Возможности дистанционной инфракрасной термографии в диагностике заболеваний молочных желез (доброкачественные изменения)

Введение

Появление термографов третьего, четвертого поколений открыло новые возможности в развитии неинвазивного, высокоинформативного и абсолютно безвредного метода диагностической радиологии. Применение матричных фотоприемников позволило производить поэлементное считывание информации с последующей электронной обработкой изображения, повысить чувствительность и разрешающую способность визуализации (Розенфельд Л.Г. и соавт., 2007). Усиленными темпами идет разработка новых типов термографов (Ring E., Ammer K., 2000; Park J.V. et al., 2003; Diakides N.A., Bronzino J.D. (Eds), 2006; Hildebrandt C. et al., 2010).

Метод инфракрасной термографии (ИТ) используется во многих областях медицины, таких как спортивная медицина (Garagiola U., Giani E., 1990), неврология (Ishigaki T. et al., 1989), урология (Ng W.K. et al., 2009), кардиохирургия (операции на открытом сердце) (Kaczmarek M. et al.,1999), применяется при сосудистой патологии (Ammer K., 2006), синдроме рефлекторно-симпатической дистрофии (Gulevich S.J. et al., 1997) , а также для профилактических осмотров населения во время эпидемий (Ng E.Y., Acharya R.U., 2009). Много исследований посвящено ранней диагностике рака молочной железы (Head J.F. et al., 1993; Head J.F., Elliot R.L., 1995; Diakides N.A., Bronzino J.D. (Eds), 2006). E.Y. Ng (2009) считает, что чувствительность и достоверность термографии молочных желез достигает в среднем 90%. Сообщается, что измененные термограммы молочных желез являются достоверным биологическим маркером патологии молочной железы. Одним из признаков новообразования является усиление сосудистого рисунка молочной железы (Head J.F. et al., 1993; Успенський Д.А. та співавт., 2007).

Распространенность патологии молочной железы у женщин растет во всем мире. Только рак молочной железы, по данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), ежегодно диагностируется у 1 млн женщин, а умирают от этой болезни свыше 590 тыс. женщин (Тарасовська Е.В., 2007). Широкое распространение среди заболеваний молочной железы получила мастопатия — дисгормональный гиперпластический процесс в молочной железе (по определению ВОЗ — фиброзно-кистозное заболевание в виде патологического разрастания ткани молочной железы).

Одной из отличительных особенностей молочной железы является большая вариабельность ее физиологического состояния в зависимости от возраста и состояния репродуктивной системы, периода менструального цикла, что создает определенные трудности при необходимости отличить физиологические изменения ткани от патологических, а также при определении типа патологии. Мастопатия «многолика», а потому фактически можно говорить о группе заболеваний, имеющих сложную клиническую и гистологическую картину и объединенных общим термином «мастопатия».

На сегодняшний день существует большое число классификаций дисгормональных гиперплазий, каждая из которых более или менее полно отражает прогрессивные и регрессивные изменения. Если по поводу классификаций узловых образований значительных разногласий у специалистов не возникает, то в отношении диффузных форм имеются определенные сложности, не позволяющие ввести довольно широкий спектр изменений в жесткие классификационные рамки.

За последние годы все большее распространение получает клинико-рентгенологическая классификация, которая подразделяет диффузную форму мастопатии на четыре следующих подвида (Палеев Н.Р. (ред.), 2002):

• диффузная мастопатия с преобладанием кистозного компонента;
• диффузная мастопатия с преобладанием фиброзного компонента;
• смешанная форма диффузной мастопатии;
• склерозирующий аденоз.

Критерием определения подвида служит соотношение объемов соединительной и жировой ткани.

Залогом успешного лечения является ранняя диагностика заболеваний молочной железы.

Объективная оценка состояния молочных желез складывается из данных осмотра и пальпации, а также маммографического, ультразвукового (УЗИ), пневмокистографического, термографического исследований.

