Lepsze wykrywanie raka piersi w Bułgarii dzięki zastosowaniu modeli
Rak piersi stanowi prawdziwą plagę naszych czasów, która dotyka w różnych momentach życia co ósmą kobietę w Europie. Ponadto szacuje się, że około 20 % wszystkich przypadków raka piersi występuje u kobiet poniżej 50 roku życia. Wczesne wykrycie tego nowotworu może znacząco poprawić szanse na wyleczenie oraz przeżycie choroby. Z tego powodu finansowany przez Unię Europejską projekt MaXIMA skupił się na tworzeniu trójwymiarowych modeli obliczeniowych złośliwych nowotworów piersi, które mogą zostać wykorzystane w celu opracowania nowych technik wykrywania bardziej złożonych form raka piersi, których diagnozowanie jest utrudnione w przypadku zastosowania standardowych metod badań. Innowacyjne badania prowadzone w ramach projektu MaXIMA we współpracy z Katolickim Uniwersytetem w Leuven (Belgia) oraz Uniwersytetem Neapolitańskim im. Fryderyka II we Włoszech mogą uratować życia wielu kobiet cierpiących z powodu nowotworów piersi. Wykrywanie raka piersi w gęstych piersiach Badania prowadzone w ramach projektu MaXIMA skupiły się na udoskonaleniu technik wykrywania niewielkich oraz nieregularnych guzów nowotworowych w tkankach piersi gęstych. „Pomimo najnowszych osiągnięć technologicznych, takich jak między innymi mammografia cyfrowa, wykrywanie nowotworów ukrytych w tkankach piersi gęstych nadal stanowi ogromne wyzwanie”, tłumaczy koordynatorka projektu Kristina Bliznakova. „Niestety, wbrew oczekiwaniom, w wielu krajach Unii Europejskiej śmiertelność związana z rakiem piersi wciąż rośnie, a jedną z najważniejszych przyczyn tego stanu rzeczy mogą być ograniczone możliwości technologiczne dotyczące badania gęstych piersi”. Tomosynteza piersi jest nowoczesną i bardziej zaawansowaną technologią, opracowaną w celu ominięcia ograniczeń związanych z konwencjonalną mammografią 2D. Badanie wykorzystuje niewielkie dawki promieniowania rentgenowskiego i może być przeprowadzane jednocześnie z klasycznym badaniem mammograficznym 2D. Podczas badania wykonywane są obrazy z różnych kątów, które są następnie łączone przy pomocy komputera w cienkie, trójwymiarowe warstwy umożliwiające radiologom wykrywanie niewielkich nowotworów piersi maskowanych przez tkankę gruczołową. Kolejną techniką obrazowania przy pomocy promieniowania rentgenowskiego, która umożliwia uzyskanie dodatkowych informacji na temat struktury tkanek jest tomografia rentgenowska z wykorzystaniem kontrastu fazowego. Podstawą tradycyjnego badania mammograficznego jest zmniejszenie intensywności wiązki promieniowania rentgenowskiego podczas przechodzenia przez poszczególne tkanki ciała, natomiast obrazowanie przy pomocy promieniowania rentgenowskiego z użyciem kontrastu fazowego pozwala na mierzenie różnic w oscylacji promieniowania rentgenowskiego przechodzącego przez zdrowe tkanki w porównaniu do gęstszych tkanek nowotworowych. Technika ta pozwala na uzyskanie bardziej wyostrzonego obrazu niewielkich zmian w gęstości tkanek dzięki zwiększeniu widoczności cienkich krawędzi i szczegółów znajdujących się na obrzeżach wykrywanych tkanek. Modele 3D pozwolą na lepsze wykrywanie nowotworów Pomimo stale rosnącej popularności, zaawansowane techniki obrazowania piersi wykorzystujące promieniowanie rentgenowskie muszą zostać uzupełnione modelami komputerowymi i symulacjami, które zapewnią ich skuteczność w praktycznych zastosowaniach. „W przeważającej liczbie przypadków nowotwory tworzą niejednorodne masy, które nie posiadają wyraźnych granic. To uniemożliwia nam wyraźne rozróżnianie konturów tkanek nowotworowych”, wyjaśnia Bliznakova. „Zaawansowane trójwymiarowe modele fizyczne i obliczeniowe stanowią potężne narzędzie w rękach inżynierów, lekarzy oraz fizyków, pomagają bowiem naukowcom dokładnie określić kształty piersi, rozmieszczenie tkanki gruczołowej oraz kształt i rodzaj masy guza nowotworowego”, dodaje Bliznakova. Mając to na uwadze, badacze pracujący nad projektem opracowali nowatorskie modele obliczeniowe trudnych do zdiagnozowania nowotworów piersi, wśród nich przypadków guzów otoczonych gęstym miąższem. Ponadto opracowali także fizyczne modele antropomorficzne piersi oraz guzów nowotworowych, określane potocznie mianem fantomów, w celu testowania i potwierdzania skuteczności technik obrazowania opartych na promieniowaniu rentgenowskim, takich jak tomosynteza piersi oraz obrazowanie z użyciem kontrastu fazowego. Podczas prac nad stworzeniem fizycznych fantomów piersi, badacze skupili się na znalezieniu odpowiednich technik druku 3D oraz doboru stosownych materiałów. Ścisła współpraca pomiędzy instytucjami partnerskimi przyczyniła się do znaczącego zwiększenia możliwości naukowych i technologicznych Uniwersytetu Technicznego w Warnie w zakresie obrazowania piersi przy pomocy promieniowania rentgenowskiego. Innowacyjne projekty takie jak MaXIMA mogą pomóc Bułgarii w staniu się jednym z europejskich centrów badań i rozwoju.
Słowa kluczowe
MaXIMA, rak piersi, obrazowanie przy pomocy promieniowania rentgenowskiego, mammografia, Bułgaria, Uniwersytet Techniczny w Warnie, gęste tkanki piersi, model 3D