Рак молочной железы.

Использование микроволновой радиотермометрии в диагностике рака молочной железы

Вайсблат А.В., Веснин С.Г., Конкин М.А., Лащенков А.В., Тихомирова Н.Н.

Приведена методика и результаты испытаний медицинского радиотермометра РТМ-01-РЭС по обнаружению рака молочной железы. Проведено более 1500 обследований пациенток.

Введение.

Ранняя диагностика рака молочной железы в настоящее время является одной из актуальных проблем. Эта патология в ряде стран выходит на первое место среди причин смертности женского населения. Каждая 9 женщина в США рискует быть подверженной раку молочной железы.

Специалисты отмечают, что "клинически раннее" выявление опухоли с биологической точки зрения, считается "поздним". Скрининг с целью раннего выявления рака молочной железы, проводимый по общепринятой методике через 12-24 месяца между турами, не может гарантированно выявить опухоли с бурным ростом, которые составляют 1/4 всех раков. …. Поэтому целесообразно стандартный скрининг (с интервалами 12-24 месяца) дополнить другими неинвазивными методами обследования" [1].

Появившийся в последнее время метод микроволновой радиотермометрии [2-5] основан на измерении интенсивности собственного электромагнитного излучения внутренних тканей пациента в диапазоне сверхвысоких частот, которая пропорциональна температуре тканей. Изменение температуры (температурная аномалия) может быть, в частности, вызвано усиленным метаболизмом раковых клеток, на чем и основана ранняя диагностика рака молочной железы.

Согласно существующим представлениям, изменение температуры тканей обычно предшествует структурным изменениям, которые обнаруживаются при общепринятых методах исследования молочной железы - УЗИ, маммографии, пальпации. Поэтому, радиотермометрия представляет интерес для ранней диагностики заболеваний. Кроме того, метод радиотермометрии по своему принципу действия абсолютно безопасен и безвреден для пациентов и обслуживающего персонала, так как при исследовании производится измерение интенсивности собственного электромагнитного излучения тканей человека. Поэтому, использование радиотермометрии чрезвычайно эффективно для объективного контроля за ходом лечения и для проведения скрининговых исследований.

Показано [6], что удельное тепловыделение в опухоли прямо пропорционально скорости ее роста, т.е. быстро растущие опухоли более "горячие", и поэтому лучше видны на термограммах. Таким образом, радиотермометрия обладает уникальной способностью обнаруживать в первую очередь быстро растущие опухоли. Введение в комплексную диагностику радиотермометрических (РТМ) обследований приведет к естественной диагностической селекции больных раком молочной железы с бурным ростом опухоли [9].

Отличительной особенностью микроволновой радиотермометрии является ее способность различать пролиферативные формы мастопатии и фиброаденомы от мастопатии и фиброаденомы без пролиферации и таким образом выделять пациентов группы риска, у которых при определенных условиях может возникнуть рак молочной железы.

Основным отличием микроволновой радиотермометрии от хорошо известной инфракрасной (ИК) термографии состоит в том, что ИК термографы позволяют измерять и визуализировать температуру кожных покровов, а микроволновая радиотермометрия дает информацию о температуре на глубине нескольких сантиметров.

Первая работа по применению радиотермометрии для обнаружения рака молочной железы была опубликована в 1977 году [3]. Это направление получило дальнейшее развитие в работах [6, 8, 10, 11]. Вместе с тем в медицинской практике до настоящего времени метод не получил достаточно широкого применения.

Параметры медицинского радиотермометра.

В 1997 году Фирмой РЭС при Всероссийском Институте радиотехники был разработан компьютеризированный микроволновый медицинский радиотермометр РТМ-01-РЭС. Прибор включает в себя радиоканал, служащий для неинвазивного измерения температуры внутренних тканей и ИК- канал, служащий для бесконтактного измерения температуры кожных покровов. Информация о температуре кожных покровов делает заключение более достоверным.

