研究人员开发出先进的X射线成像技术来检测乳腺癌

该项目获得了马萨诸塞州生命科学中心和MARS BIOIMAGING提供的960,000美元的赠款支持。

UMass研究人员正在开发造影剂，这些造影剂专门用于识别乳腺癌细胞并与之结合，从而放大肿瘤的X射线信号并增强其在光谱CT扫描中的可见性。

由化学助理带领的一组研究人员。Manos Gkikas教授正在开发一种先进的X射线成像方法，旨在改善乳腺癌的检测和诊断。这种非侵入性技术使用了被称为造影剂的染料，这些染料专门设计用于识别分子乳腺癌细胞并与其结合。当使用称为“光子计数光谱CT ”的特殊，最新的计算机断层扫描(CT)扫描仪成像时，这些染料将放大肿瘤的X射线信号。

该项目的主要研究人员(PI)Gkikas说：“造影剂与频谱CT和机器学习相结合，可以导致疾病的更精确诊断，并有助于早期干预。据我们所知，这是第一次进行此类组合研究。它凸显了X射线CT在医学领域的重要性，而该领域在UMass领域很强。”

该项目由马萨诸塞州生命科学中心提供为期三年的750,000美元赠款，其中UMass Lowell获得590,000美元，其余资金则投入UMass医学院。此外，总部位于新西兰的MARS Bioimaging公司是光子计数光谱CT的先驱，将赞助一名博士后研究员在UMass Lowell工作三年，总费用为21万美元。

Gkikas说：“质量生命科学中心的大部分资金将用于从MARS Bioimaging购买光子计数光谱CT扫描仪。”

沉默的杀手

据美国癌​​症协会称，乳腺癌是美国女性最常见的癌症，也是女性癌症死亡的第二大主要原因。该组织估计，到2021年，美国女性将诊断出约281,550例新的浸润性乳腺癌病例，估计有43,600例患者死于该病。

Manos Gkikas教授，学生Shayesteh Tafazoli他拿着一小瓶用于X射线光谱CT的金基纳米颗粒造影剂。

当疾病已经处于晚期时，就会发现许多病例。因此，及早发现和诊断是改善患者视力和生存机会的关键。与传统CT扫描仪的图像不同，光谱CT生成的多色3D X射线图像可以根据在那些组织中发现的化学元素的密度和原子数，帮助可视化人体中的组织组成。

Yu解释说：“这可以帮助放射科医生区分体内的健康组织和癌组织。” “他们可以使用这些图像来确定囊肿或肿瘤是否需要进一步检查或活检。”

Gkikas说：“与其他医学成像技术(例如PET和SPECT)不同，CT的成像能量消耗更低，并且更快，更安全，更舒适。”

Gkikas指出，然而，美国食品药品监督管理局(FDA)批准的广泛使用的基于碘的造影剂仅能快速筛选持续几分钟，然后才能从体内排出，而临床前研究中报道的其他基于金属的造影剂则缺乏专门针对癌细胞的能力。

Gkikas说：“在我们的方法中，我们正在设计金属基纳米材料造影剂，由于它们对肿瘤的高度特异性，它们可以在体内长时间停留。” “它们可以根据乳腺癌细胞产生或滋养的物质积聚在癌症部位，并增强CT信号以更好地可视化肿瘤。”

Yu补充说：“然后，可以使用图像重建算法和机器学习进一步放大结果数据，使我们能够追踪原发性乳腺癌的肿瘤进展。”

根据Gkikas的说法，如果这项技术成功，则可以在以后扩展以检测继发性转移性癌症-那些通常在治疗原发性癌症后4至10年出现并扩散到其他组织和器官的癌症。它甚至可以用于改善其他疾病的早期诊断。

Gkikas说：“我们相信我们的方法可以显着改善乳腺癌，关节炎和其他疾病(包括COVID-19)的检测。”去年夏天，Gkikas被该大学的研究与创新办公室授予了9,000美元的种子拨款，用于将成像技术用于检测COVID-19并跟踪从轻度症状到严重疾病的肺部炎症进展。该项目正在进行中。

除了教职研究员，博士。Shayesteh Tafazoli的学生正在Gkikas的实验室工作，准备针对疾病的CT造影剂，并测试其细胞生物相容性，同时获得博士学位。王大洋和徐永顺的学生正在Yu的实验室中从事X射线图像重建和分析的机器学习。