При постановке диагноза опухоль головного мозга часто назначают химиотерапию или хирургическое вмешательство, но, к сожалению, процент смертности довольно высок. Ученые и врачи стараются найти лекарства от этого заболевания.
В качестве альтернативного лечения врачи увеличили использование методов радиочастотной абляции (РЧА или в переводе с английского RFA) в качестве нового способа борьбы с этими опухолями. Радиочастотная абляция — это минимально инвазивная процедура, которая использует электрическую энергию для уничтожения раковых клеток с высокой температурой. Тонкая игла вводится в мозг и доставляет радиочастотные волны непосредственно к опухоли. Это, в свою очередь, нагревает опухоль до 60 0С до тех пор, пока опухоль не будет разрушена. Хотя этот метод является менее инвазивным и становится все более популярным, у врачей по-прежнему отсутствует метод мониторинга процедуры в режиме реального времени.
Тем не менее, инженерная школа Витерби Университета Южной Калифорнии разработала новый метод визуализации, который поможет РЧА стать более стандартной практикой. «Несмотря на то, что абляция становится все более популярной, в регулярном клиническом использовании технологии непрерывного клинического использования по-прежнему отсутствуют, чтобы контролировать эти процедуры в режиме реального времени и гарантировать, что правильная тепловая доза будет поставлена в первый раз», — сказал научный ассистент профессор Джон Стэнг, кафедра электротехники.
Метод использует непрерывно передаваемые микроволны для изменения изображения в диэлектрических свойствах ткани с изменением температуры. Вместо предварительно вычисленного линейного борновского приближения, которое использовалось в предшествующих работах для ускорения обратных кадровых инверсий, метод использует нелинейный искаженный бортовой итерационный метод (DBIM) для решения интегрального уравнения электрического объема (VIE) для изображения изменения температуры.
Это стало возможным благодаря использованию недавно разработанного графического процессора, который имеет метод ускоренной конформной фиксированной разности во временной области для решения прямой задачи и обновления электрического поля в контролируемой области в каждой итерации DBIM. Из сигналов и информации, собранной во время передач, 3D-изображение области показывается в реальном времени, предоставляя врачам количественную температурную карту области. Новый метод обеспечивает лучшее приближение электрического поля внутри VIE и, следовательно, дает более точную реконструкцию изменения температуры ткани.
«В экспериментах по проверке достоверности отображения данных в искусственной среде наша система смогла достичь точности 1 °C при частоте обновления 1 кадр в секунду», — сказал Стенг. Сегодня врачи полагаются на КТ или МРТ исследования для проведения процедур РЧА. Проблема в том, что при каждом новом исследовании врачи должны прекратить лечение РЧА, выполнить исследование, а затем повторить лечение РЧА. Каждый повторное проведение радиочастотной абляции вводит новый риск заражения или других осложнений. Новый метод тепловидения открывает возможность для не прерываемых процедур радиочастотной абляции.
Следующим этапом этого метода является создание изображений с более высоким разрешением и испытания на животных. Исследователи будут особенно сфокусированы на визуализацию рака печени, при поддержке Института биомедицинской инженерии USC Альфреда Э. Манна и в сотрудничестве с Keck School of Medicine. «Для получения достоверных результатов клинические испытания будут длиться от 3 до 5 лет», — сказал Могаддам.