Обнаружение патологического очага возможно на глубине от 3 до 7 см. Точность определения усредненной температуры внутренних тканей составляет ± 0,2 град.

Радиотермометр РТМ-01 представляет собой модуляционный нуль-радиометр со скользящей схемой компенсации отражений между объектом и входом прибора. Радиотермометр работает на длине волны 26 см. Схема прибора защищена патентом РФ [7]. Прибор разрешен к применению в медицинской практике в России.

Общий вид диагностического комплекса РТМ-01-РЭС представлен на рис 1. Результаты РТМ обследования воспроизводятся на мониторе компьютера или на принтере в виде термограммы и температурного поля на проекции обследуемого органа.

Рис. 1. Общий вид диагностического комплекса РТМ-01-РЭС.

Достоинством комплекса РТМ-01-РЭС является наличие в составе аппаратуры экспертной системы по дифференциальной диагностике рака молочной железы. Экспертная система проводит исследование по многим критериям, включая термоасимметрию, дисперсию температуры внутри одной железы и ряду других критериев.

Материал и методы исследования.

Исследования проводились в онкологических центрах г. Москвы с декабря 1997 по сентябрь 1999г. Всего было обследовано 1599 пациентов. Некоторые пациенты проходили многократные обследования, поэтому всего было проведено 2154 обследований.

По данным клинического, рентгенологического и гистологических исследований больные распределялись согласно таблице 1.

Методика РТМ обследования заключалась в измерении внутренней температуры и температуры кожи молочных желез на 6-10-й день менструального цикла или в любой день при длительной менопаузе. Обследования проводились в положении пациенток лёжа на спине, руки под головой, что нормирует расположение молочной железы и открывает доступ к аксиллярным областям. Измерения проводились в 10 точках на каждой железе, включая область ареолы, середины квадрантов, границы квадрантов и аксиллярную область. Схема измерений представлена на рис 2. ИК - измерения проводились аналогично.

Таблица 1.

Рис. 2. Схема обследования молочных желез.

Рака молочной железы и температура.

Повышенный разброс температуры обычно наблюдается у женщин, принимающих гормональные препараты, во время менструации и овуляции, при фиброзно-жировой инволюции.

Известно, что температура в области злокачественной опухоли на 1-4 градуса превышает температуру окружающих тканей. Поэтому на проекции опухоли измеренная температура выше по сравнению с одноименными точками непораженной молочной железы (очаговая термоасимметрия). При этом на поле внутренних температур наблюдается пятно красного или желтого цвета. У быстро растущих опухолей термоасимметрия выше, чем для медленно растущих и они лучше видны на термограммах.

Помимо очаговой термоасимметрии для рака молочной железы характерно повышение температуры соска в пораженной молочной железе. У 75% больных страдающих раком молочной железы температура соска на 0.5 градуса превышает норму. У пациенток с большим объемом молочной железы, рак не всегда сопровождается ростом температуры соска (в особенности, если опухоль находится на периферии). Кроме очаговой термоасимметрии и повышения температуры сосков для рака молочной железы характерен повышенный разброс температур в молочной железе и между одноименными точками правой и левой молочной железы.

Разные формы рака молочной железы по разному проявляют себя при РТМ диагностике. В частности, для внутрипротоковой формы рака характерно существенное повышение температуры соска (1.0 … 1.5° С) и значительная термоасимметрия (более 1° С) в одной из точек. На рис.5 приведено поле внутренних температур больной с внутрипротоковой формой рака левой молочной железы. На поле внутренних температур отмечается значительная термоасимметрия и общее повышение внутренней температуры левой молочной железы. Эта форма рака имеет характерные признаки и ошибок при ее выявлении, практически не было.

Рис. 5. Поле внутренних температур больной М., 39 лет. Внутрипротоковая форма рака левой молочной железы.

