让“与乳腺癌抗争”从世界上消失,高精度无痛乳腺癌诊断装置造福女性

新技术 2018年12月13日
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导读:希望提高乳腺癌筛查的就诊率,为癌症的早期发现和早期治疗贡献一己之力——带着这种热情和使命,东志保成立了初创企业Lily MedTech,并担任公司的代表董事。该公司利用东京大学COI基地培养的医用超声波技术,开发成功了乳腺癌图像诊断装置“Ring Echo”。使用该装置诊断不仅没有疼痛和辐射,还提高了成像精度。为了让更多的女性免受乳腺癌的困扰,Lily MedTech正反复改良Ring Echo,以便尽快商业化。

一半以上的乳腺癌通过自检发现

一半以上的乳腺癌通过自检发现
让检查更贴近人们的生活

日本女性中每11人就有1人罹患乳腺癌。患者数量和死亡人数逐年增加,据预测,2018年日本的乳腺癌患者约为8万7千人,死亡人数约达1万5千人。Lily MedTech的代表董事东志保表示:“乳腺癌是一种可以治愈的疾病,如果能早期发现并开始治疗,生存率约达到90%”。她接着说:“但日本国内的就诊率只有40%左右,与外国相比还处于低水平”,目前一半以上的乳腺癌是通过患者自检发现的,她对这种状况感到担忧。

最标准的乳腺癌检查方式是使用乳房X射线诊断装置(乳腺X光机)。利用乳腺X光机能在光凭触摸无法发现病灶的微小钙化阶段发现癌症。但由于存在辐射的风险,不建议40岁以下的人做,而且压迫乳房还会造成疼痛,容易让人敬而远之。

利用乳腺X光机难以查出乳腺癌的情况是碰到乳腺量比脂肪多的高密度乳房。由于乳腺和癌细胞对X射线的吸收程度不相上下,二者的图像都呈白色,诊断精度会降低。

东志保打比喻说:“这就好比在洁白的雪原中寻找白色的兔子一样”。传统的超声波诊断装置(超声波检查)可以弥补乳腺X光机的这个缺点。超声波诊断装置通过对乳房反弹回来的超声波进行成像来诊断乳腺癌。使用超声波,显示出来的乳腺是白色,癌细胞是黑色,因此即便是高密度乳房也容易发现癌症。

不过,超声波检查也存在问题。与乳腺X光机相比,能操作超声波诊断装置的技师非常少,而且由于要边检查边做判断,要求技师具备非常高的技术。另外,要想在定期检查中从同一角度观察同一部位的经时变化,需要比较高的再现性。

Ring Echo的产品示意图(左)。受诊者将乳房放入洞内后,环型超声波振子会上下移动,自动拍摄三维图像。乳房不会变形,能保持自然状态,因此可以拍摄再现性比较高的图像

图1:Ring Echo的产品示意图(左)。受诊者将乳房放入洞内后,环型超声波振子会上下移动,自动拍摄三维图像。乳房不会变形,能保持自然状态,因此可以拍摄再现性比较高的图像。

利用环型超声波振子收发超声波
通过机器学习支援自动诊断

Lily MedTech正在开发的乳腺癌用图像诊断装置“Ring Echo”能克服以往的乳腺癌检查中存在的问题(图1)。受诊者俯卧在上面带一个洞的床上,将乳房逐一放入检查容器中进行检查,容器中装满与体温差不多温度的热水。受诊者穿着前面开口的衣服,而且采取俯卧姿势,所以乳房不会被任何人看到。床下的环型超声波振子(收发超声波的部分)环绕着乳房,一边上下移动一边拍摄(图2)。

环型超声波振子。在以往的超声波检查中,发射元件辐射的超声波在传播过程中会像水面的波纹一样扩散,并进一步产生干扰(多个波重叠可形成新的波形),因此存在图像分辨率和患病部位的视认性降低的课题

图2:环型超声波振子。在以往的超声波检查中,发射元件辐射的超声波在传播过程中会像水面的波纹一样扩散,并进一步产生干扰(多个波重叠可形成新的波形),因此存在图像分辨率和患病部位的视认性降低的课题。Ring Echo组合使用8个超声波振子构成环型,通过彻底环绕拍摄对象,可获得所有的超声波,成功实现了高分辨率拍摄和患病部位的高视认性。

