引言:寻求更优的乳腺癌筛查方案
乳腺癌是全球女性最常见的癌症之一,早期筛查是提高治愈率的关键。然而,现有的标准筛查方法各有局限:乳腺X线摄影(钼靶)涉及电离辐射,可能产生假阳性,且对致密性乳腺的检测效果不佳;超声检查的特异性不足,图像质量依赖于操作者;而磁共振成像(MRI)成本高昂、耗时长,且不适用于有特定植入物、过敏史或幽闭恐惧症的患者。因此,开发一种更安全、更精准的筛查技术迫在眉睫。
PACT技术:乳腺癌检测的革新性选择
近期,一项发表于《自然·生物医学工程》的研究为乳腺癌筛查带来了新的希望。加州理工学院的研究团队开发了一种结合了人工智能(AI)的全景光声计算机断层扫描(PACT)技术,它可能成为一种安全、无创且高度敏感的乳腺癌筛查替代方案。
该研究的通讯作者,加州理工学院医学工程与电气工程教授王立宏博士(Lihong V. Wang, PhD)表示:“我们致力于此项研究,因为目前没有任何一种技术是完美的。我们希望将PACT发展为一种能真正惠及患者的临床工具,帮助她们在无需承担辐射风险或担心过敏反应的情况下检测乳腺癌。”
PACT技术的核心在于其独特的成像原理。它使用激光(光)来识别体内的分子(如血红蛋白),再利用超声(声)来精确定位这些分子的空间位置。这项技术拥有多项显著优势:
- 快速无创: 扫描过程最快仅需15秒,且完全不使用电离辐射。
- 高分辨率成像: 能够清晰地显示乳腺内的血管系统,不受乳腺密度的影响。
- 功能性洞察: PACT可以检测血红蛋白水平和肿瘤的乏氧状态,从而揭示组织的生理功能。王博士解释说:“通过检测分子,我们能准确了解身体的运作方式。当功能出现差异时,就意味着我们可能更有效地检测到疾病。”
此外,通过机器学习算法对大量恶性、良性病变及健康组织的图像进行训练,AI增强的PACT系统能够识别出组织类型中更细微的差异,进一步提升了诊断的准确性。
临床研究验证:PACT技术的卓越性能
为了验证该技术的有效性,研究人员对39名患者的78个乳房进行了PACT扫描测试,旨在区分健康与可疑的乳腺组织。结果显示,该系统的受试者工作特征曲线下面积(AUC)最大值达到了0.89,这一表现在区分良恶性病变方面,与传统的乳腺X线摄影和MRI不相上下。
这一结果充分证明,AI增强的PACT技术在临床应用中具有巨大潜力,有望成为现有筛查方法的有力补充甚至替代。
未来展望
研究团队计划在未来进一步完善这项技术,包括增加更多的激光波长以获取更丰富的分子信息,使用更大的数据集来验证系统性能,并持续优化其分类模型。这项由美国国立卫生研究院(NIH)部分资助的研究,正朝着为全球女性提供更安全、更舒适、更精准的乳腺癌筛查工具的目标稳步迈进。