Рентгеновская маммография (РМГ) является одним из золотых стандартов диагностики состояния молочных желез. Эта методика позволяет своевременно распознать патологические изменения в молочных железах в 95–97% случаев. Недостатком метода является воздействие рентгеновских лучей в целом на организм женщины, трудности диагностирования начальных форм заболеваний молочных желез. Диагностическая эффективность РМГ также снижается при применении у лиц молодого возраста из-за высокой плотности железистой ткани.

УЗИ дополняет и уточняет картину, полученную при других методах исследования. Эффективность УЗИ при диагностике опухолей диаметром <1 см составляет около 58%. К недостаткам метода относится низкая информативность при оценке диффузных изменений.

Термография, принцип действия которой основан на разности температур кожных покровов над поврежденными и неповрежденными участками, с успехом используется для распознания опухолей, особенно небольших, на фоне жировой ткани, не исключая обязательную РМГ. Особенно этот метод актуален при проведении массовых профилактических осмотров, поскольку позволяет выполнять многоразовые обследования без вреда для здоровья женщины, наблюдать состояние молочных желез в динамике в разные периоды менструального цикла. Появление современных термографических аппаратов позволило сделать термографию мобильной, доступной для проведения профилактических осмотров как на производстве, так и в условиях крупных поликлиник.

Известно, что опухолевая ткань как зона выраженной пролиферативной активности благодаря интенсивному метаболизму имеет более высокую температуру, чем окружающие ткани, что и лежит в основе методов регистрации инфракрасного (ИК)-излучения, в частности диагностической ИТ в клинической онкологии (Head J.F. et al., 1993; Head J.F., Elliot R.L., 1995; Иваницкий Г.Р., 2006; Ng E.Y., 2009). Температура над злокачественной опухолью, как правило, выше на 1,5–3 ˚С, а температура над доброкачественной опухолью — на 1,4–2,5 ˚С ниже по сравнению с окружающими тканями.

Методом термографии с ее ранней диагностической возможностью нередко выявляют опухоль в раннем состоянии. Помимо того, на сегодня это единственная возможность визуализировать процесс ангиогенеза в опухоли, когда та еще имеет весьма небольшие размеры.

Термография позволяет в большинстве наблюдений провести дифференциальную диагностику злокачественного процесса от доброкачественного.

Метод медицинской ИТ — быстро развивающаяся технология, используемая для выявления и локализации тепловых аномалий, которые характеризуются участками поверхности кожных покровов с пониженной или повышенной температурой.

Техника проведения обследований заключается в обнаружении ИК-излучения, которое коррелирует с тепловыделением определенного участка тела биологического объекта (Венгер Є.Ф. та співавт., 2006; Иваницкий Г.Р., 2006; Diakides N.A., Bronzino J.D. (Eds), 2006). Повреждения тканей обычно сопровождаются изменениями кровотока, что, в свою очередь, влияет на температуру кожных покровов.

Достоверность термографического обследования не зависит ни от возраста обследуемой, ни от степени плотности тканей молочной железы и составляет около 90%. Термография позволяет выявить заболевание на ранней стадии путем проведения ежегодного термографического осмотра женщин, начиная с подросткового возраста. Простота и доступность этого метода позволяет наблюдать за состоянием молочных желез в разные возрастные периоды и своевременно диагностировать патологические изменения в молочной железе.

Типичные примеры применения излучения в рамках электромагнитного спектра для биомедицинских целей представлены в табл. 1 (Hildebrandt C. et al., 2010).

Таблица 1 Применение электромагнитного излучения в биомедицинских целях

Таким образом, ИТ занимает значимое место в общем комплексе существующих лучевых диагностических методов.

Объект и методы исследования

Исследования проводили с применением термографа, описание которого подробно изложено в предыдущих работах (Венгер Є.Ф. та співавт., 2006; Розенфельд Л.Г. та співавт., 2006; Розенфельд Л.Г. и соавт., 2007). УЗИ и рентгеновское обследование пациенты проходили в медицинских учреждениях Украины.

Результаты и их обсуждение

На рис. 1 представлена термографическая картина молочных желез без патологических изменений. Определены значения температур в 4 областях левой и правой молочных железах, показаны их градиенты.

