基于组织电特性定量成像法的实体肿瘤鉴别诊断研究

The electrical properties (EPs) are different between tumorous and normal tissues, and therefore, they can be used in the diagnosis of solid tumors, which could be advantageous in its higher sensitivity and specificity as compared to traditional medical imaging modalities. In this study, a novel approach will be developed for in vivo electrical properties tomography, which utilizes multi-channel RF coils and takes into account the inhomogeneous spatial distribution of EPs, thus overcoming the limitations accompanied with current methods; besides, the proposed approach employs regular available RF sequences, and no contrast agent is required. 60 rats implanted with common types of tumors will be studied, and we will compare EPs reconstruction results with traditional MRI and PET images over normal and tumorous tissues, in order to investigate the inherent and dynamic correlations between EPs distribution, morphology, and metabolism maps. Furthermore, 10 patients who have been diagnosed with breast mass will be scanned via MRI, and through surgical and/or biopsy pathology results, the reconstructed results of EPs will be characterized by various breast tissues, such as malignant and benign breast tumors, etc., through which the efficacy and feasibility of using electrical properties tomography for clinical breast cancer diagnosis will be investigated and further discussed.

肿瘤组织与正常组织间存在电特性数值差异，因而电特性定量成像可应用于实体肿瘤鉴别诊断，且与传统医学影像法相比具备潜在的高灵敏度与特异性。本研究将开发一套基于磁共振技术的实时、在体电特性定量成像方法，应用目前先进的医用多通道并行成像线圈，充分考虑组织电特性的空间分布不均匀，克服传统算法的不足，同时所需扫描基于常规射频脉冲序列，无需对比剂。将利用60例常见肿瘤的大鼠模型，通过长时间持续性检测，构建正常组织与肿瘤组织的电特性数据库，并与传统磁共振成像以及PET成像结果对照，获得肿瘤组织电特性与形态学、代谢三者变化之间的关联，探索活体组织电特性与肿瘤组织病理演化之间的动态关系，进一步预测肿瘤发展的内在规律。最后拟通过10例乳腺肿块患者实验，以穿刺活检病理结果为确诊依据，取得乳腺良性与恶性肿瘤以及正常乳腺组织的电特性数值统计，进一步分析讨论电特性成像技术用于乳腺肿瘤良恶性鉴别诊断的可行性和临床应用前景

肿瘤组织与正常组织间存在电特性数值差异，因而电特性定量成像可应用于实体肿瘤鉴别诊断，且与传统医学影像法相比具备潜在的高灵敏度与特异性；本项目计划开发一套基于磁共振技术的实时、在体电特性定量成像方法，所需扫描基于常规射频脉冲序列，无需对比剂。项目执行期间，课题组制定了一整套从磁共振射频场成像到乳腺组织电特性重建的、适用于临床应用的磁共振数据采集与数据后处理方案，测试对象包含水模型与大小鼠、猫及猕猴（皆为活体）；获取了肿瘤鼠的病变组织结构影像与电特性数据；通过对乳腺肿块患者（包括良恶性）的一系列扫描及病理结果，得到乳腺组织包括病变部位在内的电特性数值统计结果 – 一系列研究成果有望将电特性成像技术用于乳腺肿瘤良恶性鉴别诊断的临床应用。在该项目的资助下，课题组共计发表国际高水平期刊文章8篇（项目负责人均为第一或通讯作者），获得2项中国发明专利与4项实用新型专利授权（项目负责人均为第一发明人），共计指导2名硕士研究生与1名博士研究生毕业（其中2人获校级优秀毕业生、1人获校级与省级优秀毕业生，1人获研究生国家奖学金）。