Введение
Методика медицинской томографии Компьютерная томография лазерная маммография (CTLM) является торговой маркой Imaging Diagnostic Systems, Inc. (IDSI, США) для ее оптической томографической техники для визуализации женской груди. Эта медицинская техника визуализации использует лазерную энергию в ближней инфракрасной области спектра для обнаружения ангиогенеза в ткани молочной железы. Это оптическая молекулярная визуализация гемоглобина, как кислородного, так и безкислородного. Технология использует лазер, так же как компьютерная томография использует рентгеновские лучи; лучи проходят через ткани и страдают от ослабления. Лазерный детектор измеряет падение интенсивности, и данные собираются, когда лазерный детектор перемещается по груди, создавая томографическое изображение. Изображения CTLM показывают распределение гемоглобина в ткани и могут обнаруживать области ангиогенеза, окружающие злокачественные опухоли, которые стимулируют этот ангиогенез для получения питательных веществ для роста.
Computed tomography laser mammography (CTLM) is the trademark of Imaging Diagnostic Systems, Inc. (IDSI, United States) for its optical tomographic technique for female breast imaging. This medical imaging technique uses laser energy in the near infrared region of the spectrum to detect angiogenesis in the breast tissue. It is optical molecular imaging for hemoglobin, both oxygenated and deoxygenated. The technology uses laser in the same way computed tomography uses X rays; the beams travel through tissue and suffer attenuation. A laser detector measures the intensity drop and the data is collected as the laser detector moves across the breast creating a tomography image. CTLM images show hemoglobin distribution in a tissue and can detect areas of angiogenesis surrounding malignant tumors, that stimulate this angiogenesis to obtain nutrients for growth.
История
Рак молочной железы поражает 1 из 8 женщин, и, по оценкам Национального института рака, 27% людей живут по крайней мере 5 лет после диагностирования рака IV стадии. Маммография - наиболее распространенный метод скрининга рака, но есть три основных недостатка. Первая - ионизирующее излучение. Поскольку маммография использует рентгеновские лучи низкой энергии для получения изображения груди, грудь подвергается воздействию ионизирующего излучения. Слишком много повторного воздействия может повысить риск развития рака в будущем. Второй недостаток - это неточность. Маммография имеет низкую специфичность, и это может привести к ложноположительным результатам, которые обнаруживают аномалии, которые никогда не прогрессируют, чтобы вызвать симптомы или смерть, а также ложные отрицательные результаты, особенно в плотной ткани молочной железы, когда особенно трудно обнаружить опухоли. 60 - 80 из каждых 100 биопсий, сделанных после маммографии, на самом деле отрицательны для рака. Наконец, боль - главный недостаток маммографии. В 95% случаев пациенты испытывают дискомфорт, а боль является значительным ингибитором повторного посещения скрининга. Поэтому CTLM был разработан как альтернатива рентгеновской маммографии. Его технология основана на двух важных принципах: он проходит одобрение FDA и предлагается в качестве дополнения к маммографии. Она основана на двух основных принципах: различные компоненты тканей имеют уникальные характеристики рассеивания и поглощения для каждой длины волны, а рост злокачественной опухоли требует неоваскуляризации, чтобы вырасти больше, чем на 2 мм. При новых опухолях кровоток увеличивается, и CTLM затем ищет высокую концентрацию гемоглобина (ангиогенез) в груди, которые структурно и функционально ненормальны, и обнаруживает неоваскуляризацию, которая может быть скрыта на маммографических изображениях, особенно в плотной груди. Устройство CTLM использует лазерный диод, который излучает лазерный свет на длине волны 808 нм в ближнем инфракрасном (NIR) спектре, который соответствует точке перекрестного сильного поглощения как оксигенированного, так и обезкисленного гемоглобина. При такой длине волны вода, жир и кожа могут слабо поглощать свет, что мало влияет на получение данных. Лазерный луч 808 нм может проникать в ткань молочной железы любой плотности, и, таким образом, может одинаково хорошо работать при исследовании и визуализации чрезвычайно плотной и неоднородной ткани молочной железы. CTLM ищет области высокого поглощения, где есть высокая концентрация гемоглобина, указывающая на богатую сеть кровеносных сосудов или ангиогенез. Область ангиогенеза, как правило, намного больше, чем сама опухоль, и поэтому CTLM может обнаруживать небольшие опухоли, которые иногда невидимы при использовании других методов визуализации, таких как маммография. Однако дисперсия фотонов в ткани, хотя и безопасна, может создать проблему в прогнозировании пути света в ткани из-за рассеивания. Для решения этой проблемы система CTLM использует большое количество позиций источника и детектора для учета приближения диффузии распространения света в ткани и для