01

研究背景

當(dāng)前乳房篩查的臨床標(biāo)準(zhǔn)是 X 射線乳房 X 光檢查，最近的證據(jù)證實乳房 X 光檢查為早期癌癥檢測提供了實質(zhì)性的好處。然而，乳房 X 線照相術(shù)受到顯著的假陽性率的阻礙，對于乳房組織致密的女性來說，假陽性率尤其高。致密乳房人群是女性的一個特別重要的子集，因為她們因疾病而經(jīng)歷更高的發(fā)病率和死亡率。其他影像學(xué)方法如CT、MRI等非常昂貴且通常只提供低特異性的腫瘤形態(tài)學(xué)信息。最近，一種新型 NIR 漫相關(guān)光譜 (DCS) 技術(shù)，用于直接測量深層組織中的血流指數(shù) (BFI)。但早期的基于探針-組織接觸的 DCT 方法應(yīng)用于組織模型體內(nèi)時，由于壓縮引起的血流動力學(xué)改變而處于劣勢。此研究首次應(yīng)用了一種新研發(fā)的非接觸式DCT系統(tǒng)，無需接觸組織即可實現(xiàn)深層組織血流分布的三維 (3-D) 成像。
 

02

研究方法
 

2.1、實驗被試

實驗招募了2名患有低度乳腺癌的女性，一名59歲，一名49歲。
 

2.2、實驗材料

板狀和乳房狀組織，見圖1。

圖1. 實驗所用組織的俯視圖和縱切面。
 

2.3、實驗流程

本實驗使用商用 3-D 相機(jī)獲取乳房表面幾何形狀，然后將其轉(zhuǎn)換為實體體積網(wǎng)格以進(jìn)行 ncDCT 圖像重建。進(jìn)行了計算機(jī)模擬以表征 ncDCT 系統(tǒng)的性能，該系統(tǒng)用于在不同表面邊界下的組織體積內(nèi)對具有不同流動對比度和深度的異常（腫瘤）進(jìn)行成像。然后使用 ncDCT 探頭掃描人類乳房內(nèi)的惡性腫瘤（通過超聲成像確定），并在重建圖像中觀察到腫瘤與正常血流的高對比度。患者呈仰臥位，放射科醫(yī)生在光學(xué)測量之前使用超聲成像確定乳房內(nèi)的主要腫瘤病變。在超聲圖像上標(biāo)記沿放射方向的腫瘤腫塊邊緣。ncDCT 探頭由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，以圍繞乳房乳頭旋轉(zhuǎn)掃描乳房腫瘤區(qū)域。分別采用 15 和 21 次掃描步驟來覆蓋兩個乳房中的腫瘤區(qū)域。在 ncDCT 測量之后，測量三個不同位置的乳房組織的 μs（中位減少散射系數(shù)）和 μa（中位吸收系數(shù)）。多個站點上的平均 μs和 μa 用作流圖像重建的初始輸入。
 

2.4 數(shù)據(jù)采集和處理

使用商用頻域組織血氧計（Imagent，ISS）測量μs和 μa。
 

03

研究結(jié)果
 

3.1、計算機(jī)模擬ncDCT

ncDCT在模擬中以相似的精度恢復(fù)了板狀和乳房狀組織體積內(nèi)的異常，且當(dāng)異常位于漫射光的敏感區(qū)域內(nèi)時，在模擬中實現(xiàn)更高的重建精度。
 

3.2、人體內(nèi)的ncDCT與血氧檢測

體內(nèi)成像結(jié)果與計算機(jī)模擬結(jié)果一致，當(dāng)腫瘤位于漫射光敏感區(qū)域內(nèi)時，可以準(zhǔn)確地恢復(fù)腫瘤中心位置。與周圍組織相比，腫瘤區(qū)域的血流對比度更高。峰值和平均腫瘤血流對比度在兩位被試中分別為 8.3 倍和 5.9 倍，以及14.0倍和10.6倍。
 

04

實驗結(jié)論

ncDCT 系統(tǒng)的非接觸式設(shè)計有可能用于對軟組織和脆弱組織中的血流分布進(jìn)行成像，而不會扭曲組織的血流動力學(xué)。

He, L., Lin, Y., Huang, C., Irwin, D., Szabunio, M.M. and Yu, G., 2015. Noncontact diffuse correlation tomography of human breast tumor. Journal of biomedical optics, 20(8), p.086003.

DOI: 10.1117/1.JBO.20.8.086003