Lichtbasierter 15-Sekunden-Scan soll schmerzhafte Mammogramme ersetzen

Nicht-radioaktive photoakustische Bildgebung könnte die Brustkrebsvorsorge revolutionieren und Leben retten

Bis zu 50% der Frauen überspringen potenziell lebensrettende Mammogramme, oft weil das Verfahren extreme Beschwerden und Schmerzen verursachen kann.1 Jetzt haben Forscher ein schmerzloses, lichtbasiertes, nicht radioaktives 15-Sekunden-Verfahren entwickelt, das die Brustkrebsvorsorge revolutionieren und Leben retten könnte.

Obwohl die Früherkennung von Brustkrebs das Überleben erheblich steigern kann, ist die radioaktive Röntgenaufnahme, die ein schmerzhaftes Zusammendrücken der Brust erfordert, um ein gutes Bild zu erhalten, ein Ereignis, auf das sich Frauen nicht freuen. Jetzt Caltech Forscher Lihong Wang, Ph.D., Bren Professor für Medizin- und Elektrotechnik, und seine Kollegen nutzen ihre Expertise in der Bildgebung von Geweben mit Licht und Ton, um dieses Problem anzugehen. Ihre Entwicklung eines revolutionären Brust-Scanning-Systems, bekannt als photoakustische Computertomographie (PACT), wird in der Juni-Ausgabe von Nature Communications berichtet.2

 photoakustisches Brustbild
Bild der inneren Gefäßstruktur einer menschlichen Brust, erstellt mit der PACT photoakustischen Bildgebungstechnik. Kredit: Lihong Wang, Caltech.

“ Die von Wang und seinen Kollegen entwickelte Technik kombiniert Licht und Schall, um nichtinvasiv in Gewebe ohne die Radioaktivität eines Röntgenstrahls einzudringen „, erklärte Behrouz Shabestari, Ph.D., Direktor des Programms für optische Bildgebung am National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering, das die Studie finanzierte. „PACT ist auch der MRT überlegen, die teuer ist und manchmal die Injektion von Kontrastmitteln erfordert, üblicherweise Gadolinium. Gadolinium kann nicht in den Einzelpersonen mit Nierenerkrankung verwendet werden und ist vor kurzem gezeigt worden, um in den Knochen und im Gehirn mit unbekannten langfristigen Effekten anzusammeln.“

Die PACT-Technik beinhaltet Impulse von harmlosem Laserlicht, die tief genug in das Gewebe eindringen können, um das biologische Ziel zu treffen. Dieses Licht ist jedoch völlig verschwommen, wenn es zurückprallt und durch das Gewebe wandert. Hier kommt der akustische Teil ins Spiel. Schall wandert sehr sauber durch Gewebe. Bei der photoakustischen Bildgebung wird das Ziel mit Licht getroffen, was Vibrationen verursacht, die als detailliertes Bild des Ziels in Form von Schall zurückkehren, ähnlich wie Ultraschallbilder.

Während des Brustscans zielt der Laser gezielt auf die Schwingungen des sauerstoffführenden Hämoglobins in den Blutgefäßen ab und verursacht diese. Eine Reihe Ultraschalldetektoren, gesetzt um die Brust des Patienten, sammeln die Ultraschallsignale und das Ergebnis ist ein ausführliches Bild des Blutgefäßnetzes in der Brust. Da Tumore sehr dichte und unorganisierte Gefäßnetzwerke entwickeln, können diese „Knoten“ von Blutgefäßen leicht durch ULTRASCHALL erkannt werden.

Für diese erste Studie führten die Forscher PACT-Brustscans an acht Frauen durch. Der Scan jeder Brust dauert nur 15 Sekunden, da die Frau auf einem Tisch liegt und die Brust bequem in einem korbartigen Netz ruht, das die Ultraschallsensoren enthält. PACT hat acht der neun Brusttumoren, die bei den acht Frauen vorhanden waren, korrekt erkannt.

Der nächste Schritt besteht darin, zusätzliche Studien in einer größeren Population durchzuführen, die von einem von Wang gegründeten Unternehmen geplant werden, das die Technologie lizenziert hat.

„Wir betrachten PACT als eine Traummaschine, die nichts von dem Unbehagen der unpopulären Mammographie hat und so letztendlich unzählige Leben durch frühzeitiges Screening und Erkennung retten könnte“, sagt Wang. „Aufgrund der detaillierten Bilder, die von PACT erstellt wurden, betrachten wir andere Anwendungen wie die Beurteilung der Blutgefäßschäden bei Diabetikern. Die schweren Gefäßschäden und der Tod von Bein- und Fußgewebe bei Diabetikern sind ein großes Gesundheitsproblem, das durch Früherkennung und Behandlung erheblich verbessert werden könnte.“

Die Arbeit wurde durch die Zuschüsse EB016986 (NIH Director’s Pioneer Award) und EB016963 vom National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering und CA186567 vom National Cancer Institute finanziert.

1. Patientenbarrieren für die Mammographie, die während eines Erinnerungsprogramms identifiziert wurden. In den letzten Jahren hat sich die Zahl der Patienten, die an Krebs erkrankt sind, kontinuierlich erhöht. 2011 März.

2. Photoakustische Computertomographie der Brust mit einem Atemzug. Es sind keine frei zugänglichen ergänzenden Materialien verfügbar Zitationen von Lin L, Hu P, Shi J, Appleton CM, Maslov K, Li L, Zhang R, Wang LV. Nat Commun. Juni 2018

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