Przełom w technologii sond pomiarowych może pomóc w leczeniu raka piersi
Pierwsze wzmianki na ten temat pojawiły się w piśmiennictwie już w 2001 roku. Dzięki wykorzystaniu kontaktowych biopsyjnych sond koncentrycznych typu open-end (OECP) i metodom wykrywania marginesu chirurgicznego lekarze mogą nie tylko diagnozować raka piersi na wczesnym etapie choroby, ale także ograniczać potrzebę radykalnej mastektomii. Kontaktowe sondy koncentryczne to przewodniki cylindryczne przesyłające fale elektromagnetyczne. Choć znane są głównie z tego, że przewodzą sygnały radiowe od anteny do odbiornika telewizyjnego, wiadomo, że fale emitowane przez sondę mają różny współczynnik załamania w zależności od właściwości materiału, od którego się odbijają. To tyle, jeśli chodzi o teorię. Zanim przystąpiono do realizacji projektu MIDxPRO (Microwave Diagnosis of Breast Cancer with Open Ended Contact Probes) próby wykorzystania tej techniki w warunkach klinicznych okazały się niewystarczająco obiecujące. Podczas gdy poziom błędu dostępnych na rynku zestawów pomiarowych mieścił się w granicach 5 %, w przypadku sond OECP zwiększył się on do 30 %. „Technika ta okazała się nie dość wiarygodna”, opowiada Tuba Yilmaz, koordynatorka projektu i prof. nadzw. Uniwersytetu Technicznego w Stambule. „Choć wiedzieliśmy, jak przenieść naszą technologię na grunt praktyczny, nasze przewidywania okazały się niemożliwe do zrealizowania” Stawka jest bardzo wysoka, bowiem współczesna diagnostyka raka piersi wymaga zastosowania dość bolesnej, dwuetapowej techniki biopsyjnej. Sama zaś operacja polega na pobraniu przez chirurga wycinka ze zmiany i przekazaniu go do badania śródoperacyjnego metodą skrawków mrożonych, którego czas wynosi około 20 minut, a następnie wykonaniu reoperacji, aż do uzyskania czystości onkologicznej marginesów. Dość oczywistym jest, że obie procedury są pracochłonne, obarczone ludzkim błędem, a do tego kosztowne. Z tego powodu konieczne jest dalsze prowadzenie badań nad OECP. Jak podkreśla prof. Yilmaz: „Metoda OECP znacząco zmniejszyłaby koszty biopsji, czyniąc ją tym samym bardziej dostępną. Z kolei specjalnie opracowane algorytmy automatycznego podejmowania decyzji mogą zmniejszyć ryzyko postawienia błędnej diagnozy. Technologia MIDxPRO może być również wykorzystana do wykrywania marginesu chirurgicznego i, o ile jest to uzasadnione, chronić pacjentki przed radykalną mastektomią. Taka procedura skróciłaby czas rekonwalescencji, który w niektórych przypadkach wynosi nawet kilka miesięcy, i zmniejszyłaby odsetek nawrotów nowotworu złośliwego”. Aby pokonać istniejące przeszkody, członkowie projektu, który uzyskał wsparcie z programu „Maria Skłodowska-Curie”, postanowili wziąć proponowane rozwiązanie na warsztat. Przyjrzeli się dokładnie nowym podejściom matematycznym, budowie i głębokości pomiarów sondy o różnej średnicy otworów oraz niepewności pomiarów. Dopracowali zintegrowany system sondy, który można zabezpieczyć i poddać sterylizacji, oraz przyjęli algorytmy maszynowe do klasyfikacji badanego materiału. Choć do zastosowania klinicznego nowych technik jeszcze daleka droga, badacze rozpoczęli już badania na zwierzętach. Zbadali właściwości dielektryczne tkanek gruczołu piersiowego i tkanek nowotworowych u szczura. „W tej chwili dysponujemy największym zbiorem danych in vivo, jaki kiedykolwiek zebrano w literaturze. Choć dane te są wciąż przetwarzane, zebrane dotąd wyniki pokazują, że dokładność klasyfikacji materiału na podstawie surowych, nieprzetworzonych danych wynosi 92 %. Jest to wynik lepszy od tego, jaki udało się dotychczas otrzymać w warunkach klinicznych, a który wynosi 70 %. Spodziewamy się, że po zoptymalizowaniu parametrów algorytmu uczenia maszynowego, dokładność naszych pomiarów przekroczy 95 %”, dodaje z entuzjazmem prof. Yilmaz. W dłuższej perspektywie prof Yilmaz ma nadzieję, że wyniki projektu MIDxPRO zainteresują technologią OECP społeczność naukową, która dostrzeże w niej duży potencjał do udoskonalenia. Badaczka już planuje wykorzystać wyniki badań w warunkach klinicznych.
Słowa kluczowe
MIDxPRO, sonda kontaktowa typu open-end, rak piersi, wykrywanie marginesu, biopsja
