由羅徹斯特理工學(xué)院（Rochester Institute of Technology，以下簡稱RIT）和羅徹斯特地區(qū)衛(wèi)生系統(tǒng)（Rochester Regional Health System，以下簡稱RRHS）合作開發(fā)的非侵入性技術(shù)可以提供發(fā)現(xiàn)隱藏在致密乳房組織后腫瘤的補(bǔ)充測試選項(xiàng)。
RIT和RRHS的研究人員合作開發(fā)了一種紅外成像技術(shù)，來輔助當(dāng)前的乳腺癌檢測。從左到右，依次是Satish Kandlikar教授、Jose Luis Gonzalez Hernandez博士和Alyssa Recinella博士正在討論人工智能系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以提供預(yù)測性分析，以確定關(guān)于癌癥進(jìn)展的更多信息。
據(jù)報(bào)道，近日，有研究人員發(fā)現(xiàn)了一種利用紅外技術(shù)定位難以發(fā)現(xiàn)的乳腺癌腫瘤的非侵入性且經(jīng)濟(jì)有效方法。對于40~50%的乳腺組織致密的女性來說，腫瘤通常很難發(fā)現(xiàn)，而最新研究的這項(xiàng)技術(shù)與早期干預(yù)或大手術(shù)之間存在不同之處。
RIT的教授和學(xué)生研究人員，以及來自RRHS的醫(yī)生，共同開發(fā)了一種利用紅外成像更好地檢測癌癥腫瘤的非侵入性技術(shù)。該研究小組改進(jìn)了成像選項(xiàng)技術(shù)，使其既舒適又可靠。
Pradyumna Phatak教授
RIT的Kate Gleason工程學(xué)院的機(jī)械工程教授Satish Kandlikar自20世紀(jì)90年代以來一直致力于推動(dòng)熱成像技術(shù)的發(fā)展。他說道：“乳房X光檢查技術(shù)雖然很好，但目前來說還不算是完美的解決方案。”
此次研究小組成員分別來自不同的學(xué)校和機(jī)構(gòu)，如RIT的Kandlikar教授以及他的熱分析和微流控實(shí)驗(yàn)室的博士生們，RRHS的診斷成像部的放射科醫(yī)生Donnette Dabydeen，乳房外科醫(yī)生兼羅徹斯特地區(qū)乳房中心（Rochester Regional Breast Center）的執(zhí)行主任Lori Medeiros以及利普森癌癥研究所（Lipson Cancer Institute）的醫(yī)學(xué)主任兼內(nèi)科主任Pradyumna Phatak等。
“該項(xiàng)目得益于RIT實(shí)驗(yàn)室研究小組和RRHS負(fù)責(zé)診斷和治療乳腺癌的臨床醫(yī)生之間的通力合作，RIT實(shí)驗(yàn)室研究小組在熱傳遞領(lǐng)域擁有多年經(jīng)驗(yàn)。”Phatak說道，“早期發(fā)現(xiàn)是我們對抗乳腺癌最有效的策略之一。”
RRHS的現(xiàn)有患者在乳房X光檢查后，如X光片上有可疑發(fā)現(xiàn)，患者們都自愿接受再次檢測。當(dāng)被推薦進(jìn)行后續(xù)核磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）時(shí)，這些患者也可以自愿選擇是否使用紅外系統(tǒng)進(jìn)行篩查。
“熱成像絕對不是一項(xiàng)新技術(shù)，它已經(jīng)發(fā)展了很多年了。”工程博士生兼Kandlikar研究小組成員Alyssa Recinella說道，“人們對它如此感興趣的原因是因?yàn)樗幌袢榉縓光檢查那樣會(huì)產(chǎn)生輻射，也不像MRI那樣需要造影劑。它更舒適，患者不需要被扭曲成不同的姿勢，也不需要對任何東西進(jìn)行分裂。它完全是非侵入性的。”
該系統(tǒng)包含安裝在一張軟墊桌下軌道上的紅外攝像頭。當(dāng)臨床醫(yī)生移動(dòng)攝像頭拍照時(shí)，可以調(diào)整其角度。Recinella與RRHS中心的乳腺癌專家團(tuán)隊(duì)，這些專家有腫瘤學(xué)家和放射學(xué)家，也有研究人員和社會(huì)學(xué)家，在檢測和協(xié)助解釋醫(yī)學(xué)信息方面密切合作。
“我們的實(shí)驗(yàn)室桌子中間設(shè)計(jì)和制作了一個(gè)大洞，當(dāng)我第一次把患者帶進(jìn)房間的時(shí)候，引起了很多笑聲。”Recinella說。她還補(bǔ)充道，由于人們對熱成像檢查的緊張心理，笑聲有助于緩解緊張。
熱成像技術(shù)已經(jīng)經(jīng)過了多年的研究，但是今天的技術(shù)更加人性化，正是這些進(jìn)步，RIT研究小組才能夠在圖像中顯示更多細(xì)節(jié)并驗(yàn)證腫瘤位置。與MRI相比，紅外測試只需要20分鐘，而MRI則需要45分鐘。
“目前的篩查模式嚴(yán)重依賴于數(shù)字乳房X光檢查，但這種技術(shù)存在缺陷，特別是在乳房組織致密的女性中。而我們的技術(shù)：紅外成像檢查，簡單、快速、無創(chuàng)且實(shí)惠。”Phatak說道，“我們的初步數(shù)據(jù)表明，這可能成為常規(guī)篩查乳房X光檢查更具人性化的輔助手段。后續(xù)還需要進(jìn)一步研究，以決定在實(shí)踐中利用這一技術(shù)的最佳方式。”
該項(xiàng)目的初始資金由美國國家科學(xué)基金會(huì)（National Science Foundation，NSF）通過探索性早期概念研究基金（Early Concept Grants for Exploratory Research，EAGER）提供。該資金主要用于早期階段潛在的變革性研究，RIT-RRHS研究小組獲得了為期兩年的研究資金，用于篩選患者并將紅外圖像與原始MRI圖像相關(guān)聯(lián)，以提供整個(gè)研究和技術(shù)的驗(yàn)證。
拍攝圖像只是整個(gè)研究的一部分。該團(tuán)隊(duì)還使用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)對腫瘤位置和生長進(jìn)行預(yù)測分析。這類似于人工智能，計(jì)算系統(tǒng)可以“學(xué)習(xí)”幫助診斷。獲取關(guān)于腫瘤類型、大小、生長進(jìn)展和位置的數(shù)據(jù)，從而幫助醫(yī)生評估疾病進(jìn)展并確定干預(yù)措施。Kandlikar表示，所獲得的數(shù)據(jù)是基于一種科學(xué)性非常高的方法，通過采用先進(jìn)數(shù)學(xué)工具來進(jìn)行。
“我們相信，我們的方法將提供成本效益高、可靠的非輻射性和無接觸的輔助工具。它對致密的乳房組織同樣有效，非常適合提供給偏遠(yuǎn)地區(qū)以及醫(yī)療服務(wù)能力不足的人群。”Kandlikar說道，“現(xiàn)在是時(shí)候通過大規(guī)模臨床研究來獲得應(yīng)有的關(guān)注了。”