《全球癌症报告》指出,全世界女性罹患乳腺癌的比例在全部癌症种类中位列榜首,达到了24.2%;在死于癌症的女性中,有15%的女性因患有乳腺癌而死亡。在我国,每年有约27.9万的女性被诊断出乳腺癌,6.6万的女性因乳腺癌死亡。事实上,乳腺癌已经成为所有癌症中威胁女性生命健康的“头号杀手”。
临床分析表明,乳腺癌患者的生存期与病理分期密切相关。愈早地发现乳腺癌并采取治疗,患者康复的可能性愈大。因此,做好乳腺癌的早期诊断工作对于降低该病的死亡率意义重大。目前,临床医学对乳腺癌的早期筛查主要依赖于医学影像技术,应用最广泛的检查方法为乳腺钼靶检查、乳腺核磁共振成像(MRI)、B型超声成像这三种。
不同诊断方法的优缺点
乳腺钼靶技术最为成熟,因其成像结果精准,也被称为乳腺癌诊断的“金标准”。然而,在致密型乳腺和小乳腺中,乳腺钼靶有着较高的假阳性率,常常需要对患者乳腺进行穿刺以进行更准确的判断,这给患者带来了困扰。此外,乳腺钼靶对患者还存在着电离辐射等潜在危害。
乳腺核磁共振成像具有无创、可显示肿瘤整体情况、图像分辨率高等优点,有助于提供详细的诊断依据,但是其对微钙化及导管内癌的检出率不如乳腺钼靶,其检查费用高昂、检查过程费时。
B型超声成像的费用低廉、健康无害,但是受超声成像的机理所限,该技术对一些体积较小、回声改变不明显的病灶分辨率较差,容易漏诊无明显肿块的乳腺癌。
检测方法新进展
由于目前常见的乳腺癌早期诊断技术有着各自的优缺点,无法满足所有人的需求,因此一种既健康无害、检查费用又低廉,并且准确性还高的诊断技术——超声层析成像(UCT)就进入了人们的视线。
层析成像 (Computed Tomography, CT) 是一种利用 X 射线、超声波等探测波从各角度经过待测物体某截面,以对其物理性质进行重构的技术。如果以超声波作为探测波,以CT技术作为成像方法,即可得到超声层析成像技术 (Ultrasound Computed Tomography, UCT)。UCT 技术最初于1979 年由学者A.C. Kak 提出,其成像方法借鉴了X 射线CT的思想。通常来说,UCT 可以分为超声信号的采集、有效信息的提取、层析图像的重建这三个步骤。
目前UCT还处于实验阶段,德国的卡尔鲁斯厄研究中心研制出了一个UCT实验样机,在一个圆柱形表面嵌入48个超声换能器阵列,通过对超声透射数据采集存储,重建3维超声CT声速图像。优点在于采集数据快速,重建时间短。缺点在于超声换能器的密度较低,重建图像分辨率低。Delphinus科技公司使用2048阵元的环形超声换能器对患者乳房进行扫查。优点在于采集数据快速,重建时间短。并且重建图像分辨率较高,缺点在于环形超声换能器造价昂贵、控制系统复杂。
近期,哈尔滨工业大学沈毅教授课题组也在UCT领域有了进展,搭建了UCT的实验样机,采用旋转线阵代替环阵,只需要加工特殊的机械系统,不需要设计并研制新型的超声成像设备,大大节约了时间及经济成本。并采用联合迭代(SART)算法对层析图像进行重建,增加了UCT图像的分辨率和准确性,最终实现实验样机B超图像的实际分辨率为0.15 mm,超声声速CT图像的声速分辨力为10 m/s,透射式超声CT图像对成像目标中异物的实际分辨力不低于4 mm。实际图像的融合结果能够综合反映成像目标的各种声学参数、位置及尺寸。为后续的超声CT成像理论及超声CT样机研制提供了有效的基础。