А.А. Сатаненко1, И.А. Кудашов2, А.П. Николаев3

1–3 Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана (Москва, Россия)
1 arti1286@yandex.ru, 2 KydashovV@mail.ru, 3 apnikolaev@yandex.ru

Постановка проблемы. Новообразования молочной железы – ведущая онкологическая патология женского населения по количеству выявленных случаев и по уровню смертности. Наиболее опасны злокачественные аденокарциномы, которые быстро развиваются и метастазируют в окружающие органы и ткани. Ключевой фактор роста уровня выживаемости – диагностика новообразования на ранней стадии развития. Цитологический или гистологический анализы образца ткани, полученного в результате пункционной биопсии – фундаментальные для принятия решений по дальнейшему плану лечения пациента. Однако результат анализа зависит от качества биоптата. Недостаточная точность при наведении острого конца иглы на исследуемую область молочной железы под контролем ультразвукового оборудования становится причиной ложноотрицательных результатов. Это приводит к необходимости в повторном проведении процедуры, дополнительно потраченному времени и излишнему дискомфорту пациента. Для повышения точности наведения иглы на мишень-опухоль предложен электроимпедансный метод.

Цель. Определение оптимальных размеров электродной системы, обеспечивающих максимальную чувствительность при диагностике аденокарциномы на основе измерений фазового угла.

Результаты. Полученные в результате работы выводы по определению оптимальной геометрии коаксиальной электродной системы применяются при разработке и изготовлении экспериментального образца иглы для биопсии.

Практическая значимость. Учитывая размеры аденокарциномы молочной железы на первой стадии развития, обоснованы толщины проводящих и изолирующих слоев, наружный диаметр и угол среза острого конца коаксиальной электродной системы для достижения максимальной чувствительности в диапазоне зондирующих частот от 10 до 40 кГц. В перспективе электроимпедансный и ультразвуковой методы могут использоваться совместно для повышения точности наведения иглы на мишень-опухоль.

Сатаненко А.А., Кудашов И.А., Николаев А.П.  Разработка оптимальной электродной системы для контроля биопсии с максимальной чувствительностью к аденокарциноме молочной железы // Биомедицинская радиоэлектроника. 2024. T. 27. № 6.
С. 67−76. DOI: https://doi.org/10.18127/j15604136-202406-06