Мастопатия и ее разновидности.

Мастопатия с преобладанием фиброзно-кистозного компонента

На представленных термограммах больных с различными проявлениями фиброзно-кистозной мастопатии во всех случаях видны области гипотермии с различным значением градиентов температуры.

Больная Г., 68 лет, фиброзно-кистозная мастопатия левой молочной железы (рис. 2). Градиент температуры в зоне очага гипотермии в левой молочной железе (1) и соседними областями (2) и (3) варьирует от –1,22 °С (Т2–Т1) до 3,2 °С (Т3–Т1).

Больная Г., 23 года. На ИТ (рис. 3): доброкачественное образование (фиброзно- кистозный фиброаденоматоз) в левой молочной железе (по данным УЗИ и РМГ). Очаг гипотермии в левой молочной железе характеризуется градиентами термоасимметрии (–1,2 °С); градиент температуры между кожными покровами над новообразованием и окружающими тканями составляет от –1,5 °С до –2,1 °С.

Больная Ш., 54 года. Фиброзно-кистозная мастопатия левой молочной железы. Фиброзно-кистозный участок характеризуется большой вариабельностью, что влияет на термографическое представление данного вида патологии (рис. 4).

Больная С., 35 лет. Фиброзно-кистозный фиброаденоматоз. При ИТ (рис. 5) четко определяется сеть кровеносных сосудов левой и правой молочных желез. Отмечается усиление сосудистого рисунка.

Результаты исследований Д.А. Успенского и соавторов (2007) показали, что такое состояние кровотока в зоне локализации микрокальцинатов молочных желез может служить предвестником злокачественного процесса. Выявление усиления сосудистого рисунка — важный фактор для проведения комплексного обследования состояния молочных желез.

Диффузный фиброаденоматоз

Больная Б., 45 лет. Диффузный фиброаденоматоз (рис. 6). При ИТ определяется температура в области соска левой молочной железы 32,31 °С, правой — 30,24 °С. Значения температур по средней линии левой молочной железы: 30,62; 30,62; 32,31; 30,86; 30,72 °С; правой молочной железы: 31,14; 31,13; 30,24; 31,41; 31,86 °С. Данные ИТ подтверждены клинически. Выполнена РМГ, с помощью которой установлено, что ткань молочной железы гетерогенно уплотнена за счет умеренно выраженного диффузного фиброаденоматоза. Справа на границе нижних квадрантов слабоинтенсивная овальная тень с четким контуром (2,3×1,4 см). Диагноз: категория 2 по BI-RADS (Breast Imaging-Reporting and Data System (доброкачественное образование)).

Больная М., 54 года. При ИТ (рис. 7) выявлено гипотермическое образование в левой молочной железе. Градиент температуры кожных покровов в области образования и прилежащей области –1,1 °С. На УЗИ визуализировано очаговое образование в левой молочной железе. Диагноз: диффузный фиброаденоматоз с преобладанием фиброза, микрокиста слева. Температура кожных покровов в области кисты на 1 °С ниже температуры окружающих тканей; температура в области соска правой молочной железы 31,67 °С, левой — 30,63 °С.

В области микрокисты градиент температуры составляет от –1,1 до –1,2 °С. Выполнена биопсия: в аспирате из очагового образования левой молочной железы определены фрагменты жировой ткани и разрозненные небольшие комплексы пролиферирующего дуктального эпителия, характерные для дуктальной гиперплазии/аденоза молочной железы.

Больная С., 55 лет. Диффузный фиброаденоматоз левой молочной железы с явлением аденоза (рис. 8).

ИТ показала тепловую неоднородность тканей молочных желез, наличие гипотермического образования в правой и левой молочной железе с градиентами температуры –0,75 °С (Т2–Т1) и –1,14 °С (Т4–Т3).

Диффузная мастопатия с преобладанием кистозного компонента

Больная Л., 51 год. На термограмме определены множественные гипотермические включения в обеих молочных железах (рис. 9). Градиент температуры между новообразованием и прилежащими тканями составляет –0,96 °С (левая молочная железа) и –0,93 °С (правая молочная железа) (липомы). Выполнено УЗИ, которое показало наличие в обеих молочных железах гетерогенных образований и УЗ-признаков фиброзно-жировой инволюции с кистозным компонентом.

