電阻抗掃描成像技術理論及應用研究.pdf

1、乳腺癌已經成為嚴重威脅女性生命健康最常見的惡性腫瘤之一。早發(fā)現、早診斷、早治療是乳腺癌患者獲得良好預后效果的關鍵。但是，目前臨床上使用的乳腺檢查方法仍無法滿足早發(fā)現、早診斷的需求。電阻抗掃描成像(EIS)是近年新出現的一種無損、功能成像新技術，具有檢查成本低、檢查過程方便快捷、病人友好等特點，為乳腺癌的普查和診斷提供了一種新的方法。
　　 但是，隨著研究的深入，EIS技術及研究方面存在以下不足:(1)EIS診斷過程主觀性強、診斷

2、性能差異性大(靈敏度:62.0％-93.1％，特異度:58.8％-90.6％)，導致目前對于EIS的診斷性能評價還不統(tǒng)一;(2)EIS技術除診斷結論外，尚無法提供病灶完整的定量信息（如病灶大小、深度以及病灶電阻抗參數等）;(3)EIS探測深度有限，目前僅為30-35mm之內;(4)EIS圖像分辨率低，測量過程容易受多種噪聲影響（皮膚損傷、電極接觸不良以及邊界效應等）;(5)EIS在乳腺癌診斷方面目前已作為X線鉬靶成像的輔助診斷工具，但對

3、其是否能夠應用于乳腺普查還缺乏相應研究;(6)EIS技術成像模型的研究尚處于初始階段，模型比較理想化，未考慮實際測量環(huán)境因素（如探頭結構、組織特點等）的影響，對于EIS成像過程中的關鍵因素的分析尚未量化。
　　 為了解決以上問題，我們從乳腺癌診斷文獻綜述分析、EIS統(tǒng)計和物理模型分析、EIS成像模型分析、檢測方法改進以及EIS用于乳腺普查的成本效果分析方面做了以下幾個方面的工作。具體工作及結果為:
　　 1.對于目前臨床

4、上常用的幾種乳腺癌診斷方法(包括EIS)，采用Meta-Disk工具在大量病灶樣本基礎上明確了各個影像方法的診斷性能。超聲、磁共振、核素成像以及電阻抗掃描成像的靈敏度及95％置信區(qū)間分別為81.3％(0.794，0.831)、90.0％(0.883，0.916)、84.4％(0.821，0.866)和81.0％(0.778，0.839);特異度及95％置信區(qū)間分別為93.0％(0.921，0.938)、82.9％(0.811，0.846

5、)、83.6％(0.816，0.855)和67.9％(0.651，0.707);準確度及95％置信區(qū)間分別為94.7％(0.924，0.969)、93.4％(0.894，0.973)、92.8％(0.900，0.955)和76.9％(0.691，0.846)。EIS的診斷性能特點表現為靈敏度較高而特異度不足，進一步的研究需要重點提高其特異度。
　　 2.針對EIS診斷主觀性強、特異度低的問題，開發(fā)了兩個計算機輔助診斷算法-ICA

6、和AEI診斷算法。ICA診斷算法可用于良性和惡性腫瘤的鑒別，靈敏度為96.8％，特異度為73.6％，準確度為81.1％。AEI診斷算法可將乳腺癌診斷及癌灶參數提取合二為一，可以有效地用于乳腺癌檢測或診斷，具有較好的性能(檢測或診斷應用靈敏度/特異度分別為:62％/96％或88％/64％)，同時能夠給出癌灶的完整參數信息（位置、大小以及癌灶與周圍組織電導比）。
　　 3.對于EIS成像模型進行了深入研究和分析，并在此基礎上設計了雙

7、面高分辨率EIS系統(tǒng)和雙面壓差測量方法。對該系統(tǒng)和測量方法的初步仿真研究表明，新系統(tǒng)和方法可以有效解決EIS探測深度不足的問題，可將探測深度拓展至60mm左右。并且新系統(tǒng)/方法對病灶更為敏感，當乳腺內部存在癌灶時，測量電流的擾動程度相比EIS系統(tǒng)有大幅度提高。
　　 4.對我國開展乳腺普查的成本效果問題，對X線鉬靶乳腺成像（國外普查實踐中己廣泛應用）和EIS(目前國內外己初步嘗試將其用于早期癌檢查)結合我國乳腺癌流行病學數據等進

8、行了初步分析。結果表明，X線鉬靶乳腺成像和EIS人工診斷方法目前在我國暫不具有成本效果，但EIS診斷算法（如T-SCANED算法和本文開發(fā)的AEI算法）因高特異度以及檢查費用低而具有成本效果。如果以X線鉬靶為普查工具，每年檢查一次持續(xù)十年，可降低乳腺癌死亡率15％左右;以EIS診斷算法為普查工具，相同條件下可降低乳腺癌死亡率6％(T-SCANED算法)或10％(AEI算法)左右。我國婦女乳腺普查的最佳年齡段設計為35-59或35-69歲