Polak udoskonala nowoczesną metodę diagnostyki nowotworów piersi

Przy użyciu tej metody zmiany mogą zostać zarejestrowane kilka lat wcześniej niż jest to możliwe przy pomocy standardowych badań. Zdaniem Mateusza Moderhaka z Wydziału Elektroniki, Telekomunikacji i Informatyki Politechniki Gdańskiej, rozwijający się nowotwór rozbudowuje w zajętym przez siebie obszarze sieć naczyń krwionośnych, zwiększony zostaje również metabolizm w stosunku do tkanek otoczenia. Jest to przyczyną zmienionego rozkładu temperatury na powierzchni piersi. Rozkład ten można zarejestrować przy pomocy tak zwanej kamery termograficznej, która „widzi” temperaturę.

– Dotychczas wykonywano jedno zdjęcie, które szczegółowo analizowano. Na wynik miały wpływ warunki otoczenia. Ja wykonuję badanie dynamiczne piersi, która jest pobudzana strumieniem zimnego powietrza – mówi naukowiec.

Tłumaczy, że podczas naturalnego ocieplania się tkanki po schłodzeniu nagrywany jest film, czyli sekwencja termogramów. Poddaje się go analizie komputerowej, a wynikiem jest seria obrazów parametrycznych – podobnie jak w badaniach rezonansu magnetycznego. Dzięki pobudzeniu tkanki można otrzymać obraz zależący od jej wewnętrznej struktury.

Badań termograficznych piersi próbowano od dawna. Jednak, jak ocenia Moderhak, w ostatnich latach zmieniło się w tej materii bardzo wiele. Poszerzył się zakres wiedzy o procesach termicznych zachodzących w tkankach, w tym nowotworach. Zmienia się sprzęt. Coraz szybsze komputery pozwalają na poprawę algorytmów analizy obrazów. Kamery termograficzne mają rozdzielczość rzędu kilkudziesięciu mK i coraz wyższe rozdzielczości obrazu, co otwiera nowe możliwości i eliminuje błędy pomiarowe.

Jak przypomina badacz, do tej pory w diagnostyce termicznej nowotworów piersi rejestrowano pojedynczy obraz. Na jego podstawie analizowano rozkład temperatury na powierzchni piersi i starano się postawić diagnozę. W trakcie takiego badania stosowano również pobudzenie termiczne w postaci strumienia powietrza z wentylatora lub zimnego okładu. Celem było zwiększenie kontrastu między obszarami mniej i bardziej aktywnymi termicznie. Cały czas jednak sprowadzało się to do analizy pojedynczych obrazów lub bardzo krótkich sekwencji, a ruchy pacjentki uniemożliwiały analizę komputerową.

– Podejście prezentowane w mojej rozprawie doktorskiej jest podejściem częściowo nowym. Badana pierś jest ochładzana do założonej temperatury, po czym rejestrowany jest proces naturalnego powrotu temperatury. Po stabilizacji obrazów sekwencji uruchamiana jest procedura optymalizacji dopasowująca model powrotu temperatury do otrzymanej sekwencji powrotu – opisuje Moderhak.

Wynikiem jest zestaw parametrów dla każdego punktu obrazu termicznego. Jest to możliwe dzięki cyfrowej stabilizacji – zupełnie nowej procedurze. Parametry są zależne od właściwości termicznych tkanek znajdujących się pod skórą, w tym również naczyń krwionośnych tkanek nowotworowych.

Na obecnym etapie badań naukowcy będą weryfikować i dochodzić do tego, co widać na poszczególnych obrazach parametrycznych.

– Powstający nowotwór zapewnia sobie substancje odżywcze poprzez rozbudowę naczyń krwionośnych. Charakteryzuje się również dużo większym poziomem metabolizmu w stosunku do otaczających tkanek. W modelowaniu matematycznym przyjmuje się, że ciepło będące efektem zwiększonego metabolizmu jest kilkadziesiąt razy większe od otaczających tkanek – powoduje to wzrost temperatury na powierzchni nawet do 2 stopni Celsjusza, zależnie od budowy, głębokości i średnicy guza – tłumaczy Moderhak.