Поскольку мы все знаем, что рак яичников является самым смертоносным из всех злокачественных новообразований гинекологии, когда рак яичников обнаруживается на более ранней и локализованной стадии, хирургия и химиотерапия могут вылечить от 70 до 90% пациентов по сравнению с только 20% или менее, когда он диагностируется на более поздних стадиях. И современные стандартные методы лечения, как известно, имеют более низкую чувствительность к раннему выявлению рака яичников. Кроме того, стандартные методы лечения имеют очень низкую специфичность для точной оценки риска поражения придаточных яичников, что приводит к ненужным операциям, что приводит к потенциальным хирургическим осложнениям и значительным расходам на здравоохранение.
Поэтому необходима наша технология, чувствительная к раннему выявлению рака яичников и специфичная для точной диагностики поражений придаточных яичников. Фотоакустическая томография или ПАТ освещается ближним инфракрасным светом на определенных длинах волн и избирательно поглощается оксигенированным и дезоксигенированным гемоглобином. Фотоакустическая волна, генерируемая поглощением света, может отображать контраст гемоглобина, и это может быть связано с анатомическими структурами, визуализированными ультразвуком.
Общая концентрация гемоглобина и насыщение кислородом дают функциональную информацию о васкулярности тканей и потреблении кислорода. Поскольку злокачественные поражения обычно имеют более высокий общий гемоглобин и более низкое насыщение кислородом, эти две независимые переменные могут помочь обнаружить рак яичников раньше и точно дифференцировать злокачественные поражения от доброкачественных поражений придаточных яичников для улучшения рекомендаций по хирургическому лечению. И мы получили пилотные данные о пациентах, и результаты продемонстрировали, что корегистрированная фотоакустическая визуализация в сочетании с трансвагинальным ультразвуком и биомаркером рака яичников CA 125 может фактически диагностировать поражения придатков яичников.
Наши пилотные данные также показывают доказательства того, что корегистрированная фотоакустическая визуализация может обнаружить рак яичников и фаллопиевых труб на ранней стадии. А корегистрированные фотоакустики и ультразвук применялись для выявления и диагностики рака молочной железы, рака кожи, рака щитовидной железы, рака шейки матки, рака предстательной железы и колоректального рака. Тем не менее, зонды визуализации варьируются в зависимости от окна визуализации различных органов.
Первая коммерческая корегистрированная фотоакустическая и ультразвуковая система визуализации молочной железы доступна от Sino Medical Instrument. Мы ожидаем, что на рынке будет доступно больше коммерческих фотоакустических ультразвуковых систем. Тем не менее, трансвагинальные фотоакустические и ультразвуковые зонды должны быть специально разработаны для визуализации пациентов.
Для начала расширьте лазерный луч, сначала разделив луч плоской вогнутой линзой, а затем коллимируя луч плоской выпуклой линзой. Используйте два зеркала, чтобы направить луч на светоделитель. Разделите исходный луч на две части с помощью поляризационного делителя луча, а затем разделите два луча еще двумя двух двух ступенчатыми светоделителями.
Таким образом, расширенный лазерный луч будет разделен на четыре луча с равной энергией. Установите четыре многомодовых оптических волокна с волоконными патронами и используйте четыре плоские выпуклые линзы для фокусировки четырех лазерных лучей на четыре волокна. Закройте все оптические компоненты металлической коробкой, чтобы убедиться, что оптический путь не подвергается воздействию.
Подключите дополнительный монитор к программируемому клиническому ультразвуку или ультразвуковой системе для запуска программного обеспечения patus display для визуализации в реальном времени относительного общего гемоглобина, карт насыщения крови кислородом и других функциональных параметров. Затем подключите внутренний триггер лазера к внешнему триггеру ультразвуковой системы и последовательно приобретите пять последовательных кадров PAT и одну скошенную ультразвуковую рамку. Чтобы откалибровать систему, установите энергию лазерного насоса на фиксированный уровень.