Больная Л., 42 года. При ИТ гипотермическое образование в правой молочной железе (рис. 10). Градиент температуры между очагом и прилежащими тканями составляет –(1,14–1,28) °С, что является характерным признаком кистообразных включений в молочной железе. Проведена РМГ, по результатам которой признаков злокачественного роста не выявлено. Определена диагностическая категория (B1-RADS). В результате УЗИ установлены признаки объемного образования молочной железы с признаками инвазивного роста на фоне атипичного аденоза, протоковой эктазии справа, кист слева. Полученные данные находятся в полном соответствии с результатами термографического обследования.

Больная Р., 53 года. При ИТ (рис. 11) определены множественные образования в правой (частично и в левой) молочных железах. РМГ показала уплотнение левой молочной железы за счет мелких элементов фиброаденоматоза инволютивного характера, выявлены признаки жиросодержащего образования овальной формы с нечеткими краями, ровными контурами, с наличием в структуре микрокальцинатов. Градиент температуры между новообразованием и окружающими тканями составляет –(0,89–1,64) °С.

Больная Ш., 21 год. На термограмме (рис. 12) выявлены множественные гипертермические образования на поверхности кожи и в области молочных желез. УЗИ и РМГ не выявили никаких изменений в области молочных желез. Установить причину этих образований не представилось возможным.

Киста молочной железы

Больная П., 52 года. При ИТ определены кистовидные образования молочных желез (рис. 13). Стрелками указаны места расположения кистовидных образований: в правой молочной железе на 11; 3 и 7 часах; в левой — на 5 и 6 часах.

Результаты УЗИ и РМГ подтвердили наличие кистовидных образований с преобладанием фиброзных изменений, аденоз рассредоточенного характера в виде скоплений преимущественно жировой ткани в молочных железах; наличие диффузного фиброаденоматоза. Градиент температуры в области кисты по сравнению с прилежащими областями не превышает –(0,65–0,75) ˚С, разброс температуры по областям кистозных образований в левой и правой молочных железах составляет 0,04–0,21 ˚С.

Термограмма пациентки с доброкачественными изменениями в области соска правой молочной железы и гипотермическими изменениями, характерными для кистовидных образований, в диапазоне 5–7 часов, представлена на рис. 14а. Произведена РМГ, выполнена биопсия. В результате установлено: зоны выявленных изменений не содержат узловых пролифератов и сгруппированных микрокальцинатов. В молочной железе определены фиброгландулярные уплотнения. На рис. 14б, 14в представлены термограммы пациенток с термоасимметрией молочных желез, характерных для кистозных образований, с отрицательным градиентом температуры (показано стрелками).

Обобщенные результаты обследований сведены в табл. 2.

Таблица 2 Обобщенные результаты обследований (ИТ, УЗИ, РМГ)

Выявленные патологии неясного генеза

Больная П., 22 года. При ИТ выявлена гипертермия левой молочной железы (рис. 15). Градиент температуры между областями, указанными стрелками 1 и 2 (ΔТ1–2), составляет +1,3°С.

УЗИ не показало изменений в молочной железе.

Больная К., 23 года. На термограмме (рис. 16) видно, что температура левой молочной железы выше, чем правой. В области левой молочной железы наблюдаются гипертермические очаги, указанные стрелками, с градиентом температуры +0,69 °С. Дополнительные исследования (УЗИ, РМГ) не показали изменений в молочных железах.

Выводы

Продемонстрирована высокая эффективность дистанционной ИТ в диагностике заболеваний молочных желез.

Неивазивность и простота выполнения ИТ позволяет многократно применять ее без ущерба для здоровья пациентов, выявлять изменения в молочных железах на ранних стадиях с последующим установлением диагноза по результатам клинических обследований.

Комплексная диагностика состояния молочных желез с применением термографии повышает информативность и достоверность диагностического поиска.

