Da wir alle wissen, dass Eierstockkrebs die tödlichste aller gynäkologischen Malignome ist, können Operation und Chemotherapie etwa 70 bis 90% der Patienten heilen, wenn Eierstockkrebs in einem früheren und lokalisierten Stadium erkannt wird, verglichen mit nur 20% oder weniger, wenn es in den späteren Stadien diagnostiziert wird. Und es ist bekannt, dass die derzeitigen Standardbehandlungsmethoden eine geringere Empfindlichkeit für die Früherkennung von Eierstockkrebs aufweisen. Darüber hinaus weisen Standardbehandlungsmethoden eine sehr geringe Spezifität für eine genaue Risikobewertung von ovariellen Adnexläsionen auf, was zu unnötigen Operationen führt, was zu potenziellen chirurgischen Komplikationen und erheblichen Gesundheitskosten führt.
Daher ist unsere Technologie für die Früherkennung von Eierstockkrebs empfindlich und spezifisch für die genaue Diagnose von Ovarial-Adnex-Läsionen erforderlich. Die Photoakustische Tomographie oder PAT leuchtet mit Nahinfrarotlicht bei bestimmten Wellenlängen und wird selektiv von sauerstoffreichem und desoxygeniertem Hämoglobin absorbiert. Die photoakustische Welle, die durch die Lichtabsorption erzeugt wird, kann den Hämoglobinkontrast abbilden, und dies kann auf anatomische Strukturen angewendet werden, die durch mitregistrierten Ultraschall abgebildet werden.
Die Gesamthämoglobinkonzentration und die Sauerstoffsättigung liefern funktionelle Informationen über die Vaskularität und den Sauerstoffverbrauch des Gewebes. Da maligne Läsionen im Allgemeinen ein höheres Gesamthämoglobin und eine niedrigere Sauerstoffsättigung aufweisen, können diese beiden unabhängigen Variablen dazu beitragen, Eierstockkrebs früher zu erkennen und bösartige von gutartigen ovariellen Adnexläsionen genau zu unterscheiden, um die Empfehlungen für die chirurgische Behandlung zu verbessern. Und wir haben den Piloten von Patientendaten erhalten und die Ergebnisse haben gezeigt, dass die photoakustische Bildgebung in Kombination mit transvaginalem Ultraschall und dem Eierstockkrebs-Blutbiomarker CA 125 tatsächlich ovarielle Adnexläsionen diagnostizieren kann.
Unsere Pilotdaten zeigen auch, dass die photoakustische Bildgebung Eierstock- und Eileiterkrebs im Frühstadium erkennen kann. Und photoakustische und Ultraschall wurden zur Erkennung und Diagnose von Brustkrebs, Hautkrebs, Schilddrüsenkrebs, Gebärmutterhalskrebs, Prostatakrebs und Darmkrebs angewendet. Die bildgebenden Sonden variieren jedoch je nach Bildgebungsfenster verschiedener Organe.
Das erste kommerzielle, mitregistrierte photoakustische und Ultraschall-Brustbildgebungssystem ist von Sino Medical Instrument erhältlich. Wir gehen davon aus, dass weitere kommerziell mitregistrierte photoakustische Ultraschallsysteme auf dem Markt erhältlich sein werden. Die transvaginalen photoakustischen und Ultraschall-Bildgebungssonden müssen jedoch speziell für bildgebende Patienten entwickelt werden.
Erweitern Sie zunächst den Laserstrahl, indem Sie den Strahl zuerst mit einer plankonkaven Linse divergieren und dann den Strahl mit einer plankonvexen Linse kollimieren. Verwenden Sie zwei Spiegel, um den Strahl auf einen Strahlteiler zu richten. Teilen Sie den ursprünglichen Strahl mit einem polarisierenden Strahlteiler in zwei Teile und teilen Sie dann die beiden Strahlen mit zwei weiteren Strahlteilern der zweiten Stufe.
Auf diese Weise wird der expandierte Laserstrahl in vier Strahlen mit gleicher Energie aufgeteilt. Montieren Sie vier Multimode-Glasfasern mit Faserfuttern und verwenden Sie vier plankonvexe Linsen, um die vier Laserstrahlen in die vier Fasern zu fokussieren. Decken Sie alle optischen Komponenten unter einem Metallgehäuse ab, um sicherzustellen, dass der optische Pfad nicht freigelegt wird.
Schließen Sie einen zusätzlichen Monitor an das programmierbare klinische Ultraschall- oder Ultraschallsystem an, um die PATUS-Display-Software für die Echtzeit-Visualisierung des relativen Gesamthämoglobins, der Blutsauerstoffsättigungskarten und anderer funktioneller Parameter auszuführen. Verbinden Sie dann den internen Trigger des Lasers mit dem externen Trigger des Ultraschallsystems und erfassen Sie nacheinander fünf aufeinanderfolgende PAT-Frames und einen mitregistrierten Ultraschall-Frame. Um das System zu kalibrieren, stellen Sie die Laserpumpenenergie auf ein festes Niveau ein.
