哥伦比亚大学开发的一种新型光学成像系统使用红光和近红外光来识别对化疗有反应的乳腺癌患者。成像系统可能能够在开始治疗后两周早期预测对化疗的反应。

新成像系统的第一项初步研究的结果 - 一种测量血流动力学以响应单次呼吸暂停的非侵入性方法 - 今天发表在放射学上。

光学成像系统是由哥伦比亚工程学院生物医学工程和电气工程教授，哥伦比亚大学欧文医学中心放射学教授Andreas Hielscher的实验室开发的。

“目前还没有一种方法可以预测治疗早期化疗的治疗效果，因此这是一项重大进展，”该研究的联合负责人Hielscher说，他也是Herbert Irving乳腺癌项目的成员。纽约长老会/哥伦比亚大学欧文医疗中心综合癌症中心。他的动态光学断层扫描乳房成像系统同时生成两个乳房的3D图像。这些图像使研究人员能够观察乳房中的血流，了解血管系统如何变化，以及血液如何与肿瘤相互作用。他补充道，

“这有助于我们区分恶性组织和健康组织，并告诉我们肿瘤对化疗的反应比其他成像技术更早。”

手术前5至6个月给予新辅助化疗是一些新诊断为侵袭性但可手术的乳腺癌的标准治疗方法。新辅助化疗的目的是消除活跃的癌细胞 - 在手术前产生完全的反应。那些获得完全反应的人患癌症复发的风险低于那些没有患癌症的人。然而，接受新辅助化疗的女性中只有不到一半达到了完全的反应。

“对新辅助化疗有反应的患者比那些没有进行化疗的患者有更好的结果，因此确定治疗早期更有可能做出完全反应的患者非常重要，”乳腺癌项目负责人Dawn Hershman博士说。纽约长老会/哥伦比亚大学的Herbert Irving综合癌症中心和该研究的联合负责人。“如果我们很早就知道患者不会对他们正在接受的治疗做出反应，那么就有可能改变治疗方法并避免副作用。”

研究人员怀疑，看乳房中的脉管系统可能会有一些线索。乳房肿瘤的血管网络比健康乳房中的血管密度更高。血液在健康的乳房中自由流动，但在患有肿瘤的乳房中，血液被肿瘤吸收，抑制血液流动。化疗药物会杀死癌细胞，但它们也会影响肿瘤内部的脉管系统。该团队认为他们可能能够选择这些血管变化的光学线索，因为血液是强烈的光吸收剂。

研究人员分析了2011年6月至2016年3月期间34例浸润性乳腺癌患者的影像学数据。患者将乳房舒适地放置在光学系统中，与乳房X光检查不同，患者没有压迫。

研究人员在至少15秒的屏住呼吸过程中拍摄了一系列图像，这些图像抑制了血液通过静脉而不是通过动脉的流入。在呼吸释放后捕获额外的图像，允许血液流出乳房的静脉。在开始化疗之前和之后两周获得图像。然后研究人员将这些图像与化疗5个月后的患者结果进行了比较。他们发现，血液流入和流出的各个方面可用于区分响应的患者和对治疗无反应的患者。例如，血液流出率可用于正确识别92.3％患者的反应者，

“如果我们能够在即将开始的大型研究中证实这些结果，这个成像系统可以让我们个性化乳腺癌治疗，并提供最有可能使个体患者受益的治疗，”Hershman说，他也是哥伦比亚大学欧文医学中心的医学和流行病学教授。

研究人员还在研究用于乳腺癌治疗监测的其他成像技术，例如MRI，X射线成像和超声波，但Hielscher指出，这些技术还没有像这项新技术那样有希望。

“X射线成像使用有害辐射，因此不适合治疗监测，这需要每两到三周进行一次成像，”他说。“核磁共振成本很高，需要很长时间，从30-90分钟才能完成。因为我们的系统在不到10分钟的时间内拍摄图像并使用无害的光线，所以它可以比MRI更频繁地执行。“

Hielscher和Hershman目前正在改进和优化成像系统，并计划进行更大规模的多中心临床试验。他们希望在未来三到五年内将他们的技术商业化。

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