Для сравнения на рис.6 показано поле внутренних температур здоровой женщины.

Рис. 6. Поле внутренних температур пациентки В., 18 лет. Норма.

Для отечно-инфильтративной формы рака молочной железы, в отличие от внутрипротоковой формы рака, характерно повышение температуры на 1,0… 1,5° С почти во всей пораженной железе. На рис. 7 показано поле внутренних температур пациентки, страдающей отечно-инфильтративной формой рака правой молочной железы.

Рис. 7. Поле внутрених температур больной Г., 60 лет. Отечно- инфильтративная форма рака правой молочной железы.

РТМ-признаки отечно-инфильтративной формы рака сходны с признаками острого мастита, однако безвредность РТМ - обследований позволяет при подозрении на острый мастит провести консервативное лечение и сравнить результаты РТМ - обследований в динамике.

На рис.8а и 8б показано поле внутренних температур больной до и после консервативного лечения мастита. В данном случае результат лечения подтвердил неонкологический характер заболевания.

Рис. 8а

На рис.8б четко прослеживается положительная динамика, заметная по снижению температуры более чем на 2° С и значительному уменьшению термоасимметрии.

Рис. 8б

Для женщин с преобладанием жировой ткани в молочной железе свойственна пониженная средняя температура молочной железы по сравнению со средней температурой для женщин данного возраста и рак характеризуется существенной термоасимметрией (более 1.0° С) и значительным повышением температуры соска (группа 1 в табл.3, см. ниже).

Для женщин с повышенной температурой молочных желез (группа 3 в табл.3) рак в 37% случаев характеризуется незначительной термоасимметрией (около 0.5 С). Это наиболее сложные случаи для диагностики.

Пролиферативные процессы также сопровождаются локальным повышением температуры, о чем сказано ниже. Поэтому РТМ- диагностика обладает уникальной способностью отличать пролиферативные формы мастопатии и фиброаденомы от мастопатии и фиброаденомы без пролиферации. Несомненно, что пролиферативные формы мастопатии имеют меньшую термоасимметрию по сравнению с термоасимметрией при раке молочной железы, однако пока не выработаны четкие критерии, позволяющие отличить рак молочной железы от пролиферативных форм мастопатии и фиброаденомы.

Компьютерная обработка данных при РТМ - диагностике рака молочной железы.

Рак молочной железы в зависимости от возраста пациента, структуры железы, формы рака и т.д. по разному проявляет себя при РТМ - диагностике. Кроме этого, неонкологические заболевания молочной железы зачастую также характеризуются значительной термоасимметрией. В частности у 44 % пациенток с заболеваниями неонкологического характера термоасимметрия превышает 0,7° С. Поэтому, для дифференциальной диагностики рака необходимо отличать термограммы характерные для рака молочной железы от термограмм неонкологических больных.

На этапе исследований, проанализировав большое количество термограмм больных раком молочной железы, мы выделили 6 характерных признаков этого заболевания, которые были формализованы.

1. Повышенное максимальное значение температуры соска по сравнению со средней температурой молочной железы , где = , t_i - температуры в восьми точках молочной железы (1…8 на рис. 2).
2. Повышенная разница температур сосков правой и левой молочной железы .
3. Повышенное максимальное значение разности температур между одноименными точками правой и левой молочной железы , сравниваются температуры в точках 1 – 8 рис.2.
4. Повышенное среднеквадратичное значение разностей температур между одноименными точками правой и левой молочной железы , сравниваются попарно температуры в точках 0…8 рис.2.
5. Повышенное среднеквадратичное значение разности температур между одноименными точками правой и левой молочной железы , где ,
6. Повышенное среднеквадратичное значение разброса температур в одной из молочных желез

   , вычисляется отдельно по точкам 0…8 рис.2. для каждой из молочных желез, рассматривается большее из двух значений.

