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Photoakustisches Bildgebungssystem hilft bei der Identifizierung von Brustkrebs

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Ein tragbares photoakustisches Tomographiegerät, das Licht und Ultraschalltechnologie kombiniert, hat das Potenzial, Brustkrebs bei Frauen mit dichtem Brustgewebe besser zu identifizieren.

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Das Prototyp-Dual-Scan-Mammoskop (DSM), das an der University at Buffalo (NY, USA), dem Roswell Park Cancer Center (Buffalo, NY, USA) und der Windsong Radiology (Williamsville, NY, USA) entwickelt wurde, ist ein Brustbildgebungssystem, das die Visualisierung angiographischer Merkmale in der menschlichen Brust mit mammogrammähnlichen Bildern ermöglicht. Das System verwendet lineare Glasfaserbündel, um die Laserlicht-Energie zu liefern, die die akustischen Wellen erzeugt, und zwei 128-Elemente, 2,25 MHz lineare Wandler-Ultraschall-Arrays, um sie zu empfangen.

Das DSM bildet eine leicht komprimierte Brust ab, wobei zwei Scans gleichzeitig durchgeführt werden, einer von der Unterseite der Brust aus, während der andere von oben aus arbeitet. Die sanfte Kompression wird durch Kunststofffolien erreicht, die für den Patienten ein angenehmeres Erlebnis darstellen. In einer Systemstudie wurde eine 7 cm dicke Brust in D-Cup-Größe innerhalb einer Minute gescannt und eine räumliche Auflösung von etwa einem mm erreicht. Die Craniokaudal-View-Bilder können auch mit bestehenden Bildgebungsmodalitäten zur Dateninterpretation korreliert werden. Die Studie wurde in der August-Ausgabe 2019 der IEEE Transactions on Biomedical Engineering veröffentlicht.

"Das Design sorgt für eine optimale Lichtlieferung und akustische Erkennung und ermöglicht die Bildgebung bis tief in das Brustgewebe. Es ist auch tragbar, zum Beispiel könnte es problemlos in mobile Mammographiegeräte passen", sagt Hauptautor Jun Xia, PhD, vom Department of Biomedical Engineering. "Und während die MRT ein Kontrastmittel benötigt, verwendet der DSM-Test Hämoglobin, ein Protein in den roten Blutkörperchen, das Sauerstoff durch den Körper transportiert. Die DSM-Methode ist vielversprechend beim Nachweis von Tumoren im Submillimeterbereich, sofern sie ausreichend entwickelte Blutgefäße aufweisen."

Die photoakustische Bildgebung basiert auf nichtionisierenden Laserpulsen, die in biologisches Gewebe eingebrannt werden; ein Teil der zugeführten Energie wird in Wärme umgewandelt, was zu einer vorübergehenden thermoelastischen Ausdehnung und einer anschließenden breitbandigen Ultraschallemission führt, die von Ultraschallwandlern erfasst und analysiert werden kann, um Bilder zu erzeugen. Die Größe des photoakustischen Signals ist proportional zur lokalen Energieabscheidung, die durch optischen Absorptionskontrast an den Bildern der Zielgebiete nachgewiesen werden kann.