Введение.

Увеличение числа заболеваний раком молочной железы (МЖ) заставляет врачей и разработчиков диагностической аппаратуры искать новые средства для раннего обнаружения этого заболевания. Существующие методы обнаружения опухоли (например пальпация, маммография или ультразвуковое исследование), в отличие от радиотермометрии, требуют, чтобы опухоль имела локальную массу и была контрастной относительно окружающих тканей, т.е. фиксируются сформировавшиеся структурные изменения тканей.

Метод СВЧ радиотермометрии (далее РТМ) представляет собой пассивную неинвазивную процедуру определения тепловой активности тканей. Поскольку изменение температуры тканей предшествует структурным изменениям, имеется принципиальная возможность обнаружения заболеваний на ранних стадиях. По сравнению с применяемой в маммологии инфракрасной (ИК) термографией, дающей информацию о температуре кожных покровов, РТМ дает информацию о температуре тканей на глубине нескольких сантиметров и поэтому обладает большей информативностью.

Другим важным свойством РТМ является ее абсолютная безвредность, что позволяет проводить многократные обследования, наблюдать динамику заболевания и правильно выбирать тактику лечения.

Несмотря на большое число публикаций, посвященных РТМ [1-7], метод пока не нашел широкого применения в медицинской практике. В нашей предыдущей работе, опубликованной в журнале “Маммология” № 2, 1997г. [8] приведены результаты клинических испытаний медицинского радиотермометра РТМ-01 для диагностики рака МЖ, полученные при обследовании 116 женщин с разными заболеваниями МЖ. В настоящее время обследовано более 500 пациенток с различными заболеваниями МЖ и накопился определенный опыт использования РТМ -диагностики при комплексном обследовании пациенток.

В процессе работы метод диагностики рака МЖ совершенствовался. При этом основное внимание уделялось использованию персональной ЭВМ и совершенствованию диагностических программ. Была также проведена работа по совершенствованию методов отображения информации о внутренней температуре.

Материал и методы исследования.

Исследования проводились в Московском маммологическом диспансере (Филиал №1).

Рис.1. Общий вид РТМ- комплекса.

Таблица 1

Разница в количестве обследований и пациентов объясняется тем, что ряд пациентов обследовался многократно для наблюдения за динамикой заболевания. Как и в методике принятой в предыдущей работе, пациенты проходили клиническое и рентгенологическое обследование, в необходимых случаях диагностическую пункцию, после чего проводилось РТМ- обследование, и результаты сопоставлялись.

На рис.1 представлен использовавшийся диагностический комплекс, состоящий из радиотермометра РТМ-01 и персональной ЭВМ.

Визуализация поля внутренних температур

Отображение температур в виде графиков, где по горизонтальной оси отложено наименование точек измерения, а по вертикальной - значение внутренних температур (рис. 2а), недостаточно наглядно.

Наконец, Land D.V. 1987 в своей работе [10] использовал метод отображения поля внутренних температур, состоящий в том, что точки с равными температурами соединяются линиями - изотермами (рис. 2в).

Как показали проведенные обследования, в 85 % случаев расположение температурных аномалий совпадает с расположением новообразований, либо ошибки не превосходят нескольких сантиметров.

Участки МЖ с повышенной внутренней температурой, при черно-белом изображении, передаются как более светлые, с пониженной температурой - как более темные.

При цветном изображении участки с пониженной температурой передаются “холодными” цветами (синим), а с повышенной температурой - “теплыми” цветами (розовым, красным).

Исходя из общефизических представлений, минимальный размер деталей изображения пропорционален длине используемой волны.

Для частот, обычно используемых в РТМ - исследованиях длина волны в биологической ткани составляет 2-4 см, поэтому в отображениях полей внутренних температур не следует искать детали изображения, размер которых меньше, чем 1-2 см.

Отметим также, что размер температурной аномалии (зоны с повышенной температурой) имеющей место, например, при злокачественном новообразовании может быть значительно больше, чем размер новообразования, отмечаемый при рентгеновском обследовании. Это объясняется тем, что ткани, окружающие новообразование нагреваются за счет теплопередачи и нейрогуморальных связей. Поэтому разрешающая способность метода не входит в противоречие с размерами исследуемых температурных аномалий.

На рис. 2в наблюдается значительная термоасимметрия между центральными отделами правой и левой МЖ, составляющая около 1° С. Сравнение методов отображения, показанных на рис.2, показывает несомненные достоинства последнего метода. В нижней части рисунка размещена шкала соответствия цветового отображения и измеряемой температуры.

Следует отметить, что представление данных в виде полей внутренних температур наглядно выявляет области с пониженной или повышенной температурой. Вместе с тем, величину термоасимметрии (разницу температур в одноименных точках правой и левой МЖ), более удобно выявлять по графику (термограмме), представленной на рис.2а, поэтому врач в процессе диагностики может использовать оба способа представления.

