• на обучающей выборке: точность – 90,9%, специфичность – 85% и чувствительность – 91,9%.

• На тестовой выборке 1: точность – 87,6%, специфичность – 85% и чувствительность – 88%.

• на тестовой выборке 2: чувствительность – 91,5%.

Результаты докладывались на Научной сессии 2014, г. Волгоград (ВолГУ) и семинаре "Математическое моделирование в медицине" (рук. А.Г. Лосев) и опубликованы в [5], [13].

Пользуясь случаем, автор хотел бы выразить глубокую благодарность за полезные обсуждения, замечания и постоянное внимание к работе участникам семинара "Математическое моделирование в медицине".

ГЛАВА 1. Факторы, повышающие риск возникновения рака молочной железы

Согласно сведениям, приведенным в Постановлении Правительства Москвы от 14 мая 2014 г. N 249-ПП в Москве в 2013 году вновь выявлено 39 248 больных злокачественными новообразованиями (324,1 больных на 100 тыс. населения). При этом 22,8% больных являются лицами трудоспособного возраста, 45,1% больных - лица старше 70-летнего возраста. Дети среди вновь заболевших составили 0,5%, причем половину из них составляют дети в возрасте до 4-х лет. В структуре онкологической заболеваемости в 2013 году рак молочной железы составляет 15,1% от всех заболевших (в 2012 году - 14,4%) [10].

Рассмотрим поподробнее, что же влияет на развитие и возникновение рака молочной железы. Несомненно, возраст можно определить как один из факторов риска [6].

Далее перечислим, что относится к факторам риска у женщин моложе 35 лет. К ним можно отнести следующие признаки:

• Увеличение щитовидной железы;

• Первая беременность после 30 лет;

• Рак молочной железы у кровных родственников.

Женщинам от 35 до 49 лет присуще следующие факторы риска развития рака молочной железы:

• Раннее (до 12 лет) начало менструации;

• Нарушение менструальной функции;

• Нарушение половой функции;

• Нарушение детородной функции;

• Хронические заболевания печени;

• Рак молочной железы в семейном анамнезе.

Женщины от 50 до 59 лет подвержены увеличению риска развития рака молочной железы. Здесь имеют значение следующие признаки:

• Гипертоническая болезнь (10 лет и более);

• Ожирение 3 степени (5 лет и более);

• Сахарный диабет;

• Атеросклероз (5 лет и более);

• Позднее (после 50 лет) наступление менопаузы (это полная остановка менструаций у женщины в результате прекращения функций яичников);

• Фибромиома матки (это доброкачественная опухоль, возникающая в мышечном слое матки).

Для женщин 60 лет и старше, находящихся в глубокой менопаузе относят следующие факторы:

• Сочетание раннего (до 12 лет) начала месячных и позднего (после 50 лет) их окончание;

• Сочетание гипертонической болезни, ожирении, атеросклероза, сахарного диабета;

• Злокачественные опухоли женских половых органов, толстой кишки в семейном анамнезе.

Женщины, которые имеют 3 признака соответствующей возрастной группы, относят в группу риска рака молочной железы [6].

Также нездоровый образ жизни повышает вероятность развития данного заболевания. Например:

• Курение;

• Регулярное употребление алкоголя:

• Излишние повышение веса после 18 лет;

• Отказ от самообследования и профилактических осмотров, маммографии.

Так же существует ряд признаков, которые снижают вероятность развития рака молочной железы [6]:

• позднее начало менструаций;

• преждевременное окончание менструаций, в том числе связанное с оперативными вмешательствами;

• кормление грудью;

• регулярные маммографии после 40 лет;

• регулярное посещение врача для обследования молочных желез;

• здоровый образ жизни (в том числе регулярные занятия спортом);

• регулярное самообследование молочных желез;

• поддержание нормального веса тела;

• отсутствие употребления алкоголя или редкое употребление;

• употребление пищи с низким содержанием жиров, частое употребление в пищу фруктов, овощей.