1. Состояние онкологической помощи населению России в 2022 году / Под ред. А.Д. Каприна, В.В. Старинского, А.О. Шах­задовой. М.: МНИОИ им. П.А. Герцена − филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России. 2022. 239 с.
2. Global cancer statistics 2022: GLOBOCAN estimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countries // A Cancer Journal for Clinicians. 2022. V. 74. № 3. Р. 205–313. doi: 10.3322/caac.21834
3. Злокачественные новообразования в России в 2022 году (заболеваемость и смертность) / Под ред. А.Д. Каприна, В.В. Старинского, А.О. Шахзадовой, И.В. Лисичниковой. М.: МНИОИ им. П.А. Герцена − филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России. 2023. 275 с.
4. Makki J. Diversity of Breast Carcinoma: Histological Subtypes and Clinical Relevance // Clin. Med. Insights Pathol. 2015. V. 8. Р. 23–31. doi: 10.4137/CPath.S31563
5. Geddes D. Ultrasound imaging of the lactating breast: methodology and application // International Breastfeeding Journal. 2009.
   V. 4. № 4. Р. 17. doi:10.1186/1746-4358-4-4
6. Dong G., Wang D., Liang X., Gao H., Wang L., Yu X., Liu J. Factors Related to Survival Rates for Breast Cancer Patients // Int. J. Clin. Exp. Med. 2014. V. 7 № 10. Р. 3719–3724.
7. Myers E., Moorman P., Gierisch J., Havrilesky L., Grimm L., Ghate S., Davidson B., Mongtomery R., Crowley M., McCrory D., Kendrick A., Sanders G. Benefits and harms of breast cancer screening: a systematic review // JAMA. 2015. V. 314. № 15. Р. 1615–1634. doi: 10.1001/jama.2015.13183
8. Tomkovich K. Interventional Radiology in the Diagnosis and Treatment of Diseases of the Breast: a Historical Review and Future Perspective Based on Currently Available Techniques // AJR Am. J. Roentgenol. 2014. V. 203. № 4. Р. 725–733. doi: 10.2214/AJR.14.12994
9. Farras Roca J., Tardivon A., Thibault F., Khoury C., Séverine Alran S., Fourchotte V., Marck V., Alépée B., Sigal B., Rycke Y., Rouzier R., Klijanienko J. Diagnostic Performance of Ultrasound-guided Fine-needle Aspiration of Nonpalpable Breast Lesions in a Multidisciplinary Setting: the Institut Curie's Experience // Am. J. Clin. Pathol. 2017. V. 147. № 6. Р. 571–579. doi: 10.1093/ ajcp/aqx009
10. Sardanelli F., Helbich T. Mammography: EUSOBI Recommendations for Women's Information // Insights Imaging. 2012. V. 3.
    № 1. Р. 7–10. doi: 10.1007/s13244-011-0127-y
11. Mann R., Balleyguier C., Baltzer P., Bick U., Colin C., Cornford E., Evans A., Fallenberg E., Forrai G., Fuchsjäger M., Gilbert F., Helbich T., Heywang-Köbrunner S., Camps-Herrero J., Kuhl C., Martincich L., Pediconi F., Panizza P., Pina L., Pijnappel R., Pin­ker-Domenig K., Skaane P., Sardanelli F. Breast MRI: EUSOBI Recommendations for Women's Information // Eur. Radiol. 2015. V. 25. № 12. Р. 3669–3678. doi: 10.1007/s00330-015-3807-z
12. Sardanelli F., Fallenberg E., Clauser P., Trimboli R., Camps-Herrero J., Helbich T., Forrai G. Mammography: an Update of the EUSOBI Recommendations on Information for Women // Insights Imaging. 2017. V. 8. № 1. Р. 11–18. doi: 10.1007/s13244-016-0531-4
13. Evans A., Trimboli R., Athanasiou A., Balleyguier C., Baltzer P., Bick U., Herrero J., Clauser P., Colin C., Cornford E., Fallenberg E., Fuchsjaeger M., Gilbert F., Helbich T., Kinkel K., Heywang-Köbrunner S., Kuhl C., Mann R., Martincich L., Panizza P., Pediconi F., Pijnappel R., Pinker K., Zackrisson S., Forrai G., Sardanelli F. Breast Ultrasound: Recommendations for Information to Women and Referring Physicians by the European Society of Breast Imaging // Insights Imaging. 2018. V. 9. № 4. Р. 449–461. doi: 10.1007/s13244-018-0636-z
14. Bick U., Trimboli R., Athanasiou A., Bick U., Trimboli R., Athanasiou A., Balleyguier C., Baltzer P., Bernathova M., Borbély K., Brkljacic B., Carbonaro L., Clauser P., Cassano E., Colin C., Esen G., Evans A., Fallenberg E., Fuchsjaeger M., Gilbert F., Helbich T., Heywang-Köbrunner S., Herranz M., Kinkel K., Kilburn-Toppin F., Kuhl C., Lesaru M., Lobbes M., Mann R., Martincich L., Panizza P., Pediconi F., Pijnappel R., Pinker K., Schiaffino S., Sella T., Thomassin-Naggara I., Tardivon A., Ongeval C., Wallis M., Zackrisson S., Forrai G., Herrero J., Sardanelli F. Image-guided Breast Biopsy and Localisation: Recommendations for Information to Women and Referring Physicians by the European Society of Breast Imaging // Insights Imaging. 2020. V. 11. № 1. P. 18. doi: 10.1186/s13244-019-0803-x
15. Kazi M., Suhani P., Parshad R., Seenu V., Mathur S., Haresh K. Fine-needle Aspiration Cytology (FNAC) in Breast Cancer:
    a Reappraisal Based on Retrospective Review of 698 Cases // World J. Surg. 2017. V. 41. № 6. Р. 1528–1533. doi: 10.1007/s00268-017-3906-x
16. Malich A., Bohm T., Facius M., Kleinteich I., Fleck M., Sauner D., Anderson R., Kaiser W. Electrical Impedance Scanning as a New Imaging Modality in Breast Cancer Detection – a Short Review of Clinical Value on Breast Application, Limitations and Perspectives // Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. A. Eq. 2003. V. 497. № 1. Р. 75–81. doi: 10.1016/s0168-9002(02)01894-6
17. Hope T., Iles S. Technology Review: The Use of Electrical Impedance Scanning in the Detection of Breast Cancer // Breast Cancer Res. 2004. V. 6. Р. 69–74. doi: 10.1186/bcr744
18. Malich A., Boehm T., Facius M., Freesmeyer M., Fleck M., Anderson R., Kaiser W. Differentiation of Mammographically Suspicious Lesions: Evaluation of Breast Ultrasound, MRI Mammography and Electrical Impedance Scanning as Adjunctive Technologies in Breast Cancer Detection // Clin. Radiol. 2001. V. 56. № 4. Р. 278–283. doi: 10.1053/crad.2000.0621
19. Pryor R.W. Multiphysics Modeling Using COMSOL: A First Principles Approach // Jones & Bartlett Publishers. 2009. P. 852.
20. Satanenko A., Kudashov I., Nikolaev A. Searching for the Optimal Frequency to Identify Breast Tumors Using Impedance Spectroscopy // 2024 Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (ElConRus). 2024. P. 6. doi: 10.1109/ElCon61730.2024.10468462
21. Brierley J., Gospodarowicz M., Wittekind C. TNM Classification of Malignant Tumours, Eighth edition // UICC. Wiley-Blackwell. 2016. Р. 272.
22. Kalvøy H., Tronstad C., Nordbotten B., Grimnes S., Martinsen O. G. Electrical impedance of stainless-steel needle electrode // Annals of biomedical engineering. 2010. V. 38. № 7.
23. Liaw D.-J., Wang K.-L., Huang Y.-C., Lee K.-R., Lai J.-Y., Ha C.-S. Advanced polyimide materials: syntheses, physical properties and applications // Progress in Polymer Science. 2012. V. 37. № 7. Р. 907–974.
24. Hesabgar S., Sadeghi-Naini A., Czarnota G., Samani A. Dielectric Properties of the Normal and Malignant Breast Tissues in Xenograft Mice at Low Frequencies (100 Hz – 1 MHz) // Measurement. 2017. V. 105. Р. 56–65. doi: 10.1016/j.measurement.2017.04.004