مروری بر تکنیک های امپدانس الکتریکی برای شناسایی سرطان پستان
چکیده
شواهدی پیدا شده که نشان می دهد تومورهای بدخیم پستان، امپدانس الکتریکی کمتری نسبت به بافت های اطراف دارند. اگرچه تفکیک تومورهای بدخیم از تومور های خوش خیم بر اساس اندازه گیری های امپدانس نیازمند ارزیابی های بیشتر می باشد، امپدانس الکتریکی را میتوان به عنوان یک شاخص برای شناسایی سرطان پستان استفاده کرد. در این مقاله، ما یک مرور فنی سیستمی برای تکنیک های امپدانس الکتریکی برای شناسایی سرطان پستان استفاده می کنیم و تاکید ما بر روی تکنیک های تصویر برداری غیر تهاجمی امپدانسی می باشد.
امپدانس الکتریکی در بافت پستان در انسان در مرحله اول بررسی می شود و داده های مرتبط با نتایج اندازه گیری امپدانس در محیط آزمایشگاهی در بافت های سرطانی و نرمال، مورد بررسی قرار می گیرد و بعد از آن، یک توصیف کوتاه از اندازه گیری های امپدانس در محیط بدن ارائه می شود که با استفاده از تکنیک های تهاجمی، غیر تهاجمی و بدون تصویر برداری به دست آمده است. یک مرور دقیق در رابطه با تکنیک های تصویر برداری امپدانس به صورت غیر تهاجمی برای شناسایی سرطان پستان مانند مقطع نگاری های امپدانس الکتریکی (EIT) و نگاشت های امپدانس الکتریکی (EIM) نیز ارائه شده است.
پیشنهاد ما این است که برای شناسایی بهتر سرطان پستان، استفاده از یک تکنیک امپدانسی تهاجمی را می توان با ترکیب آن با دیگر شاخص های سرطان بهبود داد. EIT های سه بعدی را میتوان از طریق تلاش های جمعی، بهبود بخشید. EIM با استفاده از یک جفت آرایه های الکترودی، یکی از روش های مناسب برای شناسایی سرطان می باشد. مقطع نگاری های القای مغناطیسی و دیگر روش های تصویر برداری امپدانسی مبتنی بر القای مغناطیسی برای شناسایی سرطان پستان روش های امید بخشی هستند که نیازمند تحقیقات بیشتر می باشد.
1. مقدمه
سرطان پستان رایج ترین تومور بدخیم در میان زنان در دنیای غرب می باشد [1]. شناسایی سریع سرطان پستان نقش بسیار مهمی برای کاهش نرخ مرگ در این بیماری دارد. در حال حاضر ،ماموگرافی های اشعه X بهترین تکنیک پویش استاندارد برای شناسایی سرطان می باشد [2و 3]. اما، محدودیت هایی دارد که باعث کاهش توانایی این روش برای شناسایی سرطان در زنان می شود به خصوص اگر که بافت سینه زنان تراکم بالایی داشته باشد. به علاوه، به دلیل مشابهت های بافت شناسی بین تومورهای بد خیم و خوش خیم روش های ماموگرافی به عنوان یک روش تشخیص دقیق خیلی موثر نیستند. بیمارانی که یافته های ماموگرافی در رابطه با آن ها مثبت باشد باید دوباره فرآیند های نمونه برداری بافتی را پشت سر بگذارند تا تشخیص دقیقی در رابطه با آن ها ایجاد شود. نمونه برداری های بافتی به دست آمده از آسیب های پستان نشان داده است که اسکن های ماموگرافی برای حالت بدخیم در بیماران تا 80% ممکن است نتایج منفی را نشان دهد [4].
4. مباحث و جمع بندی
امپدانس الکتریکی برای مقابله با یک مشکل چالش برانگیز - تشخیص سرطان پستان برای بیش از 70 سال استفاده شده است. اندازه گیری شدید در شرایط محیط آزمایشگاهی و محدود در شرایط محیط طبیعی از تلاشها در توسعه بیشتر تکنیکهای تهاجمی یا غیر تهاجمی مبتنی بر امپدانس برای تشخیص سرطان پستان پشتیبانی می کند. تکنیک های امپدانس تهاجمی می توانند از مزایای کم هزینه و پاسخ سریع بهره مند شود. با این وجود ، دقت محلی سازی تومور و طراحی الکترودها قبل از استفاده از روش های تهاجمی در تنظیمات بالینی باید بهبود یابد. دقت تشخیص آنها همچنین ممکن است از استفاده ترکیبی با سایر شاخص های سرطان بهبود یابد ، همانطور که با پیشرفت "سوزن هوشمند" از BioLuminate ، Inc. ، San Jose ، CA نشان داده شده است، می توان صحت کاربردی الکترود ها را افزایش داد. با ترکیب اندازه گیری امپدانس با اندازه گیری فشار جزئی ، درجه حرارت ، پراکندگی نور و خاصیت جذب از جمله هموگلوبین دفع اکسیژن ، عروق و تراکم بافت ، تکنیک سوزن هوشمند پتانسیل دستیابی به دقت بالایی را دارد [60].