Список использованной литературы

Венгер Є.Ф., Дунаєвський В.І., Коллюх О.Г. та ін. (2006) Тепловізійна діагностика раннього виявлення захворювань людини. Электроника и связь, 2: 79–83.

Иваницкий Г.Р. (2006) Тепловидение в медицине. Вестн. РАМН, 1(76): 48–62.

Палеев Н.Р. (ред.) (2002) Справочник врача общей практики (2 т.). Эксмо, Москва, 1926 с.

Розенфельд Л.Г., Венгер Е.Ф., Коллюх А.Г. и др. (2007) Матричный полупроводниковый фотоприемник инфракрасного излучения и его применение в биотехнологиях. Электроника и связь. Биомедицинские приборы и системы, 2: 27–29.

Розенфельд Л.Г., Венгер Є.Ф., Лобода Т.В. та ін. (2006) Дистанційний інфрачервоний термограф з матричним фотоприймачем та досвід його використання у клінічній лікарні. Укр. радіолог. журн., 4: 450–456.

Тарасовська Е.В. (2007) Рентгенівська мамографія в діагностиці раку грудної залози. Променева діагностика, променева терапія, 3: 56–60.

Успенський Д.А., Мамот Н.В., Сухіна Н.О., Гульков Ю.К. (2007) Прогностичне значення стану кровотоку в зоні локалізації мікрокальцінатів молочних залоз. Променева діагностика, променева терапія, 1: 29–32.

Ammer K. (2006) Diagnosis of Raynaud’s phenomenon by thermography. Skin Res. Tech., 2: 182–185.

Diakides N.A., Bronzino J.D. (Eds) (2006) Medical Infrared imaging. CRC Press Taylor Group LLC, London, 451 p.

Garagiola U., Giani E. (1990) Use of telethermography in the management of sports injuries. Sports Med., 10(4): 267–272.

Gulevich S.J., Conwell T.D., Lane J. et al. (1997) Stress infrared telethermography is useful in the diagnosis of complex regional pain syndrome, type I (formerly reflex sympathetic dystrophy). Clin. J. Pain., 13(1): 50–59.

Head J.F., Elliot R.L. (1995) Breast thermography. Cancer, 79: 186–187.

Head J.F., Wang F., Elliott R.L. (1993) Breast thermography is a noninvasive prognostic procedure that predicts tumor growth rate in breast cancer patients. Ann. N. Y. Acad. Sci., 698: 153–158.

Hildebrandt C., Raschner C., Ammer K. (2010) An overview of recent application of medical infrared thermography in sports medicine in Austria. Sensors (Basel), 10(5): 4700–4715.

Ishigaki T., Ikeda M., Asai H., Sakuma S. (1989) Forehead back thermal ratio for the interpretation of infrared imaging of spinal cord lesions and other neurological disorders. Thermol. Int., 3: 101–107.

Kaczmarek M., Nowakowski A., Siebert J., Rogowski J. (1999) Infrared thermography: applications in heart surgery. Proc. SPIE, 3730: 184–188.

Ng E.Y. (2009) A review of thermography as promising non-invasive detection modality for breast tumor. Int. J. Therm. Sci., 48(5): 849–859.

Ng E.Y., Acharya R.U. (2009) Remote-sensing infrared thermography. IEEE Eng. Med. Biol. Mag., 28(1): 76–83.

Ng W.K., Ng Y.K., Tan Y.K. (2009) Qualitative study of sexual functioning in couples with erectile dysfunction: prospective evaluation of the thermography diagnostic system. J. Reprod. Med., 54(11–12): 698–705.

Park J.V., Kim S.H., Lim D.J. et al. (2003) The role of thermography in clinical practice: review of the literature. Thermology International, 13: 77–78.

Ring E., Ammer K. (2000) The technique of infrared imaging in medicine. Thermology International, 10(1): 7–14.

Адрес для переписки:
Ковальчук Игорь Семенович
01034, Киев, ул. Рейтарская, 22
Киевский городской клинический эндокринологический центр