Принцип компьютерной диагностики состоит в следующем: термограммы всех верифицированных случаев рака вводятся в память компьютера. Далее в процессе диагностики программа сравнивает, насколько термограмма обследуемой пациентки, по описанным выше признакам, близка к термограммам пациенток с верифицированным диагнозом рака молочной железы.

Заключение и некоторые перспективы.

Проведенные исследования, клинические испытания и опыт использования РТМ-01-РЭС в ведущих онкологических учреждениях показали, что микроволновая радиотермометрия весьма эффективна для ранней диагностики рака молочной железы. Обладая абсолютной безвредностью, она позволяет на ранней стадии выявить пациентов с аномальными термограммами, которым необходимо провести комплексное обследование молочных желез. По чувствительности этот метод сопоставим с данными маммографии и УЗИ. Метод представляет особый интерес при диагностике молодых женщин у которых рентгеновские исследования малоэффективны. Следует также отметить способность метода выявлять пролиферативные процессы в молочной железе. Безусловный интерес представляет использование микроволновой радиотермометрии для контроля за ходом лечения доброкачественных новообразований.

Маммология не единственная область применения микроволновой радиотермометрии. Прибор можно использовать в урологии, гинекологии, для диагностики заболеваний щитовидной железы и т.д.

РТМ-01-РЭС позволяет визуализировать поле внутренних температур и температуру кожи. Следующим шагом в развитии микроволновой радиотермометрии является разработка многочастотных приборов, позволяющих давать информацию о распределение температуры по глубине и создание многоканальных комплексов позволяющих сократить время измерения и трудоемкость диагностической процедуры.

Литература.

В.М. Моисеенко, В.Ф. Семиглазов Кинетические особенности роста рака молочной железы и их значение для раннего выявления опухоли. Маммология, № 3, 1997 стр. 3-12.

1. В.М.Поляков, А.С.Шмаленюк СВЧ- термография и перспективы ее развития. Электроника СВЧ, вып.8(1640) Москва 1991г.
2. Barrett A., Myers P.C., Sadowsky N.L. Dedection of breast cancer by microwave radiometre. Radio Sci.-1977.-Vol 12, №68-P.167-171.
3. Троицкий В.С. К теории контактных радиотермометрических измерений внутренней температуры тел. // Изв.вузов. Сер. Радиофизика. - 1981.- т.24,. № 9- с.1054.
4. Сборник трудов всесоюзной конференции “Методические вопросы определения температуры биологических объектов радиофизическими методами” (Звенигород - 84) М.1985.
5. Carr K.L. Microwave Radiometry: its Importance to the Detection of Cancer. IEEE MTT, vol. 37 № 12 Dec. 1989.
6. Вайсблат А.В. Медицинский радиотермометр. Патент РФ № 2082118 с приоритетом от 11 июля 1994г.
7. Рахлин В.Л., Алова С.Е. Радиотермометрия в диагностике патологии молочных желез, гениталий, предстательной железы и позвоночника. Препринт № 253, Горький, НИРФИ, 1988.
8. Бурдина Л.М., Вайсблат А.В., Веснин С.Г., Конкин М.А., Лащенков А.В., Наумкина Н.Г., Тихомирова Н.Н. Применение радиотермометриидля диагностики рака молочной железы - Маммология 1998г. №2 стр. 3-12.
9. Бурдина Л.М., Вайсблат А.В., Веснин С.Г., Тихомирова Н.Н. О возможности диагностики рака молочной железы путем измерения собственного электромагнитного излучения тканей (радиотермометрии) - Маммология 1997г. №2 стр. 17-22.
10. Малыгин А.А. Радиотермометрия в диагностике заболеваний молочной железы. Диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук. Н.Новгород, 1993г.
11. Наумкина Н.Г. Новые подходы к диагностике и лечению фиброзно-кистозной болезни молочной железы. Диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук. Москва, 1999г

www.resltd.ru   Copyright © 2001 ФИРМА РЭС.