Überprüfen Sie für jede Wellenlänge die Energieabgabe pro Puls an jeder Faserspitze, um sicherzustellen, dass die berechnete Energiedichte bei jeder ausgewählten Wellenlänge dem erwarteten Wert entspricht. Um das PATUS-Bildgebungssystem vorzubereiten, schalten Sie das klinische Ultraschallsystem ein und starten Sie die Ultraschallsystemsoftware. Drücken Sie die Schallkopftaste auf dem Bedienfeld des Ultraschallgeräts, um den Auswahlbildschirm für den Schallkopf zu öffnen.
Wählen Sie dann den richtigen Ultraschallwandler aus. Kalibrieren Sie das Lasersystem und geben Sie die Gesamtpulsenergie für jede Wellenlänge in die PATUS-Display-Software ein. Montieren Sie die PATUS-Sonde, indem Sie die Fasern und die Sonde in die Sondenhülle einschließen.
Passen Sie für die Bildgebung die Position des PATUS-Wandlers an. Ein echoarmes Ziel zeigt sich langsam in der Mitte des B-Bildes. Wählen Sie dann in der PATUS-Steuerungssoftware die gewünschte Tiefe aus und klicken Sie in der Steuerungssoftware auf Scannen, um die mitregistrierte PATUS B-Mode-Datenerfassung zu starten.
Sehen Sie sich die PATUS-Bildanzeigesoftware an, um die registrierten Ultraschall- und PAT-B-Mode-Bilder in Echtzeit zu überprüfen. Die PA-Daten einer Wellenlänge werden bei der Erfassung auf dem Ultraschall angezeigt. Wiederholen Sie die Schritte, um weitere Bilder zu erhalten, und bilden Sie bei Bedarf die zweite Läsion ab.
Ist die Datenerfassung abgeschlossen, erhält die PATUS-Display-Software einen Trigger, um die Funktionskarten zu rekonstruieren. Hier zeigt das linke Bild den Ultraschall-B-Scan, während das rechte Bild das relative Gesamthämoglobin zeigt, das mit dem mitregistrierten Ultraschall überlagert ist. Wählen Sie eine Region von Interesse oder ROI aus, hier den Ziel-Eierstock, um die SO2-Karte innerhalb des ROI zu berechnen.
Dieses Bild zeigt eine 50-jährige prämenopausale Frau mit bilateralen multizystischen Adnexmassen, die durch kontrastverstärkte CT aufgedeckt wurden. Das Ultraschallbild der linken Adnexe mit der interessierenden Region oder dem ROI, die den verdächtigen festen Knoten innerhalb der zystischen Läsion markiert, ist hier dargestellt. Die PAT-Karte des relativen Gesamthämoglobins wurde dem Ultraschall überlagert. Das relative Gesamthämoglobin zeigte eine ausgedehnte diffuse vaskuläre Verteilung im Tiefenbereich von einem Zentimeter bis fünf Zentimetern und der Wert war mit 17,1 hoch.
Die Verteilung der Blutsauerstoffsättigung wurde dem Ultraschall überlagert und der Wert war mit einem Mittelwert von 46,4% niedrig.Die chirurgische Pathologie zeigte das gut differenzierte endometrioide Adenokarzinom sowohl der rechten als auch der linken Eierstöcke. Die Tiefe wurde auf der rechten Seite der B-Bild-Bilder markiert. Diese Abbildung zeigt eine 46-jährige Frau mit beidseitigen zystischen Läsionen.
Der Ultraschall des rechten Eierstocks mit einer einfachen Zyste von 4,2 Zentimetern maximalem Durchmesser ist hier zu sehen. Die PAT-Karte des relativen Gesamthämoglobins, die dem mitregistrierten Ultraschall überlagert ist, zeigt Streusignale auf der linken Seite der Läsion mit einem niedrigen Durchschnittswert von 4,8. Die Blutsauerstoffsättigungskarte ergab einen höheren Sauerstoffsättigungsgehalt von 67,5%Die chirurgische Pathologie ergab einen normalen rechten Eierstock mit follikulären Zysten.
Messen Sie für jede Wellenlänge die Gesamtenergieabgabe an den vier Faserspitzen und vergleichen Sie sie mit einer früheren Aufzeichnung. Wenn die Messung mehr als ein Millijoule unter dem Rekord liegt, passen Sie die Optik an, um die Energiekopplung zu maximieren. Die In-vivo-PAT unter Verwendung eines von der FDA zugelassenen klinischen Ultraschallsystems ist ein wichtiger Schritt in der klinischen Umsetzung von PAT.
Im Vergleich zur Ex-vivo-Bildgebung stellt die In-vivo-Bildgebung beim Menschen neue Herausforderungen bei der Datenerfassung dar. Klinische PAT-Daten können weiterhin für die computergestützte Diagnoseforschung verwendet werden. Unsere Technologieentwicklung und das vielversprechende Ergebnis einer Pilotstudie inspirieren Forscher und Unternehmen, die volle Leistungsfähigkeit der photoakustischen und Ultraschall-Applikationen für die Früherkennung von Eierstockkrebs und für das chirurgische Risikomanagement zu erforschen.
