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Microwave detection of sentinel lymph node metastasis in breast cancer

Other Titles
 초고주파를 이용한 유방암세포의 감시림프절 전이 판정. 
Authors
 최진욱 
Issue Date
2003
Description
Dept. of Medicine/석사
Abstract
[한글] 액와부 림프절의 암세포 전이 여부는 유방암에서 가장 중요한 예후인자이며 전이 판정 여부는 검사림프절 하나의 절단면을 Hematoxylin-Eosin 염색하여 암세포를 육안으로 찾아내는 전통적인 방법으로 하여왔다. 그러나 액와부 림프절 전이가 없는 환자들에서 5년 재발율이 20-30%정도에 이른다는 사실과, 면역조직화학검사 (immunohistochemistry), RT-PCR등과 같은 정밀한 검사 방법의 기술적 발전은 예후에 대한 미세전이(micrometastasis)의 역할에 많은 관심을 기울이게되는 동기가 되었다. 하지만 이러한 검사 방법들은 인력, 시간 그리고 경비면에서 효율적이지 못하여 실제 임상적인 이용에 한계를 갖고있다. 특히 1990년대 초에 유방암에 도입된 감시림프절(sentinel lymph node)의 개념은 수술도중 정확하게 암전이 여부를 판단할 필요성을 느끼게 하였다. 초고주파(microwave)는 각각의 물질이 갖고있는 고유한 전자기적 특성을 측정하는데 이용되고있으며, 역으로 미지의 물질에 대한 전자기적인 특성을 검사하여 그 물질이 어떠한 물질인지를 알아낼 수 있다. 본 논문은 이러한 초고주파의 특징을 이용하여 암세포의 고유한 전자기적인 특성을 찾아내고, 실제로 림프절로 전이된 암세포를 발견하여 임상적으로 이용이 가능할 것인지에 대해 연구한 결과이다.초고주파에 대한 암세포의 고유한 전자기적인 특성을 구별하기 위하여 암세포가 없는 정상 림프절 조직과 유방암조직에 대하여 각각 1) 3-5 GHz에서의 유전율(permittivity), 2) 25-30 GHz에서의 전도율(conductivity), 3) 15-30 GHz에서의 유전율 변화량(slope changes in permittivity)을 조사하였다. 최종적으로 상기 3 측정치의 특성을 하나의 차원으로 집약할 수 있도록 고안된 Cancer Metastasis Index (CMI)를 설정하였다. 원발 유방암세포에 대하여 초고주파 검색을 이용하여 측정된 각각의 결과치는 정상 림프조직의 측정치와는 상이한 차이를 보였다. 또한 암세포가 전이된 림프절에 대한 초고주파 측정치는 유방암 조직의 특징적인 초고주파 측정치와 비슷한 형태를 나타내었으며, 이는 전이 림프절에서 측정된 초고주파 특성이 암세포에서 기인한다는 사실을 암시하고있다. CMI는 암세포의 각각의 측정치에 대한 전자기적 특성을 증폭하여 암세포전이 림프절과 정상 림프절간의 구분을 쉽게 해주었다.본 연구는 암세포가 정상 림프절 조직과 구별되어지는 초고주파적인 특징을 갖고있음을 보여주고 있으며, 이러한 결과의 임상적 응용성에 대한 가능성을 보여주고 있다.
[영문] An accurate and prompt way to detect nodal metastases in early breast cancer is crucial for staging, effective adjuvant treatments, and eliminating unnecessary axillary node dissection. As microwaves are able to distinguish the different electromagnetic properties of materials, this study investigates the clinical implications of using microwaves for detection of metastases in nodes. Broadband microwaves of 0.5 to 30 GHz were used to detect metastases in nodes. Permittivity in mid-band frequencies (3-5 GHz), conductivity in high-band frequencies (25-30 GHz) and slope changes of permittivity at high-band frequencies (15-30 GHz) were measured to create a Cancer Metastasis Index (CMI), which was used to predict metastatic status. The CMI was designed to reveal the electromagnetic properties of cancer cells responding to all of the 3 above parameters. CMI prediction of metastasis was confirmed by immunohistochemistry (IHC). Using Permittivity in mid-band frequencies (3-5 GHz), conductivity in high-band frequencies (25-30 GHz) and slope changes of permittivity at high-band frequencies (15-30 GHz), a pattern of results developed. Primary cancer tissues and metastasized nodes generally showed higher values for each properties. Finally, the CMI magnified the differences between metastasized and non-metastasized nodes. The CMI was clearly higher in nodes containing cancer cells.In addition, topographic correlation between microwave scanning and IHC confirmed that electromagnetic changes were actually originated from cancer cells. Furthermore, it was demonstrated, for the first time, that broadband microwave could detect micrometastases. Results suggest that broadband microwaves can detect cancer metastases, including micrometastases. Furthermore, microwave diagnosis does not entail the inaccuracy or time-delay of frozen section or IHC of multiple sections. Therefore, metastasis detection using microwaves is advantageous in terms of speed and accuracy.
URI
https://ir.ymlib.yonsei.ac.kr/handle/22282913/128343
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2. Thesis / Dissertation (학위논문) > 1. College of Medicine (의과대학) > Master's Degree (석사)
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