採用新成像技術的手持設備可無痛識別皮膚癌 減少不必要的活檢

皮膚活檢是令人不快的:醫生為實驗室測試而切開小塊組織,給病人留下痛苦的傷口,可能需要數周時間才能癒合。如果能實現早期癌症治療,這個代價是值得付出的。然而,近年來,積極的診斷工作已經看到活檢數量的增長速度比檢測到的癌症數量快四倍左右。現在每發現一個皮膚癌的發病率,就有大約30個良性病灶被活檢。斯蒂文斯理工學院的研究人員現在正在開發一種低成本的手持設備,可以將不必要的活檢率減少一半,同時也為皮膚科醫生和其他一線醫生提供了獲得實驗室級癌症診斷的便利。

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斯蒂文斯理工學院生物電磁學實驗室主任Negar Tavassolian說:“我們並不是要擺脫活檢。但我們確實想給醫生提供額外的工具,幫助他們做出更好的決定。”

該團隊的設備使用毫米波成像–與機場安檢掃描器使用的技術相同–來掃描病人的皮膚。(在早期的工作中,Tavassolian和她的團隊不得不使用已經做過活檢的皮膚,以便該設備能夠檢測到它是否是癌症。)

健康組織對毫米波射線的反射與癌症組織不同,因此理論上有可能通過監測從皮膚反射回來的射線的對比度來發現癌症。為了將這種方法引入臨床實踐,研究人員使用算法將多個不同天線捕獲的信號融合到一個單一的超高帶寬圖像中,減少噪音並快速捕獲甚至是最微小的痣或瑕疵的高分辨率圖像。

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在Amir Mirbeik博士的帶領下,該團隊在實際的臨床訪問中使用了他們技術的桌面版本來檢查71名患者,並發現他們的方法可以在短短几秒鐘內準確區分良性和惡性病灶。使用他們的設備,Tavassolian和Mirbeik可以以97%的靈敏度和98%的特異性識別癌症組織–這一比率甚至可以與最好的醫院級診斷工具競爭。

Tavassolian說:“還有其他先進的成像技術可以檢測皮膚癌,但它們都是大型的、昂貴的機器,在臨床上並不常見,”她的工作發表在3月23日的《科學報告》上。“我們正在創造一種低成本的設備,它像手機一樣小,而且容易使用,因此我們可以讓每個人都能獲得先進的診斷技術。”

由於該團隊的技術可以在幾秒鐘內提供結果,因此有一天它可以在常規檢查中代替皮膚鏡,幾乎可以立即提供極其準確的結果。Tavassolian說:“這意味着醫生可以將準確的診斷方法納入常規檢查,並最終治療更多的病人。”

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與許多其他成像方法不同,毫米波射線能無害地穿透人體皮膚約2毫米,因此該團隊的成像技術能提供清晰的掃描病變三維圖。未來對驅動該設備的算法的改進可以極大地改善病變邊緣的映射,使惡性病變的活檢更加精確,創傷更小。

下一步是將該團隊的診斷套件打包到集成電路上,這一步驟很快就能使功能性手持毫米波診斷設備的生產成本低至100美元一台–僅為現有醫院級診斷設備的一小部分。該團隊已經在努力將他們的技術商業化,並希望在未來兩年內開始將他們的設備送到臨床醫生手中。

Tavassolian說:“前進的道路是明確的,我們知道我們需要做什麼。在這個概念證明之後,我們需要將我們的技術小型化,將價格降低,並將其推向市場。”