Hand-held optical imager for breast cancer imaging

用于乳腺癌成像的手持式光学成像仪

基本信息

  • 批准号:
    8545922
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 6.08万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2007
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2007-09-01 至 2014-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): Early-stage diagnosis of breast cancer is essential for improving the survival rate of women affected (1 in 8) in the United States. Near-infrared (NIR) optical imaging is a non-invasive and non-ionizing modality that is emerging as a diagnostic tool for breast cancer. In recent years, hand-held based optical imagers developed towards clinical translation of the technology are not capable of contouring along tissue curvatures, nor perform three-dimensional (3D) tomographic imaging to diagnose deep and/or early stage tumors. The overall objective of the proposed work is to implement the recently developed portable cart-based hand-held optical imager for tissue phantom and in-vivo breast imaging studies (in normal and breast cancer subjects), in order to demonstrate near-real time 2D tumor detection and 3D tomographic analysis, towards breast cancer diagnosis. The specific aims include: (i) Demonstrate real-time simultaneous bilateral breast imaging in tissue phantoms and in-vivo, using a novel hand-held optical imager, in order to detect tumor-mimicking targets in near real-time. (ii) Demonstrate the feasibility of 3D target localization in tissue phantoms and in-vivo, via 3D tomographic imaging studies using the hand-held optical imager; and (iii) Determine the effectiveness of tumor detection in breast cancer subjects using the hand-held optical imager, in comparison to the gold-standard x- ray mammography. The hypothesis of the application relies on a three-fold innovative implementation: (i) the "forked" probe design aids in performing simultaneous bilateral imaging of both the breast tissues, in order to improve the signal-to-noise (SNR) ratio between the normal and diseased tissue; (ii) co-registered measurements using a hand-held probe on any tissue volume and curvature aids in near real-time target detections as well as 3D tomographic imaging; and (iii) simultaneous illumination and detection at multiple locations on the tissue will allow rapid imaging time, appropriate for a clinical environment. The study design involves the following: (i) Perform simultaneous bilateral imaging on breast phantoms, in-vivo on healthy and breast cancer subjects to determine the effectiveness of 2D target (tumor) detectability with maximum SNR. (ii) Implement a coregistered imaging approach to obtain positional information of the probe(s) towards 3D tomographic analysis in phantom and in-vivo. (iii) Determine the 3D target (tumor) location(s) via tomographic analysis in phantoms and in-vivo; and (iv) Compare the optical images to the gold standard x-ray mammography images in breast cancer subject studies, in order to assess the feasibility of the hand-held optical imager in a clinical environment. The proposed research significantly impacts by accelerating the clinical translation of the emerging optical imaging technology towards early-stage breast cancer diagnosis, due to the unique and innovative method of 3D target localization using a portable and inexpensive hand-held optical imager. The technology also has potential towards prognostic breast imaging, image-guided breast cancer therapy, and volumetric analysis of tumors in response to chemotherapeutic trials.
描述(由申请人提供):乳腺癌的早期诊断对于提高美国受影响女性(八分之一)的生存率至关重要。近红外 (NIR) 光学成像是一种非侵入性、非电离模式,正在成为乳腺癌的诊断工具。近年来,为该技术的临床转化而开发的手持式光学成像仪无法沿着组织曲率绘制轮廓,也无法执行三维(3D)断层扫描成像来诊断深部和/或早期肿瘤。拟议工作的总体目标是实施最近开发的便携式基于推车的手持式光学成像仪,用于组织模型和体内乳腺成像研究(在正常和乳腺癌受试者中),以展示近实时的 2D肿瘤检测和 3D 断层扫描分析,用于乳腺癌诊断。具体目标包括:(i)使用新型手持式光学成像仪在组织模型和体内展示实时同步双侧乳腺成像,以便近乎实时地检测肿瘤模拟目标。 (ii) 通过使用手持式光学成像仪进行 3D 断层成像研究,展示组织模型和体内 3D 目标定位的可行性; (iii) 与金标准 X 射线乳房X线照相术相比,确定使用手持式光学成像仪对乳腺癌受试者进行肿瘤检测的有效性。该应用的假设依赖于三重创新实施:(i)“分叉”探头设计有助于对两个乳腺组织同时进行双边成像,以提高两者之间的信噪比(SNR)正常组织和患病组织; (ii) 使用手持式探头对任何组织体积和曲率进行联合配准测量,有助于近实时目标检测以及 3D 断层扫描成像; (iii) 在组织上的多个位置同时进行照明和检测将允许快速成像,适合临床环境。研究设计涉及以下内容:(i) 对健康受试者和乳腺癌受试者体内的乳房模型进行同步双边成像,以确定具有最大 SNR 的 2D 目标(肿瘤)可检测性的有效性。 (ii) 实施配准成像方法以获得探针的位置信息,以进行体模和体内的 3D 断层扫描分析。 (iii) 通过体模和体内的断层扫描分析确定 3D 目标(肿瘤)位置; (iv) 将光学图像与乳腺癌主题研究中的金标准 X 射线乳房 X 射线摄影图像进行比较,以评估手持式光学成像仪在临床环境中的可行性。由于使用便携式且廉价的手持式光学成像仪进行 3D 目标定位的独特且创新的方法,拟议的研究通过加速新兴光学成像技术向早期乳腺癌诊断的临床转化而产生了重大影响。该技术还具有用于预后乳腺成像、图像引导乳腺癌治疗以及针对化疗试验的肿瘤体积分析的潜力。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Noninvasive Surface Imaging of Breast Cancer in Humans using a Hand-held Optical Imager.
使用手持式光学成像仪对人类乳腺癌进行无创表面成像。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2015-12
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.4
  • 作者:
    Erickson;Roman, Manuela;Gonzalez, Jean;Nunez, Annie;Kiszonas, Richard;Lopez;Godavarty, Anuradha
  • 通讯作者:
    Godavarty, Anuradha
Optical imaging for breast cancer prescreening.
用于乳腺癌预筛查的光学成像。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Godavarty, Anuradha;Rodriguez, Suset;Jung, Young;Gonzalez, Stephanie
  • 通讯作者:
    Gonzalez, Stephanie
Three-dimensional fluorescence-enhanced optical tomography using a hand-held probe based imaging system.
使用基于手持式探头的成像系统进行三维荧光增强光学断层扫描。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2008-07
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Ge, Jiajia;Zhu, Banghe;Regalado, Steven;Godavarty, Anuradha
  • 通讯作者:
    Godavarty, Anuradha
Improved detection limits using a hand-held optical imager with coregistration capabilities.
使用具有配准功能的手持式光学成像仪改进了检测限。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2010-07-15
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Erickson, Sarah J;Martinez, Sergio L;Gonzalez, Jean;Caldera, Lizeth;Godavarty, Anuradha
  • 通讯作者:
    Godavarty, Anuradha
Resolution of a Gen-2 handheld optical imager: diffuse and fluorescence imaging studies.
第二代手持式光学成像仪的分辨率:漫反射和荧光成像研究。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2013-11-20
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    Roman, Manuela;Gonzalez, Jean;Carrasquilla, Jennifer;Erickson, Sarah J;Akhter, Rad;Godavarty, Anuradha
  • 通讯作者:
    Godavarty, Anuradha
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