Brustkrebs-diagnose könnte stark von der spektroskopie profitieren


Brustkrebs-diagnose könnte stark von der spektroskopie profitieren

Die Analyse der kleinen Ablagerungen von Kalzium im Brustgewebe kann helfen, Krebs und gutartige Tumoren zu differenzieren, aber es ist manchmal nicht leicht, eine solche Diagnose zu machen. Jetzt ein Team von Forschern in den USA glaubt, eine neue Methode, die eine spezielle Art von Spektroskopie verwendet, um Kalzium-Ablagerungen während einer Biopsie zu finden, könnte erheblich verbessern die Genauigkeit der Diagnose.

Das Team, von Massachusetts Institute of Technology (MIT) und Case Western Reserve University (CWRU), schreibt über die Arbeit, die sie zu dieser Schlussfolgerung in einem Papier veröffentlichte online in Proceedings der Nationalen Akademie der Wissenschaften Am 24. Dezember

Kalziumablagerungen

Mikroverkalkungen oder kleine Ablagerungen von Kalzium bilden, wenn Kalzium aus dem Blutkreislauf auf abgebaute Proteine ​​und Fette zurückbleibt, die von verletzten und sterbenden Zellen zurückgelassen werden.

Sie können ein verräterisches Zeichen von Brustkrebs sein, aber die meisten Tumore, die sie enthalten, sind gutartig.

Mikrokalzifikationen werden am häufigsten in Brusttumoren beobachtet, aber sie können auch auftreten, wenn auch nur selten, bei anderen Krebsarten, sagt Co-Senior-Autorin Maryann Fitzmaurice, Senior Research Associate und Adjunct Associate Professor für Pathologie und Onkologie bei CWRU, in einer Erklärung.

Die Verkalkung spielt auch eine wichtige Rolle bei der Atherosklerose oder bei der Verhärtung der Arterien.

Biopsie kann lang und mühsame Vorgehensweise sein

Wenn Mikroverkalkungen auf einer Mammographie zeigen, tun Ärzte eine Follow-up-Biopsie des verdächtigen Gewebes, um Krebs zu testen.

Figuren zeigen, dass in etwa 1 in 10 Fällen mit solchen Mikroverkalkungen, der Tumor ist Krebs, so dass die Follow-up-Biopsie ist kritisch.

Während des Eingriffs nimmt der Radiologe Röntgenstrahlen aus drei verschiedenen Winkeln, um die winzigen Kalziumablagerungen zu lokalisieren, fügt dann eine Nadel in das Gewebe ein und entfernt bis zu 10 Gewebeproben.

Ein Pathologe prüft dann diese Proben, um zu sehen, ob sie Mikroverkalkungen enthalten.

Aber in 15 bis 25% der Fälle ist es nicht leicht zu lokalisieren und nehmen eine Gewebeprobe genau, was zu einer unklaren Diagnose führt. Dies bedeutet, dass der Patient mehr Röntgenstrahlen haben muss und eine mehr invasive Chirurgie durchlaufen muss, um weitere Proben abzurufen.

Aber, wie Fitzmaurice erklärt, ist dieser zweite Versuch selten erfolgreich:

"Wenn sie sie nicht auf den ersten Pass bekommen, dann bekommen sie sie überhaupt nicht."

"Es kann eine sehr lange und anstrengende Prozedur für den Patienten werden, mit einer Menge von extra Röntgen-Exposition, und am Ende sie immer noch nicht bekommen, was sie nach, bei einem von fünf Patienten", fügt sie hinzu.

Neue Methode verwendet Spezielle Art der Spektroskopie

Spektroskopie ist ein Weg, um die Zusammensetzung eines Materials zu bestimmen, indem man studiert, wie es absorbiert oder streut Strahlung wie Licht. Es wird oft in der physikalischen und analytischen Chemie verwendet, und es gibt viele Anwendungen jetzt auch in der Medizin.

Eine der Herausforderungen bei der Anwendung der Technik auf die Medizin ist Kosten und Geschwindigkeit: oft ist die Ausrüstung sehr teuer und langsam, um Ergebnisse in "Echtzeit" zu liefern.