Обследование женщин маммологом начинается с опроса, выяснения жалоб и выявления факторов, способствующих развитию предполагаемого недуга. После этого врач внимательно осматривает грудь, просит пациентку поднять руки и положить их за голову. Пальпация проводится в положении стоя и лежа. Маммолог аккуратно прощупывает все участки железы, зон лимфатического оттока, и прежде всего подмышечной впадины и надключичных областей.

Однако, по наблюдениям специалистов данных факторов недостаточно для правильной постановки диагноза. При необходимости маммолог предложит инструментальные методы обследования - УЗИ, маммография, биопсия. В случае подозрения на связь патологии молочной железы с заболеваниями других органов и систем организма могут быть назначены соответствующие анализы, консультации эндокринолога, гинеколога и других специалистов.

УЗИ (УЛЬТРАЗВУКОВОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ) МОЛОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ

УЗИ – безопасный, безболезненный и информативный метод исследования молочных желез в маммологии. Используя ультразвуковой сканер и специальный датчик, врач - маммолог последовательно осматривает грудь женщины. Подозрительные участки изучаются более пристально и отмечаются на экране монитора особыми метками. Это нужно для того, чтобы маммолог мог сопоставить данные ощупывания, УЗИ, маммографии и установить диагноз. В процессе УЗИ могут быть обнаружены кисты и другие проявления мастопатии, доброкачественные (фиброаденома, липома) и злокачественные опухоли (рак). Под контролем ультразвука врач-маммолог также берет пункцию подозрительных новообразований, которые не удалось определить при пальпации молочных желез.

МАММОГРАФИЯ

Маммография – это безболезненное рентгенологическое обследование молочных желез с помощью маммографа. Применение этого метода в маммологии имеет некоторые ограничения, так как определенная лучевая нагрузка оказывает неблагоприятное влияние на организм женщины. И хотя современные технологии позволяют значительно ее снизить, улучшая при этом качество диагностики, без вреда допустимо провести всего 1-2 исследования в год. О маммографии следует задуматься после 40 лет. Врачи-онкологи рекомендуют делать ее однократно в возрасте от 35 до 40 лет. С 40 до 50 лет необходимо обследоваться один раз в два года, а после 50 лет - ежегодно.

БИОПСИЯ

Биопсия – это прижизненный забор из подозрительного участка молочной железы небольшого количества тканей для микроскопического диагностического исследования. Взятый тонкой иглой или специальным инструментом препарат окрашивают и рассматривают под микроскопом, после чего врач-цитолог или врач-гистолог дает заключение о природе материала. Несмотря на кажущуюся безошибочность, биопсия в маммологии только в совокупности с маммографией и УЗИ позволяет поставить диагноз с точностью до 95%. Существует также эксцизионная биопсия. Если маммография, ультразвуковое и цитологическое исследования бессильны установить характер болезни, сомнительное образование удаляют, то есть проводят под местным обезболиванием секторальную резекцию молочной железы, и изучают под микроскопом [8].

Подводя итоги, можно подчеркнуть важность прохождения регулярных осмотра у врача-маммолога и обследования инструментальными методами такими, как УЗИ и маммография. Однако согласно современным представлениям, для того, чтобы своевременно выявлять большинство опухолей, они должны иметь диаметр, по крайней мере, не более 5-7 мм, но это маловероятно, т. к. средний размер впервые выявляемых опухолей значительно больше (1,34 см), а частота выявления опухолей до 1 см в диаметре по мировым данным составляет 10-20%. Поэтому данные инструментальные методы малоприменимы для ранней диагностики. Таким образом, следует подчеркнуть важность прохождения обследования именно при помощи комбинированной термометрии, так как согласно существующим представлениям, изменение температуры тканей обычно предшествует структурным изменениям, которые обнаруживаются при общепринятых методах исследования молочной железы - УЗИ, маммографии, пальпации. Поэтому, термометрия представляет интерес для ранней диагностики заболеваний.

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ДИАГНОСТИКИ РАКА МОЛОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ ПО ДАННЫМ КОМБИНИРОВАННОЙ ТЕРМОМЕТРИИ

Комбинированная термометрия – это биофизический метод неинвазивного обследования, заключающийся в измерении внутренних и поверхностных температур тканей по интенсивности их теплового излучения, соответственно, в микроволновом (РТМ) и инфракрасном (ИК) диапазоне и последующей их регистрацией в виде числовых данных. Данную технологию в маммологии рекомендуют для скрининга, дифференциальной диагностики и для оценки эффективности проводимого лечения.