Ring Echo关键在于采用环型结构,可以在乳房下垂的状态下360度照射超声波,也能360度获得声波的反射,因此可高精度拍摄整个乳房的三维图像(图3)。由于使用的是超声波,不存在辐射,而且振子不会接触身体,因此也不会感到疼痛。无论操作技师的熟练程度如何都能获得再现性比较高的图像,有望提高诊断精度,防止癌症漏诊等。如果能在肿瘤较小的阶段早期发现并及时治疗,可以减少住院时间和抗癌药的使用量。

Ring Echo还预定配备基于机器学习的自动诊断支援功能。东志保介绍说:“以往的超声波检查是当场寻找疑似癌症的部位,需要拍摄很多图像,比较费时间。而Ring Echo是先拍摄整体的图像,利用AI对庞大数量的图像进行筛选,然后将癌症相关信息告诉临床医生和技师。就诊率升高后,需要解读的图像数量也会增加,这样能大大减轻医生和技师的负担”。除此之外,还追加了辅助诊断的功能,提高了性能。

癌症患者的乳房三维图像。在高密度乳房内成功拍摄到了15毫米的癌症部位(红色虚线内)

图3:癌症患者的乳房三维图像。在高密度乳房内成功拍摄到了15毫米的癌症部位(红色虚线内)。

拯救母亲世代
亲情是创业的原动力

东志保创业的契机来自东京大学COI基地研究医用超声波技术的东京大学教授东隆跟她商量如何实现Ring Echo的商业化。东志保曾在企业的研究所从事过医用超声波研究,与东隆教授就是在那时候认识的。东志保觉得,如果使用遇到骨头和空气会反射回来的超声波做检查,应该比较适合乳房那样的柔软部位。在调查的过程中,发现以往的乳腺癌检查存在很多问题。东志保相信利用COI的技术能解决这些问题,遂于2016年开始创业。虽然没有临床经验和企业管理经验,但她拥有非同一般的热情。

东志保说:“我高中的时候,母亲得了恶性程度比较高的脑肿瘤,与疾病抗争了1年半后,于46岁时去世。我切身感受到了年轻的母亲罹患重病会对一个家庭造成多大的影响。我希望能减少有我这种痛苦记忆的人,因此决定创业”。

很多癌症的发病率都是随着年龄的增长而升高,但在日本和东亚地区,乳腺癌的发病年龄高峰为40多岁,相对比较年轻。乳腺癌在40多岁女性的癌症死亡原因中排第一位。东志保说:“对女性而言,30~50多岁正是拥有非常多选择的时代,比如工作、恋爱、结婚、生子、育儿等。我希望能帮助她们在生病后也能像生病前一样生活,而不必缩小选择的范围,为此努力推进了开发”。

积累临床试验数据
计划2020年开始销售

此前,Lily MedTech在东京大学医学部附属医院和Tsukuba International Breast Clinic的协助下,针对约30名通过乳腺X光机和超声波检查被诊断患有良性或恶性肿瘤的患者,利用试制品实施了临床试验。与以往的诊断方法相比,详细验证了Ring Echo能否准确查出癌症,能否诊断出癌症以外的疾病,拍摄的图像是否受诊者的体型而有所不同等多个层面的问题。为了在医疗一线切实发挥作用,Lily MedTech根据测试结果对试制品进行了改良,预定2019年再次实施临床试验。

2018年3月,Lily MedTech从日本科学技术振兴机构(JST)出资的“新事业创出支援项目”(SUCCESS)和风投公司处共获得了总额约3.5亿日元的投资。Ring Echo的适用对象还包括不适合使用乳腺X光机和超声波检查的患者,比如需要频繁接受检查的人以及做过乳房再造的人等。Ring Echo的社会贡献意义非常大,作为能改变乳腺癌检查的创新装置备受关注。

Lily MedTech的目标是,不仅是在日本国内,还打算在全球范围内让Ring Echo取代乳腺X光机。另外,还要提高乳腺癌的就诊率,让所有年龄层的女性都不再受乳腺癌的困扰。首先将使Ring Echo在日本通过医疗器械审批,实现2020年上市销售。为了让“与乳腺癌抗争”这句话从世界上消失,东志保会继续进行挑战。


东志保

东志保

Lily MedTech代表董事,2012年从日本综合研究大学院大学博士课程退学。2006年进入日立制作所中央研究所生命科学中心从事医用超声波研究。2016年5月成立Lily MedTech,担任代表董事。

出处:JSTnews 2018年12月号
翻译·编辑:JST客观日本编辑部

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