非侵入的腫瘤的剪切模量的測(cè)量不同。同樣，剪切模量也可為 確定惡性的工具。
[0103] 雖然組織樣件的彈性模量分布圖或剪切模量分布圖可幫助確定腫瘤的位置、尺寸 和深度以及不正常組織的存在，但組織樣件的G/E比的比較可進(jìn)一步提供確定不正常性的 信息。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，彈性和/或剪切模量分布圖可延伸至正常/健康組織區(qū)域， 以便提供正常/健康組織的基線彈性和/或剪切模量值。這樣，可對(duì)任何病人進(jìn)行處理， 因?yàn)椴恍枰鲈摬∪说恼?健康組織的彈性或剪切模量的假設(shè)，本方法實(shí)際上測(cè)量這些 值。另外，本預(yù)測(cè)方法的精度和特殊性提高，因?yàn)槭褂妹恳粋€(gè)病人的正常/健康組織的測(cè)量 值作為比較的基礎(chǔ)，因而可容許不同病人的組織堅(jiān)硬度變化
[0104] G/E比為具體組織樣件的剪切模量與彈性模量的比。特別是，可利用這種比較確定 不正常組織界面區(qū)域的性質(zhì)的信息。在一些情況下，可利用該信息得到腫瘤惡性，侵入性和 類型。
[0105] 如果從有不正常組織的單個(gè)剪切和/或彈性模量分布圖知道，則在不正常組織的 位置上，小于約0. 7,更好是0. 5或更小，最好是約0. 3或更小的低G/E比可表示有非侵入 腫瘤，如在原位的惡性腫瘤；而〇. 7或更大的高G/E比可表示有侵入性腫瘤，如侵入性惡性 腫瘤。同樣，還可利用G/E比確定惡性。確定惡性的第一步驟為辯識(shí)腫瘤是否被組織邊界 限制，不然它會(huì)改變組織的剛度特性。如果腫瘤不受限制，則0. 7或更大的G/E比可表示惡 性。如果腫瘤被限制，例如原位的惡性導(dǎo)管惡性腫瘤的情況，則約0. 3或更大的G/E比可表 不惡性。
[0106] 值地注意的是，本發(fā)明的PEFS系統(tǒng)100和方法極有效和精確，在檢測(cè)乳房不正常 時(shí)可達(dá)到約100%的靈敏度，對(duì)于G/E > 0. 7的不受限制的腫瘤或G/E > 0. 3的受限制的腫 瘤，在檢測(cè)惡性或侵入性惡性腫瘤時(shí)，可達(dá)到約96%的靈敏度和54%的特殊性，在檢測(cè)G/E > 0. 7的惡性時(shí)，可達(dá)到約89%的靈敏度，約82%的特殊性。對(duì)于機(jī)械地密致的乳房組織， 在檢測(cè)G/E > 0. 7的不受限制的腫瘤或G/E > 0. 3的受限制的腫瘤的惡性時(shí)，該方法可達(dá) 到約94%的靈敏度和約63%的特殊性。另外，在檢測(cè)G/E > 0. 7的機(jī)械地密致的乳房組織 的惡時(shí)，可達(dá)到約93%的靈敏度和約80%的特殊性。
[0107] 對(duì)于本應(yīng)用，惡性的特殊性為非癌預(yù)測(cè)數(shù)除以實(shí)際的非癌病理學(xué)診斷數(shù)乘以100。 侵入性惡性腫瘤的特殊性為非侵入性惡性腫瘤的預(yù)測(cè)數(shù)除以實(shí)際的非侵入性惡性腫瘤的 病理學(xué)診斷數(shù)乘以100。對(duì)于本應(yīng)用，惡性的靈敏度為癌預(yù)測(cè)數(shù)除以實(shí)際的癌病理學(xué)診斷數(shù) 乘以100。侵入性惡性腫瘤的靈敏度為侵入性惡性腫瘤預(yù)測(cè)數(shù)除以實(shí)際侵入性惡性腫瘤病 理學(xué)診斷數(shù)乘以100。惡性的精度為被癌病理學(xué)診斷確認(rèn)的癌預(yù)測(cè)數(shù)和被非癌病理學(xué)診斷 確認(rèn)的非癌預(yù)測(cè)數(shù)之和除以情況的總數(shù)乘以100。侵入性惡性腫瘤的精度為被侵入性癌病 理學(xué)診斷確認(rèn)的侵入性惡性腫瘤預(yù)測(cè)數(shù)和被非侵入性癌病理學(xué)診斷確認(rèn)的非侵入性癌預(yù) 測(cè)數(shù)之和除以情況的總數(shù)乘以100。