Высокочувствительная система РТМ-01-РЭС позволяет оценивать функциональное состояние тканей путем неинвазивного измерения внутренней температуры на глубине до 5 см и температуры кожи. Неинвазивность методики, полное отсутствие ионизирующих излучений и, как следствие, полная безвредность метода обуславливает отсутствие прямых противопоказаний для проведения исследования. Метод абсолютно безопасен, исследование не сопровождается никакими неприятными ощущениями и может проводиться неограниченное количество раз в целях динамического наблюдения.

При опросе пациента в процессе радиотермометрического обследования врач задает пациенту вопросы, которые, по замыслу разработчиков программы, должны помогать в диагностике патологии молочной железы [11].

Исследование больной проводится в горизонтальном положении, обнаженной по пояс с целью охлаждения кожных покровов, руки под головой. Кожные покровы пациентки охлаждаются естественным путем, за то время когда заполняется регистрационная карта.

Обследование начинается с измерения глубинных температур в опорных точках Т1 и Т2.

Т1 – точка, находящаяся в центре грудной клетки сразу под и между молочными железами. Важная точка, температура в которой должна быть выше или равна средней температуре по обеим молочным железам, если в молочных железах нет патологических изменений.

Т2 – точка, находящаяся непосредственно под мечевидным отростком [12].

Далее измерения проводились в 10 точках на каждой железе, включая аксиллярную область. Схема измерений представлена на рис.1.

Рисунок 1 – Схема обследования молочных желез.

1. – центральный отдел;

2. – граница верхних квадрантов;

3. – верхний внутренний квадрант;

4. – граница внутренних квадрантов;

5. – нижний внутренний квадрант;

6. – граница нижних квадрантов;

7. – нижний внешний квадрант;

8. – граница внешних квадрантов;

9. – верхний внешний квадрант.

Данные по температуре обрабатываются и могут быть отображены на мониторе или принтере в следующих видах: в виде термограммы, в виде полей температур.

Температура воздуха в помещении влияет на температуру кожи. Поэтому в помещении должна поддерживаться температура 20-25ºС, а желательным диапазоном является 21-23ºС. Перед началом обследования температура кожи пациента должна принять стабильное значение, для этого пациент должен некоторое время (ориентировочно 10 минут) адаптироваться к окружающей температуре. При исследовании внутренней температуры нет необходимости в применении каких-либо веществ, улучшающих контакт рабочей поверхности антенны с кожей, как это принято при ультразвуковых исследованиях. Достаточно, чтобы антенна прилегала к коже всей рабочей поверхностью.

В ходе исследований и анализе данных специалистами был выявлены характерные признаки рака молочной железы [1]:

1. повышенная величина термоасимметрии между одноименными точками молочных желез;

2. повышенный разброс температур между отдельными точками в пораженной молочной железе;

3. повышенная дисперсия разности температур между железами;

4. разница температур сосков;

5. повышенная температура соска в пораженной молочной железе по сравнению со средней температурой молочной железы с учетом возрастных изменений температуры;

6. соотношение кожной и глубинной температур;

7. повышенное значение осцилляции температур в областях;

8. повышенная разница температур опорной точки Т1 и точек молочной железы.

Важно, также отметить характерные проявления разных форм рака молочной железы при РТМ-диагностике [1]. Для внутрипротоковой формы рака характерно значительное (1-1,5°С) повышение температуры соска и значительная (1°С) термоасимметрия в одной из точек (см. Рис.2) .

Рисунок 2 – Карта температур молочных желез при внутрипротоковой формы

При отечно-инфильтративной форме рака характерно повышение температуры большей части пораженной молочной железы на 1-1,5°С (см. Рис.3).

