Моделирование ткани молочной железы у каждой женщины позволяет улучшить диагностику рака с помощью МРТ

Ткань молочной железы индивидуальна у каждой женщины, поэтому МРТ сканирование для диагностики рака также должно быть индивидуально.

Без очевидных доказательств безопасности МРТ для всех женщин, клинические исследования не могут идти в ногу с последними достижениями в области магнитно-резонансной томографии. Более информативная диагностика рака возможна при использовании более сильных магнитных полей, что также, к сожалению, увеличивает риск нагрева ткани во время сканирования.

Исследователи Университета Пердью провели моделирование того, как более 20 различных соотношений тканей молочной железы реагируют на тепло, выделяемое при использовании МРТ с более высокой напряженностью поля, чем в настоящее время используются в клиниках.

Моделирование позволило бы передовым методам МРТ окончательно показать, что они соответствуют критериям безопасности.

С другой стороны, используя знания о том, сколько энергии радиочастот поглощается каждым типом тканей молочной железы, можно со временем разработать методы лечения опухолей с направленным воздействием тепла, которое выделяется при МРТ.

Результаты исследования были опубликованы в журнале «Магнитный резонанс в медицине», а программный код для симуляций доступен для открытого научного сообщества через Github.

Несмотря на ограниченность использования мощных магнитных полей в клинике, ежегодный МРТ-скрининг по-прежнему рекомендуется для женщин с более высоким, чем средний риск рака молочной железы, потому что он более чувствителен, чем стандартная маммограмма.

Плотность молочной железы у женщины определяет, сколько радиочастотной энергии от МРТ, будет поглощать грудь в виде тепла - и это называется удельной скорости поглощения (SAR). Чем больше фиброгландулярной ткани в груди, по сравнению с жировой тканью, тем выше плотность груди и SAR.

Но не у всех женщин одинаковое соотношение фиброгландулярных и жировых тканей. Это затрудняет возможность показать, что МРТ-диагностика безопасна для каждой женщины, даже если риск перегрева ткани низкий.

«В больницах напряженность поля МРТ в настоящее время составляет до 3 тесла. Но диагностика значительно улучшилась бы, если бы использовались поле 7 Тесла. Это привело бы к пятикратному увеличению SAR, но также удвоило бы чувствительность МРТ».

Исследователи продемонстрировали в своих симуляциях, что пятикратное увеличение может по-прежнему оставаться в пределах FDA для большинства отношений ткани молочной железы, даже при мощности магнитного поля 7 Тесла.

Чтобы провести эти симуляции, команде пришлось преодолеть несколько препятствий, первое из которых заключается в том, что компьютерных моделей или «фантомов» женского тела, гораздо меньше, чем мужского тела. Исследователи могут тестировать свои методы на вычислительных фантомах, как правило, генерируемых с помощью наборов изображений МРТ или КТ, до тех пор, пока методы не будут клинически одобрены для использования на реальных людях.

Исследователи из университета Purdue провели сопоставление 36 фантомов груди с различными плотностями, которые классифицированы Американским колледжем радиологии для анализа изображений груди и системой данных Atlas. Затем они моделировали поведение каждого фантома в ответ на магнитное поле 7 тесла.

Моделирование помогает другим клиницистам учитывать уникальное соотношение тканей молочной железы каждой женщины. Сила магнитного поля должна быть ограничена, например, для пациентов с большей фиброгландулярной тканью.