Характерные РТМ - признаки рака МЖ

Как отмечалось в нашей предыдущей работе [8], для рака МЖ характерны следующие признаки: повышение температуры соска по сравнению со средней температурой МЖ, очаговая термоасимметрия, т.е. повышенная температура в проекции новообразования по сравнению с симметричной точкой в непораженной МЖ, разброс температур в пределах одной МЖ и разброс разности температур в одноименных точках молочных желез.

Анализ большого количества термограмм показал, что разные формы рака МЖ по разному проявляют себя при РТМ - диагностике.

В частности, для внутрипротоковой формы рака МЖ характерно существенное повышение температуры соска (1.0 … 1.5° С) и значительная термоасимметрия (более 1°С) в одной из точек. На рис.3 приведено поле внутренних температур больной Ш., 58 лет, с внутрипротоковой формой рака левой МЖ. На поле внутренних температур отмечается значительная термоасимметрия и общее повышение внутренней температуры левой МЖ. Эта форма рака имеет характерные признаки и ошибок при ее выявлении не было.

Для сравнения на рис.4 показано поле внутренних температур здоровой женщины.

Рис. 3. Поле внутренних температур больной Ш., 58 лет. Внутрипротоковая форма рака левой МЖ.

Рис. 4. Поле внутренних температур пациентки В., 18 лет. Норма

Рис. 5. Поле внутренних температур МЖ больной Г., 60 лет. Отечно- инфильтративная форма рака правой МЖ.

На рис.6а и 6б показано поле внутренних температур больной М., 52 года до и после консервативного лечения мастита. В данном случае результат лечения подтвердил неонкологический характер заболевания. На рис.6б четко прослеживается положительная динамика, заметная по снижению температуры более чем на 2° С и значительному уменьшению термоасимметрии.

Следует отметить, что далеко не всегда рак МЖ характеризуется значительной термоасимметрией. В 25 % верифицированных случаев рака термоасимметрия составляет менее 0.7° С . У таких пациенток рак проявляется повышением температуры в обеих МЖ с незначительной термоасимметрией.

Для женщин с преобладанием жировой ткани в МЖ, по нашим наблюдениям, свойственна пониженная средняя температура МЖ и рак МЖ характеризуется существенной термоасимметрией (более 1.0° С) и значительным повышением температуры соска. У пациенток с большим объемом МЖ, рак МЖ не всегда сопровождается существенной термоасимметрией соска (в особенности, если опухоль находится на периферии).

Рис.6 . . Поле внутренних температур МЖ больной М., 52 года:

а) до лечения (27.03.1997);

6б) после лечения (03.07.1997)

Компьютерная РТМ- диагностика рака МЖ

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

Принцип компьютерной диагностики состоит в следующем: термограммы всех верифицированных случаев рака МЖ 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 МЖ.

Рассмотренные выше признаки, характерные для рака МЖ, были описаны совокупностью численных значений.

Параметры всех больных раком отображались на двумерных графиках (рис.7). Каждому больному раком МЖ соответствует одна точка. Математическое описание признаков, и их взаимосвязь выбиралась таким образом, чтобы совокупность точек на графиках, для больных раком МЖ представляла собой компактные области - "зоны риска". При этом учитывались возрастные изменения температуры. Если параметры пациентки по всем признакам лежат внутри "зон риска", то обследуемая пациентка близка к группе больных раком МЖ, и компьютер на основе обработки результатов РТМ - обследования дает заключение о наличии рака МЖ. Следует отметить, что по мере накопление информации достоверность заключений, полученных на основе описанной выше процедуры, повышается.

Рис. 7. “Зоны риска” на экране монитора. Красной точкой отмечены параметры термограммы больной Е., 67 лет. Рак левой МЖ. (см. рис.2)

В 56 из 59 случаях заключение РТМ - обследования о наличии рака МЖ были подтверждены рентгенологически и клинически. У 3 онкологических больных характерных признаков рака МЖ обнаружено не было.

В 15% случаев (у 89 пациенток), рентгенологически и клинически рак МЖ не подтвержден при наличии всех РТМ - признаков рака МЖ. Однако у 2 больных он был обнаружен спустя несколько месяцев после РТМ - заключения о наличии онкологического заболевания.

Обсуждение

РТМ - диагностика и кинетика развития опухоли

В работе Carr K.L. 1989 [6], посвященной применению радиотермометрии для раннего обнаружения рака МЖ и значительно более поздней работе Моисеенко В.М., Семиглазова В.Ф. 1997 [11] течение болезни разделено на клинический и доклинический периоды. В доклиническом периоде опухоль не обнаруживается традиционными средствами.

В упомянутых работах значительное внимание уделено времени удвоения (ВУ) объема (массы или числа клеток) опухоли. Отмечено, что несмотря на очень большой разброс ВУ (согласно [ 11] от 3 до 888 дней), кинетика роста опухоли носит во всех случаях экспоненциальный характер, т.е. ВУ остается постоянным в процессе развития опухоли.