In den vergangenen Jahren hat das MIT- und CWRU-Team daran gearbeitet, diese Herausforderung zu überwinden, um dem Radiologen zu helfen, in Sekundenschnelle zu bestimmen, ob das Gewebe Mikroverkalkungen enthält oder nicht.

Zuerst versuchten sie eine Methode, die auf der Raman-Spektroskopie basiert, die Licht verwendet, um Energieverschiebungen in molekularen Vibrationen zu messen und präzise molekulare Strukturen aufzudecken. Der Vorteil dieser Methode ist, dass es sehr genau bei der Identifizierung von Mikroverkalkungen ist. Aber der Nachteil ist, dass die Ausrüstung teuer ist und die Analyse lange dauert.

In dieser letzten Studie beschreiben die Forscher, wie sie sich einer anderen Methode zuwandte, die sogenannte "diffuse Reflexionsspektroskopie", und fand, dass sie Ergebnisse genauso genau wie die Raman-Spektroskopie, aber viel schneller und kostengünstiger.

Co-Lead-Autor Narahara Chari Dingari, ein Postdoc am MIT, sagt:

"Mit unserer neuen Methode konnten wir ähnliche Ergebnisse mit weniger Zeit und weniger Kosten erzielen."

97% Erfolgsrate mit Diffus-Reflexions-Spektroskopie

Diffuse Reflexionsspektroskopie sammelt und analysiert Licht, nachdem es mit der Probe interagiert hat. Das gibt eine einzigartige "spektrographische Signatur".

In ihrem PNAS Papier, die Autoren beschreiben, wie sie untersucht 203 Gewebe Proben innerhalb von Minuten nach der Entfernung von 23 Patienten.

Jede Probe könnte eine von drei Typen sein, jede mit ihrer eigenen spektrographischen Signatur. Es könnte gesund sein, es könnte Läsionen ohne Mikroverkalkungen enthalten, oder es könnte Läsionen mit Mikroverkalkungen enthalten.

Durch die Analyse dieser Muster, produzierte das Team einen Computer-Algorithmus, der eine Erfolgsquote von 97% bei der Identifizierung von Gewebe mit Mikroverkalkungen zeigte.

Jaqueline Soares, ein weiterer Lead-Autor und MIT Postdoc, deutet darauf hin, dass die Veränderungen in der Art und Weise, wie die verschiedenen Gewebe Licht absorbieren, vermutlich auf veränderte Mengen an spezifischen Proteinen (Elastin, Desmosin und Isodesmosin) zurückzuführen sind, die oft mit Calciumablagerungen in krankem Gewebe vernetzt sind.

Einfache Technologie mit hoher Genauigkeit ist ein "guter erster Schritt"

James Tunnell ist Associate Professor für Biomedizinische Technik an der University of Texas und war nicht in der Studie beteiligt. Er beschreibt die Studie als "guten ersten Schritt" zu einem System, das Könnte einen großen Einfluss auf Brustkrebs Diagnose haben .

"Diese Technologie kann in das System integriert werden, das bereits verwendet wird, um Biopsien zu nehmen. Es ist eine sehr einfache Technologie, die die gleiche Genauigkeit wie kompliziertere Systeme bekommen kann."

Das Team sieht vor, dass ihre Technik von Radiologen verwendet wird, um eine verbesserte "Echtzeit" -Anweisung für aktuelle Biopsieverfahren zu bieten.

Weil es die Analyseergebnisse innerhalb von Sekunden liefert, könnte die neue Technik dem Radiologen helfen, die Nadel zu einem anderen Punkt zu bewegen, bevor sie irgendwelche Proben nehmen.

Die Forscher planen, eine neue Studie durchzuführen, um den Ansatz in "Echtzeit" zu testen: Als Biposies werden bei Patienten durchgeführt.

Fonds von den National Institutes of Health, das National Institute of Biomedical Imaging und Bioengineering und der National Cancer Institute half Finanzierung der Studie.

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