Рисунок 3 – Карта температур молочных желез при отечно-инфильтративной форме рака

Этот признак сходен с РТМ - признаками, проявляющимися при остром мастите, однако безвредность РТМ-обследования позволяет при подозрении на острый мастит провести консервативное лечение последнего и сравнить результаты РТМ - обследований в динамике (см. Рис.4).

а) до лечения

Рисунок 4 – б) после лечения

Для женщин с преобладанием жировой ткани в молочной железе, свойственна пониженная средняя температура молочной железы по сравнению со средней температурой для женщин данного возраста и рак характеризуется существенной термоасимметрией (более 1.0° С) и значительным повышением температуры соска. Для женщин с повышенной температурой молочных желез рак в 37% случаев характеризуется незначительной термоасимметрией (около 0.5 С). Это наиболее сложные случаи для диагностики [1].

ГЛАВА 3. Экспертная база данных

В результате исследований, проведенных в течение последних нескольких лет, была создана база термометрических данных пациенток. На ее основе формировалась обучающая выборка(экспертная база данных).

База данных включает в себя следующую информацию о пациентах:

• возраст;

• номер протокола, дата обследования;

• анамнез;

• диаметр молочной железы;

• данные о менструальном цикле (менопауза, нет менструального цикла, длительность цикла);

• молочная железа (левая, или правая);

• температуры молочных желез и опорных точек, снятые датчиками ИК и РТМ в положении лежа на спине руки под головой.

В процессе исследования происходило постоянное пополнение и уточнение базы данных и, соответственно, обучающей выборки.

База данных включает в себя информацию о молочных железах пациенток в возрасте от 17 до 88 лет. Она была разделена на два класса:

• класс «Здоровые» – молочные железы здоровых пациенток;

• класс «Больные» – молочные железы больных пациенток.

Последний в свою очередь делится в соответствии с наличием той или иной патологии следующим образом:

• данные здоровых молочных желез больных пациенток;

• данные молочных желез с наличием раковой опухоли стадии 0-1;

• данные молочных желез с наличием раковой опухоли стадии 2;

• данные молочных желез с наличием раковой опухоли стадии 3-4;

• данные молочных желез с наличием фиброаденомы;

• данные молочных желез с наличием фибросклероза;

• данные молочных желез с наличием фиброзно-кистозной мастопатии;

• данные молочных желез с наличием прочих нарушений таких, как гематома, гинекомастия, фиброаденоматоз.

Проверка базы данных проходила в три этапа. На первом этапе база данных была проверена экспертами, и были удалены недостоверные данные. На втором этапе была осуществлена проверка на наличие, так называемых, «орфографических» ошибок. Данные проверялись:

• на неправильный ввод числового значения (число не должно содержать буквы и символы);

• на неправильный формат вводимого числа (то есть число должно иметь формат «00.0»);

Третьим этапом, осуществлялась проверка на допустимость значений, в частности соответствие техническим требованиям аппаратной части диагностического комплекса.

После уточнения всех показателей, была окончательно сформирована обучающая выборка. На май 2014 года она включала в себя информацию о 550 молочных железах пациенток в возрасте от 17 до 88 лет. Выборка была разделена на два контрольных класса: здоровые (80 молочных желез) и молочных желез больных пациенток (470 молочных желез). Последние делятся на следующие классы:

• данные здоровых молочных желез больных пациенток (126 молочных желез);

• данные больных молочных желез больных пациенток (140 молочных желез) и данные пациенток группы риска (206 молочных желез), которые в свою очередь делятся в соответствии с преобладанием того или иного нарушения следующим образом:

• данные молочных желез с наличием раковой опухоли стадии 0-1 (35 молочных желез);

• данные молочных желез с наличием раковой опухоли стадии 2 (71 молочных желез);

• данные молочных желез с наличием раковой опухоли стадии 3-4 (25 молочных желез);

• данные молочных желез с наличием фиброаденомы (58 молочных желез);

• данные молочных желез с наличием фибросклероза (28 молочных желез);

• данные молочных желез с наличием фиброзно-кистозной мастопатии (80 молочных желез);

• данные молочных желез с наличием прочих нарушений таких, как гематома, гинекомастия, фиброаденоматоз (47 молочных желез).