И для каждой длины волны проверьте выход энергии на импульс на каждом кончике волокна, чтобы убедиться, что расчетная плотность энергии на каждой выбранной длине волны находится на ожидаемом значении. Чтобы подготовить систему визуализации PATUS, включите клиническую ультразвуковую систему и запустите программное обеспечение ультразвуковой системы. Нажмите кнопку датчика на панели управления ультразвукового аппарата, чтобы открыть экран выбора преобразователя.
Затем выберите правильный ультразвуковой преобразователь. Откалибруйте лазерную систему и введите общую энергию импульса для каждой длины волны в программное обеспечение для отображения PATUS. Соберите зонд PATUS, заключив волокна и зонд внутрь оболочки зонда.
Для получения изображения отрегулируйте положение датчика PATUS. Гипоэхогенная мишень медленно появляется в центре B-сканирования. Затем выберите нужную глубину в управляющем программном обеспечении PATUS и нажмите кнопку сканирования в управляющем программном обеспечении, чтобы начать сбор данных PATUS B-mode.
Следите за программным обеспечением для отображения изображений PATUS, чтобы просматривать ультразвуковые изображения и изображения PAT B-режима в режиме реального времени. Данные PA с одной длиной волны отображаются поверх ультразвука по мере их получения. Повторите шаги, чтобы получить больше изображений, и при необходимости изобразите второе поражение.
После завершения сбора данных программное обеспечение для отображения PATUS получает триггер для реконструкции функциональных карт. Здесь левая панель показывает ультразвуковое B-сканирование, в то время как правая панель показывает относительный общий гемоглобин, наложенный с помощью УЗИ. Выберите интересующую область или ROI, здесь целевой яичник, чтобы вычислить карту SO2 в пределах ROI.
На этом снимке показана 50-летняя женщина в пременопаузе с двусторонними мультикистозными придаточными массами, выявленными контрастно усиленной КТ. Здесь показано ультразвуковое изображение левого придатка с интересующей областью или ROI, отмечающей подозрительный твердый узелок внутри кистозного поражения. Карта относительного общего гемоглобина PAT была наложена на ультразвук. Относительный общий гемоглобин показал обширное диффузное сосудистое распределение в диапазоне глубин от одного сантиметра до пяти сантиметров, и уровень был высоким на уровне 17,1.
Распределение насыщения крови кислородом накладывалось на УЗИ и уровень был низким при среднем значении 46,4% Хирургическая патология выявила хорошо дифференцированную эндометриоидную аденокарциному как правого, так и левого яичников. Глубина была отмечена на правой стороне изображений B-scan. На этом рисунке показана 46-летняя женщина с двусторонними кистозными поражениями.
Здесь показано УЗИ правого яичника с простой кистой максимальным диаметром 4,2 сантиметра. Карта относительно общего гемоглобина PAT, наложенная на УЗИ, показывает сигналы рассеяния на левой стороне поражения с низким средним уровнем 4,8. Карта насыщения крови кислородом выявила более высокое содержание кислорода насыщения 67,5% Хирургическая патология выявила нормальный правый яичник с фолликулярными кистами.
Для каждой длины волны измерьте общий выход энергии на четырех кончиках волокон и сравните их с предыдущей записью. Если измерение более чем на один миллиджоуль меньше, чем запись, отрегулируйте оптику, чтобы максимизировать энергетическую связь. In vivo PAT с использованием одобренной FDA клинической ультразвуковой системы является важным шагом в клиническом переводе PAT.
По сравнению с визуализацией ex vivo, визуализация человека in vivo представляет новые проблемы при сборе данных. Клинические данные PAT могут быть дополнительно использованы для исследования компьютерной диагностики. Наша технологическая разработка и многообещающий результат пилотного исследования пациентов вдохновляют исследователей и компании на изучение всех возможностей корегистрированной фотоакустики и ультразвука для раннего выявления рака яичников и для управления хирургическим риском.