отображения местоположения повышенной сосудистости в молочной железе. Получение данных при CTLM очень похоже на стандартную компьютерную томографию (КТ). Основное отличие заключается в том, что для получения изображений CTLM использует инфракрасный свет, а не рентгеновские лучи. Пациент лежит на мягком столе в положении лежа, одна грудь подвешена в камеру сканирования, и ничто не соприкасается с подвеской. Грудь окружена лазерным детектором, который состоит из колодца, содержащего два кольца с 84 детекторами каждый, и одного лазера, установленного на круговой платформе. Рабочий массив устройства CTLM вращается на 360 градусов вокруг груди и производит примерно 16 000 измерений поглощения на кусочек. Затем после каждого вращения она опускается, чтобы просканировать следующий уровень, создавая на каждом шагу кусочек толщиной 2 или 4 мм, в зависимости от размера груди. Затем он сравнивается с вычисленным томографическим измерительным лучом вентилятора поглощающих возмущений в разрезе. Эти два режима в сочетании используются для оценки моделей васкуляризации и для отличия нормального сосуда от аномальной васкуляризации. Хотя некоторые доброкачественные поражения также проявляли ангиогенез, увеличение абсорбции наблюдалось значительно чаще у злокачес�...
It is undergoing FDA approval, and is proposed as an adjunct to mammography. It is based on two basic principles: different tissue components have unique scattering and absorption characteristics for each wavelength and the malignant tumor growth requires neovascularization to grow beyond 2 mm in size. In new forming tumors, the blood flow increases and the CTLM then looks for high hemoglobin concentration (angiogenesis) in the breast that are structurally and functionally abnormal, and to detect neovascularization, which may be hidden in mammography images especially in dense breast. The CTLM device uses a laser diode than emits laser light at an 808 nm wavelength in the near infrared (NIR) spectrum that matches the crossover point of strong absorption of both oxygenated and deoxygenated hemoglobin. At this wavelength, water, fat, and skin can only weakly absorb light, having little effect on data acquisition. The 808 nm laser beam can penetrate breast tissue of any density, and thus can work equally well in the examination and imaging of extremely dense and heterogeneous breast tissue. CTLM looks for the areas of high absorption, where there is a high hemoglobin concentration indicating rich network of blood vessels, or angiogenesis. The area of angiogenesis is generally much larger than the tumor itself, and hence CTLM can detect small tumors that are sometimes invisible if using other imaging modalities, such as mammogram. However, the dispersion of photons in the tissue, although safe, can create a problem in the prediction of the path of the light in the tissue due to scattering. To solve this problem, CTLM system uses a large number of source and detector positions to take into account the diffusion approximation of light propagation in tissue, and to show the location of the increased vascularity in the breast. The data acquisition of CTLM is very similar to standard computed tomography (CT). The major difference is that CTLM uses near infrared light, not X ray, to produce the images. The patient lies on a padded table in the prone position with one breast suspended in the scanning chamber with nothing in contact with the pendant breast. The breast is surrounded by the laser source detector unit that consists of a well containing two rings with 84 detectors each and a single laser mounted on a circular platform. This working array of CTLM device rotates 360 degrees around the breast and takes approximately 16,000 absorption measurements per slice. It then descends to scan the next level after each rotation, creating a slice at each step of thickness 2 or 4 mm, depending on the size of the breast. It is then compared to the computed tomographic fan beam measurement of the absorbing perturbations in the slice. These two modes combined are used to evaluate the vascularization patterns and to distinguish a normal vessel from an abnormal vascularization. Although some benign lesion also showed angiogenesis, increased absorption was observed significantly more often in malignant than in benign lesions. Studies have shown that the shape and texture of angiogenesis in CTLM images are significant characteristics to differentiate malignancy or benign lesions. A computer aided diagnosis framework containing three main stages, volume of interest (VOI), feature extraction and classification, is used to enhance the performance of radiologist in the interpretation of CTLM images. 3D Fuzzy segmentation technique has been implemented to extract the VOI.
Недостатки
Радиологу требуются специальные навыки для интерпретации и различения кровеносных сосудов на изображениях CTLM, что занимает много времени и сложно из-за различных форм ангиогенеза. Эта технология ожидает одобрения FDA.