В работе [6] достаточно убедительно показано, что удельное тепловыделение в опухоли обратно пропорционально значению ВУ, т.е. опухоли с малым ВУ 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 РТМ - обследований приведет к естественной диагностической селекции больных раком МЖ с бурным ростом опухоли (малым ВУ), которые согласно [11] составляют до 1/4 всех раков МЖ.

В заключение приведем несколько примеров, когда РТМ- диагностика позволила обнаружить рак МЖ до его клинического проявления.

1. Пациентка П., 49 лет. В феврале 97г. на основании клинико-рентгенологического обследования был поставлен диагноз - фиброзно-кистозная мастопатия. Признаков рака МЖ выявлено не было. Однако по результатам РТМ -диагностики имелись все признаки рака МЖ. Анализ термограмм и полей внутренних температур (рис. 8а и 8б) свидетельствовал о наличии термоасимметрии в наружных отделах правой МЖ, и повышении температуры левого соска. Спустя семь месяцев, клинически и рентгенологически был обнаружен двусторонний рак МЖ (границы наружных квадрантов в правой и левой МЖ).
2. Пациентка П., 58 лет. В январе 97г. на основании клинико-рентгено-логического обследования был поставлен диагноз - острый мастит и назначено лечение. В июне 97г., после проведенного курса лечения : клинически - узловые образования не определяются; рентгенологически - фиброзно-жировая инволюция, маммограмма - без существенной динамики, участки фиброза в центральных отделах (больше слева). РТМ -диагностика -все признаки рака МЖ (рис.9а, б). В сентябре 97г. в процессе гистологического исследования обнаружен рак левой МЖ.
   

Рис.8. Результаты РТМ- обследования больной П., 49 лет:

а) термограмма;

б) поле внутренних температур.

Рис.9. Результаты РТМ- обследования больной П., 58 лет:

а) поле внутренних температур, январь 1997 г.;

б) поле внутренних температур, июнь 1997 г.

Заключение

Проделанная работа, в процессе которой была обследована достаточно большая группа женщин с различными формами патологии МЖ, показала, что РТМ - диагностика с применением компьютерных методов обработки дает высокую выявляемость рака МЖ (более 90%). В ряде случаев РТМ - метод дает более раннюю диагностику рака МЖ, чем традиционные методы. Возможно, что число таких случаев будет увеличиваться, т.к. пациенты с ложноположительным РТМ - диагнозом находятся в настоящее время под контролем.

Учитывая высокую выявляемость рака МЖ, абсолютную безвредность РТМ- диагностики и сравнительно низкую стоимость диагностической аппаратуры по сравнению с приборами для УЗИ и маммографами, целесообразно использовать РТМ- диагностику в поликлиниках, с целью выявления пациентов группы риска для дальнейшего комплексного дообследования и лечения больных в специализированных центрах. Кроме этого принципиальная возможность ранней диагностики рака МЖ и контроля за процессом лечения представляют интерес для использования РТМ- диагностики при комплексном обследовании пациентов в маммологических диспансерах.

Резюме

На примере обследования 539 пациенток с разными заболеваниями МЖ показано, что с помощью радиотермометрических исследований с применением персональной ЭВМ, можно обнаруживать рак МЖ с высокой степенью выявляемости (более 90%), что приближается к выявляемости рака МЖ при обследованиях с помощью маммографа. Отмечена потенциальная возможность раннего обнаружения рака МЖ и выявления больных с быстрым ростом рака МЖ.

Литература

1. Barrett A., Myers P.C., Sadowsky N.L. Dedection of breast cancer by microwave radiometre. Radio Sci.-1977.-Vol 12, №68-P.167-171.
2. Ludeke K.M., Kohler J., Kanzenbach J. A new radiation balance microwave thermograph for simultaneous and independent temperature and emissivity measurements // J. Microwave Power. - 1979.-vol.14,№2.-p.117-121.
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. Рахлин В.Л., Алова С.Е. Радиотермометрия в диагностике патологии молочных желез, гениталий, предстательной железы и позвоночника. Препринт № 253, Горький, НИРФИ, 1988.
6. Carr K.L. Microwave Radiometry: its Importance to the Detection of Cancer. IEEE MTT, vol. 37 № 12 Dec. 1989.
7. В.М. Поляков, А.С.Шмаленюк СВЧ- термография и перспективы ее развития. Электроника СВЧ, вып.8(1640) Москва 1991г.
8. Бурдина Л.М., Вайсблат А.В., Веснин С.Г., Тихомирова Н.Н. - Маммология 1997г. №2 стр. 17-22.
9. Малыгин А.А. Радиотермометрия в диагностике заболеваний молочной железы. Диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук. Н.Новгород, 1993г.
10. Land D.V. A clinical microwave thermography system. Proc. 1987 - vol. 134 - p.p. 193-200
11. 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

www.resltd.ru   Copyright © 2001 ФИРМА РЭС. Идея и дизайн V.I.