[0108] 本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)為假的正像閱讀比現(xiàn)行的早期胸部腫瘤X射線測(cè)定法少很多， 從而減少進(jìn)行早期胸部X射線測(cè)定的假正像結(jié)果的許多不需要的活組織檢查的需要。
[0109] 本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，使用本發(fā)明的方法靈敏度非常高，忽視癌組織的可能性 非常低。這很重要，因?yàn)橹灰褂镁涂杀ＷC本發(fā)明的方法是可靠的癌篩選方法。
[0110] G/E比還可用于辯識(shí)特殊形式的惡性或良性腫瘤。具體地說(shuō)，約為0. 5的G/E比， 更好是約為0. 5-0. 6的G/E比可表示增生，而約為0. 3的G/E比，更好是約為0. 2-0. 4,與由 樣件的一個(gè)或多個(gè)單個(gè)的剪切和彈性模量圖得到的辯識(shí)存在不正常組織綜合，可表示原位 惡性腫瘤或良性腫瘤，例如纖維細(xì)胞或纖維脂肪。雖然健康組織的G/E比也可約為0. 3,但 G/E比在這個(gè)范圍的癌組織和腫瘤仍可用其剪切和彈性模量比健康的周圍組織高來(lái)辯識(shí)。 例如，良性腫瘤的G/E比可為約0. 3,與健康組織一樣，但良性腫瘤的剪切模量和彈性模量 的單個(gè)測(cè)量比健康組織的剪切模量和彈性模量的單個(gè)測(cè)量高，因此，在這些情況下可預(yù)測(cè) 存在良性腫瘤。
[0111] 在原位惡性腫瘤的情況下，還必需考慮問(wèn)題組織的位置，以完成預(yù)測(cè)是否有癌組 織。在這種情況下，周圍組織，例如乳導(dǎo)管可限制癌組織，從而改變?cè)诮缑鎱^(qū)域中的癌組織 的剪切和/或彈性模量。結(jié)果，由于界面區(qū)域受周圍組織的限制，原位惡性腫瘤的G/E比一 般約為0. 3。然而，在這些情況下，由于單個(gè)的剪切和彈性模量與健康組織的不同，還可使用 單個(gè)的剪切和彈性模量的測(cè)量預(yù)測(cè)存在原位惡性腫瘤。雖然良性腫瘤，如纖維細(xì)胞腫瘤的 剪切模量和彈性模量比周圍的健康組織的高，但由G/E約為0. 3的單個(gè)彈性模量圖或剪切 模量圖辯識(shí)的包括不正常組織仍可肯定地預(yù)測(cè)的所有原位惡性腫瘤。
[0112] 本發(fā)明的方法還包括人為地增加腫瘤的察覺(jué)的界面的粗糙度的步驟，以便提高惡 性，侵入性或腫瘤類型的指標(biāo)的靈敏度。還可增加察覺(jué)的界面粗糙度用以檢查位于組織下 面很深的腫瘤或形成大的互鎖網(wǎng)絡(luò)的腫瘤。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，可通過(guò)增加掃描路徑 相對(duì)于界面突出部分的角度來(lái)增加察覺(jué)的界面粗糙度。對(duì)于本發(fā)明，掃描路徑的角度指當(dāng) 加剪切力時(shí)，PEFS 1相對(duì)于界面突出部分的取向。如圖5(b)所示，通過(guò)使PEFS 1圍繞其 縱軸線相對(duì)于組織樣件轉(zhuǎn)動(dòng)可得到不同的掃描角度。優(yōu)選的角度為至少30°，較好為至少 60°，最好為約90°。
[0113] 當(dāng)分析和診斷組織樣件時(shí)，可以使用測(cè)量裝置2,以便在極坐標(biāo)中表示不正常組織 的位置，根據(jù)彈性模量，剪切模量和/或G/E的測(cè)量，用圖形和精確地確定在測(cè)試組織內(nèi)或 相對(duì)于該組織的不正常組織的位置。另外，還可利用測(cè)量裝置2定量地確定和用圖表示不 正常組織的尺寸和深度。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，可將不正常組織的位置和尺寸在2D或3D 圖上顯示，以便于外科手術(shù)。