Abstract
Some evidence has been found that malignant breast tumors have lower electrical impedance than surrounding normal tissues. Although the separation of malignant tumors from benign lesions based on impedance measurements needs further investigation, electrical impedance could be used as an indicator for breast cancer detection. In this paper, we provide a systematic technical review of the existing electrical impedance techniques proposed for breast cancer detection, with an emphasis on noninvasive impedance imaging techniques.
The electrical impedance of human breast tissue is first introduced, with tabulation of previous in vitro impedance measurement results on cancerous and normal breast tissues, and a brief description on the limited in vivo impedance measurements completed with invasive, or noninvasive, non-imaging techniques. A detailed review on noninvasive impedance imaging techniques for breast cancer detection, such as electrical impedance tomography (EIT) and electrical impedance mapping (EIM), is then presented.
We suggest that for better breast cancer detection, an invasive impedance technique may be enhanced by combination with other cancer indicators. 3D EIT should be improved through collective efforts. EIM using a pair of electrode arrays is a viable method with great potential. Magnetic induction tomography and other magnetic induction based impedance imaging for breast cancer detection are promising and merit further exploration as well.
1. Introduction
Breast cancer is the most common malignant tumor among women in the western world [1]. Early detection of breast cancer plays the leading role in reducing the mortality rate. Currently, X-ray mammography is the standard screening technique for breast cancer detection [2,3]. However, it has some limitations including reduced ability to detect carcinoma in women with dense breast tissue. In addition, due to the morphologic similarity between benign and malignant lesions, mammography is less useful as a diagnostic technique. Patients with positive mammographic findings require a biopsy for definitive diagnosis. Biopsies of breast lesions discovered in mammography screenings are negative for malignancy in up to 80% of patients [4].
4. Discussion and conclusion
Electrical impedance has been used for tackling a challenging problem—the detection of breast cancer for over 70 years. Intensive in vitro and limited in vivo measurements support the efforts in further developing impedance-based invasive or noninvasive techniques for breast cancer detection. Invasive impedance techniques could have advantages of low cost and fast response. However, the accuracy of tumor localization and the design of electrodes need to be improved before invasive methods could be used in clinical settings. Their detection accuracy may also be improved from combinational use with other cancer indicators, as evidenced by the development of ‘smart needle’ from BioLuminate, Inc., San Jose, CA. By combining impedance measurement with measurements of oxygen partial pressure, temperature, light scattering and absorption properties including deoxygenated hemoglobin, vascularization, and tissue density, the smart needle technique has the potential to achieve high detection accuracy [60].
(جهت بزرگ نمایی روی عکس کلیک نمایید)
چکیده
1. مقدمه
2. امپدانس الکتریکی در بافت سرطان پستان
2.2 اندازه گیری های امپدانس در محیط آزمایشگاهی بر روی بافت های پستان انسان
2.3 اندازه گیری های امپدانس در محیط طبیعی برای بافت های پستان انسان
3. تکنیک های تصویر برداری امپدانس غیر تهاجمی
3.1 EIT
3.2 تکنیک های EIM
1. مکان یابی آسیب های مثبت برای نمونه برداری های بافتی ممکن نمی باشد.
1.3 مقطع نگاری القای مغناطیسی
2. مباحث و جمع بندی
Abstract
1. Introduction
2. Electrical impedance of human breast tissue
2.1. Electrical properties of human tissue
2.2. In vitro impedance measurements of human breast tissues
2.3. In vivo impedance measurements of human breast tissues
3. Noninvasive impedance imaging techniques
3.1. EIT
3.2. EIM technique
3.3. Magnetic induction tomography
4. Discussion and conclusion
- اصل مقاله انگلیسی با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه