининг не позволяет сделать однозначных выводов относительно основных состояний, вызывающих кальцификации. Только биопсия тканей, которые исследуются патологами под микроскопом, может определить, какие поражения вызвали известковые отложения.
Клиническое оборудование можно использовать для фазово-контрастной визуализации
В PSI использование фазового контраста для медицинской рентгеновской визуализации исследуется в течение нескольких лет. Рентгеновское излучение, используемое в традиционной маммографии, долгое время считалось непригодным для процедур фазового контраста из-за его некогерентности и смешения нескольких длин волн. "Тот факт, что теперь нам удалось использовать эти источники рентгеновского излучения для метода фазового контраста, чтобы разработать новый и улучшенный метод визуализации, является значительным шагом на пути к применению в повседневной клинической практике," говорит Марко Стампанони, профессор Института биомедицинской инженерии ETH Zurich и руководитель группы рентгеновской томографии в PSI. В 2012 году он получил грант ERC Consolidator Grant на продвижение клинического использования рентгеновского фазового контраста.
В фазовом контрасте рентгеновских лучей, степень, в которой ткань поглощает рентгеновские лучи, является не единственной величиной, которая измеряется, но также и тем, как ткань отклоняет излучение вбок (рефракция) и, следовательно, как это влияет на последовательность пиков и спадов колебаний рентгеновского излучения. лучевые волны – так называемые фазовые. В зависимости от типа ткани общее рассеяние также варьируется. Чтобы измерить фазовый сдвиг, исследователи используют три очень тонких сетки. Первый находится прямо у источника. Это гарантирует, что объект освещен с необходимой согласованностью. Другая сетка размещается позади объекта и генерирует сигнал помех, который анализируется третьей сеткой ниже по потоку. Используя подходящие алгоритмы, исследователи вычисляют характеристики поглощения, фазы и рассеяния объекта на основе интерференционного сигнала. Эта информация может использоваться для создания резких и высококонтрастных изображений, которые демонстрируют очень подробные свойства мягких тканей. Открытие Чжэньтянь Вана, постдока проф. Команда Стампанони инициировала эту разработку: "Во время испытаний с методом фазового контраста я заметил, что есть микрокальцификации с разными сигналами поглощения и рассеяния. Это указывает на то, что новый метод может определять различные типы кальцификатов," он говорит. Ван впоследствии просмотрел медицинскую литературу и обнаружил исследования, которые показали, что определенный тип кальцификации чаще связан с предшественниками рака груди. "Меня убедили, что мое наблюдение может быть очень интересным для диагностики рака груди, поскольку оно позволяет различать различные типы микрокальцификатов", говорит исследователь.
Клинически значимый
Актуальность нового метода подтвердили и врачи, принявшие участие в исследовании: "Мы надеемся, что новый метод, по сравнению со стандартной маммографией, поможет лучше указать, где должна быть проведена биопсия груди," говорит Рахель Кубик, руководитель Института радиологии Кантонской больницы Бадена. "Тем не менее, он не готов к клиническому использованию, так как его необходимо валидировать в большем количестве случаев", говорит радиолог. "Но очень отрадно, что новый метод позволяет различать различные хорошо известные микроскопические типы кальцификатов," подтверждает Гад Зингер, руководитель Института патологии Кантонской больницы Бадена.
Дойдет ли технология до клинического использования, также зависит от дозы облучения. "Целью будет значительное улучшение качества, разрешения и диагностики с той же дозой облучения, что и при стандартной маммографии, чтобы можно было лучше исследовать грудь" говорит Ник Хаузер, руководитель отделения гинекологии и интердисциплинарного центра груди в Kantonsspital Baden. "Если мы сможем значительно улучшить визуализацию, это позволит лучше оценить степень опухоли до операции. Тогда новый метод быстро станет важным," он убежден. Заложен фундамент для нового устройства визуализации, – говорит Хаузер. "Мы надеемся, что вскоре сможем представить дальнейшие результаты." На сегодняшний день исследователи работали с прототипом. Они исследовали образцы ткани груди, но пациенты еще не были задействованы. "Одной из наших следующих целей будет разработка устройства для клинического использования," говорит Марко Стампанони.