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研究背景

當前乳房篩查的臨床標準是 X 射線乳房 X 光檢查，最近的證據證實乳房 X 光檢查為早期癌癥檢測提供了實質性的好處。然而，乳房 X 線照相術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歷更高的發病率和死亡率。其他影像學方法如CT、MRI等非常昂貴且通常只提供低特異性的腫瘤形態學信息。最近，一種新型 NIR 漫相關光譜 (DCS) 技術，用于直接測量深層組織中的血流指數 (BFI)。但早期的基于探針-組織接觸的 DCT 方法應用于組織模型體內時，由于壓縮引起的血流動力學改變而處于劣勢。此研究首次應用了一種新研發的非接觸式DCT系統，無需接觸組織即可實現深層組織血流分布的三維 (3-D) 成像。
 

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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 相機獲取乳房表面幾何形狀，然后將其轉換為實體體積網格以進行 ncDCT 圖像重建。進行了計算機模擬以表征 ncDCT 系統的性能，該系統用于在不同表面邊界下的組織體積內對具有不同流動對比度和深度的異常（腫瘤）進行成像。然后使用 ncDCT 探頭掃描人類乳房內的惡性腫瘤（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，放射科醫生在光學測量之前使用超聲成像確定乳房內的主要腫瘤病變。在超聲圖像上標記沿放射方向的腫瘤腫塊邊緣。ncDCT 探頭由步進電機驅動，以圍繞乳房乳頭旋轉掃描乳房腫瘤區域。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）和 μa（中位吸收系數）。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 數據采集和處理

使用商用頻域組織血氧計（Imagent，ISS）測量μs和 μa。
 

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研究結果
 

3.1、計算機模擬ncDCT

ncDCT在模擬中以相似的精度恢復了板狀和乳房狀組織體積內的異常，且當異常位于漫射光的敏感區域內時，在模擬中實現更高的重建精度。
 

3.2、人體內的ncDCT與血氧檢測

體內成像結果與計算機模擬結果一致，當腫瘤位于漫射光敏感區域內時，可以準確地恢復腫瘤中心位置。與周圍組織相比，腫瘤區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。
 

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實驗結論

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

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