[0114] 本發(fā)明的PEFS系統(tǒng)100和方法比先前技術(shù)的腫瘤檢測(cè)和評(píng)估方法有明顯的優(yōu)點(diǎn)。 本發(fā)明的方法可通過(guò)定量測(cè)量組織剛度篩選腫瘤的類型、侵入性和惡性，并且不依賴腫瘤 和周圍組織之間的密度差別或血管基因。任何腫瘤學(xué)家或內(nèi)科醫(yī)生不需要高度熟練的輻射 學(xué)家的說(shuō)明單向和均勻地使用這些定量測(cè)量，而可客觀的確定腫瘤的存在、尺寸、位置、類 型、侵入性和/或惡性。
[0115] 另外，本發(fā)明的方法和系統(tǒng)100為評(píng)估組織樣件的非常有效的裝置，并特別適合 在體內(nèi)的組織成像。PEFS系統(tǒng)100是靈敏的和可發(fā)現(xiàn)小于約0. 5cm的微小腫瘤（在所述情 況下癌的尺寸為3_)。這些腫瘤常被早期胸部腫瘤X射線測(cè)定法、超聲波和/或觸診所忽 略，這些方法的尺寸靈敏度極限一般約為lcm。PEFS極精確和高度靈敏，產(chǎn)生現(xiàn)存技術(shù)不能 匹敵的結(jié)果。與篩選測(cè)試，例如早期胸部腫瘤的X射線測(cè)定法、磁共振成像、超聲成像和可 視化觸診成像比較，PEFS系統(tǒng)100具有更高的靈敏度和辯識(shí)存在腫瘤以及可預(yù)測(cè)腫瘤惡性 和侵入性的特殊性。如上所述，通過(guò)改變PEFS傳感器或PEFS陣列的寬度，可進(jìn)一步提高或 定制深度靈敏度。
[0116] 本發(fā)明的另一個(gè)特點(diǎn)為可發(fā)現(xiàn)在機(jī)械地密致的組織中的腫瘤，其惡性和侵入性 惡性腫瘤。例如，在乳房癌檢測(cè)中，本發(fā)明的裝置適合于由51-75%腺組織組成的非均勻 的密致組織和由大于75%的腺組織組成的極密致組織。這些說(shuō)明取自BI-RADS乳房顯像 資料（BI-RADS Breast Imaging Lexicon)，可在 http: //www. radioloRyassistant. nl/ en/4349108442109中找到。該來(lái)源將早期胸部腫瘤的X射線測(cè)定法分為4個(gè)不同的類別。 這很重要，因?yàn)?0歲以下的女人的乳房組織會(huì)落入這二個(gè)類別中的一個(gè)中，而早期胸部腫 瘤X射線測(cè)定法的成像方法不能很好的適合從極密致乳房組織區(qū)別腫瘤。
[0117] 另外，因?yàn)楸景l(fā)明的PEFS系統(tǒng)100不靠輻射或電磁波工作，因此病人不會(huì)暴露在 作為測(cè)試結(jié)果的有害影響中，并且可在任何時(shí)間不用關(guān)心對(duì)健康的不利影響重復(fù)測(cè)試。這 對(duì)想跟蹤快速生長(zhǎng)的癌的內(nèi)科醫(yī)生特別有利。作為對(duì)比，例如早期胸部腫瘤X射線測(cè)定法 一類的篩選處理一年只可進(jìn)行一次。本發(fā)明的方法也是非侵入的和溫和的，需要的應(yīng)變小 于己1%，因此病人的不舒適最小或沒(méi)有。另外，PEFS系統(tǒng)100也是便攜式的，不貴并容易 進(jìn)行大量生產(chǎn)，可以廣泛實(shí)現(xiàn)。
[0118] 在另一個(gè)方面中，本發(fā)明可測(cè)量在組織樣件中的不正常組織的尺寸和/或位置。 通過(guò)利用具有不同寬度，即組織接觸區(qū)域的PEFSl的PEFS陣列測(cè)量組織樣件和不正常組織 的彈性模量和厚度，可確定不正常組織的尺寸和/或位置。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，可利用 具有3個(gè)或更多PEFS' 1的PEFS'陣列分析在組織表面上或其附近的不正常組織，和可利 用具有5個(gè)或更多的PEFS' 1的PEFS'陣列發(fā)現(xiàn)懸掛在或支承在組織的遠(yuǎn)端底面上的不正 常組織。通過(guò)利用不同寬度的PEFS' 1測(cè)量組織樣件的彈性模量和結(jié)果是不同深度的靈敏 度，可以計(jì)算不正常組織的彈性模量和厚度與周圍組織的彈性模量。從這些計(jì)算可以確定 不正常組織的尺寸以及在組織樣件內(nèi)的不正常組織的深度和位置。如上所述，從組織圖可 確定不正常組織的長(zhǎng)度和寬度。
[0119] 利用深度靈敏度為匕，h2，h3的帶有3個(gè)PEFS' 1的PEFS陣列，可確定不正常組織 的深度和位置。每一個(gè)PEFS'的彈性模量E1, E2, E3可用上述方法得到。通過(guò)解以下的式 (1)-(3),
[0120] 懸臂 1 :
[0121] 懸臂 2 :
[0122] 懸臂 3:
[0123] 可分別確定不正常組織的彈性模量Es和厚度t s(即深度），以及周圍組織的彈性 模量Ef。這個(gè)方法在下面的例11中舉例說(shuō)明。
[0124] 先前我們說(shuō)明了測(cè)量嵌入組織內(nèi)的底部支承的腫瘤的深度的二個(gè)彈簧的模型 (見(jiàn)Rev. Sci. Instr. 78, 115101(2007))。本發(fā)明將這個(gè)擴(kuò)展至覆蓋確定底部支承的腫瘤的 效應(yīng)的情況，以及在腫瘤被懸掛在底部支承之上的情況下確定深度。
[0125] 底部支承的夾雜物
[0126] 如圖29(b)所示，為了這個(gè)確定使用3個(gè)壓電指（PEFs)。圖29(a)表示不考慮底 部支承的情況。這個(gè)情況在上面說(shuō)明。
[0127] 對(duì)于底部支承的夾雜物，希望確定正常組織的彈性模量Eg，不正常組織的彈性模 量E 1，底部支承的彈性模量（即乳房組織的胸壁）Eb，從表面至底部支承的深度或高度ht，和 至不正常組織頂部的深度或高度h。
[0128] 利用深度靈敏度比< h t的第一 PEF，可得到下列式子：
[0129] 離開(kāi)夾雜物=E1=Eg,
[0130] 夾雜物之上 ^/E1 = h i/Eg+ Qi1-Iii) /Ei
[0131] 利用深度靈敏度h2< h t的第二PEF，可得到以下另外的式子：
[0132] 夾雜物之上：h2/E2= h yEg+Q^-lO/Ei·
[0133] 利用深度靈敏度h3> h t的第三PEF，可得到以下另外的式子：
[0134] 離開(kāi)夾雜物：h3/E3= h t/Eg+(h3_ht)/Eb，
[0135] 夾雜物之上：h3/E3= h i/Eg+Qit-Iii)/Ei+(h 3_ht)/Eb。
[0136] 利用5個(gè)式子可求出5個(gè)未知數(shù)：EyE^Eph1Jtt3可以證明，PEFs相應(yīng)于PEF 1， PEF 2, PEF 3。當(dāng)使用PEF 1和PEF 2時(shí)，離開(kāi)夾雜物的E值相同，并比使用PEF 3時(shí)小。 另外，在夾雜物之上的E3K E i，E2大。
[0137] 懸掛的夾雜物
[0138] 這是圖29 (c)的情況。對(duì)于這個(gè)情況需要第四個(gè)PEF。對(duì)于懸掛的夾雜物希望確 定正常組織的彈性模量Eg，不正常組織的彈性模量E 1，從表面至底部支承（即乳房組織的胸 壁）的深度或高度ht，從表面至不正常組織的底部的深度或高度h lb，和至不正常組織的頂 部的深度或高度Ii1。
[0139] 利用深度靈敏度比< h t的第一 PEF，可得到下列式子：
[0140] 離開(kāi)夾雜物：Ei=Eg，
[0141 ]夾雜物之上 ^/E1 = h i/Eg+ Qi1-Iii) /Ei
[0142] 利用深度靈敏度h2< h t的第二PEF，可得到以下另外的式子：
[0143] 夾雜物之上：h2/E2= h i/Eg+Qi2-Iii)/Ei。
[0144] 利用深度靈敏度h3> h t的第三PEF，可得到以下另外的式子：
[0145] 離開(kāi)夾雜物：h3/E3= h t/Eg+(h3_ht)/Eb，
[0146] 夾雜物之上：h3/E